| 論文タイトル | 著者 | 論文概要 | |
| 18日へ | 全球地表温度（SAT・SST)のレジームシフトに関する第二次世界大戦及び核実験の影響について | 菱田昌孝 海洋科学技術センター地球フロンテイア研究推進室 | 20世紀の地表全球平均温度（気温SAT・海面水温SST)は主に人間活動に伴うCO2放出増加により 100年間に約0．6～0．7度の急激な上昇・温暖化を示した。しかし例外的に1940～75年の間に停滞・寒冷化がありレジームシフトの謎が残っている。この35年間の停滞期を単にSOx,NOなどのエアロゾル寒冷化因子では説明し切れないため、第二次世界大戦の爆撃に伴う大規模火災及び戦後の核実験による大量のスス・死の灰などの微粒子が長期の寒冷化をもたらす事を検討した。この期間において太陽活動は1940～50年代の黒点数増加、火山活動はアグン噴火などによる一時的寒冷化を示すがいずれも長い停滞期を説明できない。そこで最後に1939～45年までの第二次世界大戦の爆撃、1954～68年までの核実験を調べた。この際生じた微粒子は空高く上昇し、20～30kmを越える成層圏に達し、全球を周回・拡散するとともに短いものは１～2年、長いものは5～6年残留した。これが長期・継続的に停滞・太陽光を遮蔽し寒冷化を進め、レジームシフトの原因となったと考えられる。 |
| 海洋の環境アセスメントにおけるGIS活用に関する研究 | 左近允晃：日本大学大学院理工学研究科海洋建築工学専攻 増田光一：日本大学理工学科海洋建築工学科 大塚文和：三洋テクノマリン株式会社 |
GIS(Geographic
Information
System;地理情報システム)の活用が、カーナビゲーションや都市計画等、多方面における活用がなされている。環境問題に対してもGISの利用が、環境影響評価及び環境情報の整理に利用されている。しかし、日本におけるGISの普及状況を見ると、陸域におけるGISの普及状況と比較し、海域におけるGISの普及状況は非常に遅れているのが現状である。 そこで本研究では、海洋の総合環境因子のGISデータベース構築を最終目的とし、海洋に適応したGISの基盤の作成を行った。具体的には1)東京湾50mメッシュ水深データのデジタル化、2)海洋に適した空間把握システムの構築、3)GISデータベースを利用した海洋環境解析システムの構築、を行った。更に本研究で作成したGISデータベース及びシステムを利用した環境アセスメントへの応用例を示し、有効性の確認を行った。 |
|
| 舶用レーダの波面計化と実測例 | 平山次清、朴承根、ファビオタカセ、宮川清、高山武彦（横浜国立大学大学院） | 海洋工学分野では海洋環境情報は計画・設計・運用にとって重要であり、中でも覇王情報は重要である。また高精度波浪情報の長期累積は地球温暖化などの環境問題解明に対しても重要になりつつある。 波浪計測の自動化、高精度化は従来から種々試みられてきたがそれぞれ一長一短があり目的に応じて使い分けることが必要である。著者らは航走船舶・浮体を波浪ブイ化すり手法を開発した実績を有するが波浪スペクトルの方向分布については推定精度が十分とは言えない状況であった。方向分布を面的にとらえる方法としてレーダを活用する方法があり、著者らも依然試みたが記録容量の限界などで実現化できていなかった。本報告は通常型の舶用レーダ（センチ波）を、遭遇する波浪の空間分布・方向スペクトル情報を抽出するリモートセンシング波面計として実用化する新たな試みとその計測例を示すものである。 | |
| 海難事故の際の海洋流出オイルの回収について | 熊谷 輝雄 加藤 淳 東京理科大学理工学部機械工学科 |
最近我が国の近海や世界中の海洋でタンカー座礁等による石油流出事故が頻発している。しかし、現在多くの汚染石油回収技術が存在するにも拘わらず、それらの技術は十分に活用されてないようである。その理由の一つに、これらの回収装置・技術が専門的かつ特殊なため、迅速な準備が容易でないということが挙げられる。そこで本研究では、まず準備が簡便である固体流送用ジェットポンプと空気ファンを用いた回収装置を試作して油回収の可能性を検討し、次いで空気ファン利用装置を用いて圧力分布や油水流量の測定を行い検討することを目的とする。 ジェットポンプ、空気ファンを用いた回収装置はともにオイル回収が可能であること、そして空気ファンを用いた回収装置の方がより油水比率が優れていることを明らかにした。 | |
| 18日へ | MECモデルを用いた五ヶ所湾海域浄化シミュレーション | 殿城賢三（東京大学大学院）（主著者） 佐藤徹（東京大学） |
日本造船学会海洋環境研究委員会海洋モデル専門委員会におけるヴォランタリーなプロジェクトである「MECモデルの開発」において、full-3D部分の製作を担当し、またそれと静水圧モデルとの結合を行なった。完成したMECモデルを用いて、三重県五ヶ所湾に設置され、海域浄化に効果のあったとされる密度流拡散装置に関してシミュレーションを実施した。海底付近においた仮想的な染料は、密度流拡散装置によって温度・塩分躍層のある深さに水平に放出され、潮汐に乗って湾置くまで数日で広がることを確認した。 |
| 大村湾の海水交換に関する数値シミュレーション | ○濱田 孝治、経塚 雄策 | 大村湾は閉鎖性が極めて強いことで知られている。母湾である佐世保湾とは針尾瀬戸・早岐瀬戸の二つの水路によって連絡しており、海水交換はおもに針尾瀬戸を通じて行われるが、その幅は最も狭いところで200m程度しかなく、これが大村湾の閉鎖性を強くする主な原因の一つとなっている。 本研究の目的は、針尾瀬戸における海水交換を数値シミュレーションによって評価することである。 そのため、流れ場計算にあたっては、場所によって解像度を変えるバリアブルメッシュを使用し、尾瀬戸付近の解像度を上げることで海峡部の地形を正確に表現した。また、海水交換の評価には、Euler的に解かれた流れ場を用いて標識粒子の挙動をLagrange的に解く、いわゆるEuler-Lagrangeの方法を用いた。 |
|
| MLBモデルによる東京湾における水質指標の滞留時間に関する考察 | 中山恵介
国土交通省 港湾技術研究所 海洋環境部 岡田知也 国土交通省 港湾技術研究所 海洋環境部 ○ 宮野 仁 国土交通省 港湾技術研究所 海洋環境部 古川恵太 国土交通省 港湾技術研究所 海洋環境部 日向博文 国土交通省 港湾技術研究所 海洋環境部 |
東京湾のような閉鎖性湾内の環境評価を行うために，必要最小限の生態系コンパートメントを導入した生態系モデルと、内湾の特徴である海洋構造の変化による流れの変化を評価できる流動モデルを組み合わせることによって，内湾環境の長期再現・予測を容易に行うことができるMulti-
Level･Box (MLB)モデルを構築した． MLBモデルは湾軸方向に連結されたBoxから構成されており，1つ1つのBoxは鉛直方向に任意にメッシュを切ることができる．本モデルの特徴は，ブシネスク近似されたNS方程式と水温，塩分の移流拡散方程式，水質に関するスカラー量の方程式を，湾の特徴を捕えながら各Boxで積分することにより，流れに関して不確定なパラメータを含まずに再現計算を行うことができることである． 本モデルで1999年における東京湾の水質と流れ場の再現計算を行った結果，夏季において観測された塩分，水温，DOをよく再現できていた．この計算結果を用いて，湾奥におけるあるBoxの塩分，植物プランクトン，DO，リンの滞留時間を検討した |
|
| 河川影響を考慮した海域環境予測技術に関する基礎的研究 | 小澤宏樹 日本大学大学院理工学研究科海洋建築工学専攻 増田光一 日本大学理工学部海洋建築工学科 大塚文和 三洋テクノマリン株式会社 |
沿岸域や内湾の環境諸問題に対して、数値シミュレーションを用いた流動や水質の予測が多く行われている。海域へ流れ込む河川の河口域では潮の干満によって周期的に河川内のタイダルプリズムが変動するため河口部の水位変化は河川の上流側の水位変化と連動し、河口域を占める河川水と海水の鉛直的な分布や海域への流入量についても周期的に変化すると考えられる。数値計算上では河川水の流入は、河口部もしくは河口付近上流部の領域で水位の上昇分として与える手法があるが、このような取り扱いでは前述した河川および河口部の現象を計算上で考慮することは難しく、河口域の流動や物質輸送は実際と異なってくると考えられる。そこで本研究では、ある程度河川の計算領域を上流側に延長し河川水を上流端より運動量として与える手法と河口部で水位の上昇分として与える手法を、多層モデルを用いた河口域の局所的な流動計算を行い流況変化の定量的な比較検討を行っていく。 | |
| 諫早湾の潮受堤防排水門の開放に伴う流動について | 経塚雄策 九州大学大学院総合理工学研究院 古庄健作 九州大学大学院総合理工学府 木村洋一郎 NHK福岡放送局 |
現在、有明海における養殖海苔の不作問題が社会的にも関心を呼んでおり、諫早湾の潮受堤防との因果関係が疑われている。一部の漁民からは、堤防に２カ所設けられている排水門の開放要求が出ているが、同時に排水門の開放に反対する意見もある。その理由のひとつは早い潮流が生じて、堤防や水門の安全上好ましくないこと、底泥の巻き上げによる漁場への悪影響などの懸念である。ところが、水門の開放に伴う流速の予測については、なぜかベルヌーイの式による略算値しか明らかにされていない。そこで、本研究では、排水門の一部あるいは全面開放による堤防内外の海水の流動を数値シミュレーションによって明らかにし、水門付近での最大流速の推定を行う。また、諫早湾を近似した歪み模型による水理実験も行い、数値シミュレーションとの比較を行う。 | |
| 19日へ | 水産養殖からの負荷を考慮した環境影響評価に関する研究 | 冨澤伸樹 日本大学大学院理工学研究科海洋建築工学専攻 増田光一 日本大学理工学部海洋建築工学科 末永慶寛 香川大学工学部安全システム建設工学科 |
東京湾や大阪湾を代表とする閉鎖性海域は、富栄養化の進行などによる水域環境の悪化等、環境問題が付き纏う。こうした問題に対処する為の手段で、沿岸域の開発における代表的な環境影響評価手法の一つとして、沿岸生態系モデルによる環境予測がある。これまで、沿岸生態系モデルによる環境予測は、定性的に観測結果を再現しているが、定量的な評価という面では厳密な評価がそれほど行われていないという報告例が多い。この原因としては生態系のメカニズムが複雑であり、現象を数値モデルで考慮し切れていない等の事が考えられる。そこで、本研究では水産養殖からの負荷という実現象を考慮した数値モデルの構築を行い、溶存酸素量という指標に着目した生態系の厳密な定量的評価を行う。その際、ハマチによる酸素消費速度及び底泥による酸素消費速度というものを新たに考慮した定式化を行い、これにより水産養殖からの負荷を考慮した評価・検討を行っていく。 |
| 回転水槽を用いた密度流拡散の内湾水理模型実験 | 江原健太郎 東京大学 佐藤徹 東京大学 多部田茂 東京大学 土屋好寛 東京大学 |
五ヶ所湾、大村湾などでは、密度流を利用した水質改善装置による貧酸素水塊や赤潮の抑制が試みられている。実海域地形下での密度流拡散に関する知見を得るために、地球自転の影響を模擬できる回転水槽中に歪模型を設置し、２層成層下での密度流拡散の水理模型実験を行った。歪模型下で密度流を再現するために新たな相似則を提案するとともに、輝度法によって拡散物質の濃度分布を定量的に測定する手法を確立した。また、実海域地形下で潮汐や密度流、地球自転が物質拡散にどのように寄与して いるかを検討した。 |
|
| 淡路島由良地域の環境特性調査 | 細田龍介（大阪府立大学工学研究科） 奥野武俊（大阪府立大学工学研究科） 山田智貴（大阪府立大学工学研究科） 中谷直樹（大阪府立大学工学研究科） 花野晃一（由良地区海域研究会） 坂原岳人（大阪府立大学工学部 学生） 菊地智子（大阪府立大学工学部 学生） |
従来から、大阪湾のような閉鎖性海域における海域環境を調べるためには、潮流などに関する研究が重要であり、多数の論文が発表されている。しかしながら、海域における環境特性を詳細に把握するためには、湾全域で長期にわたって行われている環境調査結果を解析することだけでなく、特定の海域に限定した調査や解析によって、調査手法や評価手法を詳細に調べることが重要である。 本研究は、大阪湾全域で長年行われてきた水質調査結果を基に、その経年変化や空間的変化を調べると共に、淡路島由良地域に限定して5年にわたって調査してきた環境調査結果について述べたものである。調査は、由良湾における水質、底質、生物だけでなく、河川や井戸水の陸域環境、および住民の環境意識などについてもおこなった。これらの結果を使って、由良地域の環境特性を大阪湾という閉鎖性海域の中で論じるのが目的である。 |
|
| 超大型浮体構造物の付着生物による酸素消費速度の計測とデータ同化によるモデルパラメータの推定 | 多部田茂 東京大学 秋山圭介 東京大学 藤野正隆 東京大学 北澤大輔 東京大学 |
超大型浮体構造物による環境影響を考える際には浮体への付着生物の影響が重要であることがわかってきた。また、環境影響予測のツールとして数値モデルは不可欠であるが、特に生態系モデルでは用いるパラメーターの数が非常に多くなり、しばしばその決め方に苦労する。本研究ではまず、付着生物を考慮した影響予測をするために、簡易な超大型浮体構造物の付着生態系モデルを構築した。また、浮体構造物上の付着生物による酸素消費速度を計測する装置を開発し、メガフロート・フェーズ２の実海域実証実験浮体で計測を行った。そして、この計測データを上記モデルに同化することによって付着生物のパラメータを推定した。さらに推定したパラメータを用いて仮想的な超大型浮体周辺の溶存酸素濃度変化の予測を行った。 | |
| 付着生物とその脱落を考慮したメガフロートまわりの水質評価モデル | ○ 山口創一 九州大学大学院総合理工学府 経塚雄策 九州大学大学院総合理工学研究院 |
メガフロートによる海洋環境影響評価を行う場合に、浮体表面に付着する生物の影響が重要であると考えられており、メガフロート・フェーズ２の実海域実験においても、その対策として浮体底部に空気室を設けた場合 の効果について実験が行われた。ここでは、東京湾において、そこでの優占種であるムラサキイガイを対象とした数値生態系モデルの開発を行う。さらに、成長したムラサキイガイの一部がメガフロートから脱落し、海底に堆積・分解される過程も考慮した底生生態系モデルも組み込んで、メガフロートまわりの水質評価を行う。計算例として、羽田沖に長さ5km、幅2km、喫水1.0mのメガフロートが設置された場合を考え、付着生物の考慮の有無による水質への影響を数値シミュレーションによって検討する。 | |
