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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of ポッディド.プロペラ装備船の推進性能算定法の開発 — Development of Evaluation Method for Propulsive Performance of a Ship Equipped with Podded Propellers
中武 一明 ; NAKATAKE Kuniharu
研究期間: 2002-2003
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概要: ポッディド・プロペラは、船尾からストラットを下方につけ、下端にモーターを内臓したポッドからプロペラを回転させて推力を得るもので、この系全体が360°回転し、任意の方向へ推力を発生するため、舵を必要としない新型の推進システムである。プロペラの位置によって、2タイプに分けられ、ポッドの前方にプロペラがあるものがトラクター型、後方にあるものがプッシャー型と呼ばれている。2年度の研究実績は次の通りである。 1.船長2.50mという小型模型船と、小型の2軸ポッディド・プロペラを作成して、抵抗試験、ポッディド・プロペラ試験、ダミーポッド付プロペラ試験、荷重度変更法による自航試験を行い、このような小型模型船にでも適用できる推進性能実験法を開発した。この方法は、トラクター型、プッシャー型のどちらにも適用可能である。 2.ポッド系(ポッドとストラット)の抵抗には、造波抵抗が過度に含まれるため、ポッディド・プロペラを一つの推進器と考える時は、その点に十分注意しなければならないことが分った。 3.理論的研究として、ポッド、ストラット、船体の各表面上に吹出しを分布させ、プロペラはプロペラ面に渦分布をおいて物体まわりの流れを表わして、お互いの相互干渉を考慮しながら船の自航状態を求めるプログラムを開発した。 4.実験結果に対応する計算を行い、実験結果を説明できる結果を得た。 5.実験的研究および理論的研究から、ポッド系を船体の一部として解析する方が、ポッド系の造波の影響を取り除くことができ、従来のプロペラ設計チャートがそのまま利用できる上に、合理的でもあることを示した。 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 高速船の推進性能算定に関する研究 — Research on Power Prediction Method for High-Speed Ship
中武 一明 ; NAKATAKE Kuniharu
研究期間: 1987-1988
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概要: 1.Wigley船型とプロペラと舵を組み合わせて、船体の抵抗試験、プロペラの単独試験、舵付と舵無し状態での自航試験を九大水槽で行い、フルード数0.2〜0.35において、自航要素が波の影響によって波打つ現象を捉えることが出来た。またプロペラ面での伴流分布を計測して、推進性能計算の入力データを作成した。 2.横国大において、上記船型のプロペラ面における粘性伴流分布を境界層理論を用いて計算し、実験値とも良く似た分布が得られた。また広大において、渦度輸送方程式を用いて実用船型の粘性伴流について計算し、実験値と比較して、同方法の有効性を確かめた。 3.上の試験に対応する計算プログラムを、ランキン・ソース法と波無し状態における推進性能計算法とを組み合わせて作成した。粘性伴流分布を入力データとして、1に対応する計算を実施し、やはり自航要素が波の影響によって波打つ結果をシミュレートすることが出来た。計算による2の粘性伴流分布を計算プログラムに入力して、推進性能の計算を行ったところ、実験値の傾向と良く似た結果を得ることが出来た。 4.東大では、差分法を用いて、船首部が静水中および正面迎波中を進む時の船側波形と圧力分布を求めた。 5.九大で、高次要素を用いる境界要素法によって、非線形スロッシングの数値解法が開発された。 6.九大で、Wigley船型の正面規則波中の運動と抵抗増加が計算され、さらに貨物船Series60船型が正面規則波中を進む時の推進性能が計算され、実験結果と比較的良く一致する結果が得られた。 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 船の自航推進性能算定法の開発 — Development of a Method to Calculate the Propulsive Performance of a Ship
中武 一明 ; NAKATAKE Kuniharu
研究期間: 1989-1990
