Ship towing calculation method considering dynamic tension acting on the towline consisted of multiple materials

考虑多材料拖链动拉力的船舶拖航计算方法

• 批准号: 21K04520
• 负责人: 黒田 貴子
• 金额: $ 2.41万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04520/
• 关键词: 船舶曳航; 複数材質の曳航索; カテナリー; 動的索張力; 複数の曳索材質; 弛緩・緊張状態

本研究の目的は複数の材質で構成する曳索の弛緩・緊張状態での動的索張力を考慮した不規則波中時間領域での船舶曳航時の被曳船の船体運動計算法の提案である。これまでの船舶曳航の研究は，曳索は単一材質とし，準静的な形状を保つ状態で操縦運動の中で扱われ，曳航時に発生する動的索張力による最大値の把握は経験で行ってきた。実際の曳航現場では錨鎖に曳索を繋いだり，2つ以上の材質の曳索を組み合わせたりして用いるのが一般的であるため，索張力の推定には曳索を構成する材質や径，長さを考慮すべきである。また，動的索張力は曳航点となる船の運動が関与するため船体運動計算で扱う必要があり，さらに弛緩・緊張状態で影響は大きくことなる。動的索張力の推定のためランプドマス法で曳航索の3次元変位を扱うと時間領域計算に組み込む際に複雑化し，緊張状態で精度が出ないことが知られている。これまでに弛緩と緊張状態での理論式をもとに，複数の異なる材質で構成する曳索の動的索張力の計算法を検討し，計算プログラムを作成してきた。また，計算法の検証のために，昨年度は規則波中での曳航模型実験を実施した。今年度は不規則波中での2種の材質で構成された一本の曳索で模型船を曳航する実験を実施した。模型実験では被曳船を曳索介して引っ張る曳引台車と被曳船の船首部双方に歪みゲージの張力計とポテンショの角度計を設置し，曳索を取り付けて索張力と曳航索の繰り出し角度を計測した。被曳船の船体運動は模型船にジャイロを搭載して計測し，被曳船の軌跡と船首揺れはトータルステーションで計測した。曳索を構成する2つの異なる材質の索（ワイヤーとボールチェイン）の割合を変えて動的索張力への影響を調べた。

The purpose of this study is to propose a method for calculating the hull motion of a towed ship in irregular waves by considering the cable tension in the slack and tension state of the towed ship. The research of ship towing is to grasp the maximum value of the dynamic cable tension generated during towing according to the material, quasi-static shape, maintenance state and operation state of the towing cable. In the actual towing site, the anchor lock and the towing cable are divided into two groups, and the towing cable of more than 2 materials is divided into two groups. In the ordinary use, the rope tension is estimated, and the towing cable is composed of two materials, one diameter and one length. The dynamic cable tension is the key to the ship's motion calculation, and the tension is the key to the ship's motion calculation. The estimation of dynamic cable tension is based on the method of three-dimensional displacement of drag cable, and the calculation of time domain is based on the complex transformation of tension state. This paper discusses the calculation method of dynamic cable tension caused by a plurality of different materials, and calculates the cable tension. In addition, the calculation method is proved to be correct, and the drag model is implemented in the regular wave of the previous year. This year, two kinds of materials in irregular waves are used to construct a model ship. The tension meter and angle meter of the towing trolley and the towed ship bow are set up to measure the tension and angle of the towing rope. The motion of the towed ship is measured by the model ship. 2. The influence of cable tension on cable composition and cable material