| 19日へ | Floating Wind Farmの試計画 | 緒方 龍（主著者） 東京大学 林 竜也 東京大学 影本 浩 東京大学 |
現在急速な勢いで伸びている風力発電に着目し、周囲を海で囲まれ、 また世界一の造船技術を持つといったわが国の特色を生かし、メガフロート と風力発電機群を組み合わせて、大型火力発電所や大型原子力発電所 と同等の１００万キロワット級の出力を持つ洋上風力発電所の試計画 を行った例を示す。 |
| 沖合浮体式波力利用装置による静穏海域造成システムに関する研究 | 市村哲夫 日本大学大学院理工学研究科 大澤弘敬 海洋科学技術センター 増田光一 日本大学理工学部海洋建築工学科 |
現在、沿岸域の利用は海域の多目的利用と環境保全の両面から見直されている。今後、一層、海を活用しようとすると、海洋に存在するエネルギーおよびスペースを、効果的、環境に悪影響を与えないように開発しなくてはならない。そこで本研究では、海洋科学技術センターにより開発された沖合浮体式波力利用装置 (マイティーホエール)に着目する。これまで波が高く未利用だった沖合に｢マイティーホエール｣を設置することによって、波エネルギーの吸収だけでなく、装置背後に創り出された静穏海域により経済活動などの振興に貢献することができる。｢マイティーホエール｣の消波性能に関する実験的な研究は多数あるが、複数の｢マイティーホエール｣を配置した際の理論面から検討した研究はない。本研究では浮体群に対する波浪伝搬シミュレーションの開発を行うことにより、実海域において複数の｢マイティーホエール｣を配置した際の消波性能を把握し、配置計画を行う。 | |
| 沖合浮体式波力装置「マイティーホエール」の運動計測 | ○ 永田良典（海洋科学技術センター） 鷲尾幸久（海洋科学技術センター） 大澤弘敬（海洋科学技術センター） 藤井文則（海洋科学技術センター） 日根野元裕（（株）三井造船昭島研究所） 中川寛之（（株）三井造船昭島研究所） |
海洋科学技術センターでは振動水柱型の沖合浮体式波力装置「マイティーホエール」の実海域実験を平成１０年９月より三重県南勢町五ケ所湾湾口部で開始し、浮体式波力装置としての機能、安全性、経済性、耐久性を評価するため各種データの計測を行っている。一般に、浮体式海洋構造物を浅海域に弛緩係留する場合、長周期運動の定量的な把握が係留システムの設計時に重要であることが知られている。そのためマイティーホエールの実海域実験では浮体運動を計測項目の一部として計測し解析を行ってきている。しかし、一般的な加速度計を用いて浮体の運動の計測を行う場合、加速度を積分して変位を求めるため長周期成分に対して誤差が大きくなるという欠点があり、計測精度の確認の意味からもキネマティックGPS等を用いたより高精度の長周期運動を含めた運動の計測結果との比較検討が必要となってきている。本論文ではこれら加速度計とキネマティックGPSによる運動データについて比較検討するとともに、浮体運動と係留索張力の関係についても実海域実験で得られた計測データを基に検討を行いその途中経過について報告する。 | |
| 海山における生態系人為的攪乱実験 | 産業技術総合研究所 海洋資源環境部門 山崎哲生（主著者） 金属鉱業事業団 技術開発部 窪木英二、松井隆明 |
深海底鉱物資源開発時に起きる集鉱機の走行跡における生態系の直接的破壊に焦点を当てた人為的攪乱実験を、１９９９年に南鳥島南東の海山斜面のテラスにおいて実施した。このテラスは水深が約2,200ｍで、約15kg/m２の密度で団塊が賦存している。実験では、スクレーパと呼ぶ攪乱機を曳航して、海底表面の団塊を部分的に除去した。その後、そこからマルチプルコアラーによって、攪乱が生態系に与える影響を分析するための堆積物サンプルを採取した。また、ＴＶカメラシステムによる海底観察も行った。本論文では、この実験の概要、現在までに得られている結果を紹介し、長期にわたる環境モニタリングの必要性について考察する。 | |
| 19日へ | 深層水洋上汲み上げ装置の概念設計 － 新しい漁場の造成を目指して－ |
荻原誠功（石川島播磨重工㈱）（主著者） 粟島裕治（石川島播磨重工㈱） 宮部宏彰（石川島播磨重工㈱） 大内一之（㈱大内海洋コンサルタント） |
新しい漁場造成を目的とした、洋上における深層水汲み上げ装置の概念設計について報告する。本報告は、海洋深層水を汲み上げ、水面付近の有光層に放流することにより、植物プランクトンを増殖させ、人工的な漁場を造成しようとする構想のもとに、（社）マリノフォーラム２１の研究開発事業として取り組んでいる研究成果の一端である。汲み上げ装置は、深層水のライザー管と浮体から成る躯体部、汲み上げ動力とポンプから成る機関部および係留装置、計装装置で構成される。本論文では、装置全体の中枢である躯体部について概念設計の方法と設計展開の結果を報告する。汲み上げ動力には海洋温度差発電装置（OTEC）を採用することを前提とする。深層水組み上げ量（約50万トン）や水（約500m）といった基本的な設計条件を満足する、種々の躯体形態を挙げ、装置の信頼性、構造の安全性、メンテナンスの容易さ、製造コストを評価しながらfeasibility studyを行い実現性の高い躯体形態を抽出した。 OTECシステムと深層水放流装置を内蔵した浮体は約500mのライザー管を具備していることから、係留装置を含めた躯体全体の、波浪中での運動を極力抑えた形状と一般配置に特徴を持たせて基本設計を展開し、洋上での深層水組み上げ装置の概念設計を完成した。 |
| 浮体式波力装置を利用した底層海水汲み上げ実験 | ○ 大澤弘敬（海洋科学技術センター） 鷲尾幸久（海洋科学技術センター） 田中伸和（電力中央研究所） 山本亮介（電力中央研究所） 石井健一（古河電気工業（株）） 矢木橋清智（古河電気工業（株）） |
海洋エネルギーは、洋上で得られる自然エネルギーであるが、経済性と共に安定した出力を得ることが課題とされている。一方、沿岸海域においては、とりわけ閉鎖性内湾域においては生活排水の流入と過度な水養殖により、水質・底質の汚濁が進行しており、この改善のために海洋において得られるクリーンなエネルギーを活用することが期待されている。また、底層の海水は、表層水と比較して富栄養性、低温性という特長を持ち今後様々な利用方法が考えられる有用な海洋資源である。本論においては、波力エネルギーにより得られた圧縮空気を利用して、海中に可動部分の少ないエアリフト方式を応用し、効率良くかつ簡便な施設により底層水を汲み上げる技術を開発することを目的とした室内実験及び実海域実験を実施しエアリフト方式による揚水特性を把握した。 | |
| 深層水取水施設への鋼管適用性の検討 | 関田欣治、谷口直之、森原信吾、手島光晴 東海大学 海洋学部 海洋土木工学科 | 現在、高知県などで深層水取水施設が設置され、これらの取水には鎧装ポリエチレン管が深層水の水質保持等の理由で利用されてきたが、敷設速度は速いものの管材が非常に高価である。そこで、本研究では離島の給水施設に利用されてきた、高強度で、かつ安価となる可能性のある鋼管を深層水取水への適用可能性を検討した。検討は2000～10万ｔ／日程度の小から大規模取水を想定し、口径300～1200mmの鋼管10種類（それぞれ3種類の肉厚）を対象とした。従来小口径管急速敷設工法であるリール工法の適用を検討した。水質保持については、ポリエチレン薄膜を鋼管内部に被覆するとし、内径300～1200mmまでの鋼管に対し保温性能を評価した。その結果次に示す結果を得た。（1）リール状態の鋼管座屈に対し、管内径914mmまでのものまでリール工法可能。（2）1000ｍ程度の水圧に対しリール工法による残留ひずみ等に対し、鋼管は圧壊しない。（3）リール径が大きくなりすぎリール工法が現実的でない場合は海底曳航法などを適用する。（4）ポリエチレン被覆鋼管は保温性能が従来管より劣るが、400mmを超えると温度上昇は遜色無い | |
| 洋上型深層水汲上装置における最適駆動システムの研究 | 大内一之（（㈱大内海洋コンサルタント） 山磨敏夫（ナカシマプロペラ㈱） 實原定幸（里見産業㈱） |
表層水温度が高く成層した貧栄養海域において、有光層に栄養塩の豊富な深層水を汲み上げ滞留させることにより海域の基礎生産力を高め漁場を造成するための実海域実証機の開発研究が、平成12年度より(社)マリノフォーラム21で開始された。ここでは、深層水を汲み上げ有光層に滞留させるためのインペラによる汲み上げと密度調整方法の研究、及びインペラ駆動のためのエネルギーについてのフィジビリティ･スタディについて述べる。太陽光、風力、波力、海水温度差等の自然エネルギーシステムと、ディーゼル、陸電等の従来型システムを検討した結果、陸地より約10マイル離れた洋上に水深約500mから50万m3/日の深層水汲み上げ装置を設置する場合、深層水の更なる大きな特徴である低温性と恒常性を利用した海水温度差発電（OTEC）を採用することが最適であることが判明した。併せて、本汲み上げ装置にマッチした海水温度差発電機関の設計思想・配置についも述べる。 | |
| CVAR-FPSO | 岡本 紀彦（おかもと のりひこ） 石油公団石油開発技術センター 平山 裕章（ひらやま ひろあき） 石油公団石油開発技術センター 西垣 亮（にしがき まこと） 三菱重工業株式会社 石田 浩三（いしだ こうぞう） 日本海洋掘削株式会社 |
東南アジア海域には、インフラ設備の未整備等様々な理由から未開発となっている中小規模の海洋油ガス田が多く存在する。そこで石油公団TRCでは、それらの開発促進に寄与するため、2000年度より2年間の計画で、CVAR‐FPSOと呼ばれる新しいタイプの浮遊式石油生産システムの開発を実施している。本研究では、特に坑口装置をFloating,
Production, Storageand Off-loading System(FPSO)上に搭載可能とするコンセプトに基づき、Compliant
Vertical Access
Riser(CVAR)と呼ばれるリジットライザーに注目する。これにより、従来のFPSOを採用した際には必須とされてきた坑井の海底坑口を行う必要がなくなり、海上から直接、坑口装置およびCVARを通して、改修作業を行うことが可能となる。本講演では、このシステムの概要について報告する。 |
|
| セミサブ型による海上坑口方式掘削 | 中村雅洋 所属：日本海洋掘削（株）石油エンジニアリング事業部 | 「セミサブ型による海上坑口方式掘削」は水深1,500mにおける掘削,試掘費用の削減が可能なコンセプトである。この掘削方法は海上坑口方式を採用する。利点は1) BOP応答時間の短縮,2)従来型マリンライザー揚降管作業の削減,3)30”,20”ケーシングの削減であり,海洋掘削特有の関連作業の短縮,それによるコスト削減が可能となる。このように大幅な掘削日数の短縮およびコストの削減が期待できるため,一定の予算で掘削坑井数を増加させ,油ガス層の発見確率を上げることが可能となる。ただし,この掘削方法は試掘井に適用するもので,欠点は気象・海象条件に限界があり,穏やかな海域での掘削方法である。ここでは設計条件・機器条件・改造費用の検討、リスク評価を実施し,気象・海象条件を拡張した海上坑口掘削方式を提案する。この方法はセミサブ型に海上坑口方式を採用し,最初の13-3/8"ケーシングをそのままライザーとして海上まで展張するものである。海上における構成機器とライザーとして用いるケーシング等の重量は特殊なハンドリングフレーム,ライザーテンショナーを用い,支持した。また,セミサブ型の位置保持はプリセット係留方法により8点係留・中間ブイを採用し、第2・3世代のセミサブ型を大水深海域に適用させることを可能とした。 | |
| 18日へ | 長大橋（海洋構造物）の海底現場から見た橋台（構造物）周辺の漁業環境」 | 渋谷 正信 （株）渋谷潜水工業 | 私は、将は４８年から今日に至るまでの２８年間、プロのダイバーとして潜水工事を通して海中・海底の状況を見てきました。当初は、あまり気にしていませんでしたが、建造して日が経ってから海洋構造物に潜ると魚影が濃いことに気づきました。こうした海洋構造物の海中に潜るのは、我々プロダイバーがほとんどで、それも工事が目的のため漁業環境としてみることはほとんどありませんでした。近年になって、海洋構造物の建造と同時に海洋環境や漁業環境について話題がのぼることが多くなり、そういう視点から海洋構造物をとらえる必要があると思いはじめて、少しずつではありますが情報を収集し始めています。未だ、これからの分野ですので仮題は沢山あろうかと思いますが、今後の海洋構造物にあたっては海洋の環境、漁業環境との共生は避けてとおれないものと思われますので、各分野での結集が必要と思います。海底状況の事例として１）東京湾横断道路工事に於ける海底の漁業環境２）その他の海洋構造物からみた漁業状況 他 |
| 数値モデルによる海底砂採取が仔稚魚輸送に与える影響に関する研究 | 田中
和広*、増田 光一**、末永 慶寛*** *日本大学大学院理工学研究科海洋建築工学 **日本大学理工学部海洋建築工学科 ***香川大学工学部安全システム建設工学科 |
瀬戸内海の備讃瀬戸海域は、イカナゴ（Ammodytes
personatus）の主産卵場の一つとなっている。イカナゴは食物連鎖の重要な位置にあるため、イカナゴ資源の枯渇は海域の魚類生産に大きな影響を及ぼしかねない。またこの海域では建設工事における骨材資源として1950年代半ばから海砂利採取が行われている。骨材として採取される海砂利の粒径はイカナゴの産卵場や生息場の底質粒径と合致しており、海砂利採取により直接的に産卵場や生息場を消失、減少させている。現在この海砂利採取が海底砂堆域を産卵場や成育場にしている魚の中でも、イカナゴに与える影響は大きいと考えられている。 そこで本研究は備讃瀬戸海域における自己遊泳力の乏しい時期のイカナゴ仔稚魚（体長約３～10mm）の産卵場から成育場への輸送を数値モデルにより検討し、海砂利採取による水深の変化がイカナゴ仔稚魚の輸送や成育場への到達確率に与える影響を定量的に評価する事を目的とする。 |
|
