風力補助推進装置の試設計と性能解析

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エネルギー問題の観点から風力補助推進についての関心がたかまり、種々の形式の装置が開発され実船にも塔載されて良好な成果をあげていることが報告されている。風力を利用する補助推進には基本的に次の5つのタイプがある。即わち、(i)従来の柔らかい帆、(ii)マグナス効果を利用したローターシステム、(iii)凧、(iV)風力タービン、(V)剛な翼断面(以下ウイングセールと称する)が考えられる。本研究では、これらのタイプの中で、装置の制御機構に簡素化が期待できるウイングセールを対象として、複数翼の組合わせから構成される新形式のセールシステムを考案することを目的とした。また、このセールシステムの性能評価を行うこととし、(I)複数翼の2次元空力特性解析のためのアルゴリズム作成、(II)複数翼のウイングセールシステムの試設計、(III)数値計算例と性能評価 の3つの課題について検討を行った。なお、(I)のアルゴリズムは渦分布法に基づいて作成した。研究成果は以下の通りである。まず、追風状態において良好な性能を得ることができるように複数翼の組合わせを基本として構成されたウイングセールシステム(以下、複数翼ウイングセールシステム)を新たに考案し、試設計を試みた。さらに、渦分布法に基づく数値解析法を定式化するとともにシステムの性能評価を行って風力補助推進装置としての可能性について検討した。主要な結論を列記すれば次の通りである。(1)渦分布法に基づく解析法は、複数翼の空力特性の解析に有効である。(2)複数翼ウイングセール2基によって、風速20ktに対し19%程度、風速30ktに対し40%程度の推力節減が期待できることを、ある OIL/CHEMICAL TANKERについて示した。(3)複数翼ウイングセールシステムは広範囲の風向角につついて有効に作動する。