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概要: 平成元年度〜2年度の研究実績は次のとおりである。 1.まず波流れを計算するためのランキン・ソ-ス法の一つとして、精度が良く安定した計算法である九大法を開発した。これを船体、プロペラおよび舵の相互干渉、つまり推進性能を求めるプログラムに組込んで船の推進性能に及ぼす造波の影響を明らかにした。 2.Wigley数式船型とSSPA720貨物船型の長さ2.5m模型船を製作し、抵抗自航試験、船尾流場特にプロペラ面での流場計測を5孔ピト-管を用いて行った。 3.ポテンシャル流れと境界層近似を用いた粘性流れ計算法を開発した。また船尾にペロペラを取り付けて、プロペラが作動する時の粘性流れが計算できるように拡張した。計算された伴流分布と2で求めた実験値は良い一致を示した。 4.推進性能算定用プログラムと粘性流れ計算用プログラムの間で繰り返し計算を行うことにより、波および粘性流れまで含んだ船の自航推進性能を算定することが可能となった。 5.実船プロペラ特性を求める簡易計算法を開発し、従来実験で得られているスラスト係数、トルク係数およびプロペラ効率に対する尺度影響を説明することができた。 6.2軸船の推進性能算定用のプログラムを作成し、伴流の面内流れまで取入れた本計算法によって、2軸船の推進性能の特性を明らかにした。 続きを見る
4.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of サーフェス・プロペラに関する総合的研究 — Cooperative Research on Surface Propeller
中武 一明 ; NAKATAKE Kuniharu
研究期間: 1991-1993
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概要: 1.4種のプロペラを作成し、曳航水槽、空洞水槽、高速回流水槽においてサーフェス・プロペラの実験を行い、この種のプロペラ独特の現象について新しい知見を得た。またサーフェス・プロペラには超空洞プロペラの方が適していることを確かめた。 2.新しい揚力面理論の一つとして、尖点を持つ馬蹄渦を用いるQCMのプログラムを開発した。この方法は、少ない渦格子によって、安定したプロペラ性能を計算できる上に、等価2次元翼を求めることが出来る。これと線形キャビテーション翼理論を組合せて、空洞プロペラの性能を求めるプログラムを開発した。これは精度も良く計算し易い。 3.非線形空洞翼の計算プログラムを開発し、Waid翼型とカップ対翼に適用して、有効な計算法であることを確かめた。 4.パネル法によって、不均一流れの中で作動するプロペラの性能と圧力分布を求めるプログラムを開発した。実船のプロペラ上の圧力分布を計算し、実験値を良く一致する結果を得た。 5.翼と空洞まわりの流れを求める非線形理論計算法の一つとして、一次渦パネル法による計算法を開発した。これをWaid翼に適用して、実験値と良い一致を得た。この計算法を超空洞プロペラの設計に適用して、3種の設計条件を満す3つの超空洞プロペラを設計して、実験を行ない、理論的予測が正しいことを確認した。 6.空洞水槽中で作動するプロペラの推力とトルクが、POTと比べて増加する現象をQCMと境界要素法を用いて理論的に解明した。 7.3次元翼まわりの流れを求める計算法として、簡便で精度の良いSQCMを開発し、タンデム水中翼の性能を計算し、一方では水中翼の実験を行い、計算値と実験値の良い一致を得た。この方法は、今後いろんな方面に発展しうる方法であると思われる。 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 高速船推進性能算定法の開発 — Development of Estimation Method for Propulsive Performance of High Speed Ship
中武 一明 ; NAKATAKE Kuniharu
研究期間: 1994-1996
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概要: 平成6年〜8年度の研究成果は次の通りである。 1.厚翼理論の新しい方法として、SQCM(Source+QCM)という方法を開発した。この特徴は、一般の3次元翼に対しても、一度だけ連立一次方程式を解けば、定常流れが求められることである。このSQCMを翼厚コード比0.001という非常に薄い翼に対しても、解析解と一致する圧力分布が求められるように改良した。 2.SQCMを定常プロペラ性能の計算に適用し、他の方法による結果とほとんど一致する結果を得た。この場合でもKuttaの条件は、1回の計算で満足される。 3.キャビテーションを起しているプロペラ性能を計算で求める方法として、QCM(準連続渦分布法)によって、翼上の渦分布を求め、それから等価2次元翼を求め、この2次元翼に線形キャビション理論を適用する方法を開発した。 4.上記の方法を、スーパー・キャビテーション・プロペラに適用して、実験結果と良く一致する結果を得た。しかし、通常の翼断面(キャビテーションを出来るだけ起さないように設計されている)を持つプロペラに対しては、キャビテーションが過大に生じて、実験値の傾向とは、あまり一致しなかった。また線形理論では、計算不能のキャビテーション数があることが分った。 5.そのため、非線形部分キャビテーションの計算法として、SQCMをベースにして、翼断面を変形してゆく計算法を開発した。さらにスーパー・キャビテーション状態を計算できるように開発中である。 6.不均一流中のプロペラ性能を求めることを目標に、まず非定常2次元翼問題に取り組み、SQCMを用いて、比較的簡単に翼性能を求める計算法を開発した。 7.BEMの一つであるランキン・ソース法を用いて、幅広船まわりの波流れを求める計算法を開発した。 8.水中翼付き高速船まわりの波流れを姿勢変化まで考慮して、計算する方法を開発した。 9.キャビテーションを発生しているプロペラの設計法について、一つの方法を提案した。 続きを見る
6.
