The present paper investigates the shallow water effect on the hydrodynamic characteristics of Lifting body such as wave resistance, sinkage and trim using a potential based boundary element method. The surfaces are discretized into flat quadrilateral elements and the influence coefficients are calculated by Morino’s analytical formula. The body boundary condition is linearized about the undisturbed position of the body and the free surface condition is linearized about the mean water surface by the systematic method of perturbation. The results of investigation provide a better understanding the effect of hull separation on the wave resistance of catamaran hull. The influence of water depth on trimaran is, in principle, the same as the influence of water depth on mono hull in the sense that the same type of subcritical, critical and supercritical region is recognized. The peak of wave resistance curve and wave pattern at the critical speed check the validity of the computer scheme.

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既存の水槽において, 高速滑走艇の抵抗試験をこの方法で行うためには, フルード相似則を満足させるために, 比較的小型の模型を使う必要がある. しかしながら, 全長1.5m以下の小型模型を用いた場合には, 航走姿勢に顕著な尺度影響が現れ, 抵抗値に影響を及ぼすことが指摘されている. 著者らは先の論文において, 超小型模型を用いて完全拘束状態の船体に働く流体力を計測し, その流体力データに尺度影響補正を施して航走姿勢および抵抗を算出するシミュレーション法を提案し, その可能性を検証した. 本研究では, これら超小型模型を用いた抵抗試験方法において必要となる, 流体力(抵抗, 揚力, トリムモーメント)の尺度影響のうち, 特に抵抗の尺度影響について3つの相似な小型の柱状模型を用いて姿勢固定の流体力計測実験をフルード数Fn=1.0∼4.0およびレイノルズ数Rn=UL_K/ν=5×10⁵∼3×10⁶の範囲で行い, その特性について調査·検討を行った結果について報告する.

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Capsizing model experiments were carried out to identity dangerous scenarios. The models of 135GT, 80GT and 39GT purse seiners of Japan were used for these experiments. These models were capsized by broaching-to, pure loss of stability and bow diving.It is noteworthy also that North European purse seiners have quite different hull forms from Japanese ones. Thus we conducted the capsizing model experiment of North European purse seiner as well, and observed that the model capsized by pure loss of stability, broaching-to and subharmonic rolling. The periods of subharmonic rolling were two times as long as the encounter wave periods and not relevant to the natural roll period. These qualitative differences between North European and Japanese purse seiners should be taken into account in establishing internationally applicable criteria

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漁船の操縦性能について知ることは操船者や設計者にとって重要なことである。特に漁船の場合は操業状態に応じて吃水やトリムそしてGMが激しく変化し、操業状態によっては著しく横傾斜し転覆する危険性がある。そこで本論文では横傾斜を含む漁船の操縦運動をヨーロッパ型(L/B=2.6)と日本型(L/B=4.6)の漁船について、著者らによって開発された横傾斜を含む低速かつ大斜航角の操縦流体力を表現できる成分分離型数学モデルを用いてシミュレーションすることを目的とした。その結果、著者らの成分分離型数学モデルは、精度よく漁船の横傾斜を含む操縦運動をシミュレーションすることができることがわかった。

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乱流モデルの適用条件や限界を調査するため、水槽中で軸対称噴流中の圧力拡散の計測で行った。実験では変動流速の計測には熱線流速計を使用し、変動圧力の計測には細い静圧管と圧力トランスデューサーを使用し、流速と圧力を同時に計測した。計測結果から圧力拡散項が関係しないとき、レイノルズ応力の微分は3重相関項に一致した。しかしながら圧力拡散項も同時にモデル化するべきときは、レイノルズ応力の微分は3重相関項と圧力拡散項の和に一致せず、勾配拡散モデルの限界を明らかにすることができた。

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This paper deals with critical wind velocity of a RoRo passenger ship equipped with side thrusters. Two different methods were developed to identify critical wind velocity. One is based on static equilibrium of forces and moment acting on a ship. Wind forces and moment were calculated by Isherwood empirical method. The other is numerical maneuvering simulation of the ship in a port. In the existing studies, critical wind velocity was usually expressed by a graph called a control boundary that explains the relationship between wind-to-ship speed ratio and relative wind angle. Also other studies indicated that the critical wind velocity is approximately proportional to the square root of the rudder angle and of the ratio of effective rudder area to above-water lateral area. Some features are common to these studies. They usually considered ship’s speed or effective rudder area to calculate critical wind velocity and they dealt with equilibrium equations of steady motion of a ship. However modern ships, such as RoRo passenger ships, became to be equipped with side thrusters. Also it is common that their motion is very unsteady or their speed is nearly zero in port area. Therefore there are some limitations in calculating their critical wind velocity using only the existing methods when they are operated in a port. New method taking the effect of side thrusters into consideration should be developed. In this paper, wind forces and moment were calculated in slow ship speed or almost zero speed and they are compared with forces and moment acting on a ship caused by side thrusters or rudder angle to identify critical wind velocity. Furthermore numerical maneuvering simulation in a port was also developed to confirm the calculation results, because the actual motion of a ship in a port is unsteady. This paper may offer a more efficient way to estimate critical wind velocity of a ship equipped with side thrusters and can also be applied to a basis for investigating the cause of aground accident in a port due to string wind.

