PS-8 定傾斜した漁船の有効波傾斜係数に関する模型実験 流体性能評価系 ＊田口 晴邦、沢田 博史、原口 富博、黒田 貴子 発 状 態 の 横 揺 固 有 周 期 は 模 型 ス ケ ー ル で 1.48 秒 と １．はじめに 船舶復原性規則で用いられている有効波傾斜係数 なっている。 は 、左 右 揺 を 考 慮 し た 1 自 由 度 横 揺 運 動 方 程 式 の 強 ま た 、定 傾 斜 角（ φ s）の 設 定 は 、+20 度（ 波 下 側 制力項に対応するものであり、これまで直立状態に 傾 斜 ）か ら － 20 度（ 波 上 側 傾 斜 ）ま で 5 度 刻 み と し 、 ついて理論的、実験的に検討が行われてきた 1)。 し 比較のため直立状態でも計測を行った。 かしながら、荷崩れ等で定常横傾斜（以下、「定傾 斜」と言う。）した状態では、水面下の船体形状が ３．実験結果 左右非対称となることから、波浪強制力が変化する 実験結果は、通常の横波中試験と同様に波長船幅 とともに、縦運動と横運動が連成するため、横揺応 比（ λ /B）を ベ ー ス に 波 浪 強 制 力 等 の 振 幅 、位 相 遅 答が直立時とは異なることが指摘されている 2), 3)。 定傾斜状態の波浪強制力に関しては公表された調 れ を ま と め る と と も に 、有 効 波 傾 斜 係 数 に 換 算 し た 。 ３．１ 波浪強制力 4)が 少 な く 、 定 傾 斜 が 波 浪 強 制 力 に 及 ぼ す 図－１に今回の実験で波下側に定傾斜させた状態 影響や理論計算法の妥当性等について十分明確にな で 計 測 さ れ た 横 揺 方 向 の モ ー メ ン ト （ Mxm） 等 か ら っていないのが現状である。 換 算 し た O 点（ 船 体 重 心 位 置 で 船 体 中 心 線 と 静 水 面 査研究例 そこで、定傾斜が波浪強制力、特に有効波傾斜係 と の 交 点 ） 周 り の 横 揺 強 制 モ ー メ ン ト （ M x _o ） を 、 数に及ぼす影響を把握するとともに、定傾斜状態の 図 － ２ に 左 右 揺 方 向 の 力 の 計 測 結 果（ F m ）に 船 体 の 波浪中船体運動計算法の検証データ取得を目的に、 慣 性 力 を 考 慮 し て 換 算 し た 左 右 揺 強 制 力 （ Fy） を そ 漁船模型を用いた水槽実験を行った。 れ ぞ れ 最 大 波 傾 斜（ kh）、排 水 量（ W）、喫 水（ dm） を用いて無次元した値を示す。 ２．実験概要 定傾斜した船体に作用する波浪強制力の内、左右 実験は、当所動揺水槽において、規則波中でガイ 揺等の強制力には定傾斜の影響は小さいが、横揺強 ド装置（上下揺、左右揺：自由、横揺等：固定）に 制モーメントに対する定傾斜の影響は顕著であると 検力計を介して取り付けた模型船を横波状態となる の報告 ように設置して行った。 れていることが分かる。 ２．１ 供試模型 4)と 同 様 の 傾 向 が 、 今 回 の 実 験 結 果 で も 示 さ なお、横揺強制モーメントに定傾斜の影響が顕著 使 用 し た 模 型 船 は 、 95GT 型 沖 合 底 び き 網 漁 船 の に現れる原因の一つは、水面下の船体形状が左右非 1/19.53 縮 尺 模 型 で あ る 。 表 － １ に 供 試 船 の 主 要 目 対称となったことに伴い、横揺強制モーメントの主 を示す。計測状態は、漁場発状態とした。 要 部 を 上 下 揺 方 向 の Froude-Krylov 力 に 起 因 す る 成 分が占める 表－１ Loa (m) Lpp (m) B (m) D (m) dm (m) ２．２ 主要目 実船 37.80 29.30 6.25 2.60 2.21 模型船 1.935 1.500 0.320 0.133 0.113 4)た め で あ る と 推 測 さ れ る が 、 詳 細 は 理 論計算を行って確認する予定である。 ３．２ 有効波傾斜係数 有 効 波 傾 斜 係 数 γ は 、計 測 さ れ た 横 揺 方 向 の モ ー メントを計測した波周期に横揺固有周期が一致する 重 心 位 置 周 り の 横 揺 強 制 モ ー メ ン ト に 変 換 し た M xG を 用 い て 、 (1)式 に よ り 算 定 し た 。 (1) 計測項目 計測項目は、上下揺、左右揺、左右揺加速度、横 揺方向のモーメント、左右揺及び上下揺方向の力、 並びに入射波高である。 ２．３ 計測条件 今 回 の 実 験 で は 、入 射 波 の 波 岨 度 （ H/λ ）を 一 定 （ 1/50 ） と し て 波 周 期 （ Tw ） を 変 化 さ せ て （ 0.93 ～ 2.19s）計 測 を 行 っ た 。復 原 性 資 料 で 示 さ れ た 漁 場 図－３に今回の実験で波下側に定傾斜させた状態 で 計 測 さ れ た 横 揺 方 向 の モ ー メ ン ト か ら (1) 式 に よ り算定した有効波傾斜係数を示す。