■事業の内容
[1] 二方向波中のスラミング発生条件の研究
a. 角水槽における模型実験
下記模型実験を行い、二方向波中の波浪航海条件と船体応答、スラミング発生との関係について解明資料を得た。
また、計算との比較解析のため計算プログラム(非線形プログラム(プログラム<2>))の検討を行った。
実験場所:船研角水槽
模型船 :大型バルクキャリア弾性模型船(長さ4.5m)
試験内容:規則波と不規則波の組合わせ二方向波中における船体弾性応答、衝撃荷重、船体運動等の計測
試験条件:下記波浪条件下で、バラスト状態自航試験
○ 第1方向波………規則波
○ 第2方向波………不規則波交差角45°、60°、75°
○ 第1方向波の出会角………157.5°、180°
[2] 波浪中の船体構造応答の研究
a. 二方向波中の弾性模型実験
下記模型実験を行い、船体に加わる波浪荷重計算法の検証と二方向波中のスラミング発生条件のデータを得た。またこのための計算プログラム(TSLAM改良非線形プログラム(プログラム<1>))の検討を行った。
実験場所:東大船舶航海性能水槽(千葉)
模型船 :大型バルクキャリア弾性模型船(長さ3.5m)
試験内容:正面・斜め規則波中及び正面とそれに直角方向の二方向規則波中における船体弾性応答、衝撃荷重、船体運動等の計測
試験条件:下記波浪条件下でバラスト状態曳航試験
({1}) 一方向規則波中……出会い角180°、157.5°、135°
({2}) 二方向波中…………正面規則波と直交方向の規則波
b. 大波高規則波・不規則波中の弾性模型実験
下記模型実験を行い、スラミング状態における船体応答を計測し計算結果と比較解析した。またこのため計算プログラム((イ)非線形プログラム(プログラム<3>)、(ロ)TSLAM改良非線形プログラム(プログラム<4>))の検討を行った。
実験場所:(イ) 三菱長崎研耐航性能水槽、(ロ) 石播横浜技研運動性能水槽
模型船 :(イ) 大型鉱石運搬船弾性模型船(長さ4.2m)、(ロ) コンテナ船弾性模型船(長さ2.9m)
試験内容:正面規則波・正面不規則集中波中及び大波高規則波中における弾性応答、衝撃荷重、船体運動等を計測
試験条件:(イ) 下記条件下で自航試験
(1) 満載状態、規則波出会い角180°、202.5°
(2) バラスト状態、正面規則波
(3) 満載状態、正面不規則波
(ロ) 正面大波高規則波中、満載状態において曳航試験
c. 大波高中の分割模型実験
下記模型実験を行い、大波浪中の船体に作用する外力としての縦曲げモーメントを計測し弾性模型船を用いて計測される内力としての縦曲げモーメントと比較解析した。
実験場所:石播横浜技研運動性能水槽
模型船 :コンテナ船木製4分割模型船(長さ3m)
試験内容:大波高正面規則波中における波浪荷重を計測
試験条件:正面大波高規則波中、満載状態において曳航試験
d. 船首部模型の落下衝撃実験
(a) 下記模型実験を行い、落下衝撃実験と波浪中模型航走実験との関係付けによる衝撃水圧発生条件の解明資料を得た。
実験場所:船研運動性能水槽
模型船 :大型鉱石運搬船木製模型
試験内容:模型船を傾斜拘束して波浪と衝突させ衝撃水圧を計測
試験条件:満載状態でトリム角3.5°、4.8°、6.3°で夫々拘束、正面規則波中を曳航し波浪と衝突させる。
(b) (a)の実験研究の基礎資料とするため、平板に近い楔形物体の水面落下衝撃実験を行った。
実験場所:東大
試験内容:衝撃水圧を計測
試験条件:試験体を衝撃角10°、2.5°、5°を保って水面に落下させる。
■事業の成果
船舶が外洋航行中に受ける波浪外力の大きさ及びその性状を知ることは、船舶の安全運航を考える上で重要であるが、荒天下、船底が海面から露出したり、甲板上に青波が打込まれるような大波高時、船体に働く波浪外力を推定することは、これまでの造船工学関係者の多大な努力にもかかわらず理論的には不充分であり、経験的な要素が多く含まれていた。
本事業では、昭和56年度に実施した「大型ばら積貨物事故に係る調査解析」において最近の理論を適用して大波高時に船体に働く波浪外力のモデル解析により得られた新しい船体構造解析技術の基礎的知見を基礎として、これを発展させ、実験的な裏付けにより実情に合致する合理的理論を確立し、船舶の安全運航に資することを目的として昨年度研究によりほぼ確立された弾性模型船を用いた実験手法を駆使して激しいスラミングが起きる状態での実験及び2方向波を含めた不規則な海面で厳しいスラミングが発生する条件を船体運動に関連して検討する実験を行うとともに、スラミング発生機構を理論的ならびに実験的に調べて船首衝撃水圧推定法への結びつきを探索し、また、既存の非線形船体応答解析プログラム(TSLAM)を基準プログラムとしてプログラムの機能向上を検討し、実験結果によって各段階で計算手法の妥当性の検証を積み重ねたもので、これにより波浪中の船体応答計算プログラムの開発の目処が得られたことは、船舶の安全運航に資するところ大なるものがある。
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