平成 28年 7月 20日 発行 (毎 月5日 発行)第 518号 (日 /月 刊 公団船) No。 518 51回 定 時 総 会 開 催 ◇28年 度事業計画、27年 度収支計算書、28年 度予算実 ◇会費の額、納入方法 ◇定款の一部変更 ◇27年 度業務の概要、共有船保有の現況、建造実績 船舟 白整備共有船主協会 第 田 i≪ 海事局 海洋 ・環境政策課≫ 「内航海運の省エネ化の促進に関する検討会」 報告書 ‐ ≪海事局 内航課》 t 第2回「内航海運の活性化に向けた今後の方向性検討会」 開催 I SES開 発の歴史と検証② 2軸 CPP方 式「ふたば」の概要 「おがさわら丸」就航 合 睡盟こ ]貨 客掲 整備共有船主協会機関誌 (一 社)周 脚白 シップ・ォブ・ザ・ ィャー2015 カーフェ リー「いずみ/ひ びき」に決定 ◇2015年 の我が国のクルーズ等の動向 ◇暫定事業による認定実績 ◇5組 合で通常総会開催 凍示く術麗か■斐目 ￨ Å 三菱重工業椋 表書粛i 将喜ゝ牲韮届呈墨毘試会社 TEL.03-3451-5171 URL wwwaogaSaWarakaiun.co.jp 一 月刊・共有船 ― 〈連載口 〉 船舶流体力学 の新時代 一CFDが 開 く新 しい技術 開発 ― 大阪府立大学21世 紀科学研究機構 特認教授 池 田 良 穂 最近、 船舶設計 にお け るCFDの 威 力 に 魅 せ られ てい る。CFDと は、 コ ンピュ ー そ して粘性 が絡 む渦 の問題 は もっぱ ら実 験 に頼 らぎるを得 なか った。筆者 は粘性 の 影響 が顕著 なビル ジキ ールの研究 か らは じ タに よる流体力学手法 で、従来 の ような水 槽 や風 洞 の実験 を行わな くて も、 コ ンピュ ー タ上で物体 のまわ りを流れ る流れや、 そ めて、海洋資源開発 ブームだ った30年 ほ ど 前 には石油掘 削 リグの要素部材 に働 く波力 の研究 を行 って いたが、 いつ もこの流体 の れ に伴 う流体 力 が計算で きる技術 で ある。 そ して、 その コ ンピュー タソフ トが市販 さ 中にで きる渦 に悩 まされていた。 い ったい れ るよ うになっていて、だれで も手軽 にそ の技術 を利用 して、船 の周 りの流れを把握 どのように流れ が剥離 して、 どのよ うな渦 が形成 され、 それがどのよ うに流体力 に関 す ることがで きる。 もちろん、 その使 い方 にはスキルがい るが。 係す るのか、ひたす ら水槽 で渦 を観 察 して は考 えていた。 流体 はナ ビエ・ス トー クス方程式 に支配 され る ことが分 か って いた ものの、それ を その渦 を含んだ複雑 な流れ が コ ンピュー タで計算 で きるようにな り、渦がどの よう 解 くのが容易 で はなか った。 この方程式 か ら液 体 の粘性 を無視 して簡略化 したのが、 にで き、 それ をどの ように制御すれ ば流体 力 が変わ るのか をパ ソコ ンの画面上 で ビビ 完全流体 とかポテ ンシ ャル流れ と呼 ばれ る 流れで、 これだけ簡易化 して も、解 くのは ッ ドに見 ることがで きるようになったので ある。 このCFDの 計算 コー ドを完成 させ 容易 ではない。古 くか ら多 くの優秀 な学者、 研究者 が この課題 に取組み、 さらに簡易化 るには、長年 にわ たる多 くの研究者 の汗 と した線形理論 でなん とか解 いて、船の造波 抵抗や波浪中で の運動 を理論 的 に求 めるこ とがで きるようになったのが、筆者 の若 い 努力 が あった ことは周知 の事実 で あり、筆 者 もその経緯 をある程度知 っているはい る ものの、 そ うした開発能力はなか ったので、 常 に傍観者 の立場であった。 ころの】 犬況 だった。 -32-一 一 月刊・共有船 一 CFDの 威力 をまざま ざと知 ったのは、べ 春季講演会 で 3本 の論文 として発表す るこ とができた。 トナ ムの造船系 の大学 か らの留学生 を受 け 入れた10年 ほど前のことだった。ベ トナム では船舶用の実験施設 がないため、 コンピ ュータを使った流体力学 が大学 の中で広 く 普及 していて、 その留学生 もCFDの 使 い 方 にはかな り慣れていた。 ただ、実験値 と の比較をせず に使っていたため、その計算 結果 は筆者 の常識 とはかけ離れた もので あ った。 筆者 の大学 で実験 を行 い、CFDの 計算結果 と比較 しては計算をや り直す とい う繰 り返 しを して、1年 ほどたって、実験 結果 とCFD計 算結果 がよく合 うようにな ってきた。 こうなると波 に乗 り出 した。筆者 が実験 室 で頭を抱 えていたい ろい ろな流体現象が 容易 に可視化できるようになったので ある。 最初 のテーマは、波浪中の抵抗増加であっ た。最近 の巨大船 が、波 の中でほとんど揺 れないのにかかわ らず、抵抗が増加 して速 力 が落 ちるとい う問題 にCFDを 使 ってみ NBS… originali Oyn3mに Pressure 騒:盤 構 〔 . 22888e,002 2002e● 002 1 71Se4002 14303'002 1 1141oキ 002 5,580● 1091 目樹 継 ;盛 tPal 帥 n3mに Pressu崎 闘 2860● '002 ;抵 ￨￨こ 告 国号 ,238o,002 2002e,002 1716e'002 1`130● '002 002 1 114c■ t in〔t,t,nni 129● +Gli 3 ′ 担;格 群 11 く た。そうす ると、正面 か ら波 を受けた瞬間 向波中を航行す る肥大船の船首に働 く圧力分布 の に、水面上 の船首部 に波 の山があたった瞬 違い (上 :静 水中、下 i波 浪中 じることがわかった。 きな圧力が生 に、 大 間 舵 の中では、ンヤパ ンハムワージが製造 す なわち、流体力学的 にはスタグネーシ ョ 販売 している高揚力蛇「シー リングラダー」 ン圧力 と呼 ばれるもので ある。 しか も、波 に興味があった。舵 の常識である流線型 の の】 犬況 によってどの位置 にどのようなスタ 断面 からは程遠 い、舵 の後端形状 を魚 のひ グネーション圧力が働 くのか も、 コ ンピュ ￨!ラ ) ータが明瞭 に示 して くれた。 これがわかれ ば、 このスタグネーシ ョン圧力の働 く場所 の流れ を変 えて、圧力を減 らす方法 は容易 に考案できる。 こうして、バル クキ ャリア か らPCCま で、 比較的短波長 の波 を正面 か ら受ける時の抵抗増加 を大幅 に減 らす方 法 を開発 し、今春 の 日本船舶海洋工学会の -33- れの形 のよ うに して、高揚力をだす ことの できる優れ ものだ。舵 を切った時に揚力が 流線型舵 よりも大 きくなる流体力学的なメ カニズムは容易 に理解 ができるが、まっす ぐ走 る時 に舵の背後 に剥離渦 ができて抵抗 が増 えると考 えるのが船舶流体力学 に携わ る研 究者 の常識 だ。 い ろい ろ話を聞 くと、 一 月刊 。共有船 ― 意丼 に抵抗増加 にはなっていないとい う。 このテーマにベ トナ ムか らの 2人 目の留 学生 が取組 んで くれた。 この場合 も剥離渦 の問題なので、CFDが 威力を発揮する。計 算を してみて、舵 の表面で うまく流れを剥 離 させて、その剥離渦 で舵後端までの部分 L を包み込むように流れ させ ることで、抵抗 増加 を押 えるように、 きわめて巧妙 に形状 を工夫 していることが分 かった。 この時の 驚 きは新鮮 だった。 これまで長年、心の中 に溜 まっていたしこりが一気 に解消 された 瞬間で あった。 