制限水域航行支援システムのプログラム開発

国際海運における温室効果ガス削減技術に関する研究開発
操船支援システムの研究開発
平成２１年度成果報告書
㈱大島造船所
九州大学
流体テクノ㈲
大島エンジニアリング㈱
「操船支援システムの研究開発」概要
㈱大島造船所・九州大学・流体テクノ㈲・大島エンジニアリング㈱
事業概要（１）
CO2削減目標： 3％
【事業の目的】
大洋を航行中の船舶の操船者に対し、気象・海象の変化が運航に及ぼす影響を総合的に評価し、操船者が
その結果を考慮しながら最適航路を選定することを支援するための「航路選定支援システム」と、制
限水域特有の操縦性能特性を操船者に提示することにより、船舶の操船を安全かつ速やかに行うことを支援
するための「制限水域航行支援システム」から構成される「操船支援システム」の開発・実
用化を図る事により、船舶からのCO2排出量削減に資することを目的とする。
操船支援システム
航路選定支援システム
制限水域航行支援システム
積み付け計算システム(実用化済み)

荒天海域回避のための最適航路情報提供
(船体情報)

狭水路・浅水域での操縦性能特性提示
(船体情報)
「操船支援システムの研究開発」
㈱大島造船所・九州大学・流体テクノ㈲・大島エンジニアリング㈱
事業概要（２）
CO2削減目標： 3％
【内容】：前述の目的・目標を達成するために以下の開発・研究を行う。
① 航路選定支援システムのプログラム開発
→基本ソフトの開発を行う。
② 制限水域航行支援システムのプログラム開発
→基本ソフトの開発を行う。
③ 模型試験
→プログラムの制度・妥当性を確認するため、耐航性能・操縦性能試験を行う。
④ 操船支援システム構築
→“航路選定支援システム” “制限水域航行支援システム”を統合し、“操船支援システム”を
構築する。
⑤ 操船支援システムの試験運用
→ “操船支援システム”を海上試運転を行う実船に搭載、有効性の確認を行う。
【成果目標】



