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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 超高速船外板の水中パネルフラッターに関する研究 — Research on dynamic instability of plates in high speed ship structure
安澤 幸隆 ; YASUZAWA Yukitaka
研究期間: 1993-1994
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概要: 船体構造は、主に防撓材と平板パネルの複合構造すなわち防撓板構造で構成されている。また、その防撓構造の大部分は一方向に防撓材を並べた構造様式となっている。また、その防撓構造で構成されている船体外板やタンク構造は、多くの部分が外部流体及び内部流体に接している。 従って、防撓材の剛性や付加水質量効果により、この防撓構造の振動特性は複雑になっており、振動予測が困難である一因となっている。そこで、本研究では、防撓板構造の振動特性を計算するための数値計算コードを作成し、振動特性について詳細に調べ、その特徴について分析を行い以下のことについて明らかにしている。 (1)スティフナとパネルの間の「相対剛性」に着目し、高次モードや接水振動の特徴 (2)面内荷重や初期撓みが振動特性に及ぼす影響 超高速船の外板や、ウォータージェット推進器内の構造は、高速の流体に接している。高速の流体に接していると、静水に比べて付加水質量効果が大きくなり、さらに負の減衰を生ずる効果があることを理論的に明らかにしている。そのため流速がある大きさを越えると動的不安定に陥る可能性があり、その限界流速を把握することは構造安全上重要である。定量的にそれらを把握するために構造部には有限要素法を適用し、流体部には境界要素法を適用して定式化を行い数値解析コードを作成し、計算を行った。特に (1)パネル形状の影響(2)境界条件 などについて振動特性や限界流速の性状を明らかにしている。 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 超高速船のウォータージェット推進に伴う振動および損傷に関する研究 — Research on vibration and damages with water-jet propulsion in high speed ships
安澤 幸隆 ; YASUZAWA Yukitaka
研究期間: 1997-1998
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概要: 高速船の推進器に用いられているウォータージェット推進器の構造について調査し、そのダクト内の流速分布を数値解析によって求め、推進器ダクト部分の構造を有限要素を用いてモデル化した。ダクト内を流体が流れているときの振動特性を調べるために、流体部を境界要素を用いて定式化し、一様流速Uを有するポテンシャル流れがダクト構造に接しているときの付加剛性マトリックス、付加粘性マトリックス、付加水質量マトリックスを定式化した。 その結果、付加剛性マトリックスは見かけ上剛性を減らす効果があり、流速の自乗と流体の密度に比例し、付加減衰マトリックスは流速と流体密度に比例しており、付加水質量マトリックスは流体密度に比例するが流体の速度には依存しないことがわかった。これにより、ダクト内の流体の流速に応じて固有振動数が低下して、不安定振動が発生する可能性があることがわかった。 ダクト内は薄板構造でできており、隣接するパネルや対向するパネルと流体を通して連成することがわかった。その連成モードにおける同相モード、反相モード、呼吸モードについて特性を開発した数値解析により明らかにした。数値解析結果の妥当性を実験によって明らかにした。 また、流体部の解析においては速度ポテンシャルの接線方向勾配も利用する新しい連成解析法を本研究によって提案している。 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 超高速船の造波抵抗算定に関する研究
安東 潤
研究期間: 1993
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概要: 始めに、自由表面下の3次元水中翼の性能を求める計算プログラムを作成した。3次元水中翼は厚翼として取り扱うのが望ましいので、翼表面上に吹き出し、翼のキャンバー面に渦を分布させる数値計算モデルを新たに開発した。この数値計算モデルではクッタの条件を自動的に満足する薄翼の揚力面モデルを翼のキャンバー面に適用しており、この揚力面モデルで使用する渦分布と翼表面の吹き出し分布は、お互いの影響を考慮してキャンバー面および翼表面の境界条件より一度に解かれるため、計算時間が短い。このような数値的取り扱いの簡便さは、自由表面まで考慮した計算を行う際の助けとなる。この方法を高速近似のランキンソース法と組み合わせて水中翼の揚力、抗力を計算したところ実験結果と良い一致を示した。低速近似のランキンソース法と組み合わせた場合の揚力、抗力の計算値は高速近似によるものと同様な傾向を示したが、高速域での波形は水中翼の真上の水面が大きく凹む結果となり現象を正しく表していない。一方、高速近似による波形は高速域においても滑らかな形状となり、もっともらしい。 次に、船の造波の計算を行った。船のフル-ド数は通常1以下と水中翼のフル-ド数に比べて低いので、低速近似のランキンソース法を用いて単胴および双胴のWigley船型の造波抵抗および波形を計算した。波形は全速度域にわたり滑らかに計算されていた。造波抵抗の計算値はラストハンプまでは実験値の傾向と良く一致しているが、ラストハンプを越えてからの造波抵抗係数の減少の具合に計算と実験の差がみられる。計算には姿勢変化の影響が考慮されていないことが原因の一つと思われるので検討する予定である。低速のランキンソース法は、船の造波計算において実用に供され得ると考えられるが、船体下方に水中翼が装備されている場合には高速近似を使用すべきか否かという問題が残されている。 続きを見る