3.2.3.3 操縦性能測定のための自由航走模型試験

（1）実験の目的

フレームライン等の船尾形状の違いが操縦性能に与える影響を把握するとともに、本研究において実施された流場・流体力の理論的推定法、データベースによる流体力の測定法、およびこれらを用いた数学モデルによる操縦運動推定法の精度検証に供することを目的として、自航模型船による自由航走試験を実施した。供試船型は3.2.2の、主要目が同じで船尾形状の異なるA、B、C船型とした。

（2）実験方法

プロペラと舵を装備した模型船を用いて、自航モーターにより模型プロペラを駆動して実船15ノット相当の船速で航走させ、かつ遠隔操縦により旋回、Z操舵、逆スパイラルモードの舵角を模型舵に与え、その結果生じる操縦運動特性を計測した。試験では、舵角及びプロペラ回転数の操作入力や、航跡、船遠、船首方位角、回頭角遠度の運動特性値の他、運動中の舵直圧力及びプロペラ推力についても計測した。

（3）実験結果

図3.2.3.3.1にスパイラル試験及び逆スパイラル試験により得られた、各舵角に対する無次元旋回角速度：r’（＝船長/定常旋回半径）及び船速低下率：U/UO（＝定常船速/初期船速）を示す。本試験結果から各船型の不安定ループ幅をみると、約10°の不安定ループ幅を有するV型船尾船型（A船型）と不安定ループを持たないU型船尾船型（B船型）に対して、A,Bの中間的船尾フレームラインを有するC船型では、不安定ルーブ幅が3°程度となり、両船型の中間的な針路安定性を示すことが確認された。

図3.2.3.3.2に舵角35°の旋回試験により得られた旋回航跡の比較を示す。ここで見られるようにA及びB船型と比べて、C船型の旋回半径が若干大きいものの、左右の旋回特性を平均的に見ると、船尾フレームラインの違いに応じた旋回性能の明瞭な違いは認められなかった。

図3.2.3.3.3に、10°.Z操舵試験結果を示す。本図より、船首方位の第1及び第2オーバーシュートを3船型について比較すると、B、C、A船型の順でその値が増加しており、船尾フレームラインがU型からV型へと変化するにしたがって、追従性能が劣化する事が確認された。この傾向は、図3.2.3.3.4に示した20°Z操舵試験結果においても認められた。以上、船尾フレームラインの異なる3船型による自由航走試験により、同一主要目の船型でも、船尾フレームラインがU型からV型へと変化するにしたがって、特に針路安定性及び追従性が低下することが、自由航走模型試験により確認された。

（4）まとめ

主要目が同じで船尾形状の異なる3隻のVLCC船型について、自由航走模型試験を実施し、フレームラインの形状が針路安定性等に無視できない影響を及ぼすことを明らかにした。船尾形状と操縦運動特性の関係を把握するとともに、操縦運動時の流場と流体力の理論計算法や流体力データベースによる操縦運動推定法の精度検証に関して有益な資料を得た。

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