| 大型廃船をリサイクルした人工湧昇流発生礁の開発に関する基礎的研究 | 瀬戸雅文（北海道立中央水産試験場、主著者） 藤田恒美（(株)NYK輸送技術研究所 |
現在、沿岸漁場整備開発事業で実績を有する人工湧昇流発生構造物は、何れも設置水深が約50～80m程度であり、水深150～200m以深に存在が確認されている海洋深層水を海域の肥沃化に利用するためには、更に大水深に対応した湧昇・施工技術の開発が必要となる。また、今後新たな漁場開発が期待される沖合域は、沿岸浅海域と比較して海底地形の変動スケールが大きいため、開発効果を適正に評価するためには施設の大型化が必要となる。 本研究は、これらの問題点を同時に解決するための一方策として、大型商船を改造した人工湧昇発生礁を大水深海域に設置した場合の、海洋深層水の湧昇に伴う海域の肥沃化の程度について検討した。具体的には、北海道日本海側をケーススタデイとして 大型廃船礁を設置した場合の内部波エネルギーに基づく、湧昇の程度、開発可能水深、事業の投資性を試算した結果、既往事業と比較して費用対効果が大幅に向上する可能性が示唆された。 |
|
| 海洋深層水を利用したマダガスカルのマングローブ保全 | 中條俊樹 東京大学大学院工学系研究科 環境海洋工学専攻 久保真一郎 東京大学大学院工学系研究科 環境海洋工学専攻 佐藤圭 東京大学大学院工学系研究科 環境海洋工学専攻 松本乙伸 東京大学大学院工学系研究科 環境海洋工学専攻 |
世界各地で森林資源の破壊が問題となっている｡東南アジアや南米では先進国の森林略奪の結果、破壊が進行している｡マダガスカルでもマングローブ林の破壊が深刻化しており、政府はマングローブ林の伐採を制限している｡しかし、ここでの原因は住民によるとされている。都市部で、高い電気・石炭代の代用に燃料として伐採利用され、これにより沿岸住民が現金収入を得ている為である｡そこで、マングローブ林の破壊を食い止めるため、海洋深層水を利用した新システムを提案する｡主な役割は以下の２つである｡ １．
沿岸住民の雇用及び現金収入の確保 ２． 既存のエネルギー供給システムの改善 現金収入の為沿岸部ではエビ養殖が行われている｡本研究では、海洋深層水を利用してより効率的な養殖を行い、沿岸住民の雇用を促進すると共に、その利益により既存の薪炭利用システムの改善を目指す｡海洋深層水の汲み上げには海洋温度差発電を用い、自給的な活動を図る｡海洋深層水利用により、環境保護と現金収入の確保を両立させる新たなシステムの可能性を提案する｡ |
|
| 18日へ | 超大型浮体構造物の津波による応答解析 | 井上義行、村井基彦、松本耕介
(横浜国立大学大学院） 多部田茂（東京大学大学院） |
超大型浮体構造物を設計する際に、津波による構造物の安全性を確認することは地震大国日本では特に重要であると言える。従来、高潮や津波のような非常に長い波による力は、半経験的な手法で求めた流速等の値から推定することが多かったが、著者らは、断層モデルで発生した津波の伝播を静水圧近似のマルチレベルモデルで求め、浮体の鉛直方向の変形を考慮し、浮体に作用する荷重を圧力抗力成分と摩擦抗力成分によって計算する方法を提案し、この計算法により海底地形や波の変形までも考慮に入れた津波荷重の推定が行えるようになった。本研究では、このようにして求めた津波荷重を入力とし、ドルフィン・フェンダー方式で係留された浮体の水平面内の運動応答を求め、各係留点における応答変位と係留力を調査した。また、これらの結果を準静的な解析結果と比較し、津波荷重の係留装置に及ぼす動的影響を調べた。 |
| 津波作用時の超大型浮体式海洋構造物の係留系反力に関する研究 | 宮﨑 剛 （運輸施設整備事業団）（主著者） 増田 光一（日本大学理工学部海洋建築工学科） 内田 麻木（日本大学大学院理工学研究科院生） |
浮体式海洋構造物の導入を考えた場合、合理的な設計を行い安全性を確保するためには津波による外力に対する検討が必 要である。海岸付近に設置される浮体式海洋構造物に津波が作用した場合にはその係留系に与える影響が大きくなり、防災上無視できない問題となることが考えられる。そこで、津波作用時の浮体式海洋構造物の係留系反力の応答という観点から津波の影響を解明することを目的とし、沿岸域に係留された浮体式海洋構造物に作用する津波波力の算定と係留系反力の算定を行った。この際、津波が浮体式海洋構造物の係留設計に及ぼす影響を明らかにするために、係留系反力の最大値という点に着目した。浮体式海洋構造物としては、海洋空間の有効利用の面から空港や物流ターミナル・防災基地などの用途での活用が期待される超大型浮体式海洋構造物を対象とした。 |
|
| 大型浮体の海震による応答解析 | 井上義行、村井基彦、野間裕一郎 横浜国立大学大学院人工環境システム学 |
浮体式海洋構造物の耐震設計上、海底地盤の上下振動によって生じる海震現象について研究が行われている。しかし、この海震についての研究はまだ比較的新しく現実的なモデルでの研究結果が少ないのが現状である。本研究では、この音響波動現象と捉えられている海震現象について汎用有限要素法解析プログラムを用い、現実の海底傾斜や軟弱地盤を考慮した海震の伝播特性について、周波数領域及び時間領域において調査した。また、その伝播の様子を２次元空間でのアニメーションにより視覚的に考察した。さらに海震によって衝撃的な力が浮体構造物に加わることが予想されるので、浮体の局部的な構造応答についても調査した。 | |
| 18日へ | ＡＵＶ用水中ドッキング・充電システムの開発について | 野口利仁，植 和哉，木下正人，福井厚市，岡矢紀幸，藤永隆志，深澤敏史，唄野 真 | 次世代の海中調査観測手段として注目されているＡＵＶにとって，動力源の容量不足はその実用化にとって最大の技術課題のひとつである。その克服を図った例として，閉鎖式ディーゼル機関や燃料電池のような大容量動力源の搭載も採られているが，在来型電源である蓄電池を水中で充電する運用が可能になれば，ＡＵＶの小型化・低コスト化の点で有利性があると共に，水中基地や大型潜水船によるＡＵＶ運用という，新たな用途拡大にも繋がると期待できる。そこで著者らは，水中ステーションにドッキングして，蓄電池を充電できるＡＵＶの技術開発に取組んできた（名称「マリンバード」，写真・図参照）。この技術については既に欧米で海中試験が試みられているが，著者らの考案はこれらとは異なった独自のメカニズムによるものである。今回の発表では，「マリンバード」の概要と共に水中ドッキング・充電システムの機構並びにこれまでの試験で得られた成果を報告する。 |
| 海底ケーブルの敷設・回収に関する研究 | 小寺山 亘 九州大学応用力学研究所 中村 昌彦 九州大学応用力学研究所 永富 治 日本大洋海底電線（株） |
近年ほとんど毎年といえるぐらい世界中の何処かで光ファイバー海底ケーブルが敷設されている。 また、海底ケーブルによるネットワーク拡大に伴い、一部のケーブルを回収し、メインテナンスを行う機会も増大している。 この敷設・回収中に海底ケーブルは非常に大きな張力変動を経験するため、張力変動を精度良く把握できることがケーブルの設計、敷設・回収工事の施工に不可欠となる。 そこで本論文ではケーブル敷設船の動揺による張力変動もシミュレーション可能な海底ケーブル敷設・回収シミュレーターの作成をランプド・マス法を用いて行った。 作成したシミュレーターを用いると敷設・回収海域の海象に応じた、ケーブルにダメージを与えないケーブル繰り出し・巻取り速度及び船速が計算でき、安全性に大きく寄与すると思われる。 | |
| 汎用型曳航体姿勢制御装置 | 小寺山
亘（主著者） 山口 悟 九州大学応用力学研究所 |
曳航体を運用する場合にしばしば問題になるのは、曳航速度を上げた場合に横傾斜が大きくなり、やがては転覆に至る事である。したがって現在実用に供されている曳航体の最大速度は概ね8ノットが限界であって、広領域の計測には多くのシップタイムを必要とする。観測船のチャーター料は1日100万円単位であって、この問題が解決出来れば経済的に大きな利益がある。 本研究では機構がシンプルであらゆるタイプの曳航体に簡単に取り付けられて、信頼性が高い縦傾斜、横傾斜の制御装置を開発する。 本研究で開発する制御装置は従来の曳航体の傾斜制御装置と異なり、それぞれの曳航体の設計時に最初から組み込まれている必要がなく、必要に応じて、外部から装着が可能なものであり、工学的に極めて汎用性が高いことを特色とする。 | |
| アクアバイオメカニズムの研究と海洋工学 | 加藤 直三 東海大学海洋学部マリンデザイン工学科 |
地球には海、川、湖沼の中で生きる数万種におよぶ動物たちの世界がある。かれらは、種々の環境に巧みに適応できる独自の自律運動システムを進化させてきたと考えられる。アクアバイオメカニズムの研究とは、バイオエンジニアリングの視点からこれらの水棲動物の運動と推進に関わる生体外部流れと推進原理を解明するとともに，水棲動物の運動機構と機能および行動形態を規範とした水上・水中移動機械や自律制御システムについての研究開発を行うことを指す。またこのような研究を通して、生態環境への影響の少ない移動機構の研究開発も可能となる。生物の運動と自律制御システムに関する研究は，生物学，流体工学，制御工学，計測工学，ロボット工学，生物工学そして材料工学などの学際的領域である。２０００年８月に、アメリカ・ハワイにて、第１回アクアバイオメカニズム国際シンポジウムが開催された。そこでは、水棲動物（微生物から魚類、大型ほ乳類まで）の推進・運動機構、水棲動物の感覚と制御、機械生物、アクチュエータについての論文が発表された。本論は、アクアバイオメカニズムの研究と海洋工学への展開について、魚類の胸鰭運動の機構の生物学、その流体力学、水中ロボットへの応用について例を示しながら、考察する。 | |
| 深海底リアルタイム長期観測ネットワーク | 川口勝義*、三ケ田均、末廣潔 | 海底ケーブルに接続されたリアルタイム観測システムを海域に整備し長期的な観測を行うことはプレート境界域に位置し、海底下で地震が多発する日本のような国にとっては非常に重要である。これら1970年代後半に考案された海底ケーブル型観測システムの基本思想は、海底において連続給電とリアルタイム計測が可能な最も信頼性のある方式として20年以上経った現在でも、その有用性は変わらない。しかしながら、近年の海中におけるロボットなどによる作業技術、船舶や海中機器のポジショニング技術、観測用センサ技術、そして、ネットワーク通信技術等の著しい進歩に伴い、そのシステム構成は非常に可能性のある転換期を迎えようとしている。本論ではこれら先端技術を応用したリアルタイム観測システムのネットワーク化の提案を行い、それらを実現するための要素技術について言及し、さらに、並行して進行している深海掘削計画や自律型海中ロボットの開発等の研究開発プロジェクトとの連携構想を提案する。 | |
| 19日へ | 大水深構造物の沈設誘導に関する水槽実験 | 古川 敦 株式会社 熊谷組 土木本部 | 水深60m、潮流3kt程度の大水深・潮流下において沈埋トンネルなどの水中構造物を沈設する方法として、無指向性の水中超音波パルスを送受信し、海上作業船底面と新設構造物上部の距離を計測するレスポンダー、海底の既設構造物側からの新設構造物の水平断面位置・鉛直断面位置を指向角1.7°の高指向性超音波パルスによりスキャニングするペンシルビームソナー、新設構造物に取り付けた水中ランプの光源中心を既設構造物側で画像解析を行う水中カメラによる誘導システムを考案した。 これらの計測装置における各性能を確認するため、室内水槽において精度検証実験を実施し、実用化への検討を行った。ペンシルビームソナーによる構造物のエッジ位置の検出精度は±10cm/5m、水中カメラにおいても姿勢角検出精度±0.5°/2mとなり、姿勢検出性能は劣る結果を得た。一方、レスポンダーは機器精度±2cm/30mの高精度を確認したが、水温による音速変化による誤差も同程度のオーダーとなった。計測としてはペンシルビームソナーおよび水中カメラは補助計測と位置付け、音速補正方法の確立によりレスポンダーをメインとしたシステムを構築することで、水深60mにおいて精度±10cmの沈設が可能との結論を得た。 |
| 音波を用いた水・底泥界面部の測定に関する基礎的研究 | 岡田知也 国土交通省 港湾技術研究所 海洋環境部 寳田桂一 株式会社協和コンサルタンツ |
ヘドロ化した底泥の表層には含水比が高くせん断強度が小さい層（軟泥層）が10cm程存在し，また，底泥直上には高濁度の水の層（浮泥層）が数cmから数10cmほど存在している．そして，その軟泥層および浮泥層の化学的および物理的性状が水・底泥界面での物質の交換・授受量を決定すると考えられる．そこで，本研究では，軟泥・浮泥層の厚さを現場において非接触かつ1cmの精度で測定できる測器を開発すること目的として，浅深測量にも利用されている音波を用いた基礎的実験を行った． 実験には，50，200KHz，1，3，5，7，9MHzの7種類の周波数の音波を用い，①実験システムの基本的特性を調べるための密度界面に対する実験，②浮泥層に対する知見を得るための濁度界面に対する実験さらに，③軟泥層に対する知見を得るためせん断強度を変えた2層のカオリン層を用いた3種類の実験を行った． |
|
| 自律型水中航走体の運動制御シミュレータの開発 | 前田俊夫 三菱重工業（株）神戸造船所 潜水艦部 広川 潔 三菱重工業（株）神戸造船所 潜水艦部 市川卓示 三菱重工業（株）神戸造船所 潜水艦部 斎藤 卓 三菱重工業（株）神戸造船所 潜水艦部 小林 仁 三菱重工業（株）高砂研究所 制御システム研究室 宮元慎一 三菱重工業（株）長崎研究所 制御システム研究室 岩崎 聡 三菱重工業（株）長崎研究所 制御システム研究室 小林英一 三菱重工業（株）長崎研究所 船舶・海洋研究推進室 主著者 |
無索で水中を予め定められた運航シナリオに従って航走する自律型水中航走体(Auv: Autonomous Underwater Vehicle)は、動力あるいは信号ケーブルを曳航しないため、この索による運動の制約や影響を受けないことからその行動範囲が広く、また連続的な母船の支援が軽減されるという特長を有しており、社会的ニーズの高まる海洋調査分野で注目される観測機器である。一方この自律型水中航走体では、シナリオの不備、アクチュエータの故障、自身の運動状況を把握するためのセンサーや電気系の不具合、電源の異常など多種多様の不測の事態について、無索であるため瞬時にその状況把握ができないことや、母船による制御が困難となる場合も想定される。このため予め実航海に先立ち、シミュレーションにより、現在の運動制御の機能を実証すると共に不測の事態にどのような挙動を示すかを予め把握し、その対応策を検討・具備しておく必要がある。このため今回実際の自律型水中航走体に採用される制御ボードやLAN構成、オペレーティングシステムなど極力実機と同じ環境下で作動する自律型水中航走体の運動制御シミュレータを製作し、自律型水中航走体に装備される基本的な運動制御機能の検証を行った。 | |
