■事業の内容
[1] 海洋構造物の重防食に関する研究
a. 重防食材料の調査、防食材料の機械的強さや劣化と防食性との関連試験
防食仕様8種(塗装系5種、ライニング系3種)について各種機械的強度試験、繰返し応力付加試験、防食性試験を実施し、解析結果をとりまとめた。
b. 海洋環境下での構造物の防食性試験
構造物試験体の防食性能調査、防食性試験、気象・海象の調査を実施し、応力測定結果を解析とりまとめた。
c. 防食材料の寿命推定に関する検討
(a) 促進劣化試験
イオンの透過に及ぼす塗膜厚さの効果及び温度の効果について促進劣化試験を実施し、解析結果をとりまとめた。
(b) 防食性評価試験法の開発
各種塗装試験片を用いた劣化促進と腐食促進の実験として塗膜の熱-冷衝撃試験を実施し、解析結果をとりまとめた。
d. メンテナンス方法の調査検討
(a) 浮体構造物試験体による重防食塗装系の耐食性評価とメインテナンスに関する調査試験を実施し、解析結果をとりまとめた。
(b) 水中硬化型塗料による水中補修方法の調査・試験を実施し、解析結果をとりまとめた。
[2] 海洋構造物の深海係留に関する調査研究
a. 浮体の挙動及び係留力の推定法
(a) 深海係留方式
潮流、海流及び波浪など深海係留中の海洋構造物に作用する外力条件、深海係留方式及びその選定法について調査し、静的係留特性を解析し、とりまとめた。
(b) 潮流による索・鎖の大変形及び索・鎖の動的特性
潮流による索・鎖の変形と張力変化について調査し、索・鎖の動的特性、深海係留ラインの実用計算法及び電算プログラムを開発した。
(c) 緩係留における長周期運動・数値シュミレーション推定法
浮体模型による静水中の長周期力測定、変位検出センサーによる係留浮体の運動シミュレーション実験及び緩係留における長周期運動の統計量を解析し、とりまとめた。
b. 係留要素機器
(a) 索類の強度
鋼索及び合成繊維索の強度試験結果を解析し、とりまとめた。
(b) 鎖の強度
鎖の腐食疲労試験及び脆性破壊試験結果を解析し、とりまとめた。
(c) 係留金物の調査
深海係留用金物類として離脱装置、張力緩衝装置、ムアリングブイとチェーンチェーサーの実例と性能を資料により調査し、係留の安全性及び操作性について検討とりまとめた。
(d) 索・鎖の生物付着
深海係留用索・鎖の生物付着防止のため、海洋生物付着防止法についての資料を調査し、防止法を機能別に分類した上、生物付着防止対策13種について実用化の程度、長所・短所等について検討とりまとめた。
(e) 深海施工法
深海施工法の実例について資料を調査し引摺型アンカーの沈設施工とTLP(Tension Leg Platform)の施工の具体案を作成した。
(f) 海底土質及び把駐力
深海の海底土質と深海埋設型式アンカー5種の把駐力との関係について資料調査を実施し、とりまとめた。
(g) 高把駐力アンカー及びシンカー
深海係留に適すると考えられる高把駐力アンカー及びシンカー9種について資料調査を行い、それぞれの特徴及び問題点を検討し、とりまとめた。
(h) 維持補修法
最近の各国・各船級協会規則における海洋構造物係留装置の検査・維持補修に関する要求内容及び深海係留用索・鎖の検査・維持補修法(索・鎖の引上げ方法、水中検査法、交換時期等)について資料調査を実施し、とりまとめた。
[3] 海洋構造物の設計外力及び復原性に関する研究
a. セミサブ型リグの転覆機構に関する研究
(a) 複合外力下の転覆模型実験
係留されたセミサブ型リグに長波頂波および擬似潮流、擬似風による各外力が単独あるいは複合して作用した状態での水槽実験を実施し、危険な状態あるいは転覆に到り得る複合外力の条件等について検討した。
イ. 供試模型
2ロワーハル、8コラム型セミサブリグの縮尺1/64模型
全長 :1,797m
全幅 :1,172m
メインデッキまでの高さ:0.594m
吃水 :0.313m
排水量:131.8kg
ロ. 計測項目
係留索張力、運動(ロール、ピッチ、ヒーブ、サージ、スウェー、ヨー)
ハ. 解析項目
周波数応答特性、潮流の効果、規則波及び潮流の複合効果、定常風のみの効果、潮流と風の複合効果、規則波の効果、不規則波の効果
(b) 大傾斜時の動揺実験
セミサブリグの波浪による動的復原性を調べるため、風によって傾斜した状態を想定し、初期傾斜角がある場合の規則波中動揺実験を行い、数値計算の結果と実験結果を比較検討した。
イ. 供試模型
(a)イと同じ
ロ. 計測項目
波漂流力、波漂流モーメント、6自由度運動、波高
ハ. 波の条件
規則波、波高0.16m、波周期0.75〜3秒、波入射角90°
ニ. 解析項目
傾斜状態における動揺特性(振幅および位相)、Hooft法の検証
(c) 転覆現象の総合評価水槽実験
波、風、潮流の混在する中で係留されたセミサブリグの動揺を計測し、転覆現象をもたらす外力の条件を明らかにするための実験を行った。
イ. 供試模型
(a)イと同じ
ロ. 実験状態
風、波(規則波及び不規則波)、潮流の作用方向:
