ゾ ‑珂

‑2000.0 

20 

。

‑20 

‑40 ‑40  ‑20 

。

20  40  Yo (m)  (d) Trajectory of the o[fshore p]atform 

Fig..S‑4 Time histories and trajectory of the offshore platform  ( Type C : V

c 

^{= 2.0 m/虻 ，}V

w 

^= 10.0 

l n /

^':3eC ) 

空 間 固 定 座 標 系 の 原 点 で 定 点 保 持 を 行 な う こ と が 可 能 と な っ て い る 。 (c)図 の 制 御 力 の 時 系 列 を 見 る と 7浮 体 構 造 物 の 運 動 が 停 止 す る ま で は 制 御 力 と し て

常 に 各 方 向 の ス ラ ス タ ー が 最 大 推 力 を 発 生 し て い る がj最 終 的 に は 外 乱 の 湖 流 と 風 に よ る 外 力 と つ り 合 う た め の 一 定 値 の 制 御 力 が 作 用 し て い る 。

次 に 1Fig.5‑3は TypeBの 場 合 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 例 を 示 し て い る 。Type Aの 場 合 の Fig.5‑2と 比 較 す る と }浮 体 構 造 物 の 運 動 が 停 止 す る ま で の 時 間 が や や 短 く な っ て お り 7こ れ に 伴 っ て 速 度 の 変 化 量 が 大 き く な っ て い る 。 こ れ は ス ラ ス タ ー が 首 振 り 型 で あ る た め ， Type 

A

の 場 合 よ り も ス ラ ス タ ー の 数 が 少

r

い に も か か わ ら ず7ス ラ ス タ ー の 方 向 の 組 み 合 わ せ に よ っ て よ り 大 き な 制 御 力 を 発 生 し て い る た め と 考 え ら れ る 。

Fig.5‑4は Type

C

の 場 合 の シ ミ ュレー シ ョ ン 計 算 例 を 示 し て い る 。Fig..5‑:3と 比 較 す る と ，Type Bよ り も 操 作 パ ラ メ ー タ を 少 な く し て い る に も か か わ Type Bと ほ ぼ 同 程 度 の 定 点 保 持 性 能 を 有 す る も の と 思 わ れ る 。

次 に，Fig.5‑5 ‑‑Fig.5‑7に は 絶 対 風 速 だ け を Vw = 20.0 ln/secと 大 き く し た 場 り ず7

合 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 例 を 示 し て い る 。 絶 対 風 速 が 大 き く な る こ と に よ

o .  

:u 

‑一一一一一一一:v

一一一一一一一 :r 

︑︑1ノハし印5wu江

戸LM

r  'fk  ︐ パu

Xo (m)  40 

u， v (m/sec) 

o .  

0.0  250  time (sec) 5む0

Xo，Yo (m)  20. 

(

伊ωa吟)Time his引toω叩r吋iesof U， ¥ 

:x^ピO

一一一一一 :y均0 

一 ‑ 一

ψ :

^ゆ

ψ(deg) 

5.0 

。

V  _{‑ 民}

^v 

司

『

/ 

^‑< 

l p 

L̲̲lー

‑0.  ‑0.5 

20 

o .  

戸 250 time (sec) 5む0^0.0  ‑20 

‑20.  一5.0

τX 'τy (ton)  100. 

(b) Time histories ofxo，yo，φ 

:τ x τz (ton m) 

一 一 一 :τy r 2000.0 

一一一一一一ー ・て，

‑40 ‑40  ‑20  40 

Yo (m)  (u) Trajピctoryo[ thじoffshorじpJatform

。

20 

o .  

0.0 

‑100.  ‑2000.0 

(c) Time histories ()f r x'τY' ' ~

u， v (m/sec)  0.5  0.0 

:u 

‑一一一一一一・¥"

ーーー一一一一 :r  250  lime (scc) 

r (deg;sec)  0.5 

Xo (m)  40 

‑0.5J  ^v  L‑0.5 

λ:0 ，Yo (m)  20.0 

0.0 

‑20.0 

てx'τy(ton)  100.0 

0.0 

‑100.0 

u， v (m/sec)  0.5 

0.0 

‑0.5 

Xo ，Yo (m)  20.0 

0.0 

‑20.0  τx'τy (ton) 

