白VA叩J7

Uo

= 0.00 叫sec

_J

Cコ

3

Uo

= 0.14叫sec

_J

Cコ

×

Container

n，L

(T 8=-0.56 kg， T s=+0.56 kg)

T anker

-2 -1

(丁目=-1.48 kg， T s=+ 1.48 kg)

Fig.5.13 Turning motion due to tugs pushing both bow and stern for a container ship & tanker

Uo = 0.00吋sec Uo=0.14叫sec

x

31<

x

Container

(T 8=-0.56 kg， T s= 0.00 kg)

Tanker

-2

(T8=-1.48 kg， Ts= 0.00 kg)

Fig.5.14 Turning motion due to a tug pushing bow for a container shi p & tanker

Uo

0.00 m/sec Uo=0.14川sec

一」

x

Container

Tロnker

-2 -1

_.I

Cコ

x

(丁目=

0.00 kg， T

kg)

(T8= 0.00 kg， Ts=+1.48 kg)

Fig.5.15 Turning motion due to a tug pushing stern for a container shi p & tanker

わらず船型による運動特性の違いがより明確に現れており、 コンテナ船型の旋 回半径はタンカー船型やFig.5.1 0に示したLNG船型の場合に比べて5rv6割程 度大きい結果となっている。

ここで実際の港湾内等での操縦運動 を考える場合、Fig.5.12、Fig.5.13で示し た船首タグおよび船尾タグを用いた操船はそれぞれ、 出港時および入港時に比 較的多用される操船ノマターンである。 ターニングベースンが船長の2倍となっ ている港湾基準の場合71)、Fig.5.14およびFig.5.15のシミュレーション結果を見 る限り においては、 本コンテナ船の場合、 出入港時の運航については十分注意 を払う必要があることを示していることになる。

もちろんこれらのシミュレーション結果に関しては、 今後、 実船試験、模型試 験による実績値との比較によって妥当性の検証を行う必要があると考える。 し かしこれまで大斜航角を伴う広範囲な操縦運動に対する流体力微係数の推定法 が確立されていないことを考えると、模型試験を行うことなく個々の船型を対 象に基本的な運動特性が推定できる本手法は、特に設計の初期段階において操 縦性能に関する諸検討を行う上で有用であると思われる。

5.7 結言

本章では、前章までに示した広範な斜航状態における船体のcross flowに着目

した理論的な考察を基に、船が大きな斜航角を伴う時の操縦運動数学モデルに ついて考えた。次に船体流体力に関する検証データを得るための拘束模型試験 法および結果の解析方法について述べた後、模型試験の解析結果と比較しなが ら数学モデルに含まれる諸係数を理論的に求める方法を示した。 さらに本数学 モデルを用いて大斜航角時の船の操縦運動をシミュレーション計算を行い、自走 模型試験結果との比較を通して数学モデルおよび数学モデルに含まれる諸係数 値の妥当性について検証した。 最後に、本数学モデルおよび諸係数値の推定法 の造船設計あるいは操船設計への応用の可能性を考察するために、 シミュレー ション計算によって船型と大斜航角時の操縦特性との関連について調べた。

本章で得られた結果を要約すると次のようになる。

(1) Cross flow dragの概念を基に、前進運動が支配的な場合の通常の数学モデ ルとの対応も考慮に入れつつ、大斜航角を伴う船の操縦運動を対象とした 主船体流体力に関する数学モデルを導いた。

(2)拘束模型試験結果とcross flowの概念から得られる船体流体力との比較か ら、第2章および第3章で述べた推定法で得られる真横移動時のcross flow dragの船長方向分布に対して、回頭運動の影響を考慮で きる簡便な手法 を提案した。 その結果、斜航のみならず回頭運動が大きい状態に対応した 船体の流体力微係数についても、模型試験を行うことなくしかも精度良く 推定可能となることを示した。

(3)本章で 導いた数学モデルおよび計算によって求めた流体力微係数を用い て、タグ操船に関する自走模型試験に対応したシミュレーション計算を行 い模型試験結果と比較した。その結果、シミュレーション計算は自走模型試 験で見られた多様な操縦運動を全体的に良く再現していることが分った。

(4)これらの比較により、本章で 示した数学モデルおよび諸係数値の推定法 は、大きな斜航角を伴う船の操縦運動計算に対し有効であることを確認し

た。しかしやや不十分な精度の運動計算結果もあり、特に斜航・ 回頭が共 に大きい連成運動時の 流体力の推定精度を向上させる必要性が明らかに なった。

(⁵)検証した上記数学モデルおよび諸係数の推定法を用いて、異なる2隻の船 型を 対象 にシミュレーション計算を行い、船型と大斜航角を伴う船の操縦 特性との関連を調べた。設計の初期段階では、時間的な制約から対象船舶 の模型試験を 実施できない場合が多く、模型試験を行うことなく船型を加 味して流体力微係数を推定し、 さらにシミュレーション計算によって個々 の船の操縦運動を求める本手法は、造船設計あるいは操船設計への応用の 可能性を 考える上で極めて有意であると思われる。

(6)しかし今後種々の船型に対するシミュレーション計算を行い、実船試験、模 型試験による実績値との比較によって妥当性の検証を行っていく 必要があ ると考える。