1 - 研究成果一覧

成果報告会
プロジェクト概要
1
研究開発の背景
2
3
4
5
次世代タンカー・バルクのコンセプト
研究成果の概要
研究内容詳細
プロジェクト概要
プロジェクト概要
1
研究開発の背景
2
3
4
5
次世代タンカー・バルクのコンセプト
研究成果概要
研究内容詳細
平成21年度～平成23年度
大阪府立大学
一般財団法人 日本海事協会
民間各社（９社）
株式会社大島造船所
サノヤス造船株式会社
株式会社新来島どっく
佐世保重工業株式会社
ナカシマプロペラ株式会社
株式会社西日本流体技研
ダイハツディーゼル株式会社
株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド
今治造船株式会社
プロジェクト概要
1
研究開発の背景
2
3
4
5
次世代タンカー・バルクのコンセプト
研究成果概要
研究内容詳細
世界海上荷動き量の推移
地球温暖化・環境問題
CO2排出量削減の必要性
総トン数
隻数
6
積載効率の向上
船型の肥大化
(Cb＝0.8～0.85)
耐航性・プロペラ没水深度の確保
バラスト水排出時の生態系への悪影響
バラストタンクの塗装費用
バラスト水交換時間 etc
プロジェクト概要
1
研究開発の背景
2
3
4
5
次世代タンカー・バルクのコンセプト
研究成果概要
研究内容詳細
平板帆
船首ブリッジ
バトックフロー船尾形状
満載状態喫水
ノンバラスト状態喫水
スラミング防止船首
上下可動式複数ポッド推進器
プロジェクト概要
1
研究開発の背景
2
3
4
5
次世代タンカー・バルクのコンセプト
研究成果概要
研究内容詳細
研究成果の概要
研究成果の概要 1
研究成果の概要 2
研究成果の概要 3
プロジェクト概要
1
研究開発の背景
2
3
4
5
次世代タンカー・バルクのコンセプト
研究開発内容
研究内容詳細
1
3
2
船型開発
抵抗性能
推進性能
4
5
Pod推進器の推力・舵力
評価試験法の構築
耐航性
6
7
風圧力の低減・風力の利用
経済性評価
8
区画配置とトリムの検討
①船型開発
船首
中央平行部
船尾
在来船
新船型 【NBK0-1-BS1】
船尾長さを（ A.P.から切り上げ出しまで）
新船型より10%大きくする
・新船型1に比べて船底が平ら
・船尾船体を幅方向に絞らない
②抵抗性能
抵抗試験
造波抵抗の低減
CFD(Fluent)による抵抗計算
在来船
新船型
在来船
新船型
在来船
摩擦抵抗
新船型
粘性圧力抵抗
在来船
新船型
造波抵抗
“Fluent” の流体体積法(VOF法)を
用いて船体抵抗を計算
Model 1
Model 2
1.6百万の
H-grid
乱流モデル
k-ωモデル
を使用
Model 1
Model 2
③推進性能
複数Pod推進器の推進効率
Pod推進器3基装着した場合
船尾切り上がり角を変化させた場合
伴流計測試験１
伴流計測試験２
MAU4-40プロペラチャートより算出
在来型一軸タンカー
簡略化
• BHP=DHP
• EHP=THP
• THP=η0DHP
• Va=V
• ηt=0
• w=0
• t=0
Measurement of thrust
Measurement of resistance
S.S.0.5
6パターン
S.S.1.5
・プロペラ直径
4cm
・プロペラ 1個
S.S.1.0
S.S.1.5
プロペラ効率 ηｏ
船殻効率 ηH
プロペラ効率比 ηR
プロペラチャートより算出
プロペラ船後試験プロペラ船後試験より算出
1 と仮定
６cm×３基(模型船長さ：２ｍ)
２パターン
30
NBK0-1：S.S.2.5付近から切り上げ
NBK0-2：S.S.2.0付近から切り上げ
NBK0-3：S.S.1.5付近から切り上げ
１基
直径：６ｃｍ
位置：S.S.0.5
センターライン上
西日本流体技研
の回流水槽にて
計測
直径３ｍｍの
翼車式流速計
を使用
NBK0-1
NBK0-2
計測格子
８ｍｍピッチ
船体との
クリアランス
５ｍｍ
NBK0-3
オリジナル船尾
幅広船尾
ω型船尾
④Pod推進器の
推力・舵力
評価試験法の構築
Z (m)
0.1
–0.1
0
0
0.1
-Pod推進器の推力・舵力特性を把握-
Load Cell 1
Load Cell 2
heaving
・pitching
・surging
x (m)
・pitching
•抵抗試験 (船体のみ)
•プロペラ船後試験
•Pod推進器のPOT試験
•プロペラのPOT試験
•斜航試験 ・舵角試験
・船体のみ
・Fn=0.164 (実船で15kt)
試験条件
Podに作用する前後力の無次元値
座標系
b
Fhx
Fpx
Fhy
Fpy
d
Podに作用する前後力の無次元値
・但し，SFCは考慮してない
直圧力が支配的と考え，
フルード相似則により尺度補正
RPod : Pod推進器本体に作用する抵抗
RStrut :Strutに作用する抵抗
Rint :BodyとStrutの干渉による抵抗
Rlift :揚力による抵抗
有効伴流
スラスト成分をPropeller open water
testの結果を用いて取り除く
→Fpx-Thrust成分を求める
→3次元外層法により縮尺補正
S:Wetted surface area of Pod body
L: Pod length
D: Pod diameter
ds: Average thickness ratio of strut
S : Wetted surface area of strut
Pod推進器を上から見た図
Lift
Thrust
Thrust
Inflow
a
Drag
Inflow
Fpy
a
Fpx
⑤耐航性
ノンバラスト航行時の
スラミング対策
スラミング衝撃を考慮した
船首部形状設計
横揺れ特性
【Type1】
【Type2】 U型船底形状