0°(縦方向)、45°(斜め方向)、90°(横方向)
風速:0〜4.5m/sec
潮流:実機対応で2ノット弱
ハ. 計測項目
風速、潮流速、波高、左右揺、前後揺、横揺、縦揺、係留鎖張力
ニ. 解析項目
外力とリグの安定性、係留鉛特性
b. セミサブ型リグの風圧転覆モーメントに関する研究
(a) 傾斜時の風圧力に関する風洞試験
セミサブ型リグの水面上構造物模型を用いて、定常風下における風向、傾斜角の変化に対する静的風圧力および風圧モーメントの特性を調べ、ABSルールによる計算値と比較した。
イ. 供試模型
a(a)イの1/55縮尺模型
ロ. 試験条件
傾斜角 :-20°、-15°、-10°、-5°、0°、2.5°、5°、7.5°、10°、15°、17.5°、20°
風向 :0°〜180°は15°ピッチ、180°〜360°は30°ピッチ
基準風速:4〜24m/sec
ハ. 使用設備
風洞
ニ. 計測項目
風速分布、風圧力、吃水変化
ホ. 解析項目
レーノルズ数の影響、風向特性、傾斜角特性、吃水影響
c. 設計外力の推定精密化に関する研究
(a) セミサブ型リグに働く流体力の水槽実験
セミサブ型リグ模型の直立状態及び傾斜状態の強制動揺試験及び波強制力測定実験を行い、流体力に対するリグの姿勢の影響、構造物の要素部材間の干渉効果を調べた。また、流体力については計算値と実験値を比較検討した。
イ. 供試模型
ゲタフェルケン-アレンダル社のGVA-4000の1/50縮尺模型(2ロワーハル、4コラム型)
ロ. 実験状態
直立状態、ヒール角10°、トリム角10°
ハ. 計測項目
定常抗力、定常揚力、傾斜モーメント、6自由度運動
ニ. 解析項目
流体力特性、計算法の評価
(b) セミサブ型リグに働く外力の推定精密化の研究
セミサブリグの代表的な形について、風圧力試験及び潮流力実験を行い、静的特性ならびに各部材の特性を調べた。
イ. 供試模型
(a)イとほぼ同型の1/100模型(デリックの形状が異なる)及びDeckを単純化した箱型模型
ロ. 試験条件
(全体模型の場合)
風向角:0°〜180°は15°ピッチ、180°〜360°は30°ピッチ
傾斜角:0°、±5°、±10°、±15°、±20°
(箱型模型の場合)
風向角:0°、40°
傾斜角:0°、10°、20°
ハ. 計測項目
抗力、揚力、風速分布、転倒モーメント、圧力分布
ニ. 解析項目
風洞の閉塞率、上部構造物の風圧影響、レーノルズ数の影響、転倒モーメントに寄与する流体力成分
d. 実機試験の計画立案と調査
(a) 実機試験構造物の検討
海洋の自然条件の中で海洋空間利用等に利用される大型浮遊式海洋構造物について、形状、寸法、備えるべき機能、係留方式、艤装の要件等について検討を行った。
(b) 実機試験方案の立案
計測システムとして計測項目、計測制御、計測データの集録・伝送方式、電源装置等について検討の上とりまとめた。
(c) 実機試験適地の調査
設置海域の水深や地形や海底地質などができるだけ単純でかつ広範囲にわたり均質な所が望ましいため、今年度は日本海沿岸のうち、舞鶴湾及び山形県鶴岡市由良の2か所について海象、気象の調査を行った。
■事業の成果
海洋構造物は、超長期の耐用年数を要求されることが多いため、メンテナンスフリー指向の超重防食法の解明が必要である。また、深海域における海洋構造物の係留については技術が確立されていないため、深海係留構造物の挙動・係留力推定法、係留用要素機器の調査研究が必要であり、さらに海洋構造物の基本条件である外力及び復原性等には未知の点が多いため、設計外力推定法の解明及び復原性評価法の確立をはかる必要がある。そこで本事業では、
[1] 重防食材料の調査(防食材料の機械的強度や劣化と防食性)、海洋環境下での構造物の防食性試験、防食材料の寿命推定法に関する検討及びメインテナンス方法の調査検討を行い、海洋構造物の適切な防食材料に対する有効な基礎資料を得た。
[2] 浮体の挙動及び係留力の推定法の研究として深海係留方式、潮流による索・鎖の大変形及び索・鎖の動的特性、緩係留における長周期運動・数値シミレーション推定法の実施並びに係留用要素機器の調査研究として索類の強度、鎖の強度、係留金物の調査、索・鎖の生物付着、海底土質及び把駐力アンカー及びシンカー、維持補修法等を実施し、深海係留における浮遊式海洋構造物の係留について有益な基礎資料を得た。
[3] 転覆機構の解明、風圧転倒モーメント、設計外力の精密化など広範囲の実験研究を行い、昨年度設計された供試用の代表的セミサブリグ船型について、動揺特性、複合外力下の大動揺大傾斜時の状況、風圧力、流体力、波浪、潮流力などの外力に関する基本的な性質をひととおり把握することができた。また、海洋空間利用のための海洋構造物について実機試験の計画について検討した。
以上の調査研究の結果、次年度以降の研究に必要な基礎資料を得ることができ、また、問題点の討論を通して技術レベルの向上に役立つところ大なるものがある。
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