| 無索式水中ロボット用高速音響データ伝送システムの開発 | ・小島淳一 KDD研究所 ・浦環 東京大学 ・安藤裕友 船舶技術研究所 ・浅川賢一 東京大学 |
筆者らは現在、水深3000ｍで、沈船や海底構造物などを目視調査するための無索式水中ロボットの研究を進めている。このシステムの特徴は、ターゲットの近傍の海底面上約500mの位置に音響信号を中継する中継装置を設けることにより、無索式水中ロボットから送られてくる動画像を利用して母船から遠隔操縦することである。 無索式ロボットから動画像を送るためには、最新の画像圧縮技術を用いても、最低64KBits/sの通信速度が必要となる。しかし、これまでに報告されている音響通信装置はの伝送速度は最大で32Kbits/sであった。そこで今回、最大128KBits/sの通信速度を実現する装置を開発し、その性能評価試験を行った。海中間のデータ伝送であるため、外来ノイズやドップラシフトの影響が少なく、低消費電力で通信が可能になっている。水槽での基本的な動作試験を行った後、３０ｍ程度の浅海で通信試験を行い、128KBits/sの通信が行えることを検証した。 | |
| 19日へ | 不規則波浪中における長大海上プラットフォームの崩壊強度評価の一方法 | 岡田博雄 大阪府立大学大学院工学研究科 桂 信二 （株）関西新技術研究所 井上 心 大阪府立大学大学院工学研究科 博士課程前期 正岡孝治 大阪府立大学大学院工学研究科 坪郷 尚 大阪府立大学大学院工学研究科 |
本研究は、海上空間利用などを想定した長大海上プラットフォームの構造安全性評価法に関する基礎的研究の一環として、曲げ・せん断力の複合荷重下の防撓構造の崩壊強度と信頼性評価法の開発に関する検討を行ったものである。まず、別途試設計されている１～５ｋｍ級の大型浮体式構造等を対象として、複合荷重下の防撓薄板構造の座屈・圧壊に対する信頼性評価法を開発した。その際ｓに、特に重要となる短期不規則海面における極限波浪荷重の推定については、構造を弾性基礎上の梁にモデル化し、浮体の撓み変形と構造退場を伝搬する撓み振動の特性を考慮して曲げモーメント及びせん断力を求めた。次に、防撓薄板構造を等価な強度を持つ６面体要素を用いてモデル化し、崩壊解析を行うとともに信頼性評価を行った。曲げ単独の作用断面と異なる荷重作用下断面の主要崩壊モードの特徴が解析できることを示すとともに、開口部等の構造不連続部への適用可能性などについても検討を行った結果を報告する。 |
| 新型式防衝接岸装置の港湾構造物への適用 | 芳田利春 東洋建設㈱
鳴尾研究所 水域環境研究室 佐藤茂巳 三井造船㈱ 鉄構建設事業本部 技術部 沖 剛志 シバタ工業㈱ 技術開発本部 渡邊浩明 カヤバ工業㈱ 相模工場 制震装置部 緩衝器設計室 久保雅義 神戸商船大学 船貨輸送研究施設 |
｢新型式防衝接岸装置｣は船舶衝撃ｴﾈﾙｷﾞｰの吸収にｵｲﾙﾀﾞﾝﾊﾟｰを用いている。ｵｲﾙﾀﾞﾝﾊﾟｰの反力は全ｽﾄﾛｰｸでほぼ一定とすることができ、変位量が最大50％の従来のｺﾞﾑ防舷材と比較すると、同じｴﾈﾙｷﾞｰ吸収量であれば最大反力を約1/2以下とすることができる。そこで、このような特性を持つ本装置を港湾構造物に適用した試設計を行った。これより、①新設ｼｰﾊﾞｰｽの全体工費低減、②既設ｼｰﾊﾞｰｽの大型船型化、③異常接岸に対する安全性向上などが計れるという有用な結果を得たので報告する。 | |
| ナイロン係留索の切断挙動について | 庄司邦昭 （東京商船大学）主著者 南 清和 （東京商船大学） 三田重雄 （東京商船大学） 鈴木久雄（日本郵船株式会社） |
合成繊維については切断荷重や伸びについてはかなり調査されているが切断端の移動速度や、切断時の索の挙動について調査された例は少ない。本研究では実際に船舶で使用されている径の合成繊維索を用い、人為的にカッターなどで切断するのではなく引張り力によって自然に破断させてその挙動について調査した。供試索としてナイロン索を用い、その径を3mmφから24mmφまで変化させて、490kN（50t）横型引張試験機により荷重をかけて破断させ、そのときの索の荷重と伸びを計測するとともに索の挙動について高速度カメラを用いて撮影し解析した。その結果、直線方向の荷重により切断した場合には、固定端の近傍を除き、索の径の2～3倍程度のきわめて狭い範囲を索が移動すること、索の切断端部は音速の1/3程度の高速で移動することなど作業者の災害に対する安全性を検討するためのいくつかの知見が得られた。 | |
| 弾性チェーンの最適設計法に関する検討 | 徳渕克正
シバタ工業株式会社（主著者） 高山知司 京都大学防災研究所 |
係船ブイおよび航路標識ブイなどの係留索としては、通常、鋼製のチェーンが用いられている。このような構造物に対して、台風や低気圧の影響による大きな波高の波が作用する場合、ブイの動揺によって係留索が緊張することで衝撃的な張力が係留索に作用することがある。また、鋼製チェーンが摩耗し、その強度が低下すると、衝撃張力が係留索に作用したときに、係留索が破断することが懸念される。そこで、「弾性チェーン」を用いることによって係留索に作用する衝撃張力の低減および係留索の摩耗を行なうことを提案する。弾性チェーンは、ゴム材の内部に鋼製チェーンを埋設した構造を有しており鋼製チェーンの摩耗を防ぐことが可能である。また、埋設する鋼製チェーンのリンク間を緩ませて埋設することによって、弾性チェーンに張力が作用した時にリンク間のゴムが圧縮変位をうけることで係留索が大きな伸び変位を示し、緩衝効果を得ることが可能である。一方、弾性チェーンを係留索の全てに適用することは、鋼製チェーンと比較してコスト面で不利となる。よって、ここでは、lumped mass法を用いて弾性チェーンの適用長さを数値計算で検討した．全係留索および係留索長の1/3を弾性チェーンとして，ブイ直下・シンカー直上・係留索中間とした場合の4種類の適用位置について係留索に作用する衝撃張力に関して弾性チェーンによる低減効果を検討した。検討対象とする係留系は、水深30mの海域に全長およそ35mの係留索を用いたものとした。また、係留系に作用させる波は、波高H=9.0m、周期T=10.0sとした。上記の係留系において、鋼製チェーンを用いた場合の発生張力を1として、弾性チェーンの各設置位置について計算した張力とを比較すると、衝撃張力の低減効果のみを考えた場合、係留索の全てを弾性チェーンとしたケースにおいて発生張力比は0.1となり、最も発生張力が低減される。また、弾性チェーンを係留索の一部に適用した場合においても、特に弾性チェーンをシンカー直上あるいは係留索中間に適用したとき鋼製チェーンのみを用いた場合の発生張力比は約0.5となり、およそ50%まで低減することが可能であることがわかった。上述の検討方法を用いて、弾性チェーンの最適全長および経済的な設計が可能になった。 | |
| 平良港避難泊地における把駐力確認実験 | 石井正樹 沖縄総合事務局 平良港湾工事事務所 所長 名嘉康行 沖縄総合事務局 平良港湾工事事務所 工事課 第２工事係長 平石哲也 国土交通省 港湾技術研究所 水工部 波浪研究室長 高橋宏直 国土交通省 港湾技術研究所 計画設計基準部 システム研究室長 加納敏幸 （財）沿岸開発技術センター 調査部 主任研究員 松下泰弘 （財）沿岸開発技術研究センター 調査部 研究員 |
沖縄県宮古島の北西部にある平良港では、避難泊地として整備が進められている。そこで、泊地における錨がかりの程度を確認するため現地実験を行った。はじめに、避難泊地全体の錨がかりの程度を確認するために、タグボートで標準錨を引っ張る実験を行った。標準錨は東京大学生産技術研究所の浦教授が開発し提案された安定性が高く、重量が２４ｋｇｆで取り扱いやすい錨である。次に、泊地の中心付近で１トンのJIS型ストックレスアンカー及びAC-14型アンカーを用いて把駐力確認実験を行った。アンカー把駐力は、チェーン上端側の機中部とアンカー側の海中部との２カ所に張力計を設置して計測した。また、水中カメラロボット(ROV)とマルチビームソナー(SEABAT)により海中でのアンカーの挙動を撮影した。さらに、ポテンショメーターを用いて海中部でのアンカーの移動距離を直接計測した。本文では、実験概要と計測結果について述べる。 | |
| 船舶の衝突に対するペルプレン緩衝工の設計 | 高林時子 （東京商船大学大学院 商船システム工学専攻）主著者 庄司邦昭 （東京商船大学） 野々村千里（東洋紡績株式会社総合研究所） 山下勝久 （東洋紡績株式会社総合研究所） 山田敏郎 （金沢大学工学部） |
海洋構造物と船舶との衝突に対して安全を保つためにさまざまな種類の防護施設が設計されており、国内での設置の実例として本州四国連絡橋の橋脚には橋等の構造物を保護する為だけではなく、船舶を重大な損害から守る為に防護施設が設置されている。ペルプレン緩衝工はこうした防護施設の一種であり、防護施設の変形によって衝突エネルギーを吸収する。 防護施設を設計するためには船首強度と防護施設の反力の特性を知る必要がある。船首強度の特性については船首構造の諸寸法を調査した結果から船首強度の計算式に用いられる諸数値を代表的な寸法である総トン数によって表わし、船首部の強度式を導いた。防護施設（ペルプレン緩衝工）の反力特性についても実験から導き、これらを突き合わせることにより、ペルプレン緩衝工の規模を船舶の総トン数と船速により決定する為の設計手法を導いた。 |
|
| 海水環境下における塗膜欠損形態と適正防食電流密度との関係 | 高井隆三 国土交通省船舶技術研究所 海洋開発工学部 （主著者） 渡辺喜保 国土交通省船舶技術研究所 海洋開発工学部 若林 徹 （株）ナカボ－テック 技術研究所 望月紀保 （株）ナカボ－テック 技術研究所 |
本論文では、海水環境下において種々の塗膜欠損部を人工的に作製した塗装鋼板に対して、アルミニウム流電陽極法により防食電流を系統的に変化させて与え、各防食条件下での塗装鋼板の発錆状況、重量変化およびカソード電位とカソード電流密度との関係を調べた。塗膜欠損部の形態としては塗膜欠損面積を変化させるとともに、欠損箇所が1ヵ所に集中させた場合と、分散させた場合について行った。これらの試験結果を基にして、塗膜鋼板に欠損部がある状態を防食するのに必要な防食電流密度を面積・欠損状態等の観点から検討を行った。さらに、得られた検討結果を検証するために、市販のソフトウェアを用いた有限要素解析を行った。その解析結果と今回の検討結果とを比較することで、海水環境下における塗膜欠損形態に応じた適正な防食電流密度の関係を明らかにした。 | |
| The Study on the Failure Behavior of Marine FRP Laminates | C. H. Chung, Y. J. Lee | Because
FRP have the advantages of high specific strength, molded, corrosion
resistance, it can reduce the weight of the structures when applying to the
marine structure. FRP used for the marine or ship structure consists of Mats
and Roving which pile up in different sequences. Mats are the material of
quasi-isotropic, but Roving are woven material which has complicated
mechanical property. Different sequences of Mats and Roving as well as Roving
directions will change the material property, such as stiffness, strength. So
the characteristic of the FRP is very complicated and the properties is hard
to predict. The subject will focus on the failure behavior of FRP. First, to research the characteristic and failure modes of FRP. Secondly, utilizing the data to decide the proper failure criterion, then applying finite element method analyzes the original material that consists of FRP to establish the failure simulation numerical model. Third, applying the failure analysis model of the original material to the M-R laminates and making experiment to verify the numerical results. Then we can get information about the failure behavior of FRP and apply the model to the more complicated structures and loading conditions. |
|
| Optimization Design of Composite Propeller with Genetic Algorithm | Ching-Chieh
