Development of an Innovative Measurement Technology and a High-Accuracy Theoretical Estimation Method for Ship Advancing in Waves

船舶波浪前进创新测量技术和高精度理论估算方法的开发

• 批准号: 21H01547
• 负责人: 岩下 英嗣
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01547/
• 关键词: FBG圧力センサー; 非定常圧力; Added pressure; ランキンパネル法

波浪中を航走する船舶の耐航性能に関わる研究において、昨今光センシング技術を用いた新しい圧力場の計測法が着目されて来ている。これは、FBG (Fiber Bragg Gratings)を用いて新規に開発された貼付型圧力センサーを用いて、模型に加工を施すことなく数百点規模の圧力を一挙に計測する方法である。本研究はこの圧力センサーの更なる計測精度の高度化と計測システム全体の構築を図ることにより波浪中の船舶の推進性能向上に寄与しようとするものである。本研究は、①FBG圧力センサーによる波浪中を航走する船舶に作用する非定常圧力の面分布計測データの構築、②簡易結合法に基づく耐航性能の3次元理論推定法に改良を施した新規計算法の開発、③非定常圧力の面分布計測データを用いた既存の理論推定法のベンチマークテスト、の3つの項目に分けて遂行している。令和4年度までに、まず①に関連して、従来のFBG圧力センサー(ver.6)の温度干渉影響の低減を図る目的でver.6に改良を施したセンサーver.7を製作した。模型実験の結果、ver.7では温度干渉影響が大きく改善されていること、熱伝導率の低い材料で製作された模型を用いることで温度干渉影響を小さくできることが分かった。また、計測圧力を積分して抵抗増加など流体力を算出する際に重要となる船側波形の新しい計測法として、6つのレーザーシートと高速度カメラを用いた画像解析計測法を試み、従来の容量線による計測と同等精度の船側波形の計測が行えることが確認できた。次に②と③に関しては、定常流場の非定常流場への影響を表す通称m-termと呼ばれる項の数値計算精度を、吹き出し分布法を2回用いて計算する方法、およびスプライン数値微分法により大幅に向上できることを確認している。これにより運動の同調点近傍での理論計算と実験結果が非常に良好に一致するようになった。

Air waves を go す る ship の endurance performance に masato わ る research に お い て, yesterday this light セ ン シ ン を グ technology using い た new し い 圧 force field の が measuring method on eye さ れ て to て い る. こ れ は, FBG (Fiber Bragg Gratings) を with い て new rules に open 発 さ れ た stick FuXing pressure セ ン サ ー を with い て, model に processing を す こ と な く hundreds of points scale の pressure を a 挙 に measuring す る method で あ る. This study は こ の pressure セ ン サ ー の more な る measuring precision の と empirically measuring シ ス テ ム all の build を 図 る こ と に よ り の ship in waves の propulsion performance に send upward し よ う と す る も の で あ る. は, (1) this study FBG pressure セ ン サ ー に よ を る waves at the traffic go す る ships に す る unsteady pressure measuring の distribution デ ー タ の building, (2) in combination with simple method に づ く endurance performance estimate に の 3 dimensional theory improved を shi し た の open 発 calculation method of the new rules, (3) the unsteady pressure measuring の distribution デ ー タ を with い た existing の theoretical estimate の ベ ン Youdaoplaceholder0, チ, テスト, テスト, テスト, テスト, に, けて, けて, て, る, る. Make and 4 year ま で に, ま ず (1) に masato even し て, 従 の FBG pressure セ ン サ ー (ver. 6) の temperature dry involved の low cut を 図 る purpose で ver. 6 に improved を shi し た セ ン サ ー ver. 7 を making し た. Model be 験 の results, ver. 7 で は temperature dry involved が big き く improve さ れ て い る こ と で, low thermal 伝 conductivity の い material production さ れ を た model with い る こ と で temperature dry involved を small さ く で き る こ と が points か っ た. ま た, measuring pressure を integral し て resistance rights and な ど flow physical を calculate す る interstate に important と な る side waveform の new し い measuring method と し て, 6 つ の レ ー ザ ー シ ー ト と high speed カ メ ラ を with い た portrait analytical method of measuring を み, line 従 の capacity to に よ る measuring と equal precision の side waveform の measuring line が え る こ と が confirm で き た. Time に (2) と (3) に masato し て は, the steady flow field の unsteady flow field へ の を table す known as m - term と shout ば れ る item の the numerical calculation accuracy を, blowing き し distribution method を 2 reuse い て computing す る method, お よ び ス プ ラ イ ン the numerical differentiation に よ り に sharply upward で き る こ と を confirm し て い る. The motion <e:1> is close to the homology points で the theoretical calculation と the experimental results が are very に good に consistent するようになった.

项目成果

Ship-Side Wave Measurement of a Ship Advancing in Waves by High-Speed Cameras

利用高速摄像机对波浪中前进的船舶进行船侧波浪测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamazaki;H.;Iwashita;H.;Aoki;K.;Konom Y. Nakatani;S.
• 通讯作者: S.

Temperature interference in improved FBG pressure sensor for towing tank test

• DOI: 10.1007/s00773-023-00925-w
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: Journal of Marine Science and Technology
• 影响因子: 2.6
• 作者: Kantaro Suzuki;H. Iwashita;M. Kashiwagi;Masahito Wakahara;T. Iida;M. Minoura

多点計測による船体表面圧力分布を用いた流体力の算出 - 第2 報：波浪中抵抗増加 -

使用多点测量的船体表面压力分布计算流体力 - 第二份报告：波浪期间阻力增加 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 鈴木寛太郎;岩下 英嗣;飯田 隆人;柏木 正;若原 正人;箕浦 宗彦
• 通讯作者: 箕浦 宗彦

Prediction of Unsteady Pressure Distribution in IrregularWaves Using Locally Measured Pressure Data and Convolution Integral

使用局部测量压力数据和卷积积分预测不规则波中的非稳态压力分布

• 发表时间: 2023
• 作者: Kantaro Suzuki;Takahito Iida;Hidetsugu Iwashita;Munehiko Minoura
• 通讯作者: Munehiko Minoura

Estimation of Unsteady Pressure Distribution on Ship Hull Surface in Diffraction Problem by Using Pressure Data Measured at One Position

利用某一位置测得的压力数据估计衍射问题中船体表面非定常压力分布

• 发表时间: 2022
• 作者: Suzuki;K.;Iida;T.;Iwashita;H.;Minoura;M.
• 通讯作者: M.