100.0  0.0 

‑100.0 

(a) Time histories of II ，¥' ，r 

/ 

一一一一一:Yo 

‑一ー一一

‑ ψ

250  ^time (sec)  (b) Time histories ofxo ，Yo，

φ 

ψ(deg)  5.0 

‑5.0  :τzτz (Ion m)  一一一一一:r Y  r 2000.0 

‑ー一一一一一 ・てー

0.0  250 

‑2000.0  (c) Time histories ofて れ てY'てι

20 

。

‑20 

‑40 ‑40  ‑20 

。

20  40 

Yo (m)  (d) Trajectory of the offshorc plat[orm 

Fig.5‑6 Time histories and trajectory of the offshore platform  ( Type B : l!c = 2.0 m/sec

， 

1Iw = 20.0 D1/sec ) 

:u  ー一一一一一一 :r 

250  time (sec)  (a) Time histories of u，v，r 

:xo  一一一一一:Yo 

‑‑‑一一 ψ

250  time (sec)  (b) Time histories of Xo ，Yo，

ψ 

r (deglsec)  0.5 

‑0.5  ゆ(deg)

5.0 

‑5.0  :τxτz (tOI1 m)  一一一一ープy r 2000.0  一一一一ー一ー :てー

0.0  250 

‑2000.0  (c) Time historiじ3ぱ τx，ry^，":

Xo (m)  40 

20 

。

‑20 

‑40 ‑40  ‑20 

J ヱ _{イ 民}

^y 

‑

/ 

^司同

/ 

。

20  40 

y(} (m)  (d) Trajectory ()f the o[fshore plal[orm 

Fig.5.‑7 Time histories and trajectory of the offshore pla..tform  ( Type C : 1 'c 

= 

^'1.0 m/sec

^{，  V}

w 

= 

^20.0 nt/~ec ) 

り7浮 体 構 造 物 に 作 用 す る 外 力 が 大 き く な る た め1い ず れの ス ラ スタ ー の type につ い て も 運 動 停 止 ま で の 時 聞 が 若干長 く な って い る が7問題 なく 定 点 保 持 を 行 な う こ と が 可 能 と な って い る 。

以 上 の よ う に TypeA， Type Bお よ び TypeCの 各 ス ラ ス タ ー に つ い て 最適 レ ギ ュ レ ー タ 制 御 系 を 用 い て 浮 体 構 造 物 の 定 点 保 持 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 を行 なった 結 果1十 分 な 定 点 保 持 性 能 が 期 待 で き る も の と 思 わ れ る 。し か し な が ら 1

Type Aの 方 向 固 定 型 の ス ラ ス タ ー の 場 合 に は，Fig.5‑2に 示 し た シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 例 の よ う に7最 大 推 力 を 発 生 し て い る ス ラ ス タ ー が あ る 一 方 で1ほ とん ど 稼 働 し て い な い ス ラ ス タ ー が あ る と い った 状 況 が 生 じ て お り?ま た }ス ラス タ ー の 数 も TypeBに 比 べ て 2基 多 く 配 置 し て い る た め1や や 非 効 率 的で あ る と 思 わ れ る 。 一方， Type Bの 首 振 り 型 の ス ラ ス タ ー の 場 合 lこは，4基 の ス ラ ス タ ー の 組 み 合 わ せ に よ って 効 率 良 く 制 御 力 を 発 生 す る こ と が で き る た め1短 い 時 間 で 運 動 を 停 止 す る こ と が 可 能 と な り 1よ り 効 率 的 な 位 置制 御 が 行 な わ れ て い る も の と 考 え ら れ る 。さ ら に7浮 体 構 造 物 に 作 用 す る 外 乱 の 影 響 が 小 さ い 場 合 に は，Type Cの よ う に 操 作 パ ラ メ ー タ を 減 らし て 制 御 系 を 簡 略 化 し 7定 点 保 持 を 行 な う こ と も 可 能 で あ る と 考 え ら れ る 。