Lin (主著者) Institute of Naval Architecture and Ocean Engineering, National Taiwan University Ya-Jung Lee Institute of Naval Architecture and Ocean Engineering, National Taiwan University |
Fiber
Reinforced Plastic (FRP) composite material has the advantage of high
specific strength, easy shaping, and high resistance of corrosion. Propellers
made of composite material are light, and prevent the defect during casting
procession as in metal propellers, and stand the high corrosive environment
in the sea. Another important property of composite material is anisotropic,
with that we can control the deformation of structure by arranging the
direction of the fiber. Apply this property on propeller, it is possible to
find a best stacking sequence to get a best deformation of blade. This
deformation can make the propeller have better efficiency than those made of
metal alloy. To make the propeller with the best efficiency under different speed, the pitch of the propeller has to change with the speed. Changeable Pitch Propeller (CPP) can reach this aim, but it is complicated and expensive, only few special ships use CPP. Most propellers fix their pitches to fit the design speed, that sacrifices the efficiency under other speed. However, under the speed other than design speed, the fiber direction can be arranged to make the deformed blade with better pitch. By the using of the coupling effect of bending and twisting, we can arrange the ply angle to control the deformation of the blade and improve the efficiency. In this research, we will first integrate the calculation of structure and fluid, then obtain the result of the coupling effect of deformation and fluid field, and evaluate the efficiency of the propeller. Then optimization method, Genetic Algorithm, will be used to find the best stacking sequence of propeller. To search the optima design, many effects like the pressure under different speed, the coupling effect of deformation and fluid field, and the coupling effect of deformation result from fiber direction will be considered in this research. |
|
| 19日へ | 環境荷重における１年再現期待値の算定方法と考察 －海洋建築物の限界状態設計における居住性レベルの荷重効果－ |
斉藤 康高 日本大学大学院理工学研究科海洋建築工学専攻、大学院生 西條 修 日本大学理工学部海洋建築工学科、教授、工博 岡本 強一 日本大学理工学部海洋建築工学科、助手、工博 |
近年、海洋空間を利用する建築物の計画案が多くある。この中で浮遊式の海洋建築物は、陸上建築物とは異なる鉛直、水平動揺および振動問題が考えられる。海洋建築物において動揺、振動は、人間の居住性における快適性、不快適性を左右する。動揺、振動の主な要因である風、波浪などの環境荷重は、日常的な影響に対する荷重効果、居住性レベルに適した１年再現期待値について考えなければならない。浮遊式人工基盤上に建築物を建設する研究開発が進められている現在、特にこの考え方とその究明が望まれている。本研究は海洋建築物の快適性限界、居住性レベルの荷重効果について、風、波浪などの環境荷重における１年再現期待値の概念およびその算定方法を示し、期待値の算定結果と実測値データを比較し、妥当性および考察を行う。 |
| 超大型浮体の計画手法について | 中嶋俊夫（主著者）理化学研究所 飯島一博 港湾技術研究所 井上憲一 石川島播磨重工業（株） 井上俊司 三菱重工業（株） 影本 浩 東京大学 原 正一 船舶技術研究所 |
日本造船学会海洋工学委員会設計・計画部会のワーキンググループ活動の成果報告である。 メガフロートなどに代表される海洋空間利用のための超大型浮体の計画手法はどうあるべきか、陸上建築物の計画とどのような点が異なるかなどについて考察し、超大型浮体の計画手法を提案する。 |
|
| 浮体式海上空港の全体配置に関する考察 | ◎ 河合 正人 石川島播磨重工業株式会社 船舶海洋技術統括部 海洋計画ＧＲ 井上 憲一 石川島播磨重工業株式会社 船舶海洋技術統括部 海洋計画ＧＲ 糟谷 毅一 石川島播磨重工業株式会社 船舶海洋技術統括部 海洋計画ＧＲ |
浮体式海上空港は、海上に広大な利用空間を確保する為に、大規模な浮体構造物を浮かべ、係留する。その結果、浮体構造物の内部には広大な内部空間が生じることとなる。また、浮体構造物の浮力で重量を支持することになるので、上載建造物の規模、重量によっては、それに見合うだけの浮力を余分に確保する必要が生じる。 このように、浮体式海上空港の全体配置を行うにあたっては、陸上とは違って、様々な注意すべき点がある。また一方で、必然的に生じる広大な内部空間（陸上の例では地下空間）を活用したユニークな配置の可能性も有り得ることとなる。 本研究では、メガフロート技術研究組合の研究の一環として実施した浮体式海上空港の全体配置計画を通して、浮体式空港特有の配置計画の基本的な考え方を述べると共に、検討結果の一実施例として浮体式海上空港のレイアウトを提案する。 | |
| 海洋レクリエーション支援のための小規模浮体システムに関する構想計画 | 日本大学理工学部海洋建築工学科 畔柳昭雄 |
わが国の沿岸域に存在する湾域は、背後にある湾岸都市や地域と多様な係わりを持っている。こうした湾域の中には、湾奥により微小な湾の存在する場所もあり、計数すると微小性内湾は９００カ所程ある。それらは概ね静穏度も高いため、従来から漁業や水産業、港湾水域に活用されてきた。一方、静穏度の高い湾域は海洋性レクリエーションを楽しむ場所としても良好な自然環境と言える。そのため、こうした海洋空間を地域社会との競合を避ける仕組みを構築しつつ、海洋空間が持つ多様な空間的価値をより多くの人々が共有できるものにすることが今日的課題と思われる。 こうした状況を鑑み「小規模浮体システムの構想計画」を検討した。このシステムは、自然保護と人間活動という背反する事象を共存させる一つのコンセプトであり、海洋空間と共存した地域社会構築のあり方を提案するものである。 |
|
| 19日へ | セミサブメガフロート実用化のための基礎的研究 | 吉田宏一郎 東海大学海洋学部マリンデザイン工学科 鈴木英之 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 加藤俊司 国土交通省船舶技術研究所海洋開発工学部 杉本宏憲 財団法人 日本造船技術センター 加戸正治 メガフロート技術研究組合 住友重機械工業（株） 森山厚夫 日本高官（株）コンセプトエンジニアリングセンター 賀田和夫 川崎重工業（株）船舶技術部技術統括部 窪田太 住友金属工業（株）土木橋梁技術部 末田明 川崎製鉄（株）橋梁鉄構事業部橋梁鋼構造技術部 |
ポンツーン型メガフロート（超大型浮体構造物）は湾内または防波堤などによって海域制御を行った静穏海域に設置することを前提としたものである。このため概要など波浪条件が厳しく かつ水深が付加君留海域での設置は技術的、経済的に困難となってくる。 本研究は、運輸施設整備事業団の平成１１年度委託研究課題として、メガフロートの設置可能な海域の範囲を拡大して、概要に設置可能な浮体空港として利用できるように、波浪に強いセミサブ構造と大水深係留システムとを組み合わせたセミサブメガフロート（半潜水型超大型浮体式構造物）実現するための技術の確立をはかるものである。 セミサブは海洋石油掘削リグ等に古くから実績もあり、これを超大型の浮体構造物に応用する研究も筆者らを含む各方面で行われてきた。また米国でもMOBを精力的に研究している。セミサブの外洋型浮体空港を実用化するためには、構造様式および係留様式の最適化、外洋での信頼性の高い施工技術、維持管理技術、空港としての機能評価、環境影響評価、総合的な経済性の検討等が必要である。 想定した海域における海象気象条件および空港機能用件を満足する外洋型浮体空港の概念設計を行った。そしてこの概念設計作業を通じて設計に必要な解析プログラム群を整備し、セミサブ浮体の構造様式と大深度用の各種係留方式との最適化手法と評価技術の確立を行った。大型水槽模型により概念設定の検証と解析プログラム群の精度の検証を行った。外洋での施工技術、維持管理技術、環境影響、経済性などについても平行して検討をすすめ、これら一連の研究によってセミサブメガフロートによる浮体空港の議ｊつの基礎を確立し、実用化への推進を図ることができた。 |
| 自然のリーフ海岸に係留された超大型浮体施設の概念設計 | 鳥井正志（新日本製鉄㈱） 珠久正憲（三菱重工業㈱） 井上清（日立造船㈱） 他共著 |
リーフ海岸における波の変形現象による波エネルギーの減衰効果を利用して、リーフ内に係留されたVLFS空港を検討した。波はリーフ海岸で変形して極浅海域を進行する過程で、非線形な波形となり、長周期成分が卓越したスペクトラムとなる。従来のVLFSの弾性応答解析や係留系挙動応答解析の研究では、ある一定の水深における線形波を想定しており、非線形性の強い波条件下での適用性の検討はまれである。そこで、ある海岸地形をモデルとして、水理模型実験と数値解析により波の変形を求め、これに線形理論をベースにした数値解析手法を用いて浮体構造と係留系の設計を試みた。この結果、一定の補正を加えることで、設計が可能であることが分かった。 | |
| 新形式沖合メガフロートのデュアルポートへの適用 | ◎小林日出雄 石川島播磨重工業(株) 船舶海洋事業本部 船舶海洋技術統括部 製品開発グループ 井上 憲一 石川島播磨重工業(株) 船舶海洋事業本部 船舶海洋技術統括部 海洋計画グループ 重満 弘史 石川島播磨重工業(株) 船舶海洋事業本部 船舶海洋技術統括部 製品開発グループ 緒方 輝久 石川島播磨重工業(株) 船舶海洋事業本部 船舶海洋技術統括部 海洋計画グループ 足立 明弥 石川島播磨重工業(株) 船舶海洋事業本部 船舶海洋技術統括部 構造計画グループ 山下 誠也 石川島播磨重工業(株) 技術開発本部 機械・プラント開発センター 船舶・流体機械開発部 推進・運動性能グループ |
メガフロートは、高い波を受けた場合、浮体の弾性変形が大きくなることから設置海域に制約があった。このたび、消波浮体を浮体周囲に配置し浮体に作用する波浪を抑え、さらに浮体に弾性変形を低減させる機構を装備することで、水深５０～２００ｍ、最大有義波高１０ｍの海域でも、弾性変形を抑え十分な構造強度を確保し、安全に係留可能な沖合メガフロートを実現できる見通しを得た。そのような沖合メガフロートの適用の可能性を明らかにするため、メガフロートの大きさを活かした貨物専用空港機能と、メガフロート背面にできる静穏水域を利用した大型コンテナ船や高速RO-RO船等の港湾機能を併せ持つ、湾口部ないし沖合いに立地するデュアルポート概念について検討を行なった。このデュアルポートは、湾外に立地し航空輸送と海上輸送を直結するハブ港湾を提供でき、新しい物流概念の発想を促す可能性がある。 | |
| 没水平板を利用した波エネルギー吸収型メガフロートに関する研究 | 高木 幹雄 広島大学工学部第四類（建設系）エンジニアリングシステム教室 藤久保昌彦 同上 （主著者） 岩下 秀嗣 同上 柳原 大輔 同上 濱田 邦裕 同上 肥後 靖 広島大学大学院国際協力研究科 中川 寛之 三井造船（株）昭島研究所 神田 雅光 同上 安藤 和彦 MECエンジニアリングサービス（株） |
現在，検討が進められている重力式防波堤で囲まれたメガフロートでは，防波堤の設置可能水深の制限によりメガフロートの沖合展開が制約されるだけでなく，環境保全の立場からも得策と言い難い。そこで本研究では，ポンツーン型メガフロートの波上側に没水平板型浮消波堤を係留し，さらにメガフロート本体側縁部に没水平板型消波装置を取り付ける，新形式のメガフロートを提案する。本消波装置は，没水平板による
