非線形力学系理論による斜め追波中の船舶の転覆現象の解明

本年度は、非線形力学系理論による斜め追波中の船舶の転覆現象の解明に向けての研究の第1歩として、追波、斜め追波中の船の非線形船体運動の定性的性質を網羅的な数値計算により検討した。また、そこに用いた数学モデルに2次の項を加えることでの改良も試みた。まず運動の定性的性質については、波の2次の項をすべて無視した4自由度数学モデルを用いて、プロペラ回転数とオートパイロット・コースという二つの操船パラメーターを密なグリッドに区切って網羅的な数値実験を行った。得られた結果について運動の特性の判定を行い、定常周期運動、安定波乗り、ブローチング、転覆にすべて分類され、その他の運動は存在しないことを確認した。さらに異なる運動の間の境界がなめらかな場合とフラクタル的な場合のあることを示した。またブローチングと周期運動の間の境界がヘテロクリニック分岐とみなせることも確かめた。モデルの改良については、平水中非線形操縦性流体力微係数を付加した場合を計算し、その影響が無視できることを見いだした。さらに、線形操縦性流体力微係数が波により変動する影響を細長体理論により計算し、既存の拘束模型実験と比較した。そしてさらに、この微係数の変動が運動にどのような影響を及ぼすかを検討した。その結果、旋回や舵に関する微係数変動の影響は無視できるが、横流れに関する微係数変動の影響は有意であることを見いだした。しかしながら、これらの2次の項の付加は自由航走模型実験との一致度を改善することにはつながらず、今後のすべての2次の項を考慮したモデルの構築を待つ必要が残った。

本年度は、非線形力学系理論による斜め追波中の船舶の転覆現象の解明に向けての研究の第1歩として、追波、斜め追波中の船の非線形船体運動の定性的性質を網羅的な数値計算により検討した。また、そこに用いた数学モデルに2次の項を加えることでの改良も試みた。まず運動の定性的性質については、波の2次の項をすべて無視した4自由度数学モデルを用いて、プロペラ回転数とオートパイロット・コースという二つの操船パラメーターを密なグリッドに区切って網羅的な数値実験を行った。得られた結果について運動の特性の判定を行い、定常周期運動、安定波乗り、ブローチング、転覆にすべて分類され、その他の運動は存在しないことを確認した。さらに異なる運動の間の境界がなめらかな場合とフラクタル的な場合のあることを示した。またブローチングと周期運動の間の境界がヘテロクリニック分岐とみなせることも確かめた。モデルの改良については、平水中非線形操縦性流体力微係数を付加した場合を計算し、その影響が無視できることを見いだした。さらに、線形操縦性流体力微係数が波により変動する影響を細長体理論により計算し、既存の拘束模型実験と比較した。そしてさらに、この微係数の変動が運動にどのような影響を及ぼすかを検討した。その結果、旋回や舵に関する微係数変動の影響は無視できるが、横流れに関する微係数変動の影響は有意であることを見いだした。しかしながら、これらの2次の項の付加は自由航走模型実験との一致度を改善することにはつながらず、今後のすべての2次の項を考慮したモデルの構築を待つ必要が残った。