λ/L=1.00
Fn=0.16
Type1
Type2
&
Type3
【Type3】V型船底形状
ＴＳＬＡＭ(スラミングを考慮して船体運動を計算プログラムコード)を使用
【Type1】
【Type1】
0.20
6.0
0.18
S.S.8 1/2
[kgf]
0.16
4.0
0.14
0.12
2.0
0.10
0.08
0.06
0.0
2.0
0.04
0.02
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.00
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
5.0
5.5
6.0
6.5
5.0
5.5
6.0
6.5
-2.0
0.05
0.10
0.15
[s]
7.0
0.20
-4.0
【Type3】
【Type3】V型船底形状
6.0
0.20
S.S.8 1/2
[kgf]
0.18
4.0
0.16
0.14
0.12
2.0
0.10
0.08
0.0
0.06
2.0
0.04
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.00
-0.02
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
-2.0
0.02
0.05
0.10
0.15
0.20
[s]
7.0
-4.0
-0.04
【Type4】Type3をより滑らかに
0.20
0.18
【Type4】
6.0
S.S.8 1/2
[kgf]
4.0
0.16
2.0
0.14
0.12
0.10
0.0
2.0
0.08
0.06
-2.0
0.04
0.02
-0.20
-0.15
-0.10
-0.05
0.00
0.00
-0.02
-0.04
-4.0
0.05
0.10
0.15
0.20
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
[s]
7.0
【Type1】
0.0015
[kgf・m]
0.0010
7.0
0.25
[m/s2]
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
-0.05 2.0
-0.10
-0.15
-0.20
-0.25
7.0
0.25
[m/s2]
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
-0.05 2.0
-0.10
-0.15
-0.20
-0.25
0.0005
0.0000
-0.0005
2.0
[s]
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
-0.0010
-0.0015
【Type1】
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
【Type3】
[kgf・m]
0.0010
0.0005
0.0000
-0.0005
2.0
[s]
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
-0.0010
-0.0015
-0.0020
【Type4】
0.0015
[kgf・m]
0.0010
0.0005
0.0000
-0.0005
-0.0010
-0.0015
-0.0020
2.0
[s]
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
0.25
[m/s2]
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
-0.05 2.0
-0.10
-0.15
-0.20
-0.25
6.5
[s] 7.0
【Type3】
-0.0020
0.0015
6.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
[s] 7.0
【Type4】
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
[s] 7.0
ビルジキールを付けて実験
ビルジキールの面積は在来船の約4倍必要
SWAY ＆ HEAVE：フリー
横揺れ固有周
期:1.0s
波浪強制力の推定
ストリップ法では船型に対して
ルイスフォーム近似を用いて推定
ルイスフォーム近似
①横断面係数 σ
②半幅喫水比 H0
2っのパラメータによって決まる
ルイスフォーム断面
同調横揺れ
小さい
二次元断面
【σ=船体中央横断面】
⑥風圧力の低減
風力の利用
【満載状態】
65％減
【ノンバラスト状態】
45％減
45
• 平板翼
初期費用と維持費の減少
• 軸を中心として360deg.回転できる
top view
Side view
【所要推進力】
・風速：20m/s
・船速：15kt
・ノンバラスト
状態
平水時馬力
【斜航角・当舵角】
⑦経済性評価
運賃収入+コスト削減額
(百万円)
800
700
600
500
400
300
200
100
0
WS100
WS200―ワールドスケール(運賃)
為替
0
20
40
60
80
100
120
燃料油価格 (USD/bbl)
運賃収入+コスト削減額
(百万円)
800
700
600
500
400
300
200
100
0
WS100
0
20
6.3億円
WS200
40
60
80
100
120
燃料油価格 (USD/bbl)
49
80,000DWTタンカー
260,000DWTタンカー
⑧区画配置と
トリムの検討
E/R
No.1-No.4
F.O.T
No.1-No.2
D.O.T
Dri.
F.W.T
F.W.T
成果報告会