滑走艇の波浪中船体運動特性に関する実験的研究

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まず,滑走艇模型による超高速航走時(1.0<Fn<5.0)正面規則波中での運動計測を行い,空中への跳躍運動も含めたその運動特性について調査するとともに,理論的アプローチとして,線形ストリップ法,非線形ストリップ法,一部流体力に実験計測値を併用した非線形ストリップ法による運動計算を行い,これら計算法の適用性について検討した.その結果,実験において,船体が水面から跳躍しない運動,一波毎に規則的に水面から跳躍する運動,不規則に跳躍する運動の3種類の運動が計測された.船体運動は,波高が高くなるもしくは速度が速くなるに従い,跳躍しない運動,跳躍運動,不規則的な跳躍運動へと移行すること,前進速度,波高が同じ状態であっても波周期が小さい領域では跳躍運動は生じず不規則な運動となることがわかった.また,波浪中航走時の時間平均姿勢は,平水中航走姿勢よりも,浮上し,船首上げとなることがわかった.理論的アプローチとして,非線形ストリップ法を基に高速艇特有の現象を考慮した流体力の修正をほどこした波浪中非線形船体運動計算法を構築し,実用上十分な精度で波浪中の運動を推定できることを示した.また,船尾部がトランサムスタン形状の半滑走艇型高速カーフェリーを対象として,波浪中の運動性能およびトリムタブによる波浪中運動の制御に関する研究を行った.その結果,トリムタブは速度の自乗に比例する大きな揚力を発生させるため,高速カーフェリー等の高速船舶の縦揺れ軽減にきわめて有効であることがわかった.また,船体運動の計測値から,波浪強制力を推定し,その値とトリムタブの発生する力との大小によって,PIDゲイン最適化制御と波浪強制力打ち消し制御を自動的に選択するシステムを構築するとともに,提案した制御システムは,規則波だけでなく,不規則波に対しても有効に作用することを,本研究で構築した波浪中非線形船体運動計算によって確かめた.