以 上 よ り 7本 章 に お い て 検 討 を 行 な った ス ラ ス タ ー の 形 式 や 配 置 を 有 す る 制 御 系 に つ い て は7十 分 な 定 点 保 持 性 能 が 期 待 で き る が7実用 的 な 観 点 か らは 振 り 型 の ス ラ ス タ ー を 備 え た TypeBが 少 な い 数 の ス ラ ス タ ー に よ って TypeA  の 場 合 よ り も 有 効 な 制 御 力 を 得 る こ と が で き ?ま た 4基 全 て の ス ラ ス タ ー の 推 力 と 方 向 を 調 整 す る こ と に よ り 1操 作 パ ラ メ ー タ を 簡 略 化 し た TypeCよ りも 細 か な 制 御 が 可 能 で あ る と 考 え ら れ る た め 7よ り 効 率 的 な 定 点 保 持 の た め に

は 首 振 り 型 の ス ラ ス タ ー を 装 備 し た TypeBが 有 効 で あ る と 考 え られ る 。

5 . 3  

非 定 常 な 外 吉

L

が 制 御 性 能 に 与 え る 影 響

本 節 に お い て は ? 非 定 常 な 外 乱 と し て 時 間 と と も に 風 速 が 変 動 す る 風 お よ び 流 速 が 変 化 す る 潮 流 が 浮 体 構 造 物 に 作 用 す る 場 合 に つ い て⁷定 点 保 持 運 動 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 を 行 な う 。 こ の 時 〉 浮 体 構 造 物 に 装 備 す る ス ラ ス タ ー と し て は¹前 節 で 行 な った 検 討 か ら 定 点 保 持 に 対 し て 有 効 で あ る と 考 え ら れ る 首 振 り 型 の ス ラ ス タ ー を

4

基 装 備 し た

F i g . 5 ‑ 1( b )

に 示 し た

TypeB

を 想 定 し 7制 御 系 に 最 適 レ ギ ュ レ ー タ を 適 用 し た 場 合 の 非 定 常 な 外 乱 下 に お け る 定 点 保 持 性 能 に つ い て 検 討 を 行 な う 。

5 . 3 . 1  

変 動 風 の 影 響 下 に お け る 浮 体 構 造 物 の 運 動 の シ ミ ュ レ ‑ シ ョ ン 計 算 例 お よ び 考 察

風 速 が 変 動 す る 非 定 常 な 外 乱 の 下 で⁷最 適 レ ギ ュ レ ー タ を 適 用 し た 制 御 系 を 用 い た 場 合 の 浮 体 構 造 物 の 定 点 保 持 運 動 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 を 行 な う。外 乱 と し て 作 用 す る 変 動 風 の 表 現 に は

D a v e n p o r t

の ス ペ ク ト ル を 用 い る も の と す る 。 こ の 時7変 動 風 の ス ペ ク ト ル

S u ( f )

は 次 式 の よ う に 表 わ さ れ る 。

た だ し ¹

S u   ( f )   =  ~4](~ふ10 f  ‑ ‑ ‑

^VV lU 

( 1   + 

X D 4 I 1  

X 1 ) 4 / j   Xn

二

1 2 0 0 f 

ム/ 1!VV10 

1!VV10  : 基 準 高 度 10mに お け る 平 均 風 速

!(  : 地 表 面 摩 擦 係 数 ( 水 上 :]{ = 0.003) 

f 

: 変 動 風 の 周 波 数

( 5 . 3 )  

V

w  (m / s c c )   20

寸

10 十'M./\ハJヘh小~内川刊か相判hμh川門ルザV.J'IV品ハ

o  。

~ι

250 

l

500  t i m

巳

( s e c )

F i g . 5 ‑ 8  Example o f  t i m e  h i s t o r y  o f  w i n d   v e l o c i t y  

この 時 } 任 意 の 時 支JI

t

に お け る 変 動 風 の 平 均 風 速 か ら の 変 動 成 分 ムV_w

( 1 . )

は.次 式 の よ う に し て 求 め る こ と が で き る 。

ム 川 ) =針叫ん)ム ! k 叫 仏

t

十乱)

た=1

ム ム =  人 ‑ ! k

^ー1

/

よ

ーー

ん + ! k ‑ 1

‑ フ

( . 5 . < 1 )  

