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 understand the motion characteristics of large ships sailing in shallow canals, to quantitatively predict the motion of ships and to obtain academic knowledge about accident prevention. In 2022, the ship was designed to be 400(m) in length and about 1/128 of the model was produced. In 2021, the cross-section shape of the canal was modeled (platform type, total length 30m, super division type). Major research achievements. [1] Analysis of MCS handling performance (deep water): resistance/self-propulsion test in towing tank, rudder angle test (rudder direct pressure force evaluation), rectification test (rudder inflow angle evaluation), and CMT test (hull fluid force evaluation) conducted by Institute of Aquatic Technology (Hydrotechnical Research Institute). To understand the hydrodynamic characteristics of MCS during deep water operation and to construct MCS during deep water operation. Water technology, exercise test, deep water exercise performance evaluation [2]MCS performance analysis (shallow water): Kyushu large water tank, water depth draft ratio 1.3, 1.59, 1.9 and shallow water constraint model test implementation. The water depth is different from the fluid strength. The water technology research center, such as three shallow water operation test, operation performance and water depth impact [3]Analysis of Hydrodynamic Force and Needle Stability in Canal Navigation: Canal Model Laying in the Basic Navigation Channel, MCS and Constraint Model Trial Implementation The test items include water depth, ship speed, escape distance from the center of the waterway, etc. The influence of the bank wall on the stability of the multiple-type fluid force is determined. The stability (needle stability) of the fixed needle during the fishing state is evaluated. [4]The water tank is set up in the canal, and the free navigation test is carried out in the canal.