top bar


流体設計系 推進・氷海性能研究グループ

LAST UPDATE: 2010/8/2


  [推進性能研究グループとは]

 このグループは推進性能の良い船の形(船型という)とプロパルサ(推進器)を開発する研究をしています。船型には船体のみならず、舵やキール、フィンなどが含まれます。船を少ない燃費で走らせるためには性能の良いプロパルサが必要です。
 この研究グループは、平田信行(グループ長)、工藤達郎、川並康剛久米健一、下田春人、松沢孝俊、若生大輔、一ノ瀬康雄(併任)、金田成雄 (併任)、黒田麻利子(併任)から成っています。

 研究の概要は
NFD(数値流体力学、CFDを含む)とEFD(実験流体力学)の知見を利用した新しい船型とプロパルサの開発とその評価法についての研究を行っています。
船などの運動体の抵抗・推進性能に関する科学的評価法と設計法の研究を行っています。
CFDなどのNFDプログラム・コードなどの設計・解析ツール開発のための基礎的な研究を行っています。
次世代船舶用の船型とプロパルサ開発の研究も行っていきます。


[推進性能とは

 推進性能とは、船が進もうとすると主に水(海水)から抵抗を受けますが、これにうち勝って船を推進させるための力の大小を言い、これが同じ大きさの船、速力または仕事(積荷)などに対して、小さい船を推進性能が良いと言います。
 従来、船は波、潮流、風のない状態(平水中)で推進性能の良い船を開発していましたが、最近は波浪中で抵抗の少ない船や馬力または燃料消費量の少ない船の船型について研究を行っています。更には、推進性能ばかりでなく、運航コストや船価などまで含めた総合性能で評価する様になっており、船型開発の時に考慮することが必要となってきています。



[プロパルサとは

 船体を航走させるためには、推進装置が必要であり、よく知られているものとしてスクリュー・プロペラ(通常、プロペラと呼ばれることが多い)があり、この他に外輪プロペラ、帆などがあります。
 プロペラも幾つかの種類があり、よく目にする通常型プロペラの他、可変ピッチプロペラ、ダクトプロペラ、二重反転プロペラの他、現在話題となっているポッテッド・プロペラがあり、それぞれの長所や特徴があるので、これらを考慮して用いられます。



[キャビテーションとは

 船を動かすプロペラは効率良く推力(スラスト)を出すため、プロペラ翼の背面(前進面)側の圧力は真空近くまで低くなります。この様な低い圧力の所では、常温(15℃)でも沸騰し、泡の固まりができ、この現象はキャビテーションと呼ばれます。
 キャビテーションが発生すると、つぶれる時に高い圧力が発生するので、プロペラや舵を損傷します。また、ノイズを発生するので潜水艦や音響ソナーをもつ船では問題となります。現在一番問題となっているのは船尾振動で居住性、安全性の観点から商船では最も重視されており、この予測技術の向上が最も期待されています



推進性能の評価とこれを可能にする水槽

 船型の推進性能は今でも平水中で行うのが基本となっており、このため曳航水槽という非常に大きなプールで模型船を引っぱって性能を計測することで実船の性能を評価します。この模型試験による手法は100年以上前に開発され、今日までデータの蓄積と試験法の改良がなされてきています。当研究所には2本の曳航水槽があります。一つは三鷹第2船舶試験水槽(通称、大水槽、400m水槽)であり、長さ400m、幅18m、深さ8mで世界有数の大きさを誇っています。もう一つは、三鷹第3船舶試験水槽(通称、中水槽)であり、長さ150m、幅7.5m、深さ3.5mで、水深を変化させることができます。また、両者は種々の波を発生させることが出来ます。実海域を想定した波浪中性能の研究も行っています。この他に、プロパルサを中心に推進性能を評価するため、大型キャビテーション(空洞)水槽があります。曳航水槽と異なり、水が水槽内を循環する回流水槽であり、キャビテーションを発生させることができる様に真空近くまで水槽内を減圧できます。長手方向16m、高さ10mの日本最大のキャビテーション(回流)水槽です。詳細は施設のページを御覧ください。