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1998年からフィリピンと日本との拠点大学交流計画が始まった。フィリピンのアウトリガー型漁船の性能改善を目的に漁船関係のプロジェクトが計画された。フィリピンのほとんどの漁船は、船体の両舷に浮体を有するアウトリガー型である。一般的には、この浮体とこれを支える部材は竹で作られている。本論文は、アウトリガー漁船の操縦運動推定方法を提案したものである。開発の要点は、船体部と両舷のアウトリガー部に作用する流体力をそれぞれに分けて取り扱う方法を提案していることである。さらに、アウトリガー部の流体力を簡単な数式で表している点が特徴である。この方法の精度は、模型試験の結果と比較検証されている。これらの数学モデルを使用したシミュレーション研究によって、より安全で経済的なアウトリガー漁船の設計が可能になった。

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This paper describes the hydrodynamic forces acting on a ship hull undergoing lateral berthing maneuver. The hydrodynamic forces acting on the ship hull shows quite complicate and transitional characteristics due to the complex flow field around a ship and has a deep relation to the strength and position of vortices. In order to understand the phenomena for berthing problems, a numerical calculation for time-domain simulation using 3D CFD technique was employed for basic consideration of the hydrodynamic forces especially to estimate the drag force acting on a Wigley model moving laterally from rest in deep water. The numerical solutions successfully captured not only the characteristics of the transitional hydrodynamic forces but also some interesting features of the transient flow. The computational results of the hydrodynamic forces were in good agreement with experimental results.

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本研究はプランジャー型吸収式造波機の特性について調査されている。波吸収システムはデジタル·フィルタの技法によって造波機の前方で計測される波高信号から造波機に入射する波を吸収するための造波機運動を予測する能動的制御方式である。波吸収性能における造波浮体形状の影響に焦点を絞り、その効果を調査している。以前に我々が調査した楔形の造波浮体に代わって、自由表面の近くに垂直な部分を有する断面をもつ浮体形状を造波機として採用している。新しい造波浮体に関して数種の波吸収実験を行い、周期0.5秒から1.3秒までの範囲で最適な波吸収特性を求めることができた。また造波機としても実用的であることが確認された。

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回流水槽吹き出し口上端の制波板を縦及び上下揺させることにより単一波長の進行波を発生させる装置を開発製作した。一般に一様流中の動揺物体の複数の波長の波を発生させるので、先ず線形動揺滑走板理論を適用して、同装置にて単一波長波の発生の可能性及び動揺形態の条件を求めている。数値シミュレーションと実験を比較した結果、発生した波動の振幅は良く対応するが位相は相当異なっており、単一波長波を実現するのに実験を繰り返し行う方法を採用している。その結果、3流速、3周期、2波高/波長について単一波長の進行波を実現することに成功し、回流水槽用造波装置実現の可能性を得ている。

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舶用のプロペラ及び船体は, 自然損耗による経年劣化, 海洋微生物の付着によって生じる船体, 表面粗度の変化, キャビテーションによって生じる表面粗度の変化などによりそれらの表面が汚損され, それにより摩擦抵抗が増大し, 性能が悪化する. 本研究は、MAU4-55の模型プロペラについて、推進性能に対する表面粗さの影響を調べたものである。模擬的にプロペラ翼面に粗度を付け, プロペラの性能がどのように変化するのかを調べることにした. 一方、境界層理論を用いて、表面粗さの影響の境界層モデルを考慮した数値計算を行い、揚力面理論により3次元プロペラ性能予測モデルを利用して、各粗度に対する推進性能を数値計算した。実験結果と比べると, よく一致する結果が得られた. 本計算方法を舶用プロペラに適用し, 汚損などによる表面粗度変化による単独プロペラ性能変化を推定して, 航行中船舶の推進性能をリアルタイムで把握できるモニタリング·システムを開発しようというものである。