(1)砕波現象の誘起，(2)波数分裂による入射波長の減少，(3)一様流の発生，を利用したものであり，消波だけでなく，一様流の発生を利用することにより浮体周囲の海水交換を促進する効果もある。 本論文では，まずシステムの全体コンセプトを示した後，没水平板型浮消波堤と没水平板付きメガフロートのそれぞれについて，消波効果，係留および構造強度に関する実験ならびに理論的検討を行った結果を報告する。 |
|
| 19日へ | 浮体波による共振現象について | 遠藤 久芳 船舶技術研究所 構造強度部 |
ポンツーン型大型浮体に波浪が入射すると、いわゆる浮体波となって浮体を伝播する。浮体波は、ある条件下で共振により大きな応答振幅を示す場合がある。共振時には、自由振動モードの腹のところで振幅がピークとなる。共振を引き起こすメカニズムは、伝播する浮体波の進行波と反射波の重ね合わせにより定在波が生成される過程において生じる幾何学的な共振、さらに、この定在波と浮体の固有振動とのマッチングによる定常振動による共振という２つの現象について考慮する必要がある。 この２つの現象は構造特性を表すパラメータD/(kH2L2)により大きな影響を受ける。 ｛D=単位面積当たりの曲げ剛性、L,H=浮体の長さ,高さ、k=静的復原力係数｝ 種々の大きさの浮体の構造仕様を例に採り上げて、このパラメータと共振現象の関係について解析的に検討した結果を示す。 |
| 複数浮体間の非線形相互干渉流体力 | ○ 柏木 正 （九州大学応用力学研究所） 大渡祐樹 （九州大学総合理工学府） |
コラム支持型超大型海洋構造物では，多数の支持浮体間における流体力学的相互干渉がある周波数領域で重要となることが知られている。しかし，これまでになされてきた研究の殆どは線形理論に基づく計算法の開発と，実験結果との比較であり，実験値と計算結果との違いは非線形影響であろうとされてきた。 本論文は，相互干渉による空間的波浪分布を詳細に調べるために，４本コラム模型を製作し，正面規則波中における各コラム周りの波高分布を波高計によって，空間的に密に計測した。それを解析することによって，線形成分と非線形成分に分け，周波数，入射波高の違いによる非線形項の特徴を論じている。また線形流体力項は，従来の相互干渉理論による計算値と比較し，どの程まで一致しているのかを再確認し，それを非線形項の物理的考察に生かしている。非線形項に対する理論計算は現在検討中であり，原稿締め切りまでに間に合えば論文に含める予定である。 |
|
| 固有関数展開法による没水平板を付加した弾性浮体の波浪応答解析 | 渡邊英一，宇都宮智昭，倉本雅夫 （京都大学大学院工学研究科） 林 伸幸，太田 英美 （新日本製鐵㈱鉄構海洋事業部） |
鋼製ポンツーンとしての超大型浮体（メガフロート）は，波浪により特に周縁部において鉛直たわみを生ずることが知られている．これを抑制することを目的とし，林・太田により没水平板を端部に付加した減揺構造に関する実験がおこなわれ，その基本的効果が確認された（第14回本シンポジウム）．その後，宇都宮・渡邊他により没水平板の鉛直動揺にともなうRadiation効果に特に着目した解析がおこなわれ実験結果との比較も行われたが，定性的な傾向は説明できたものの，定量的に完全に予測し得るレベルにまでは至らなかった（第15回本シンポジウム）．そこで本研究では，線形回折波理論の範囲内においてできる限り厳密なモデル化をおこない，没水平板を付加した場合の応答予測をおこなおうとするものである．断面2次元モデルとし，浮体の波上側端部に没水平板が付加されたモデルに関し，固有関数展開法（領域分割法）による周波数領域解析を実施した．得られた結果は，林・太田の実験結果を定量的に良好に再現でき，設計上も十分満足のいくものであった． | |
| 超大型浮体の波浪応答解析のための高速化グリーン関数法の開発 | 宇都宮智昭，渡邊英一 （京都大学大学院工学研究科） | 水波グリーン関数を使用した境界要素法は，浮体構造物のDiffraction/Radiation問題を解く上での基本ツールのひとつとして従来より用いられている．しかし，これをメガフロート等の超大型浮体に適用しようとすると記憶容量ならびに計算時間が未知数（節点でのポテンシャル値）の2乗ならびに3乗（LU分解等の直接解法の場合）で増大する特性のため，記憶容量・計算時間の両面から実質的に計算不可能であった．このためマトリクスのバンド特性を用いうる有限要素法，あるいは形状は限られるものの固有関数展開法を拡張する，というアプローチがとられてきた．本研究では，既にHelmholtz問題に適用されて実績のある高速多重極法（Fast Multipole Method；FMM)を，水波グリーン関数を用いたDiffraction/Radiation問題に適用し，超大型浮体の波浪応答解析において実用的に用い得ることを実証しようとするものである．具体的には，8節点2次要素を用いた境界要素法プログラムに対してFMMのアルゴリズムを適用し，その記憶容量，計算時間，計算精度に関するベンチマーク計算をおこなった．さらに，実海底地形をデータとして使用した海底起伏を考慮した波浪応答解析もおこなった．これらの結果は，本方法が主として浅海域において設置される超大型浮体の波浪応答解析において，極めて有効な手法であることを実証する内容となっている． | |
| 浮遊式人工基盤－上載建築物の波浪応答解析 | 増茂雄介 日本大学大学院理工学研究科海洋建築工学専攻（主著者） 惠藤浩朗 日本大学大学院理工学研究科海洋建築工学専攻 鈴木寛之 日本大学大学院理工学研究科海洋建築工学専攻 西條 修 日本大学理工学部海洋建築工学科 |
浮遊式構造物を対象とした研究は数多く行われており、その中でも人間の生活空間拡大を目的とした、浮体上に建設される建築物の設計手法の確立が望まれている。既存の研究は海上空港の建設を想定していることから、上載建築物は相対的に超大型の支持浮体、即ち人工基盤に対して小型であるため、基盤と上載建築物は独立して解析されてきた。しかし、上載建築物が基盤に対して大型の場合は、基盤及び上載建築物を一体とした解析が望ましい。 本研究では、浮遊式人工基盤及び上載建築物を一体型モデルとして捉え、波浪応答解析を行い、応答特性の把握をすることを目的としている。 解析手法は構造物を梁や柱の組み合わせによる３次元骨組構造として取扱い、有限要素法により、付加質量はRadiation問題、波浪荷重はDiffraction問題として、境界積分方程式法により解析した。応答はモーダル解析により求め、各種条件下での変位応答特性の把握に努めた。 | |
| 19日へ | 港湾内の大型浮体の波浪中応答解析 | 飯島一博 国土交通省港湾技術研究所構造部 白石 悟 国土交通省港湾技術研究所構造部 |
沿岸域で大型浮体を利用する場合、防波堤や岸壁などが存在する港湾施設内に設置することが考えられる。防波堤や岸壁などによって波の回折や反射が生じ、波浪場は非常に複雑になることが予想される。そこで、これらの波の変形を考慮して、大型浮体の波浪中応答解析を行い、設計することが合理的であると考えられる。本論文では、線形の範囲内ではあるが、厳密に波の変形を考慮した大型浮体の波浪中弾性応答解析手法を示す。 港湾内の波浪変形についてはすでに海岸土木の分野で実験や数値計算が行われている。これらの結果と本解析手法によって計算した結果との比較を行うことによって、数値計算精度の検証を行い、良好な結果を得た。ついで、同じ地形モデル中に大型浮体を配置し、地形と浮体の相互干渉を厳密に考慮して浮体構造の弾性応答解析を行った。 |
| 沖合型セミサブメガフロートの波浪中弾性応答に関する研究 | ◎鈴木英之 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 吉田宏一郎 東海大海洋学部マリンデザイン工学科 小林顕太郎 住友重機械 住友重機械 その他 飯島一博 国土交通省港湾技術研究所 JTM？ 長田章秀 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 榎本一夫 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 舩井玲子 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 中條俊樹 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 久保真一郎 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 松本乙伸 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 |
我が国における海上の空間利用を考える場合、静穏な海域のみを対象とするばかりではなく、海象条件の厳しい湾口や沖合いにおける海洋空間の利用も必要となる場合が考えられ、耐波性の良い半潜水式超大型浮体の研究の必要性が再認識されてきている。運輸整備事業団の研究補助金を受けた「セミサブメガフロートの実用化のための基礎的研究」の一部として、沖合い型のセミサブメガフロートの検討が行われた。検討項目は、各種係留方式の適用性、構造応答の解析法開発および設計などをはじめとして多岐に亘った。本論文では、最も大きな課題となった、有義波高12.5m、有義周期15.5秒の設計波浪中で強度的に成立させるための浮体形式選択上の工夫、弾性応答設計上の検討を紹介する。さらに、1/200弾性相似模型を用いて行った、設計の検証実験、浮体挙動解析プログラムVODACの検証について報告する。 | |
| セミサブメガフロートに作用する風抗力に関する研究 | ◎鈴木英之 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 岡徳昭 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 澤井貴之 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 鈴木拓也 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 小林顕太郎 住友重機械 正信聡太郎 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻 |
我が国における海上の空間利用を考える場合、静穏な海域のみを対象とするばかりではなく、海象条件の厳しい湾口や沖合いにおける海洋空間の利用も必要となる場合が考えられ、耐波性の良い半潜水式超大型浮体の研究の必要性が再認識されてきている。運輸整備事業団の研究補助金を受けた「セミサブメガフロートの実用化のための基礎的研究」の一部として、セミサブメガフロートに作用する風抗力の検討が行われたので、その内容を報告する。 セミサブメガフロートに作用する風抗力を試算すると、カラム群に作用する風抗力の占める割合いが大きいことが分かった。そこで、設計では実用域である高レイノルズ数領域における風抗力の低減をねらって25%R付きのカラムを採用した。本研究では、カラム群に作用する風抗力について、系統的に実施した風洞実験の結果を報告する。臨界レイノルズ数領域では抗力の遷移が多段で確認されるなど興味深い実験結果が得られた。さらに、カラムとデッキとの干渉、デッキ下への風の流入率と閉塞率の関係などについて報告する。 |
|
| 大型セミサブ用波浪応答解析プログラムVODACの精度について | ◎吉田宏一郎、鈴木英之、飯島一博、綱木啓二、中田桂太郎、小沢晋一 | 外洋型メガフロートの成立性の検討を、重要な目標の一つとする組織的な研究が、２０００年度の運輸施設整備事業団の研究プロジェクトの一つとして実施された。結果として、米海軍の、いわゆるMOBに関する研究において外洋における成立が技術に困難であるとされた、超大型セミサブが安全面、機能面から成立することが相似模型実験と大型セミサブ用波浪応答解析プログラムVODACによるシミュレーションとによって検証された。１／２００相似模型につての解析結果と実験結果との詳細な比較から、このVODACと言うプログラムの現状における精度の程度と今後の改良点等を検討する。 | |
| ハイブリッド型メガフロートの波浪中弾性応答に関する水槽試験 | 矢後 清和 船舶技術研究所 （主著者） 正信聡太郎 運輸施設整備事業団 本井 達哉 川崎重工業(株) 大川 豊 船舶技術研究所 加藤 俊司 船舶技術研究所 難波 康広 科学技術振興財団 |
比較的静穏な海域に浮かべる従来のポンツーン型メガフロートに対し、より広範な海域を対象とした次世代のメガフロートのプロジ ェクト研究が行われている。いくつかのコンセプトが提案されているが、本論文ではセミサブ型とポンツーン型を組み合わせたハイブ リッド型メガフロートについての波浪中弾性応答に関する水槽試験結果を報告する。対象としたメガフロートは沖合の島嶼沿岸域に設置する2000m級海上空港を想定したもので、滑走路部はセミサブ型、その背後のエプロン部はポンツーン型で構成されている。模型は1/200縮尺のアクリル製弾性模型で、形状、剛性は、ほぼ相似である。ポンツーン部へ波透過を極力抑える目的で、初期設計の段階ではセミサブ支持浮体として単純カラムの底面に大きな没水平板を付けた形状を採用したが、付加質量増加などにより同調域が変化し応答特性を悪化させる事がわかった。このため、カラム水線面積、カラム間隔、没水部形状を変更することにより最適化を図ることとした。また、没水平板を有する支持浮体などでは粘性減衰力の影響が弾性応答にとって無視出来なくなる。この点について要素浮体の強制動揺試験による計測結果を基にして考察を試みる。 | |
| リーフ地形内に係留された大型浮体の弾性応答・係留力に関する実験的研究 | 原崎恵太郎 ㈱エコー環境水理部（研究当時
運輸施設整備事業団） 白石 悟 国土交通省港湾技術研究所構造部 米山 治男 国土交通省港湾技術研究所構造部 飯島 一博 国土交通省港湾技術研究所構造部 |
従来、ポンツーン型大型浮体を設置する場合には、浮体への波浪外力を低減するために防波堤の背後に建設する方法が検討されている。しかしながら、防波堤により海水交換が妨げられ環境負荷が発生することが懸念されている。そこで、防波堤を建設せずに波浪外力を低減する方法として、自然のリーフ地形に大型浮体を設置し、リーフエッジでの砕波による波高減衰効果を利用する方法が考えられる。 本論文では、孤立リーフ地形内に係留されたポンツーン型大型浮体について水理模型実験を実施した。実験では、大型浮体周辺の波高、流速や大型浮体の係留力、ひずみ、鉛直変位を計測している。リーフ内の波は、砕波し波高は減衰するが、非線形化する。この非線形な波が大型浮体の係留力・ひずみ・鉛直変位に及ぼす影響を検討した |