た だ し 1

f h  

は

o <  f h

く

2 π

で あ る よ う な 一 様 乱 数 で あ る 。

F i g . 5 ‑ 8

に 風 速 の 変 動 の 一 例 と し てj平 均 風 速 V

w

が 10.0

m / s e c

の 場 合 の 風 速 の 時 系 列 を 示 す。

浮 体 構 造 物 の 運 動 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 は7空 間 固 定 座 標 系 の 原 点 、 に 停 止 し て い る 浮 体 構 造 物 に 対 し て ? 計 算 開 始 と 同 時 に 外 乱 と し て 潮 流 と 風 を 与 え7

浮 体 構 造 物 が 外 乱 に よ っ て 原 点 、 か ら 流 さ れ 始 め て か ら 一 定 時 間 経 過 後1再 び 原 点 、 に 戻 っ て 停 止 す る よ う に 運 動 の 制 御 を 開 始 す る も の と し た 。 ま た ス ラ ス タ ー が 発 生 す る 制 御 力 に 対 し て は3前 進 速 度 の 影 響 に よ る 制 御 力 の 減 少 は

r

い も の と 仮 定 す る 。 ( . 3

. 2 2

) 式 に 示 し た 重 み 行 列

R

_1l

R

2の 各 要 素 の 値 は1 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 を 繰 り 返 し 行 な い₇外 乱 を 受 け た 時 の 浮 体 構 造 物 の 原 点 、 か ら の 変 位 が 小 さ く 7か っ 原 点 、 に 戻 っ て 停 止 す る ま で の 時 間 が 短 く な る よ う に 決 定 し た 。 以 下 に 示 す 計 算 は1ω1"""'"ω3=1.0×102?ω4"""'"ω9= l.0と し て 行 な っ た も の で あ る 。 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン 計 算 時 聞 は . 500秒 ま で と し1制 御 系 の 離 散 時 間 は l抄 で あ る 。 ス ラ ス タ ー 1基 あ た り の 最 大 推 力 は 実 機 で 使 用 さ れ て い る 紅 ! 支 の :H)

U ，¥・(m/sec) 0.5  0.0 

U 

‑一一ー一一一一 :r  250  lime (sec) 

r (deg;sec)  0.5 

‑0.5^J  L‑0.5 

'

(0 ，Yo (m)  30.0 

0.0 

‑30.0 

τX'τy (ton)  100.0 

0.0 

‑100.0 

(a) Time hislories of II ，V ，r 

一一一一一:Yo 

‑一一一

ψ

250  time (sec)  (b) Time histories of Xo ，Yo，

ψ 

φ(deg)  5.0 

‑5.0 

:τx て:(lon m)  一一一一一τ:y r 2000.0 

一一一一一一一 ・てE

0.0 

‑2000.0  (c) Time hislories 0'1τx' r y'τz 

Xo (m)  40 

20 

。

‑20 

‑40 ‑40  ‑20 

。

20  40  Yo (m)  (d) Trajectory of the offshore plat[orm 

Fig.5‑9 Time his.tories and trajectory of the offshore platform under llns.tea.cly  wind  ( Type B : Vc ^{= 2.0 m/sec}， Vw^{二 10.0m/sec )} 

u， v (m/sec)  0.5  0.0 

‑0.5 

Xo ，Yo (m)  30.0 

0.0 

‑30.0 

τX'てy(1011)  100.0 

0.0 

‑100.0 

:u  一一一一一一ーー:v 一一ーーー一一 :r  250  lime (sec) 

(a) Time hislories 0' 1u，¥I，r  :xo 

‑一一一一:Yo

‑ ー ー :ゆ 250  time (sec) 

(b) Time hislories 0 '1Xo ，Yo，φ 

‑て

J 

一一一ーー一一ー・ア匂y 一一一ーーーー :て.

I.r‑;:一一一一一一一一一一一 250 

(c) Time hisl0ries of r x' r y' r二

r (deglsec)  0.5 

‑0.5 

ψ(deg)  5.0 

‑5.0 

τ: (1011 m)  2000.0 

0.0 

‑2000.0 

Xo (m)  40 

20 

。

‑20 

‑40 

I I  I I  ! 

