Maneuvering Simulations of Pusher-Barge Systems...2013/10/15  · 発表論文 Koh, K. K., Yasukawa, H., Hirata, N. Kose, K.: Maneuvering Simulations of Pusher-Barge Systems, J. Marine

プッシャー・バージ船団の抵抗性能と操縦性能

安 川 宏 紀広島大学大学院工学研究科

輸送・環境システム専攻

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Barges at Mississippi RiverSource: http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Barge.jpg

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発表の内容

1. はじめに2. 取り扱うプッシャーとバージ3. 左右対称なプッシャー・バージ船団の抵抗

性能と操縦性能

4. Unconventionalなプッシャー・バージ船団の抵抗性能と操縦性能

5. まとめ

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発表論文

Koh, K. K., Yasukawa, H., Hirata, N. Kose, K.: Maneuvering Simulations of Pusher-Barge Systems, J. Marine Science and Technology, Vol.13, No.2 (2008), 117-126.

Koh, K. K., Yasukawa, H., Hirata, N.: Hydrodynamic Derivatives Investigation on Unconventionally Arranged Pusher-Barge Systems, J. Marine Science and Technology, Vol.13, No.3 (2008), 256-268.

Koh, K. K. and Yasukawa, H.: Comparison Study of a Pusher-Barge System in Shallow Water, Medium Shallow Water and Deep Water Conditions, Ocean Engineering, Vol.46 (2012), 9-17.

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1. はじめに

広島大学曳航水槽における水槽試験結果をベースに，プッシャーバージ船団の抵抗性能と操縦性能について議論する。

プッシャーバージ船団の性能に関する研究はあまり論文化されていないようである。

バージ船団を考える場合，いろいろな配置が考えられる。

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プッシャー・バージ船団の例Pfennigstorf J (1970) Handbuch der Werften X. Band.bearbeitet von Wendel, K., Schiffahrts-Verlag HANSA, C.Schroedter & Co., Hamburg 11.

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2. 取り扱うプッシャーとバージ

水槽試験で用いられたプッシャーバージの模型船(縮尺比1/50)

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供試のプッシャーとバージの要目

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プッシャー船型

•２軸２舵，直径 1.8mの CPPプロペラ•定格回転数 300rpm，主機馬力 1340ps•スパン長 2.0m，コード長 2.0mの矩形舵

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レーキバージとボックスバージ

Rake-barge

Box-barge

Water line shape

foreaft

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左右対称なプッシャー・バージ船団

222.88m

161.92m

100.96m

40m

0m

“ijBP” naming (i = column ; j = row)

9 Conventionally-Arranged Pusher-Barge Systems

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222.88m

161.92m

40m

0m

“iBP(j)” naming (i = Barge Quantity ; j = number)

8 Unconventionally-Arranged Pusher-Barge Systems

Unconventionalなプッシャー・バージ船団

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広島大学曳航水槽: 100m length × 7m width × 4m depth

模型船速 = 0.509m/s (Vs = 7 knots)

喫水 = 54.8mm (Ship = 2.74m) Scale=1/50

水槽試験（22BP）舵，プロペラ無し

3. 左右対称なプッシャー・バージ船団の抵抗性能と操縦性能

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3.1 Outline of Tank Test

Fixed roll and heave 9 Different Combination of Pusher-

Barge Systems

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3.2 Test Results and Hydrodynamic Derivatives on Maneuvering

Hydrodynamic forces

抵抗係数

操縦流体力微係数

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流体力微係数のまとめ

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3.3 Effective Horse Power (U=7kn)

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3.4 Maneuverability

Turning Performance (δ=20deg)Zig-Zag Performance (10/10Z)Stopping Performance

得られた流体力微係数を用いた操縦運動シミュレーション計算

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(1-a) Turning Performance

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(1-b) Turning Performance

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(2) 10/10 Zig-Zag Performance

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(3) Stopping Performance

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4. Unconventionalなプッシャー・バージ船団の抵抗性能と操縦性能

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4.1 操縦流体力特性

Model speed = 0.509m/s (Vs = 7 knots) 8 Different Combination of Pusher-Barge

Systems

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(1) Hydrodynamic Derivatives Equations Evaluation

Hydrodynamic equationsConventional (Symmetry on Port & Starboard)

Unconventional (Asymmetry on Port & Starboard)

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(2) Hydrodynamic Derivatives

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4.2 Effective Horse Power (4BP)

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4.2 Effective Horse Power (6BP)

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4.2 Effective Horse Power (8BP)

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4.2 Effective Horse Power (U=7kn)

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4.3 Turning Simulations

Simulation program – written using FORTRAN program

Simulation Outline Rudder = 20 deg angle Calm water (no wind, wave or current) Deep and unlimited water Propeller = 300RPM, CPP Approach speed = 7 knots

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Turning Performance (4BP)

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Turning Performance (6BP)6BP(3) = smallest turning

circle→ Smallest C value→ Big rudder force due to

resistance and propeller pitch ratio

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Turning Performance (8BP)

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Turning Performance (8BPと33BP)

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5. まとめ：左右対称なバージ船団

バージ数が増えて，船団の幅が広くなるもしくは全長が長くなると，直進航行時の有効馬力は大きくなるものの，バージ数当たりの有効馬力は小さくなり，輸送効率が向上する。

全長が長い船団ほどAd は大きくなるが，全長が同じ場合には，幅が大きい船団ほどAd は大きくなる。

まとめると，同じバージ数同士であれば，全長が長い（全幅が小さい）ほど輸送効率は高くなるが，操縦性能は劣る。

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5. まとめ：unconventionalなバージ船団

バージの平面形状に段差があるような船団の抵抗性能は悪化する。

船尾の左右対称性が壊れるような船団の配置を施すと，旋回性能は向上する。

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スライド番号 1スライド番号 2発表の内容発表論文1.　はじめにプッシャー・バージ船団の例2. 取り扱うプッシャーとバージ供試のプッシャーとバージの要目プッシャー船型レーキバージとボックスバージ左右対称なプッシャー・バージ船団Unconventionalなプッシャー・バージ船団水槽試験（22BP）�舵，プロペラ無し3.1 Outline of Tank Test3.2 Test Results and Hydrodynamic Derivatives on Maneuveringスライド番号 16流体力微係数のまとめ3.3 Effective Horse Power � (U=7kn)3.4 Maneuverability(1-a) Turning Performance(1-b) Turning Performance(2) 10/10 Zig-Zag Performance(3) Stopping Performance4. Unconventionalなプッシャー・バージ船団の抵抗性能と操縦性能4.1 操縦流体力特性(1) Hydrodynamic Derivatives Equations Evaluationスライド番号 27(2) Hydrodynamic Derivatives4.2 Effective Horse Power (4BP)4.2 Effective Horse Power (6BP)4.2 Effective Horse Power (8BP)4.2 Effective Horse Power � (U=7kn)4.3 Turning SimulationsTurning Performance (4BP)Turning Performance (6BP)Turning Performance (8BP)Turning Performance (8BPと33BP)5. まとめ：左右対称なバージ船団5. まとめ：unconventionalなバージ船団