コンテナ船船体の動的弾性応答計算に基づく構造健全性評価: 第1報　向波中の非定常時刻歴船体運動解析

摘要

Enlargement of containerships during this decade has brought about imminent concerns on ship's dynamic elastic response and its influence on ultimate and fatigue strength of hull structures. The authors reviewed literatures on this topic, identified problems to be solved, and firstly developed a dynamic elastic response analysis system comprising ship motion analysis based on Rankine source method and 3D finite element analysis based on newmark-β method, enabling simulation of hull stresses including dynamic elastic components. Comparison of calculated results and model test results was carried out both in regular and irregular waves. It was confirmed that this system can simulate ship motions, hydrodynamic pressure and vertical bending moment including dynamic elastic response with sufficient accuracy. Based on the achievements, future tasks were identified as expansion of the applicable scope of the system, further verification of calculation accuracy including comparison with full scale measurement, parametric studies of the effect of various parameters on dynamic elastic response, and rational generation of design irregular waves.%スラミングおよびそれに誘起されるホイッピングにより船体に大きな曲げモーメントが加わり，甲板の座屈や場合によっては船体の折損事故につながる可能性があることは古くから知られている.1935年，三陸沖で演習中の日本海軍第4艦隊が未曾有の台風に遭遇,駆逐艦2隻の船首部が切断された事故に関連して，駆逐艦の1/15模型を用いた水槽実験が行われたその結果，速力の増加に従い，スラミングに伴う船体の2節振動応答が明確に観測された.熊倉らは既に1974年の時点で，800TEUコンテナ船の就航中の実船計測を行い,バウフレアスラミングに起因する明瞭なホイッビング応答を観測している.報告されているホイッピングによる縦曲げ応力は船体中央部で3kgf/mm~2程度であり，波浪による船体縦曲げ応力と同程度のものであった.同じ頃，McCallumは，上甲板に座屈損傷を生じた船長130m〜160mの複数の高速貨物船について，ホイッビングによる縦曲げモーメントが大きくなる条件の検討を行い，船首フレア部の水平投影面積を用いた基準化を初めて試みた.山本らは，1980年冬季の野島崎沖で船首部を折損したばら積み貨物船尾道丸に関連して，TSLAMによる船体応答解析を行い，規則的なうねりにより船体のピッチングが增幅した段階で不規則なうねりと重なり合い激しいボトムスラミングが発生した場合に，船首部に大きなサギングモーメントが発生する可能性が大きいことを示した.