Research on safe navigation of a giant ship passing through a narrow canal based on kinematical analysis

基于运动学分析的巨轮通过狭窄运河安全航行研究

• 批准号: 22H01703
• 负责人: 佐野 将昭
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01703/
• 关键词: 船舶工学; 縮尺模型実験; 運動シミュレーション; 運河（狭水路）; 水深・側壁影響; 水深影響; 側壁影響; 操縦運動; 操船限界

本研究は，狭くて浅い運河を航行する巨大コンテナ船の運動特性を解明し，定量的な運動予測および事故予防に寄与する学術的知見の獲得を目的とする。2022年度は，実船長400(m)に及ぶオリジナル巨大コンテナ船（以降MCS）を設計し，約1/128模型を製作した。また2021年のスエズ運河座礁地点での運河の断面形状を模した縮尺模型（台形型・全長30m超・分割式）を製作した。主要な研究実績をまとめる。[1]MCSの操縦性能の解明（深水域）：本学曳航水槽で抵抗/自航試験，舵角試験（舵直圧力を評価），整流試験（舵への流入角を評価）を，水産技術研究所（水技研）において斜航・CMT試験（船体流体力を評価）を実施した。そしてMCSが深水域で操縦運動する際の流体力特性を解明し，運動モデルを構築した。また水技研において，操縦運動試験を実施し，深水域における操縦性能を評価した。[2]MCSの操縦性能の解明（浅水域）：九州大水槽において，水深喫水比1.3, 1.59, 1.9の3つの浅水域で拘束模型試験を実施した。水深に応じた流体力の変化を明らかとし，水深毎に運動モデルを構築した。また水技研において，これら3つの浅水域で操縦運動試験を実施し，操縦性能に及ぼす水深影響を明らかとした。[3]運河航行時の流体力と針路安定性の解明：運河模型を本学曳航水槽内に敷設し，その中でMCSを曳航させる拘束模型試験を実施した。試験項目毎に水深，船速，水路中心からの逸脱距離を複数変更し，それらが運河を走るコンテナ船の流体力特性へ与える影響を明らかとした。続いて岸壁影響を含む多項式型流体力モデルを同定し，所定の針路を保持する際の釣り合い状態，ならびに固有値解析に基づき，その釣り合い状態での安定性（針路安定性）を評価した。[4]水技研水槽に運河を設置し，運河内をオートパイロットで保針航行させる自由航走試験を実施した。

这项研究旨在阐明航行狭窄而浅的运河的巨型集装箱船的运动特征，并获得有助于定量锻炼预测和预防事故的学术知识。在2022财年，一艘原始的巨型集装箱船（以下简称MC）是为400（m）真正的船长设计的，生产了约1/128型号。此外，一个比例模型（一种超过30m的梯形类型）模仿2021年苏伊士运河周围点的运河的横截面形状。总结主要的研究结果。 [1]阐明MC的飞行员性能（深水区域）：在牵引水族馆，抗拒/自我式测试，转向角度测试（评估的直接压力），整流器测试（评估与舵的流入角度）中，请记住渔业技术是在研究所（Water State）进行的对角线和CMT测试（评估的船体式体力）。 MCS阐明了在深水区域内操纵的流体功率特性，并建立了一种运动模型。此外，在水状态进行了试点运动测试，以评估深水区域的飞行员性能。 [2]阐明了MCS的试验性能（浅水面积）：在九州大水族馆中，以三个浅水比，1.3、1.59和1.9进行了约束模型测试。揭示了根据水深的液体变化，并为每个水深构建了运动模型。此外，Mizukiken在这三个浅水中进行了试点运动测试，揭示了水试验性能的深度。 [3]在运河导航期间阐明流体力和针 - 路的稳定性：在大学拖曳水族馆中放置了运河模型，并进行了MCS拖曳的约束模型测试。据透露，每个测试项目都更改了深度，船舶速度和偏离水道中心的偏差，并且它们对运河上运行的容器船的流体特性的影响。随后，确定了包括码头的多个型体强度模型，该模型在持有预定的针路时得到了平衡状态，并在平衡状态（针路稳定性）进行了评估。 [4]在水技术箱中设置了一条运河，并进行了免费的帆船测试，以确保使用自动驾驶仪的运河内部。