各システムの性能推定プログラムの開発
各プログラム・システム間のインターフェースの開発
操船支援システムの開発と実用化
「操船支援システムの研究開発」
事業名
企業名
㈱大島造船所・九州大学・流体テクノ㈲・大島エンジニアリング㈱
H21年度成果
①
航路選定支援システムのプログラム開発
基本プログラム及び荒天海域のモデル化・最適航路選定プログラムを作成した。また、操
作画面について検討し画面案を作成した。
②
制限水域航行支援システムのプログラム開発
基本プログラムを作成した。また、入出力画面案について検討を行った。
③
模型試験
本システムの試験運用対象船を供試船に、規則波中での耐航性能試験を実施し、船体に作
用する流体力・運動を計測した。
④
操船支援システム構築
データの受け渡し方法、インターフェースについて検討を行い、基本方針を決定した。
気象・海象情報の取得について調査・検討を行い、データを入手し、可視化を行った。
「操船支援システムの研究開発」
事業名
H21年度実施内容
(1)
企業名
㈱大島造船所・九州大学・流体テクノ㈲・大島エンジニアリング㈱
H21年度事業費： 30,672千円
① 航路選定支援システムのプログラム開発
1: 基本プログラムの作成→波浪中流体力・船体運動計算
船体の運動振幅(Wigley)
船体に作用する流体力(Wigley)
2: 運航制御法についての検討及びプログラムの作成
荒天海域のモデル化、動的計画法の適用
最適航路選定プログラム作成→航行時間・船体運動で評価
○
○
緯度( )
○
緯度( )
○
緯度( )
緯度( )
40
40
40
40
30
30
30
30
20
20
20
20
10
10
10
10
0
0
0
0
−10
−10
120
130
140
150
160
170
経度( )
3日目
○
−10
120
130
140
150
160
170
経度( )
4日目
○
3: 入出力システムの検討
操作画面案の作成
−10
120
130
140
150
160
170
経度( )
○
5日目
120
130
140
150
160
170
経度( )
6日目
○
「操船支援システムの研究開発」
事業名
H21年度実施内容
(2)
企業名
㈱大島造船所・九州大学・流体テクノ㈲・大島エンジニアリング㈱
H21年度事業費：
H21年度事業費
30,672千円
円
② 制限水域航行支援システムのプログラム開発
１: 基本プログラムの作成
→浅水域操縦性能推定プログラムの作成：浅水域流体力微係数の検証
→SQUAT推定プログラムの作成
→狭水路操縦性能推定プログラムの作成
3
2.5
0.9
1.4
0.5
0.4
W / L = 0.5
0.8
0.6
0.4
W / L = 1.0
２．計算状態
舵角(δ)
初期船速
0.2
0.1
0.0
5
6
7
1
8
9
10
11
12
13
14
10
12
94
0
0
12.5
ｍ
kt
rpm
kt
deg
m
1181 m
1500
1000
500
H / d = 2.0
0.2
1.5
2000
１．現在の状態
喫水
速力
回転数
相対風速
相対風向
水深
W / L = 0.3
1.0
0.6
舵角= 5°　初期船速 =12kt
W / L = 0.2
1.2
H / d = 1.5
0.7
2
W : Channel width (m)
L : Ship's length (m)
浅水域操縦性能推定計算
( H / d = 1.2 )
H / d = 1.3
0.8
0.3
0.0
15
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
ship's speed (knots)
ship's speed (knots)
5
5
10
8
15
12
20
15 ｋｔ
(starboard: +, port:-)
25
35
deg
2430 m
0
-500
３．計算実行
実行
-1000
-500
1.0
0
H : Water depth (m)
d : Mean draft (m)
(B) Ballast condition
浅水域での船体沈下量の計算結果例
1.4
0.9
0.7
-1.5
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Y/L
3.5
4
4.5
5
5.5
6
0.6
0.5
Squat (m)
-1
H / d = 1.5
水路壁
0.4
0.8
0.0
12
13
14
δ=5°
15
1000
1500
2000
2500
3000
δ=5°
2400
W / L = 0.5
2200
1500
1400
δ=10°
1300
δ=15°
1200
0.6
δ=20°
δ=25°
δ=35°
1000
5
6
水路壁
狭水路域での航跡の計算例
7
8
9
10
11
Ship's speed (knots)
12
13
2
4
6
8
初期船速(kt)
14
15
2000
δ=10°
1800
δ=15°
δ=20°
δ=25°
1600
δ=35°
1400
0
W / L = 1.0
0.2
H / d = 2.0
500
1600
W / L = 0.2
W / L = 0.3
0.4
計算状態
0.1
0.0
舵角　0度　初期速力　5ノット
5
6
7
8
9
10
11
Ship's speed (knots)
水路幅=L　水路壁からの位置=0.25L
水深H/喫水d=6
0
2600
1100
0.3
0.2
浅水域での旋回運動計算結果例
( H / d = 1.2 )
1.0
H / d = 1.3
1800
1700
1.2
H / d = 1.2
0.8
-0.5
W : Channel width (m)
L : Ship's length (m)
Tactical(m)
(B) Ballast condition
Advance(m)
0.5
Squat (m)
X/L
<Squat in shallow and confined water>
(A) Full load condition
H / d =1.2
Squat (m)
3.5
H : Water depth (m)
d : Mean draft (m)
1.0
Squat (m)
SHIP A
4
(A) Full load condition
1676 m
< Squat in shallow and open water>
H/d=1.2
H/d=1.5
H/d=2.0
H/d=3.0
H/d=4.0
H/d=5.0
H/d=∞
4.5
3: 入出力システムの検討
出力画面案の作成
10
12
14
16
0
2
4
6
8
初期船速(kt)
10
12
14
16
「操船支援システムの研究開発」
事業名
H21年度実施内容
(3)
企業名
㈱大島造船所・九州大学・流体テクノ㈲・大島エンジニアリング㈱
H21年度事業費：
H21年度事業費
30,672千円
円
③ 模型試験
1: 規則波中耐航性能試験の実施実施場所：九州大学船舶運動性能試験水槽
・供試船(本システムの試験運用対象船)
・計測項目
バルクキャリアー（肥大船型）

船体に作用する流体力

船体運動
<模型試験結果>
Heave Amplitude / A
1.0
0.5
1
2
/L
: Hw = 0.04m
: Hw = 0.08m
3
Heave Amplitude / A
1.0
0.0
0
1
2
/L
•
0.5
:  = 180°
:  = 150°
1
2
/L
0.0
0
1
2
/L
–
バルクキャリ
ア船型
–
フルード数：
0.178
–
波の入射角：
180
波向による変化
–
バルクキャリ
ア船型
–
フルード数：
0.178
波高：8cm
–
:  = 180°
:  = 150°
3
波長船長比による変化
3
Pitch Amplitude / k0A
1.0
0.5
0.0
0
•
0.5
: Hw = 0.04m
: Hw = 0.08m
0.0
0
供試模型船
Pitch Amplitude / k0A
1.0
3
2: 試験結果と計算結果との比較・検討
試験結果と計算結果との比較・検討は次年度以降実施予定
規則波中耐航性能試験風景
「操船支援システムの研究開発」
事業名
H21年度実施内容
(4)
企業名
㈱大島造船所・九州大学・流体テクノ㈲・大島エンジニアリング㈱
H21年度事業費：
H21年度事業費
30,672千円
円
④ 操船支援システム構築
1: 各システムのデータインターフェースについての検討
2: 気象・海象情報の取得
→気象・海象・潮流の過去ﾃﾞｰﾀ入手
可視化を実施。
波高データの表示
風速データの表示
潮流データの表示

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