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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 浮体と長大弾性管の総合制御システムの開発研究 — A Study on Development of Control System for Long Riser
小寺山 亘 ; KOTERAYAMA Wataru
研究期間: 2004-2006
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概要: 本研究では海洋で用いる浮体-弾性管の制御設計法を開発した。制御の目的の一つは弾性管全体の運動を小さくし、弾性管の損傷を防ぐことである。一般的には浮体の運動を小さくすることが弾性管の運動を小さくすることにつながるが、弾性管の運動の周波数特性を詳細に解析することによって、選択的な運動制御が必要である可能性も残されている。 もう一つの制御目的は弾性管先端を所定の位置に制御することである。これまで熟練したオペレーターによるまさに職人的な技能によって行われていたリエントリー作業を自動制御によって、可能にする方法を探ってきた。例えば、カメラ1台によって弾性管下端と海底掘削装置の距離を自動計測する方法等を開発した。 さらに本研究では独立の研究課題であった弾性管の上端の運動と同一面内振動、垂直面内のVIV(Vortex Induced Vibration)を統一的に解析できるプログラムを開発し、世界的に高い評価を得た。 開発した解析法は当然きわめて多くの項から成るが、これに基づいて制御法を開発する場合には状態方程式の次数を極力低くする必要がある。位置制御に本質的な項目は何であるか良く見極めて思い切った単純化を行うことが実用化のために重要である。大胆な単純化を行う事によって、リアルタイムの制御システムを完成させた。 以上述べたように、本研究では数千メートル級の海域で稼動する浮体と長大弾性管の運動特性を総合的な見地から解析し、最適な制御システムを開発することを目的として研究し、大きな成果を得た。 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 深海掘削船のリエントリ時操船訓練シミュレータおよび操船支援システムの開発研究 — Research and Development on a Training Simulator for Reentry Operations of a Deep-sea Drilling Ship and Its Assisting System
小寺山 亘 ; KOTERAYAMA Wataru
研究期間: 2007-2009
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概要: 地球深部探査船「ちきゅう」はライザー管を用いる掘削方式を採用しているが,ライザー管下端部を噴出防止装置に再接続するリエントリ作業では,ライザー管が柔軟構造物であるために,通常のPID制御ではその自動化が困難である。本研究では,HILS(Hardware In the Loop Simulation)の枠組みを用いて,潮流下での様々なリエントリ制御方式を検討し,これに基づくリエントリ作業訓練シミュレータの開発を行った。 続きを見る
3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 海洋温度差発電プラントのためのステーションの係留に関する研究
小寺山 亘
研究期間: 1984
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4.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 遠隔操縦式曵航・自航両用型海洋探査ロボットの開発
小寺山 亘
研究期間: 1988-1989
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概要: 本年度は、前年度に引き続き、遠隔操縦式曵航・自航両用型海洋探査ロボットの流体力学的特性の研究と自航用推進装置、海洋探査用撮影装置等の設計・制作を行った。 1.流体力学的特性の研究について (1)実験的研究 前年度は、曵航時の索張力及びロボットの没水深度と翼面積、曵航速度の関係を求めるために、静的特性に重点を置いて実験的・理論的研究を行ったが、今年度は曵航及び自航時の運動性能推定の為に、回流水槽に於いてロボット模型の強制動揺実験を行った。強制動揺実験は水流の流速、上下揺の周波数を変化させて行ったものである。実験に使用した模型は実際のロボットに近い形状のものと、後に述べる理論計算と比較するための流体力学模型について行った。 (2)理論的研究 任意形状の3次元振動翼に加わる流体力の計算法を開発した。この計算法による結果と実験結果はよく一致した。またロボット模型による実験とは付加物の影響で若干の誤差はあるが、実用的には十分の精度で一致した。 2.機器の設計・制作 (1)自航用推進装置 昨年度行った静的実験によって求めた抵抗値を使って、推進器の所要推力を推算した所、10Kgであったので、この仕様で推進器2台制作した。これによるロボットの自航速度は約2ノットであると推算される。 (2)海洋探査用撮影装置 小型、軽量を最優先としてシステムの構成を検討した所、ソニ-社製CCDカメラ(DXCー102)とキュ-アイ社製水中投光器(QAL208)の組み合わせが最適であるとの結論を得て採用した。 以上の研究成果によって海洋探査ロボットを試作した。現在、特許の出願を準備中である。 続きを見る
