浮体式海洋建築物に作用する2次波浪外力とそれによる共振的な応答の予測と制御

作用于漂浮海洋结构物的二次波浪力及其共振响应的预测与控制

• 批准号: 07650657
• 负责人: 松井 徹哉
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650657/
• 关键词: 緊張係留式海洋構造物; 2次波浪外力; 2次周波数和応答; 係留索張力; 疲労; 付加減衰機構

緊張係留式海洋構造物(TLP)においては,上下モードの動揺の固有周期が海洋波の周期に比べて非常に短く,波と同周期の1次波浪外力との共振が避けられ応答が抑制されるが,一方で,系の減衰が小さいことから,2次波浪外力の周波数和成分と同調して高周波応答を生起する可能性が存在し,設計上の重要な検討要目となる。本研究では,不規則波中のTLPに作用する2次波浪外力の予測理論を2次回折理論に基づいて展開し,これを評価するためのハイブリッド型積分方程式法による数値解析プログラムを開発するとともに,実機TLPの縮尺模型を用いて,不規則波水槽中における波浪外力,浮体動揺及び係留索張力の計測実験を行い,理論の妥当性を検証した。さらに,この理論を応用して,2次周波数和力が浮体の動揺特性や緊張係留索の張力変動,疲労寿命などに及ぼす影響を検討するとともに,付加減衰機構(粘性ダンパー)による2次周波数和応答の抑制効果について研究した。本研究の結果得られた知見は以下のように要約される。1.TLPの上下モードの応答や係留索張力には,顕著な2次周波数和成分が含まれ,その大きさは1次波浪外力による応答と比較しうる程度である。2.このような応答を励起する主要な外乱は2次波浪外力の周波数和成分であり,その大きさは2次回折理論に基づく解析によって精度良く予測できる。3.TLPの2次周波数和応答は共振周波数の近傍において粘性減衰の影響を顕著に受ける。この応答を精度良く予測するには,粘性減衰係数の適切な評価が不可欠である。4.2次周波数和応答の存在は緊張係留索の変動張力と疲労寿命に顕著な影響を及ぼす。5.付加減衰機構(粘性ダンパー)の設置は,TLPの2次周波数和応答を抑制するのに効果的である。

The natural period of the up-and-down motion of TLP is shorter than that of the ocean wave, the resonance of the first order wave external force of the same period is avoided and suppressed, the attenuation of the system is small, the frequency and composition of the second order wave external force are synchronous, and the possibility of the occurrence of the high frequency wave response exists, which is an important consideration in design. In this study, the prediction theory of second-order wave forces acting on TLP in irregular waves and the second-order reflection theory are developed, and the numerical analysis and development of the two-dimensional integral equation method are evaluated. The application of the scaled-down model of TLP in irregular waves and the measurement of wave forces, floating body dynamics and mooring cable tensions are carried out. The validity of the theory is verified. In this paper, the theory is applied to study the effects of the second cycle number and force on the dynamic characteristics of the floating body, the tension variation of the tension mooring line, the fatigue life and the fatigue life. The results of this study are as follows: 1. TLP's upper and lower parts respond to the tension of the mooring line, and the number and composition of the second wave cycle are included, and the degree of response to the first wave external force is compared. 2. The frequency and composition of the external forces of the second order wave are analyzed by the theory of the second order return. 3. TLP's 2nd order cycle number and resonance cycle number are closely related to the influence of viscosity attenuation. The accuracy of the prediction is good, and the evaluation of the viscosity attenuation coefficient is not good. 4.2 The existence of the second wave number and the response has an impact on the dynamic tension and fatigue life of the tension tether. 5. The setting of the attenuation mechanism (viscosity) is to suppress the second cycle number and attenuation of TLP.

项目成果

加藤賢治ほか2名: "浮游式海洋建築物の構造形式による動揺特性の相違" 構造工学論文集. 42B. (1996)

Kenji Kato 和其他 2 人：“浮动海洋建筑物结构类型的振动特性差异”《结构工程杂志》42B (1996)。