この後、彼 は、 これまで高揚力 はでるも のの、抵抗増加 が′ 心配 されて実用化 が進 ん でいなかったウェ ッジラダーの最適 な設計 法 を開発す ることができ、直進時の抵抗 は ほ とんど増 えず に、 舵 の揚力を10∼ 20% まで自由に増加 させ るためのウェ ッジの設 計法 を開発 した。 これ によって、舵 の面積 を減 らす ことが可能 となるし、低速度での 82に 当た るプ ロペ ラ回転流 の様 子 3つ 目の事例 としては、上部構造 の形状 による風圧 力 の 問題 で、 そ の削減 にCFD が威力 を発揮 した。 最近 は、旭洋造船 が開発 した球状船首 ブ リッジ船 が、 各種 の船 の賞 を受賞 してい る ように、 ユニー クな風圧力 を減 らした船型 がいろいると開発 されてい る。 こ うした開 発 にもCFDが 有用 だ。 力も計算 ができるようになってきた。 の水槽 で送風機 を使 って計測 を行 って、そ の特性 を把握 は した ものの、 その流体力特 一 一 帽 卜隅 斯 ︲ 筆者 の研究室 では、サ ノヤ ス造船 との共 同研究 でチ ップ船 に働 く風圧力 の低減 に取 り組 んだ。軽 いチ ップ を積む ため乾舷 が深 幡 卜鮮 ヽ 舵効 きのよい高揚力舵 も可能 となる。 これ も流れの剥離 と、その後方 の剥離渦 の挙動 が コンピュー タで簡単 に計算 ができるよう になったおかげである。 また、プ ロペ ラ作動時の舵 の発生す る揚 > い上 に、独特 の艤装品がデ ッキ上 に並んで い る。 これ らに働 く風圧力を、筆者 の大学 義装品 によるどのような流れ に基 性 がどのお づ くものなのかはなかなか理 解 がで きない。 そ こで す べ ての購装 品 の形状 をCFD計 算 型ヨ内 に取 り込 んで流れ を計算 した結果、その流 れ の全容 が見 えて きた。 そ うす ると風圧 力低減 へ のアイデ ィアも ― と_― ・'Ⅲ L と 空い 自ず とわかって くる。 この成果 は、 同造船 所 か ら社会人 入学 した技術者 が博士論文 と と してまとめて くれた3 ウェッジラダーの まわりの渦のCFD計 算結果 一-34-一 一 月刊・共 =豊 すぐ発表できるのでご期待 いただきたヽ‐ 口 壇 中 5n Iと t: IL … … 。 … 生、 214102 ち,亀 目 しか し、CFDを 駆使 す る若 い研 究者 こ 一 緒 に、CFDの 結果 を見 ていて、 いつ こ 思 うのは意外 に若 い人 た ちがその結果 に実 奮 をして くれないこ とだ。実 は、流れの有 子 を画面 でみて も、CFDの 結果 なのだキ‐ 4 ″￨!襲 ブリッジ形状の違いによる風の流れの変化。ブリ ッジ背後に形成される渦が違うこ1と がわかる。 ら当 た り前で、それ以上 の考 えが浮 かばな い らしい。筆者が、若 い ころ、実験 で渦 を 必死 にみて流れ の現象 を理解 しよ うと した 現在 は、デ ッキ上 に山の ように積載 され た コ ンテ ナ に働 く風圧 力 をCFDで 計算 を 情熱 を伝 えな ければ、 なか なかCFDの 実 用的な活用 も難 しいのか も しれない と思 号 そ こで、 現在、 造船所 の方 々 と一 緒 に してい る。 どこで剥離 をして、 コ ンテナの CFDを 使 っ た設計や、 乱流 モ デル の運 び 隙間を通 った風 が どのよ うな渦 を形成 す る のかが、次 々 と明 らかになって きて、想像 方 などを勉強す るプ ロジェク トを大 学内の 力 が掻 き立て られ る。 これ らの結果 ももう -35- 最先端船舶技術研究委員会で走 らせている ぜひ、 ご興味があればご参加 いただきたいそ !
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