5.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 柱状体に働く非線型波力について
小寺山 亘
研究期間: 1976
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6.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 海水打ち込みによる船舶の転覆機構の研究 — The Effects of Deck Wetting on Capsize of Ships
大楠 丹 ; 小寺山 亘 ; KOTERAYAMA Wataru
研究期間: 1987-1988
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概要: 昭和62年度の研究成果として、海水打ち込みによって船の甲板上の海水が増加したり、流れ出したりする場合の横波中における過渡的な船体運動の数値計算法を開発し、数値シミュレーションができるようになった。しかし、横軸に時間を取り数値シミュレーションの結果を時刻歴としてグラフ化しても、それだけでは、海水が打ち込みつつある過渡的な状況下での船体挙動の全体像は把握しにくい。そこで本年度の研究では、数値シミュレーションの結果をコンピュータ画面にアニメーションとして表示することにより、船体運動と海水打ち込み、転覆の関係を連続した画像で理解し、船の安全性を検討する際に有益な情報を提供できるようにした。 海水打ち込み量の推定に関しては、まず船側での相対水位を厳密に計算して海水打ち込みが起こるか起こらないかを純理論的に判定し、次に打ち込み速度に簡単な近似式を使うことによって時々刻々打ち込み水量を計算できるようにした。船体挙動を記述する運動方程式そのものは、実用的観点から周波数領域における従来の式を採用しているが、海水打ち込みや大傾斜による流体力の変化が考慮できるように運動方程式の係数は時間の関数とし、計算の時間ステップごとに逐次計算していくように工夫した。転覆に至るまでのシミュレーション結果を実験と比較したところ、両者はかなり良く一致しており、計算法の妥当性が確認できた。 グラフィック・アニメーションでは、入射波、相対水位、海水打ち込み量などが、復原力を失なって転覆する瞬間まで船体動揺と共に表示されるようになっており、現象を理解する上で大変有効である。今後は、三次元的な斜め追波中での海水打ち込みをともなった船体挙動の数値シミュレーション、及びその画像表示が十分な精度で行えるよう、研究の積み重ねが必要である。 続きを見る
7.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 海洋温度差発電プラントのためのステーションの係留に関する研究
小寺山 亘
研究期間: 1985
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概要: 波浪水槽中にステーションを2本のチェインで係留し、規則波中及び不規則波中でのステーションの運動、係留鎖張力、冷水管に加わる流体力を計測して、次のような結果を得た。 (1) 係留鎖に加わる流体力、慣性力によって、線形バネで係留した場合よりも規則波中における上下揺及び左右揺は若干小さくなる。しかしながら横揺はむしろ係留鎖による実験結果の方が線形バネによるものより大きくなっており、これが重心位置の変化によるものか、係留鎖に加わる流体力によるものかを調査する必要があると思われる。 (2) 線形バネによる係留の実験では不規則波中で上下揺の固有周期での応答が非常に大きい場合が見られたが、係留鎖による係留実験では係留鎖に加わる流体力による減衰作用により、応答は小さくなった。またその他の周波数帯でも上下揺及び左右揺の応答は鎖による係留の方が線形バネによる係留よりも小さい。しかし、横揺の応答はむしろ鎖による係留の方が大きく、規則波中における実験結果と一致した傾向を示しており、今後の検討を要する。 (3) 係留鎖の変動張力は本年度に開発した計測システムで精度よく計れた。今後引続き理論計算を行い、比較検討する予定である。実験結果は係留鎖の変動張力は被係留物体の運動の振幅によるだけでなく、各モードの運動の位相にも大きく影響されることを示している。 (4) 冷水管に加わる剪断力、モーメントは運動が左右揺だけの場合には前年度までに開発した計算法で十分の精度で推定が可能であったが横揺を伴う場合には計算値は実験値よりも小さくなる傾向があった。本年度は横揺の影響を正しく取り入れた計算法を開発し、計算結果を実験値と比較したところ、比較的よい一致を得た。 続きを見る