図中には比較の ため船舶復原性規則で規定されている算式による有 効波傾斜係数の値を実線で示す。 図 － ３ か ら 、① 定 傾 斜 角 φ s が 大 き く な る に 伴 い 、 (1) 式 に よ り 算 定 し た 有 効 波 傾 斜 係 数 γ は 大 き く な ること、②重心が高くなり横揺固有周期が長くなる Wave exciting roll moment around O 1.4 波傾斜係数に及ぼす影響も大きくなることが分か 1.2 る 。ま た 、③ 直 立 状 態（ φ s=0deg.）の 場 合（ □ 印 ）、 計測データから求めた有効波傾斜係数は規則算式に よる値（実線）に近い値となっている。 図－４に定傾斜角を 5 度として波下側に傾斜させ Mx_o/(khWdm/2) ほど（同調する波長が長くなるほど）定傾斜が有効 1.0 0.8 φs=0deg. =+5deg. =+10deg. =+15deg. =+20deg. 0.6 0.4 た 状 態 （ φ s=+5deg.： ×印 ） と 波 上 側 に 傾 斜 さ せ た 0.2 状 態（ φ s=－ 5deg.：□ 印 ）で 計 測 さ れ た 横 揺 方 向 の 0.0 0 モーメントから算定した有効波傾斜係数を示す。 計測したほぼすべての波長で傾斜方向によって有 図－１ 5 10 λ/B 15 20 25 横揺強制モーメント（波下側定傾斜） 効波傾斜係数に有意な差異がみられる。これは、上 下揺と横揺の連成影響により、定傾斜した側から波 Wave exciting sway force が入射する場合と反対側から入射する場合では動揺 1.2 2)と 対 応 し て い る と 考 1.0 振幅に差異が生じるとの報告 なお、図－３、図－４に示された定傾斜が有効波 傾斜係数に及ぼす影響については、水面下の船体形 状が左右非対称となったことや上下揺と横揺の連成 Fy/(khW) えられる。 影響に関連すると推測され、今後理論計算を行って 0.8 φs=0deg. =+5deg. =+10deg. =+15deg. =+20deg. 0.6 0.4 0.2 確認する予定である。 0.0 0 ４．おわりに 定傾斜を付けた漁船模型を用い横波状態で波浪強 5 図－２ 10 λ/B 15 20 25 左右揺強制力（波下側定傾斜） 制力等を計測し、定傾斜角の増大に伴い換算した有 効波傾斜係数も大きくなることなどを確認した。 Effective wave slope coefficient 2.5 φs=0deg. 今後、別途開発している定傾斜した船体の流体力 =+5deg. 2.0 特性を縦運動と横運動の連成成分も含めて特異点分 布法により推定するサブルーチンを組み込んだ γ=0.73+0.6OG/dm 1.0 を用いて波浪強制力や有効波傾斜係数を推定し、今 回の実験における計測値と比較することで、同プロ 0.5 グラムの妥当性を検証することとしている。 0.0 本 実 験 の 一 部 は 、科 研 費（ 課 題 番 号 26289341）に より実施しました。関係各位に謝意を表します。 =+20deg. 1.5 γ Strip 法 （ STF 法 ） に よ る 船 体 運 動 計 算 プ ロ グ ラ ム =+10deg. =+15deg. 0 図－３ 5 10 λ/B 15 20 25 有効波傾斜係数（波下側定傾斜） 参考文献 1) 水 野 俊 明：船 体 の 横 揺 れ 運 動 に お け る 有 効 波 傾 斜 Effective wave slope coefficient:φs=±5deg. 1.6 係 数 に つ い て , 日 本 造 船 学 会 論 文 集 , 第 134 号 , 1.4 昭 和 48 年 . 1.2 2) 小 林 正 典 ： 船 体 傾 斜 時 の 波 浪 中 の 運 動 に つ い て 3) 慎 燦 益：傾 斜 し た 二 次 元 柱 状 体 甲 板 上 へ の 海 水 打 1.0 γ （ 第 １ 報 ）, 西 部 造 船 会 会 報 第 51 号 , 昭 和 51 年 . 0.8 0.6 φs=+5deg.(heel to lee side) ち 込 み 限 界 波 高 に つ い て , 西 部 造 船 会 会 報 第 60 0.4 φs=-5deg.(heel to weather side) 号 , 昭 和 55 年 . 0.2 4) 藤 野 正 隆 ，桜 井 和 之：ス ト リ ッ プ 法 に よ る 横 揺 れ 0.0 0 波浪強制力の推定について, 日本造船学会論文 集 , 第 152 号 , 昭 和 57 年 . 図－４ 5 10 λ/B 15 20 25 有効波傾斜係数（定傾斜方向の影響）
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