Research on safe navigation of a giant ship passing through a narrow canal based on kinematical analysis

基于运动学分析的巨轮通过狭窄运河安全航行研究

• 批准号: 22H01703
• 负责人: 佐野 将昭
• 金额: $ 10.9万
• 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: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01703/
• 关键词: 船舶工学; 縮尺模型実験; 運動シミュレーション; 運河（狭水路）; 水深・側壁影響; 水深影響; 側壁影響; 操縦運動; 操船限界

本研究は，狭くて浅い運河を航行する巨大コンテナ船の運動特性を解明し，定量的な運動予測および事故予防に寄与する学術的知見の獲得を目的とする。2022年度は，実船長400(m)に及ぶオリジナル巨大コンテナ船（以降MCS）を設計し，約1/128模型を製作した。また2021年のスエズ運河座礁地点での運河の断面形状を模した縮尺模型（台形型・全長30m超・分割式）を製作した。主要な研究実績をまとめる。[1]MCSの操縦性能の解明（深水域）：本学曳航水槽で抵抗/自航試験，舵角試験（舵直圧力を評価），整流試験（舵への流入角を評価）を，水産技術研究所（水技研）において斜航・CMT試験（船体流体力を評価）を実施した。そしてMCSが深水域で操縦運動する際の流体力特性を解明し，運動モデルを構築した。また水技研において，操縦運動試験を実施し，深水域における操縦性能を評価した。[2]MCSの操縦性能の解明（浅水域）：九州大水槽において，水深喫水比1.3, 1.59, 1.9の3つの浅水域で拘束模型試験を実施した。水深に応じた流体力の変化を明らかとし，水深毎に運動モデルを構築した。また水技研において，これら3つの浅水域で操縦運動試験を実施し，操縦性能に及ぼす水深影響を明らかとした。[3]運河航行時の流体力と針路安定性の解明：運河模型を本学曳航水槽内に敷設し，その中でMCSを曳航させる拘束模型試験を実施した。試験項目毎に水深，船速，水路中心からの逸脱距離を複数変更し，それらが運河を走るコンテナ船の流体力特性へ与える影響を明らかとした。続いて岸壁影響を含む多項式型流体力モデルを同定し，所定の針路を保持する際の釣り合い状態，ならびに固有値解析に基づき，その釣り合い状態での安定性（針路安定性）を評価した。[4]水技研水槽に運河を設置し，運河内をオートパイロットで保針航行させる自由航走試験を実施した。

The purpose of this study is to explain the motion characteristics of a narrow and shallow canal, navigate a huge ship, and quantitatively predict motion, prevent accidents, and gain academic insights. In fiscal year 2022, the 400(m) Captain's ship and the giant コンテナship (from now on MCS) were designed and produced as an approximately 1/128 model. In 2021, a scale model of the cross-sectional shape of the canal where the canal was built in 2021 (table-shaped type, total length 30m, divided type) was produced. Mainly research on the subject. [1] Explanation of steering performance of MCS (deep waters): resistance/self-propulsion test in the tow tank, rudder angle test (rudder direct pressure evaluation), rectification test (Rudder への inflow angle を evaluation 価) を, Fisheries Technology Research Institute (Water Technology Research Institute) に お い て Inclined navigation・CMT test 験 (Hull fluid force を 価) を実 Shi し た.そしてMCSが Deep Water で縦 Movement するInternational のhydrodynamic characteristics を Explain し, Movement モデルを Construction した.また水techkenにおいて, 縦 Exercise Test 験を実时し, 深水における operate 縦performance を価した. [2] Explanation of MCS operation performance (shallow waters): Kyushu large water tank, water depth to draft ratio of 1.3, 1.59, 1.9, and constrained model test in shallow waters. The water depth is the same as the fluid force. The water technology research of the water, the water depth of the water depth is affected by the water depth, and the water depth is affected by the water depth. [3] Explanation of the fluid force and needle path stability during canal navigation: the canal model was laid in the towing water tank, and the MCS towing and navigation restraint model was tested and implemented. In the trial project, the water depth, ship speed, distance from the center of the waterway, the distance from the center of the waterway, the hydrodynamic characteristics of the canal, and the ship's hydrodynamic characteristics are all affected. The influence of the bank wall is determined by the polynomial fluid force, and the determined needle path is maintained in the same shape. State, ならびに inherent value analysis にbase づき, その鱼り合いstate での stability (needle path stability) を evaluation価した. [4] Suijiken water tank is installed in the canal, and the canal is equipped with a needle-safe navigation system and a free navigation test system in the canal.