[船型開発]

 従来の船型開発は過去の試験結果を集積したデータベースや造波抵抗理論やプロペラ理論などに基づき、経験工学的に何隻も模型船を製作し、シリーズ試験等のなかで良い船型を見つける手法がとられてきましたが、現在は大型高速コンピュータの発達に対応した数値計算法(CFDを含むNFD)が数多く開発されたことを受けて、水槽試験の前にNFDで最適船型を見い出し、CFDなどの信頼性が十分に確立していないので最終的に水槽試験で確認する手法がとられるようになってきています。このため、本グループではCFD計算プログラムの信頼性を確認するための検証データを提供するため、不確かさ解析を行うための繰り返し試験を行うとともに、得られた検証データを世界に発信しています。
 これらの取り組みを通して、新しい概念の推進性能の優れた船型の提案をしていく予定です。


[ニュース]
     
2009/7/10 第3回HOPEセミナーを開催しました。
2009/1 「二重反転プロペラ設計プログラム」販売開始しました。
2004/02/23 日刊海事通信に「12,000個積みメガコンテナ船」の研究紹介記事が掲載されました。
2002/03  「SCP設計支援プログラム」販売開始しました。


[主な研究テーマ]

現在遂行中の主な研究
研究年度 研究課題名 研究区分 研究主任
H21- CADや流体計算ソフトなど性能計画基本ツール整備と若手育成 基盤研究 平田信行
H20- ポッド推進器を利用した超幅広2軸船の開発 先導研究 佐々木紀幸
H18- 船舶からの二酸化炭素の排出による地球温暖化の防止 重点研究 佐々木紀幸

過去の研究テーマ
研究年度 研究課題名 研究区分 研究主任
H19-H20 高速船の最適姿勢制御に関する研究 先導研究 平田信行
H18-H20 微細組織制御による推進システム用耐壊食・防汚皮膜に関する研究 受託(JRTT) 植松進
H17-H18 ルート・エロージョン防止フィンに関する研究 科研費 右近良孝
H15-H17 高荷重度プロペラを装着した高速船の性能向上の研究 指定研究 右近良孝
H15-H17 推進性能向上のための数値計算ツールに関する基礎的研究 一般研究 日夏宗彦
H13-H17 水槽環境を考慮した試験法の研究 一般研究 長谷川純
H15-H17 CFD技術の高度化と水槽試験データ利用の研究 指定研究 日野孝則
H13-H17 次世代内航船の研究開発 国土交通省
委託研究
児玉良明
H12-H16 SBDの概念による高速船の船型設計法の研究 特別研究 日夏宗彦
H12 スーパーマリンガスタービンエンジン搭載船の船型開発に関する研究
(H13より国土交通省委託研究「次世代内航船の開発」に移行)
指定研究 日野孝則
H11 ミッション達成を指向した船舶の性能評価技術の研究
(H12より特別研究「SBDの概念による高速船の船型設計法の研究」に移行)
指定研究 日夏宗彦
H9 流力的船尾振動の予測の研究 二国間型 右近良孝
H7-H10 超浅没水プロペラの研究 一般研究 右近良孝
H6-H8 船舶の運航性能と海上輸送効率に関する基礎的研究 一般研究 右近良孝
H4-H6 SCプロペラの設計に関する研究 指定研究 右近良孝
H3-H5 揚力体まわりの渦挙動に関する研究 一般研究 右近良孝
H1-H3 高速船プロパルサの性能予測の研究 一般研究 右近良孝
過去の外部共同研究プロジェクト
研究年度 研究課題名 研究主体 研究代表者
H8-H10 浅没水高馬力プロペラの研究 日本造船研究協会(SR230) 加藤洋治
H3-H5 スーパー・キャビテーション・プロペラに関する研究 日本造船研究協会(SR214) 加藤洋治
H1-H2 ハイリースキュードプロペラの実船性能 日本造船研究協会(SR206) 加藤洋治
 
公表データ

[ BACK ] [ NMRI HOME ]
bottom bar