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1998年からフィリピンと日本との拠点大学交流計画が始まった。フィリピンのアウトリガー型漁船の性能改善を目的に漁船関係のプロジェクトが計画された。フィリピンのほとんどの漁船は、船体の両舷に浮体を有するアウトリガー型である。一般的には、この浮体とこれを支える部材は竹で作られている。本論文は、アウトリガー漁船にとって危険な波の条件を明らかにするためにこの漁船の船体運動特性を実験的に調べたものである。さらに、この漁船の船体運動を推定するための計算方法を開発した。この計算方法の精度は波の中での模型船の船体運動と比較検証されている。さらに、実験結果と本計算法での結果は良く一致した。これらの結果から、アウトリガー漁船はアウトリガーを取り外した単胴船に比べて向い波中の短波長域で上下揺れと縦揺れが大きくなるが、横波中では、上下揺れと横揺れを大きく減少していることが明らかになった。

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就航船の船体応答の統計量分布を推定する場合は、実際にその船が遭遇する波浪や船体応答を計測し、それらを統計的に処理するのが合理的である。これらのデータは時系列として得られるので、この処理には確率過程モデルを用いるのが望ましい。そこで、統計量のひとつである有義波高と船体応答の標準偏差の時間変化を、確率微分方程式のひとつであるLangevin方程式に従ってモデル化することを提案する。これらの統計量の密度関数は、Fokker-Planck方程式の解として求められる。さらに、統計量が大きい場合のモデルの妥当性を砕波の確率論的考察から導く。モデルの構築とその合理性の評価には、実際に実海域で計測されたデータを用いる。

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これまでの海震現象に対する数値的な研究の検証および海震現象のメカニズム解明を目的として, 水槽内で地盤振動を起こし模擬的に海震を発生させることのできる海震発生水槽を製作した。本研究では, 研究の初期段階として, 海震水槽内の圧縮波による圧力特性を水中マイクロフォンを使用して計測し水槽内圧縮波圧力特性を求めると共に, 境界要素法による計算結果と比較し, その結果について考察を行った。

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The study is of an offshore structure consisting of slender columns near the free surface and large buoyancy pontoons near the base that is moored to the sea bottom like a Tension Leg Platform. The effect of the spacing between the columns of the structure on the horizontal component of the total wave force due to an irregular wave has been investigated. Since the columns are slender, diffraction of the incident wave field has been neglected and the wave force has been computed using a method proposed by Borgman for an irregular wave.

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近年、CFDシミュレーション技術が進歩し、船体のみならず、舶用プロペラにも適用されるようになってきた。この技術により、従来、粘性影響が顕著で解析困難であった解析上の問題も解決されつつある。そこで、今回は、流体粘性が強く影響するプロペラ周囲流場解析上の課題として、ハブ渦とプロペラ性能特性上の尺度影響の2点に的を絞った報告をする。解析法は、高機能格子生成ソフトとCFDソフトを利用して、各種検証の上構築した。この解析法を各種プロペラに適用し、ハブ渦まわりの流場構造が明らかとなった。また、プロペラの形式による尺度影響の違いが明らかとなった。これらの結果を利用して、PBCFやラダーバルブなどの省エネ付加物の設計検討や実船馬力推定の高精度化およびプロペラ性能の向上検討に役立つと考えられる。

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本研究では湾内などの比較的狭い海域が航行範囲である小型船舶を対象としたウエザールチングにおいて、航海に与える潮流の影響を調査した。最初に、小型船舶が航行する模擬航海域である有明海内の潮流シミュレーションを差分法で行った。次ぎに、潮流場が時々刻々変化する海域において、一定航路を一定速力で模擬小型船舶を航海させる航海シミュレーションを行い、小型船舶による最適航法の最短時間を推定した。また、航海シミュレーションの検証のために実船を用いた航海を行い、シミュレーション結果と比較検討した。両者の結果を比較すると、よく一致しており、潮流場における最適航法の意義を検証した。

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This paper addresses an quantitative procedures in decision making process to determine whether marine machinery that have been entering the wear-out phase need to be replaced, or only demand preventive maintenance action. Components must be replaced if they cannot attain the minimum requirement of reliability index (RI) and availability index (AI). In the case when the preventive maintenance is the decision to be taken, this paper also recommends the optimum interval between maintenance based upon the minimum total cost rendered by the decision. Spreadsheet model is utilized to model the optimization problem.