I I I 

同

I 

‑40  ‑20 

。

l 外 イ

J

~__lふ

ー同

20  40  Yo (m)  (d) Trajeclory ()f the offshore platform 

Fig.5‑10 Time his.tories and trajectory of .the offshore platform ¥1 n<二lers.teady wI nd  ( Type 

B  :  V c 

^{= 2.0 rn/sec}， 

V

_w^二 10.0rn/

刈 )

u， v (m/sec)  0.5  0.0 

‑0.5 

λ:0 ，Yo (m)  30.0 

0.0 

‑30.0 

τ^正， 7: Y (ton)  100.0 

0.0 

‑100.0 

:u  一一一一一一一一:ν ー一一一一一一 :r  250  time (sじc)

(a) Time histories of lI.，ν，r 

:X(} 

一一一一一 :Yo  一 一 一

ψ

250  time (sec)  (b) Time histories oL¥:o ，Yo，

ゅ

r (deg;sec)  0.5 

‑0.5 

ψ(deg)  5.0 

‑5.0  :τ x τ z  (ton m)  一一一一一:τy r 2000.0  一一一一一一一 ^・てー

0.0 

‑2000.0  (c) Time histories ofτx，てY'τz

Xo (m)  40 

20 

。

‑20 

‑40 

‑40  ‑20 

。

20  40  Yo (m)  (d) Trajectory of the offshore platform 

Fig. .5‑11 Time his tories and trajectory of the offshore platforn1 under unsteady wind  ( Type B : 1

ら =

'.2.0 m/sec

， 

lIw二 20.0m/sec ) 

u， v (m/sec)  0.5  0.0 

‑0.5  Xo ，Yo (m) 

30.0  0.0 

‑30.0  r x'τy (ton) 

100.0  0.0 

‑100.0 

:u  一一一一一一一一:v 一一一一一ーー :r 

250  time (sec)  (a) Time histories of u，v，r 

: Xo 

‑一一一一:Yo

‑一一一一

: φ

/  250  time (sec)  (b) Time histories ()f Xo ，Yo，ψ1 

r (deglsec)  0.5 

‑0.5  ゆ(deg)

5.0 

‑5.0 

:てx τz(ton m)  一一一一一:τy r 2000.0  一一一一ー一一 ・てー

0.0  250 

‑2000.0  (c) Time histories ofてx'てy'r : 

.'1:0 (m)  40 

20 

。

‑20 

‑40 

~ _‑ 三 :

^v 

V 

e 

‑40  ‑20 

。

40  Yo (m)  (d) Tr可じctory()[ the offshore plat[orm 

20 

250  time (scc) 

‑0.5J 

V 

^[‑0.5 

(a) Time histories of U， V ，r 

U， v (m/sec)  0.5 

:U 

一一一一ー一一一:ν 一一一一一一一 :r  0.0 

λ:0 ，Yo (m) 

30.0  一一一一一 :Yo  一 一 一 :ゆ

‑30.0 

250  time (sec)  0.0 

r (deg/sじc) 0.5 

Xo (m)  40 

20  ψ(deg) 

5.0 

。

‑20 

‑5.0 

τX'τy (ton)  100.0 

(b) Time histories of Xo ，Yo，ゆ

:τxτ;; (ton m)  一 一 一τ:y r 2000.0  一一一一一一ー :てー

20 

0.0 

250  time (sec) 

‑40 ‑40  ‑20  40 

Yo (m)  (d) Trajectory of the offshore platform 

。

0.0 

‑100.0^J  L‑2000.0  (c) Time histories of 7: x' 7: Y'てこ

Fig.5.‑13 Time rustories and trajectory of the offshore platform under uns.teacly wind  ( Type B : 

V

c ⁼ 2.0 m/sec

， 

1

ぺ

v= 30.0 ln/sec ) 

U，ν(m/sec)  0.5 

:U 

‑一一一一一一一.ν 一一一一一一ー :r  0.0 

250  time (sec) 

‑0.5 

Xo ，Yo (m)  30.0 

(a) Time histories of u，v，r  :λ:

。

ーー一一一:Yo

‑ 一 ー ー :ゆ

‑30.0 

250  time (sec)  0.0 

︑︑lノPしH回5

6 u 

ρしVAU 〆

' a _︑

︑

y'  

Xo (m)  40 

ド

^y / 

L 三 ‑

‑

‑

_ー

.岡

ドキュメント内 浮体構造物の定点保持に関する研究 (ページ 74-82)