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日本船舶海洋工学会論文集 第2号

 事業名 造船学術の振興
 団体名 日本船舶海洋工学会 注目度注目度5


高速三胴船の性能に及ぼすアウトリガー配置の影響
(第2報:正面向波中での船体動揺)
正員 安川宏紀*  正員 平田法隆*
正員 小瀬邦治*
 
* 広島大学大学院工学研究科
原稿受理 平成17年6月3日
 
Influence of Outrigger Position on the Performaces of a High Speed Trimaran
(2nd Report: Wave-Induced Motions in Head Sea)
 
by Hironori Yasukawa, Member
Noritaka Hirata, Member
Kuniji Kose, Member
 
Summary
 Influence of outrigger position of a high speed trimaran on the wave-induced motion was investigated. The trimaran is composed of the center hull with L/B = 8.0 and B/T = 3.57 where L, B and T denote the length, breadth and draft respectively, and the outriggers with l/L = 0.375 where l denotes the outrigger length. Using the trimaran model with 2.0m in ship length, tank test was carried out, to capture the ship motions in regular head waves. The wave-induced motions of the trimaran, as a whole, become larger than those of the center hull which is regarded as a monohull ship. With shifting the outriggers rearward, the motion amplitude increases in the long wave-length range and decreases in the short wave-length range. Strip method excluding the hydrodynamic interactions between center hull and outriggers can capture qualitatively the change of the wave-induced motions with the outrigger position changes.
 
1. 緒言
 三胴船において,アウトリガーをどこに装着すればよいのかという問題は,設計者の頭を悩ませるものの1つである。前報では,そのような問題の一助として,高速三胴船の抵抗性能と曳き波性能に及ぼすアウトリガー配置の影響について報告した1)。しかし,アウトリガー配置の問題は,平水中の推進性能だけで議論できるものではなく,耐航性能や操縦性能,構造強度等の広い視野から検討されるべきものである。
 本報では,前報の続きとして,正面向波中での船体動揺に及ぼすアウトリガー配置の影響について考える。高速三胴船の波浪中運動に関する理論的ならびに実験的な研究は既に多く行われている。しかし,波浪中運動性能に及ぼすアウトリガー配置の影響については,Kim等2)やBegovic等3)による理論的な検討例があるだけであり,水槽試験等による検証が望まれる。
 本論文では,L/B=8.0,B/T=3.57(ただしL,B,Tは三胴船主船体部の長さ,幅,喫水)と比較的幅広な主船体部を持つ三胴船の模型船を用いて,アウトリガー配置を3通り変更した正面規則波中での船体動揺の水槽試験を実施した。併せて,ストリップ法をベースとした理論計算法による三胴船動揺性能の推定精度の検証を行った。それらについて報告する。
 
2. 水槽試験の概要
2.1 供試模型船
 Table 1,2に水槽試験で使用した三胴模型船の主船体およびアウトリガーの主要目を示す。要目は,主船体ならびにアウトリガーがそれぞれ単独の船とした場合の値である。従って,三胴船としての船の排水容積は主船体のそれとアウトリガーのそれの2倍の和となる。なお,主船体の方形係数は約0.42である。
 Fig. 1に主船体とアウトリガーのbody planを示す。S.S.1毎のフレームラインを図示している。垂線間長ベースのフルード数(Fn)で0.65を超えるような高速域を対象としたため,ハードチャイン船型とした。Fig. 2に主船体模型船の側面図を示す。
 
Table 1 Principal dimensions of center hull
length (Lpp/L) 2.00m
max. breadth (B) 0.25m
draft (T) 0.07m
wetted surface area (S) 0.452m2
volume (▽m) 0.0130m3
L/B 8.00
B/T 3.57
 
Table 2 Principal dimensions of outrigger
length (l) 0.75m
max. breadth (Bo) 0.05m
draft (To) 0.031m
wetted surface area (So) 0.0487m2
volume (▽o) 0.00043m3
l/L 0.375
l/Bo 15.00
Bo/To 1.61
 
 Fig. 3に模型船のデッキ配置の様子を示す。主船体とアウトリガー間のデッキ平面形状は,アウトリガーの長さを一片とする矩形とした。実際には,軽量化のため,主船体とアウトリガーの連結部材にビニール膜を付けてデッキとした。
 
Fig. 1 Body plan of center hull and outriggers
 
Fig. 2 Side profile of ceter hull
 
Fig. 3 Deck arrangement of the model (skewed view)
 
2.2 アウトリガー位置
 アウトリガーの船幅方向位置はY/B=1.0とした。そのときの三胴船模型の最大幅は0.80mとなる。Yは主船体サイドからアウトリガーセンターまでの距離を意味する。船長方向には,X/Lpp=0.5,0.65,0.8125の3ヶ所変更した。Xは主船体FPからアウトリガーミッドシップまでの距離を意味する。本論文では,区別のため,
・X/Lpp=0.5を三胴船前(Tri-F)
・X/Lpp=0.65を三胴船中(Tri-M)
・X/Lpp=0.8125を三胴船後(Tri-A)
と記載する(Fig. 4参照)。それらは,前報1)における(2)(5)(8)を意味する。Tri-Fでは主船体とアウトリガーのミドシップ位置が一致する。また,Tri-Aでは,主船体とアウトリガー後端位置が一致する。さらに比較のため,三胴船の主船体部だけを取り出して単胴船とみなした場合(単に,単胴船もしくはMonoと記載)の試験を実施した。
 水槽試験における模型船の慣動半径kyyはTable 3に示す通りであった。
 
Table 3 Measurement of radius of gyration
Tri-F Tri-M Tri-A Mono
Kyy/L 0.25 0.33 0.38 0.30
 
Fig. 4 Outrigger arangements
 
2.3 計測と解析
 広島大学船型試験水槽にて,正面向波規則波中における試験を実施した。試験において,前後揺は固定とした。
 計測項目は,上下揺,縦揺,FP位置での上下加速度,出会い波の波高の4つである。上下揺と縦揺は,模型船のミドシップ位置に設置した波浪中試験用ガイドに取り付けられたポテンショメータを用いて計測した。波高は模型船のミドシップ側方位置に設置したサーボ式波高計を用いて計測した。また,試験の状況を撮影した映像より,デッキヘの波の打ち込み状況を観察した。
 船速はFn=0.35,0.5,0.65に相当する模型船速度とした。波振幅haは20mm(波高・船長比1/50)を目標とした。波長・船長比(γ/L)は0.5〜2.5まで0.25ピッチとした。解析は,時刻歴計測結果をフーリエ解析し、1次成分の振幅と出会い波に対する位相を求めた。


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更新日: 2019年8月10日

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