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現在、一般の船舶の推進システムは1機または2機の主機関でプロペラを回転させて船の推力を得ている。著者らはこの方式に代えて、ディーゼル機関で駆動され約800kwの発電機が組み込まれた、20フィートコンテナサイズのPackaged Generator Unit(以下PGUと称す)を推進原動力とし、これを多数機搭載した電気推進システムを提唱してきた。この新しいシステムはPGUを多数搭載することにより、船の推進システムとして推進動力を賄うと同時に船内のサービス電力も賄うシステムである。また一方、PGUのスペアを備えることにより、推進動力として冗長系を有し高信頼性を得ると共に、他方メンテナンスフリーによる機関室の(完全)無人化を目指すものである。本論文は上記のコンセプトをコンテナ船に適用して設計·検討を行ったものである。

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船舶の動的な位置制御とか推力配分システムにおいては、それらの非線形的特性のために実時間で最適な制御の解を求めることは困難であったため、信頼性の高い実時間で最適な制御解を求める方法の開発が待たれていた。本稿では実時間で非線形問題を取り扱った評価区間移動制御方式を活用することにより、航路追従制御と冗長アクチュエータの実時間最適推力配分制御を開発したので、これらについて紹介している。また、この方法によるシステムの有効性はシミュレーションと模型試験水槽における実験によっても検証されている。

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オハンロンらによって一周波数でサイン波状の上下運動に対する乗物酔いのデータが示されている。しかしながら、船の動揺は広い周波数域に分布するため、このデータを直接利用することには問題がある。本論文においては、2つの周波数を持つ上下運動と、広い周波数域を持つ船の動揺に対する乗物酔いについて検討した。その結果、このような動揺において比較的高周波数の上下加速度成分が、オハンロンのデータから予想されるより、大きな影響力を持つ可能性を示した。

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In the present study, a new prediction method of travel demand of cruise ships is proposed in which the characteristic of each demand for choosing a tour, the characteristics of tours, and factors of expense, time, seasickness, and popularity are taken into account. In the method, firstly, potential share of each tour, which is hot spring, cruising, theme park, and traveling abroad, is determined based on age and gender by using the characteristic of each demand for choosing a tour and the characteristics of tours. The characteristic of each demand for choosing a tour is analyzed by determining weights of nine elements, which are communication, relaxing, resting, nature, feeling of free, knowledge, curiosity, luxuriant and thrilling, based on taste and behavior of each demand by using the Analytical Hierarchy Process AHP model from survey data of general people who want to travel. The characteristics of the tours are analyzed by determining their weights for the nine elements by using AHP model from survey data of professional people who properly understand about all the tours. Then, using the predicted potential share for cruising, the number of demand of cruising is determined by using distributions of travel demand for traveling expenses and days, and factors of seasickness and popularity. Using the predicted number of demand, an economical analysis is carried out to determine the optimum fleets based on economic margin ratio and business impact. This method is applied to the Japanese cruise market and the results are discussed.

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A model to estimate and compare the economical feasibility and the ecological impact of the marine transportation (cargo ships) and land transportation (trucks) in monetary values is presented in this paper. Life cycle inventory analysis, required freight rate and the service time were used to evaluate and compare the ecological impact and find the economical superiority. The estimation was made for nine different routes in Japan. Finally the social cost saving in monetary value through the modal shift of cargo from trucks to cargo ships is presented.

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In order to manage and assess coastal environment, developing of a monitoring system is becoming important and urgent theme recently. The authors emphasize that the monitoring system should include not only measuring and watching but also short-term prediction and assessment of environmental factors. The measuring techniques by using images of the sea surface have been developed and a new assimilation technique has also been proposed for Yura area in the previous paper. This paper deals with the monitoring method of phytoplankton by the assimilation, in which a simple mathematical model and the measured data are used effectively. The present method is explained in general form and examined in detail. The effectiveness of the method is shown by the field measurement at Yura.

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Some of the environmental factors such as dissolved oxygen, chlorophyll, turbidity and so on can be measured by electric sensor recently. It enables to measure these continually and automatically. This kind measurement is very important for monitoring of the environment of coastal area. However, since it is difficult to measure the chemical parameter continuously because of its reaction time, the so-called batch type analysis has to be employed. In order to monitor the nutrient in ocean, the measurement of dissolved nitrogen is most important because it is useful for understanding a particular behavior of the phytoplankton as the primary production. In this paper, the method of absorption rate measurement of processed water by the visible ray is described. The water is drawn through pipe by a tube pump and processed with a reagent. After the chemical reaction through mixing coil, the absorption rate is measured by electric sensor continuously. The effectiveness of the present method is shown in the field measurement in Osaka Bay.

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This paper shows the result of analysis using a number of data which have been investigated by the Osaka-Prefectural Fisheries Experimental Station for long years. The temporal and spatial characteristics of the environment of Osaka Bay are clarified by multivariate analysis technique. The results show that phytoplankton and nutrient are principally important of course, and the features of the water quality are different depending on location. The seasonal change is also shown that the phytoplankton increases from spring to autumn, and nutrient increases from autumn to winter. The degree of the seasonal change in the recesses of the bay is very larger than that in the mouth of the bay. Furthermore, the results of water density clarify the spatial-temporal characteristic of water body in Osaka bay.

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