|
| 19日へ | 小型波浪水槽における波強制力の計測 | （主）内藤 林（大阪大学） 箕浦 宗彦（大阪大学） 中川 一馬（大阪大学） 奥山 悦郎（大阪大学） |
粘性の影響が無視できるならば、ポテンシャル理論の範囲で小さな水槽と小さな模型で水槽試験が可能である。研究室に入るぐらいの小さな波浪水槽と小さな模型を用いて波浪中における各種の実験が可能になれば、船舶や海洋構造物の開発に関わるコストを低く抑えることができる。著者らは、駆動源にボイスコイルモータを用いた小型のプランジャー式吸収型造波装置を開発し、直径1.8mの小型円形水槽の全壁面にそれらを配置することで、ほぼ完全に反射波のない波動場をその水槽内に実現した。 この水槽（アメーバ水槽）を使い、各種の形状をした海洋構造物や、航走する船に働く波強制力の計測を行った。海洋構造物模型としては回転楕円体、ポンツーン、円柱などを用い、航走する船体模型としてはWigleyモデルを用いた。模型の長さ（大きさ）は約0.3mで、従来の模型と比べると１桁のオーダーで小さい。この実験値を従来の大型模型で行われた実験値、あるいは理論値と比較することで、本アメーバ水槽の有効性を示すとともに、あわせて実験装置や実験方法も具体的に示す。 |
| 超小型水槽による水理実験に関する研究 | 村井基彦 横浜国立大学環境情報研究院 井上義行 横浜国立大学環境情報研究院 田中康平 横浜国立大学環境情報学府 高橋祐介 東京消防庁 |
これまで、超大型浮体式構造物に関する実験は、大型角水槽などで大規模な模型を用いた実験をすることが多い。しかし、このような大規模な実験では、膨大な実験コストや実験期間を必要とする。そこで、本研究では、実験コストを抑え、また短期間で種々の実験が可能なように、長さ４ｍ×幅２ｍ×型深さ５ｃｍ程度の縮尺１／１０００の超小型水槽を作成し、種々の水槽実験に関する基礎的な検討を行った。その結果、このような小型水槽実験において、モアレ法を用いることにより、広域な瞬間的な波浪場の分布を比較的精度良く可視化できることが分かり、定性的な検討には十分に威力を発揮することが確認された。また、このモアレ法を利用した各種実験の可視化を試みた。 | |
| 海中大型軸対称シェル構造物の波浪応答解析 | ○豊田 和隆、安澤 幸隆、香川洸二(九州大学大学院) | 著者らは近年、貯蔵施設や居住空間としての水中軸対称回転体シェルの実現性について研究を行っている。その中でも Drop shaped shellと呼ばれる、静水中での膜応力が一定となるように最適設計された構造物に注目している。これまでの研究では静水圧、固有値解析、地震応答等についての検討を行っているが、今回の研究では、波浪による構造物への影響についての検討をおこなった。一般的に海洋構造物に作用する波浪として、入射波、反射波、造波の3種類の波が存在する。本研究では一定周期、一定波長の規則波が構造物が存在する海域に入射した場合を想定し、まず、この入射波が構造物に反射されることによって発生する反射波成分を速度ポテンシャルを用いて求めている。さらに入射波と反射波の合成波による波圧によって構造物に生じる弾性変形を求め、この弾性変形から造波成分および構造物の応力状態等を明らかにしている。 | |
| 氷海域弾性円筒構造物の地震荷重評価における氷盤幅と間隙幅の影響 | 濱本卓司 武蔵工業大学工学部建築学科 野島稔文 武蔵工業大学大学院 |
氷海域に建設される弾性円筒構造物に作用する地震力は，構造物周辺の氷盤による動水圧の閉じ込め効果と構造物―氷盤間隙による動水圧の消散効果を同時に受ける｡本研究では，この相反する効果をともに解析的アプローチにより定量的に評価する方法を示す｡構造物は弾性円筒シェル，氷盤は構造物を取り巻く剛体円環としてモデル化する｡海面が剛体境界と自由表面境界からなる混合境界値問題を，構造物の剛体運動と弾性変形を考慮してポテンシャル流れ理論により解析的に解き，構造物に作用する動水圧を求める｡このとき，構造物を取り巻く氷盤の幅と構造物―氷盤間隙の幅をパラメータとし，両者の地震荷重への影響を検討する｡構造物の地震応答は，ウェットモード解析を行って氷盤幅と間隙幅がモード特性に与える影響を検討した後，モード合成法により評価する｡数値結果に基づき，氷盤の閉じ込め効果と間隙の消散効果が氷海構造物の地震荷重に与える影響を検討する｡ | |
| 粘性流体中のライザー管の挙動推定に関する研究 | 前田久明 東京大学 林昌奎 東京大学生産技術研究所 居駒知樹 東京大学生産技術研究所 伊藤和彰 日本大学大学院理工学研究科海洋建築工学専攻 加納裕三 Goldman Sachs証券会社 増田光一 日本大学理工学部海洋建築工学科 |
ライザーのような線状構造物は、海洋開発に伴う構造物として重要なものである。稼働中のライザーに作用する外力の中でも特に、渦剥離による流体力は構造物に振動を引き起こす。この振動はVortex-induced Vibrationと呼ばれる。VIVによる流れに対する垂直方向（transverse方向）の変位は高周波数成分を含むため、線状構造物の疲労破壊の原因であるとされているが、従来のライザーの挙動推定の研究ではtransverse方向の振動を考慮している例は少ない。そこで本論文では非定常粘性流体力算定法と、ライザーの弾性応答推定法を組み合わせ、ライザーの挙動推定を行う。ライザーに作用する流体力算定には数値流体力学(Computational Fluid Dynamics )を用いた手法と改良されたモリソン型の式を用いた手法の２つの手法を採った。また実設計に基づいたモデルでの実験結果と比較することにより、本論で提案する計算手法の有用性および妥当性を明らかにした。 | |
| 空気室付浮体の流体力特性と弾性応答低減に関する研究 | [主著]前田久明（東京大学大学院，工学系研究科） 林 昌奎（東京大学生産技術研究所） 居駒知樹（東京大学生産技術研究所） 藤田尚毅（東京大学大学院） 鷲尾幸久（JAMSTEC） 大澤弘敬（JAMSTEC） 永田良典（JAMSTEC） 有田 守（日本大学大学院） |
これまで空気室付浮体，いわゆる水柱振動型波エネルギー吸収装置が取り付けられた浮体構造物の流体力解析には等価浮体法が適用されてきた。著者らは線形化された境界条件下において，空気室内の自由表面条件を直接考慮した流体力解析手法を示してきた。そして，本解析手法と水槽実験により空気室ブロックを弾性浮体に取り付けることで，弾性応答を低減可能であることを指摘した。しかし，理論の妥当性を検証するという意味からはいまだ不十分である。 本研究では剛体である空気室浮体における波強制力実験を行い，Heaveの波強制力，空気室内圧力や空気室体積変動等を計測した。それらの結果と本解析手法による理論計算結果とを比較することで，理論の妥当性を再確認すると共に，理論解析上，不確定である空気室特性を表わす複素係数を求めた。さらに，本計算手法によって空気室付弾性浮体について幾つか系統計算を行い，応答低減効果について考察した。 |
|
| 圧力分布法を適用した空気室付弾性浮体の運動低減特性に関する考察 | [主著]居駒知樹（東京大学生産技術研究所） 前田久明（東京大学大学院，工学系研究科） 林 昌奎（東京大学生産技術研究所） |
3次元特異点分布法を基本とした3次元計算では超大型浮体の流力弾性応答解析は困難である。エネルギー吸収システムとしての空気室を超大型浮体に取り付けて弾性変形の低減が試みられているが，3次元問題での理論解析は通常の場合以上に困難となる。 本研究では圧力分布法を基本に，圧力解析時にエネルギー吸収を行う空気室の影響を直接考慮できるよう改良した。複雑な形状の空気室や喫水の影響を把握することは不可能であるが，空気室そのものの影響や弾性変形特性の定性的な理解を考察するには有用な手法であると考える。本論では，空気室設置による弾性浮体の応答特性の変化やエネルギー吸収の影響，運動低減効果について考察した。また，弾性運動低減メカニズムについても若干の考察を加えた。 |
|
| 18日へ | 超大型浮体における熱流に関する基礎的研究 | ○
入江 洋（Irie Hiroshi ） 浜田孝治（ Hamada Takaharu ） 経塚 雄策（ Kyozuka Yusaku ） |
海上空港などの目的で浮体構造物を建造する場合、広大な海面を構造物によって覆うことになるため、周辺の環境に何らかの影響を及ぼす可能性がある。特に、浮体まわりの流況・水温・塩分分布を評価するためには、浮体が熱伝達に関してどのような特性を持つのかを知り、鉛直方向の熱フラックスや、浮体の蓄熱量を明らかにする必要がある。しかし、現在のところそのために利用可能な情報は少なく、例えば環境影響評価数値シミュレーションにおいても浮体は単純な断熱体として扱われているのが現状である。そこで、平成12年秋、ポンツーン型浮体の基礎的な性状を明らかにするため、神奈川県横須賀市沖に設置されたメガフロート実験浮体上において、浮体表面の温度・熱流量、浮体内部の温度分布及び湿度の観測を行った。また、その観測結果をもとに、熱流量・蓄熱量に関して簡単な考察を行ったのでそれらについて報告する。 |
| メガフロートの初期断面構造決定法 | 賀田 和夫 川崎重工業（株）船舶事業部
技術総括部 基本設計部 構造計画ｸﾞﾙｰﾌﾟ 藤田 卓也 同上（主著者） 本井 達哉 同上 |
メガフロートの設置される海域の自然、海象条件は様々であり、計画の初期段階で上載施設の基盤として弾性応答に対する強度、機能面からの要求を満足し且つ最適化を指向した初期構造断面を決定する手法は提示されていない。従って、個々のプロジェクトに応じて、浮体の設置される海域の自然、海象条件を用いて必要な剛性、断面構造を算定する必要がある。しかし、計画の初期段階で詳細なモデルを用いて、浮体の剛性を変化させた膨大な弾性応答解析及び統計解析を行い、初期断面構造を求めるのは効率的ではない。 そこで、本論文では大型浮体空港を例に取り、浮体の剛性をパラメーターとした二次元領域分割法による弾性応答解析のシリーズ計算結果等を用いて、容易に空港の各ゾーン別に浮体の強度及び空港の基盤として機能面より要求される、必要剛性、初期構造断面を求める手法を提案した。さらに、本手法により得られた結果を詳細モデルを用いた弾性応答解析、統計解析結果に基づく応答値と比較し、その精度を検証した。 |
|
| 初期構造設計におけるメガフロートの構造最適化 | 安澤幸隆（九州大学大学院工学研究院） <-----
主著者 香川洸二（九州大学大学院工学研究院） 石水信二（九州大学大学院工学研究府） 笹島洋（石川島播磨重工業船舶海洋事業本部） |
現在、長さ数キロに及ぶ超大型浮体構造物「メガフロート」の研究開発が盛んに行われ、多くの研究成果が上げられている。特にこのような大型で柔軟な浮体の流力弾性挙動については多くの研究が行われ、構造設計において応力を見積もる際に流力弾性の影響を考慮しなければならないことが明らかになってきている。このような浮体は浮体式空港だけでなく、様々な浮体式施設として利用される可能性がある。まだ実用化の経験がないこの構造については最適化に関する研究がまだほとんど行われておらず、構造形式が環境条件や用途に応じて最適な構造様式が選択されていく必要がある。 そこで本研究では、格子状のガーダーを有し上下のプレートおよびガーダーに複数の防撓材を有するポンツーン型の超大型浮体構造物に対して目的関数として重量あるいは建造コストを考慮し、強度制約条件および流力弾性の影響を考慮した構造最適化を行った。その結果、設計変数、最適化重量、最適化コストに対する浮体深さの影響、溶接コストの影響、縦式構造と横式構造の比較、防撓材の本数の影響、最適化応力と支配制約条件などを調べたので報告する。 |
|
| 浮体上ターミナルビル構造の計画と解析 | １．福岡
哲二、三井造船(株) 船舶・艦艇事業本部基本設計部 ２．川原田 稔、(株)竹中工務店 ﾆｭｰﾌﾛﾝﾃｨｱｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ本部 ３．石垣 秀典、同上 ４．戸塚 康昭、同上 ５．佐藤 千昭、ﾒｶﾞﾌﾛｰﾄ技術研究組合第一研究部 |
大型国際空港ターミナルビルのような大規模な上載建築物を浮体上に建築する場合を想定し、浮体基盤－浮体ターミナルビルの相互作用が考慮できる一体解析モデルによる構造解析方法をサマリーし、建築物と浮体取合い部の構造を効率良く経済的に計画することが本研究の目的である。 一体解析では汎用有限要素法解析プログラム”NASTRAN”を使用し、浮体部は３次元板骨構造で、甲板、底板、側板、縦通隔壁及び横隔壁等の板構造は板要素、スチフナーは複数個分の断面積を棒要素としてモデル化、ターミナルビル構造は階高7.5ｍの３階建てとして、梁要素でモデル化し、ターミナルビル構造及び浮体構造の応力解析を実施した。 浮体基盤は上載構造物の重量変動または移動及び波の作用によって変形するため、上載建築物における変動荷重（利用客及びその手荷物等の重量）および弾性応答解析により得られる荷重を、上記の一体モデルに負荷した構造解析により部材に生じる応力を照査し、安全性の確認を行った。 |
|
| メガフロートにおける詳細三次元弾性応答計算 | 瀬戸秀幸 防衛大学校 機械システム工学科 越智真弓 三菱重工業（株）エレクトロニクス技術部 太田真 三菱重工業（株）長崎研究所 河角省治 （株）PAL構造 構造解析技術部 |
喫水数ｍに対して全長数ｋｍという未曾有の扁平長大構造物であるメガフロートの波浪中での弾性挙動推定のために開発した詳細３次元弾性応答計算プログラムの現状について述べ、超大型矩形浮体に対する比較検証結果により、その計算特性を明らかにする。ついで、実機モデルのシミュレーション計算結果により、本解析法が汎用かつ強力なDesign by Analysis ツールであることを例証する。 | |
| Experimental Analysis of the Hydroelastic Behavior of a Very Large Floating Structure with Small Draft | H.