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Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 新しい船舶操縦性モデに関する総合的研究 — Cooperative Research on New Ship Maneuvering models
中武 一明 ; NAKATAKE Kuniharu
研究期間: 1994-1995
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概要: 本研究は、新しい船舶操縦性モデルを導入するための基礎実験および船体とプロペラと舵に流体力学モデルを導入することに主眼を置いており、次の成果を得た。 1.肥大船が直進、斜航および施回している時の船体まわりの流れを、CFDを用いて計算するプログラムを作成した。得られた結果は実験値の傾向を良く説明している。 2.船長2.5mを持つ数式船型、貨物船型、タンカー船型の斜航状態におけるプロペラ面での伴流分布を計測し、プロペラ面全体および右舷側、左舷側の公称伴流率が斜航角と共に変化する様子を実験的に明らかにした。また3隻の船型について舵角試験を実施し、干渉流体力を実験的に明らかにした。 3.クロス・フローモデルによる斜航中の船体に動く流体力を計算するプログラムを作成した。 4.SQCMモデルを船体と舵に適用し、その有用性を確かめた。 5.船体として、小アスペクト比を持つ翼および実船型をプロペラの前方に置き、船体・プロペラと舵との相互干渉作用を明らかにした。 6.肥大船が直行・斜航・施回する時の船体表面圧力分布の計測を行い、横力とモーメントを求めた。またMMGモデルによる流体力の計算を行ない実験値と比較した。船尾の流場と船全体の圧力分布と作用流体力の性質が明らかになった。 7.肥大船の自航試験、舵角試験、施回試験を行い、各種流体力の性質を明らかにした。 8.一様流中でマリナ-舵のホーン部と可動部に働く流体力および等価舵と台形舵に働く流体力を計測して、その性質を明らかにした。特にマリナ-舵の舵トルクの特徴を通常舵と比べて明らかにした。 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 船の推進性能を改良する前方翼車の開発 — Development of Front Wheel to Improve Propulsive Performance of Ship
中武 一明 ; NAKATAKE Kuniharu
研究期間: 1998-2000
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概要: 平成10〜12年の研究実績は次の通りである。 1.翼数、直径、ピッチの異る前方翼車を22コ作成し、プロペラとの干渉実験を回流水槽で実施し、プロペラと逆方向に回る前方翼車では、推進性能を改良することはできないことが分った。 2.プロペラの後方における速度場を計測し、遊転プロペラ後方の流れが遅くなっており、後方にプロペラを置けば推力を増すことを確認した。 3.直径24cmの8枚翼の左まわり前方翼車を4コ(平板翼車F60、F65および一定ピッチ翼車C60、C65)作成して、回流水槽において前方翼車の単独性能およびプロペラMP.261(直径24.08cm)との干渉実験を行った。結果は翼車とプロペラが逆方向に回転するものであったため、翼車をつけると性能は悪くなった。 4.空洞水槽において、F65とC60および右まわりプロペラ2コMP.105、261および左まわりプロペラMP.262との干渉試験を行った。その結果、逆方向に回るF65+MP.105、F65+MP.261では、前方翼車なしの時と比べて性能は悪くなったが、同方向に回るC60+MP.262では、ほとんど悪くならなかった。キャビテーションの発生は、前方翼車をつけるとかなり減少するのが確認された。 5.同方向に回るC60+MP.262を大型模型船(長さ6m)につけて、自航試験を行い、3種のプロペラ性能を用いて、推進性能を解析し、2船速において前方翼車による推進性能の改良が確認された。 6.直径10cmの平板翼車を6コ作り、Wigley船型を用いて自航試験を行い、プロペラと同方向に回る8翼の翼車によって、推進効率が改良されるのを確かめた。 7.4に対応する理論計算プログラムを作成し、前方翼車付船の干渉メカニズムを明らかした。 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 規則波中の船の推進性能算定法に関する研究 — Calculation Method for Propulsive Performance of Ship in Regular Wave
中武 一明 ; NAKATAKE Kuniharu
研究期間: 1996-1998
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概要: 平成8年度から平成10年度までの研究成果の概要は以下の通りである。 1. 規則波中の抵抗増加と運動計算法の改良を行った。 2. 九大水槽において、貨物船型とタンカー船型のプロペラ面における伴流分布を3本のプロペラ式流速計(直径3mm)を用いて計測し、短波長域でも波があると伴流速度大きくなることを把えることが出来た。 3. 同じ模型船を用いて、規則波中での抵抗試験と自航試験を行った。長さ2.5mという小型模型を用いても、荷重度変更試験を行って、十分意味のあるデータがとれた。 4. 短波長規則波中での船の推進性能を算定するプログラムを作成して、形状が異る3隻の数式船型(長さ150m)に対する計算を実施した。この結果は、定性的に前記自航試験結果を説明するものであった。 5. CFD計算によって、規則波の中での船体まわりの流れをシミュレートできるプログラムを開発した。 6. 静水面より上方の船体形状まで考慮できる、波の中の船体抵抗増加を計算できる。 7. 波浪中で、船首フレアに働く抵抗を計測した。 続きを見る