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

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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。