SHIN, H.L. LEE, C.K. LIM, (University of Ulsan, Korea) T.M. KIM, I.K. PARK and H.S. SHIN (Hyundai Maritime Research Institute) |
In
this paper hydroelastic responses of a very large floating structure (VLFS)
with small draft are investigated experimentally. The measurements are also
compared with numerical predictions. Experiments were performed in the Ocean
Engineering wide Tank of the University of Ulsan. The prototype of model is a box-shaped floating structure with length 1,200m, breadth of 240m, depth of 2m and draft of 0.5m. The scale ratio is 1/133.33. The model is a whole big sandwich panel which consists of 2 thin aluminum plates(9mx1.8m) and buoyancy material. Vertical displacements are measured by 57 potentiometers and strains by 17 rosetts in the condition of regular and long-crested irregular waves. |
|
| 非矩形メガフロートの波浪中弾性応答実験 | 大川 豊(主著者)、大松 重雄、矢後 清和(船舶技術研究所)、 永田 修一(日立造船) 太田 真(三菱重工)、 佐藤 千昭(メガフロート技術研究組合) |
いくつか開発されたポンツーン型メガフロートの弾性応答計算プログラムは、これまで多くの場合が一様剛性矩形形状模型の波浪中水槽実験によって精度検証が成されてきた。しかしながら、実際に計画されているメガフロートは非一様剛性かつ非矩形形状であり、当初のコンセプトでは防波堤もシステムの中に含まれていた。プログラムの方はそれらに対応した計算手法が順次開発されたが、実験的検証が遅れていた。そこで、Ｌ型形状模型、一部の剛性を変化させた模型および防波堤がある場合についての波浪中水槽模型実験を実施した。その結果、長周期の場合は概ね計算結果と一致し、十分実用になることが証明されたが、短周期の場合は計算手法によっては合わない場合があった。本論文では各種計算手法と実験値との比較を行うとともに、短周期で合わない原因について検討し、それらの適用性について論ずる。 | |
| 19日へ | メガフロート・フェーズⅡ実証実験における実海域計測結果 | 小林顕太郎 ：住友重機械工業(株)
船舶艦艇鉄構事業本部 技術部 佐藤千昭 ：メガフロート技術研究組合 島田 潔 ：(株)三井造船昭島研究所 海洋エンジニアリング事業部 太田 真 ：三菱重工業(株) 技術本部 長崎研究所 船舶・海洋研究推進室 岡田真三 ：住友重機械工業(株) 技術本部 伊東章雄 ：石川島播磨重工業（株） 技術研究所 島崎克教 ：ＮＫＫエンジニアリング研究所 |
メガフロートフェーズⅡ浮体を用いての実海域実証実験では，1999年9月から2000年10月にかけて自然環境、浮体の各種応答の計測が実施された．浮体上には環境条件や弾性応答などの実現象を計測するための計測機器類が配置され、膨大なデータを収集した。計測結果の解析から浮体の応答特性を把握するとともに，メガフロート技術研究組合で開発された解析コードの有効性の検証を、実海域計測データとの比較により行った。本報ではこれらに関して，これまでに得られた主な結果について報告する。 |
| メガフロートフェーズⅡ実証実験モデルの波浪中弾性応答 | 太田 真
：三菱重工業(株) 技術本部 長崎研究所 船舶･海洋研究推進室 宮島省吾 ：(株)三井造船昭島研究所 事業統括部 小林顕太郎 ：住友重機械工業(株) 船舶艦艇鉄構事業本部 技術部 瀬戸秀幸 ：防衛大学校 機械システム工学科 |
メガフロート技術研究組合PhaseⅡ研究において横須賀沖に設置された長さ1kmの実証実験浮体の実測値と同研究において開発された弾性応答シミュレーションプログラムによる解析結果を比較した。比較・検証は、航空機の着陸時に問題となる諸計器位置における傾斜角および設計上問題となる構造ひずみの有義値で行った。シミュレーションによる推定値は浮体周囲の防波堤影響を考慮した波浪中弾性応答解析から得られた周波数応答関数と計測された波スペクトルを用いて計算した。実測値と推定値は良好に一致し、同組合研究の大きな成果の１つとなった。 | |
| メガフロートフェーズⅡ実証実験モデルにおける係留シミュレーション結果と実測値との比較 | 島田 潔
：(株)三井造船昭島研究所 事業統括部 宮島省吾 ：(株)三井造船昭島研究所 事業統括部 太田 真 ：三菱重工業(株) 技術本部 長崎研究所 船舶･海洋研究推進室 |
メガフロート研究において開発された非線形係留シミュレーションプログラムを用いて、横須賀沖に設置された長さ1kmの実証実験浮体の係留シミュレーションを行い、実測値と比較した。比較・検証は、浮体のSurge、Sway、Yawの平面内運動と各ドルフィンに付けられたフェンダーの変形量および反力について行った。シミュレーションは､浮体周囲の岸壁・防波堤影響を考慮して計算された流体力および波漂流力と非線形なフェンダー反力特性を用いて、時間領域で行った。浮体運動およびフェンダー反力ともに実測値とシミュレーション結果は大略一致し、メガフロート研究の大きな成果の１つとなった | |
| メガフロートのライフライン自給自律システム | ◎緒方 輝久 石川島播磨重工業(株) 船舶海洋事業本部 船舶海洋技術統括部 海洋計画グループ 小林 日出雄 石川島播磨重工業(株) 船舶海洋事業本部 船舶海洋技術統括部 製品開発グループ 井上 憲一 石川島播磨重工業(株) 船舶海洋事業本部 船舶海洋技術統括部 海洋計画グループ 重満 弘史 石川島播磨重工業(株) 船舶海洋事業本部 船舶海洋技術統括部 製品開発グループ |
メガフロートは海上に広大な利用空間を提供する。そのメガフロートの利用 として考えられている浮体式海上空港などは大量の電力、水を消費するが、メガフ ロートを沖合に設置した場合、陸上からの電力や水の輸送は困難なものになる。その ためメガフロートの沖合展開にしたがって、電気や水などのライフラインをメガフ ロート内で自給自律させる必要があり、そのための技術的な検討が必要となる。 本研究では、浮体式海上空港における電力の自給手段として太陽光発電・風 力発電・波力発電によるの電力供給及び電力供給平準のための蓄電施設と、水の自給 手段として雨水・排水浄化水による水供給について、定量的な検討を行い、その成立 性を検討した。 本研究の成果の一部は、運輸施設整備事業団委託の「エコフロートに関する 基礎研究」にも適用されている |
|
| メガフロート・フェーズⅡ 航空機離着陸実証実験 | 台木一成 ：メガフロート技術研究組合 ◎神沢雅彦 ：住友重機械工業(株) 船舶艦艇鉄構事業本部 技術部 ：主著者 立山 健 ：石川島播磨重工業（株） 航空宇宙事業本部 堀場 伸 ：三菱重工業(株) 船舶・海洋事業本部 船舶技術部 土田昌美 ：住友金属工業（株）建設・エネルギー事業部 土木・橋梁技術部 松原直哉 ：(株)三井造船昭島研究所 海洋・土木試験技術室 |
横須賀港内に設置されたメガフロートフェーズⅡ・浮体空港モデル （１ｋｍ級の民間空港として最小規模の滑走路を有する浮体）を用い、浮体が飛行機の離着陸機能を有するかどうか、実証実験を実施した。離着陸実験は、実際に飛行機を浮体空港モデルに離着陸させ、パイロットに浮体空港での離着陸時の感覚が、陸上空港と変わらないことを確認してもらった。同時に、飛行機のランディングギアにかかる荷重や着陸点のバラツキなどを調査し、浮体空港が飛行機の安全運航に必要な機能を有していることを実証した。さらに、複数のエアラインのパイロットに飛行機に同乗して頂き、浮体空港へ飛行機が安全に着陸できることを体感して頂き、浮体空港に対するパイロットや運行関係者の漠然とした不安感を、払拭することができた。本報では、メガフロートフェーズⅡ・航空機離着陸実験に関して、離着陸の実績など、実験により実証されたことがらについて報告する。 | |
| メガフロートの空港利用におけるGS装置への影響 | 久保 善信 石川島播磨重工業(主著者/発表) 横山 尚志 国土交通省 電子航法研究所 |
本研究は、メガフロートの空港利用に関する実証的研究のうち、航空機が安全に着陸できるための設備の一つであるILS(計器着陸装置)におけるGS装置(垂直方向の電波誘導装置)について、浮体空港特有の二層(鋼板/舗装)構造及び波浪動揺による浮体の弾性変形の影響を解析し、検討を行ったものである。 二層構造における影響は、実証実験浮体上のNFM (モニター用アンテナ)における、舗装前後での2度の計測をもとに、GSパスシミュレーション計算をおこない解析を行った。 また、波浪動揺の弾性変形による影響は、4000m滑走路の試設計空港についてGSパスシミュレーションを行い解析した。2年再現の波浪動揺による弾性変形でのGSパスへの影響はICAO(国際民間航空機関)で定められたカテゴリーIの規定値内に収まる結果となった。 |
|
| メガフロート空港面構造におけるグライドパス特性 | ○横山
尚志 国土交通省 電子航法研究所 又吉 直樹 文部科学省 航空宇宙研究所 |
メガフロートの地面構造は、鋼板にアスファルト舗装をした2層構造を用いるため、これを海上空港として用いると、陸上空港と異なる電波の反射特性になることが予想される。多くの無線施設の中で、その影響を最も受けることが予想されるのは、地面反射を利用して進入コースを形成しているILS-GP（グライドパス）である。そこで、われわれはGPの進入コースに対するメガフロートの地面構造物や周辺構造物の配置の問題についての検討を行っている。 本稿では、航空宇宙研究所のヘリコプターMuPALεを用いたメガフロートの実験概要、実験結果と予測計算との比較及び将来の海上空港モデルのGP特性について述べる。 |