8.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 水面上で上下動する物体が受ける力について
小寺山 亘
研究期間: 1973
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9.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 深海域海底資源探査・生産システムの高精度位置保持システムの開発研究 — Development of Dynamic Positioning System for Deep Sea Floating Structure
小寺山 亘 ; KOTERAYAMA Wataru
研究期間: 1992-1993
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概要: 海洋構造物の高精度の位置制御技術の確立の必要性は、海底資源の開発や海上空港などのような海洋空間の利用のために不可欠なものであるが、多くの研究者の努力にもかかわらず、十分なものと言えない。その原因は位置制御システムの高度化のために必要な要素技術が余りに多岐の学問分野に亘っており、かつ夫々がいまなお研究領域に止まっていることであると考えられる。しかしながら、夫々の要素技術については、多くの第一線の研究者の関心を集めており、研究も高度化されている。従って、本研究では現在の要素研究を一段と推し進め、更にそれを総合的に位置制御システムに取り入れることによって、海洋構造物の高精度の位置制御技術の確立を図った。更に実機の実現のために不可欠な研究課題である大規模な浮体海洋構造物が周辺海域に及ぼす環境影響についても研究を行った。 研究の成果は大別して以下のように纒められる。 (1)海洋構造物の運動の推定の高精度化のための長周期動揺減衰力の基礎研究 (2)海洋構造物の運動の推定の高精度化のための長周期動揺強制力の基礎研究 (3)位置保持システムとしてのスラスター性能の研究 (4)多方向不規則水波の研究 (5)ライザー管の動的挙動の研究 (6)浮体の位置制御法の研究 (7)大規模浮体海洋構造物が周辺海域に及ぼす環境影響の研究 そして、これらの研究の成果に基づいた、 (8)深海域海底資源探査・生産システムの高精度位置保持システムの総合的研究 続きを見る
10.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 実海域波浪中の水粒子運動の計測 — Field Observation of Orbital Motion in Waves
小寺山 亘 ; KOTERAYAMA Wataru
研究期間: 1990-1991
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概要: 平成2年度・3年度にかけて、応用力学研究所津屋崎海洋災害実験所沖合2Kmの海域に設置された海洋観測ステ-ションを利用して、3次元電磁流速計による波の水粒子速度の計測と試験円柱に加わる波力の計測を行った。得られた成果は大別して、波の水粒子速度の計測結果を利用して波の方向分布に関するものと、試験円柱に加わる波力に関するものの2つである。以下に得られた成果の主なものを示す。 1)波の計測値から微小振幅波の理論を使って求めた実海域不規則波中の水粒子速度は3次元電磁流速計による直接計測値よりも有義値にして約7%程度小さい。この差は波高・波周期によらずほぼ一定である。 得られた水粒子速度の計測値を使用して、波の方向スペクトルを求め、以下の結論を得た。 2)計測対象となった波は沿岸波浪であり、様々な発達過程にあるにもかかわらず、外洋波で、しかもよく発達した波のデ-タを基に求められた「光易型の方向分布関数」で非常によく表現できる。 3)風速、波高の有義値、波の方向分布パラメタ-はお互いに極めてよい相関があり、波の方向分布パラメタ-は実用的には波高の有義値を使って推定できる。 4)3次元電磁流速計を使って求めた、波の方向分布に関する特性は従来のように波高計のデ-タから求めた波の方向分布の特性と良く一致する。 5)不規則波全体の時系列を通して、一定と考えて求めた波力係数C_D、C_Mは波の水粒子速度の有義値と円柱の直径で定義されるKeuleganーCarpenter数でよく整理される。しかしながら、波の一波一波で求めたC_D、C_Mは値がまとまらず有義な傾向が見いだせない。 6)実海域不規則波中の波力はモリソン式で90%の精度で表現できる。残り10%は砕波力によるものと考えられる。 続きを見る