論文 - 村井　基彦

Study on Power Generation of Single Point Absorber Wave Energy Converters (PA-WECs) and Arrays of PA-WECs

Motohiko Murai, Qiao Li, Junki Funada

Journal of Renewable Energy ( Elsevier )  164   1121 - 1132   2021年02月  [査読有り]

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The effects of humanity’s carbon footprint deserve attention and remediation. The ocean can provide an abundant source of renewable energy instead of fossil fuels in the form of wave energy. However, wave energy collection needs to be comparable in terms of cost and efficiency to be considered a viable alternative. Point Absorber Wave Energy Converter (PA-WEC) is one method of capitalizing on the ocean’s wave energy. Past research provides methods for optimizing control force parameters for single PA-WECs. This paper provides methods for optimizing control force parameters for arrays of PA-WECs; optimization considers factors such as radiation hydrodynamic interactions, diffraction hydrodynamic interactions, array arrangements, and wave incident angles. In section 2, we outline the steps to determining optimal control forces. In section 3, we present numerical simulations of PA-WECs and compared the results between single PA-WEC systems and arrayed PA-WEC systems.

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A Novel Conceptual Design of a Dynamically Positioned Floating Wind Turbine

Shengwen Xu, Motohiko Murai, Xuefeng Wang, Kensaku Takahashi

Journal of Ocean Engineering ( Elsevier )  221   2021年02月  [査読有り]

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Currently, all floating wind turbines served on the sea are positioned by the mooring system. A novel conceptual design of using the dynamic positioning system (DPS) to position the floating wind turbine is proposed in this paper. Certain benefit aspects of the proposed conceptual design are elaborated. A time domain simulation for the designed floating wind turbine is conducted to demonstrate its effectiveness. It is obtained from the results that approximately 1/2 of the generated energy is utilized by the DPS to keep the floating wind turbine positioned if current forces are not considered, while the ratio becomes 4/5 if current load effects are taken into account. Thus, the proposed conceptual design is demonstrated to be feasible in the view of conservation of energy. The impact of several primary design variables, such as the diameter of the wind turbine rotor, the diameter of the thruster and the wind speed, on the power ratio is specifically investigated. To make the conceptual design more convincible, several representative operational situations of the floating wind turbine in its lifetime are analyzed. It can be found that the situations that the consumed power is larger than the generated power can be effectively tackled by the stored hydrogen converted in the far long period of operation of the wind turbine in rated wind speed. Considering the proposed concept has particular benefits that cannot be replaced by conventional moored floating wind turbines, further research on the novel concept is warranted.

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Short-Time Wave Force Prediction and Control Strategy for a Point-Absorber WEC

Qiao Li, Motohiko Murai, Daisuke Kitazawa

Journal of Ocean Engineering ( Elsevier )  218   2020年11月  [査読有り]

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There are several numerical analyses for solving the hydrodynamic responses of a floating body in the time domain. Most of these provide a theoretical solution in the given irregular waves. However, the solution can be obtained only if accurate irregular waves represented by the wave spectrum are provided. Because we consider actual operation, we know that it is difficult to detect accurate irregular waves instantaneously as accuracy is required in most time domain analyses for the control force feedback to the system. This paper proposes a new method to predict the practical wave force from the displacement of waves of a floating body in the time domain analysis almost instantaneously. This method, that can be applied to predict forces in the wave energy converter with a linear electric generator, helps us to select the control force for higher conversion of electric power. We confirm the algorithm and examine its effectiveness used statistical database of real sea waves. We showed the limits of the range of application by ACL control algorithm and hybrid control algorithm under ideal conditions when considering physical motion restrictions and output restrictions that are always present in actual equipment.

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OWC型波力発電装置を模した水槽実験における流体力係数の尺度影響に関しての研究

村井基彦, 藤岡昌希, 長島拓也

第28回海洋工学シンポジウム ( 日本海洋工学会・日本船舶海洋工学会 )    OES28 - 078   2020年09月

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大きな縮尺模型を使う場合，原理的な部分は維持されるもののその他の影響が相対的に大きくなることで，縮尺が小さくなれば気にならなくなる力の成分が全体に影響を与え，性能を過小に評価され，実機としては有力な候補になり得たにもかかわらず初期段階で候補から漏れてしまうことがあり得る。本研究ではOWCモデルを対象として，想定実機に対して1/30，1/60，1/120の模型を用いて，OWCに作用する力の成分を分解しつつ，それらの成分に対する尺度の影響を実験的に調べた。

養殖網の動的特性が浮体式洋上風車に与える影響

村井基彦, 坂本 翔, 中嶋拓未, 吉田毅郎, 李 僑, 北澤大輔

第28回海洋工学シンポジウム ( 日本海洋工学会・日本船舶海洋工学会 )    OES28 - 056   2020年09月

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「養殖いけす付き浮体式洋上風力発電」では，洋上風力により発電した再生可能エネルギーを養殖に利用することができるだけでなく，養殖いけすのゲージの設計によっては，浮体式洋上風車の運動を抑制し，浮体式風車としての安全性や利用性の向上の可能性がある。本研究では，主に後者の視点から，養殖いけすを浮体式洋上風車に設置した場合，浮体式洋上風車の波浪中運動がどのように変化するのか、また，浮体の波浪中運動にとってはどのような養殖いけすの波浪中性能が望ましいのかという視点で基礎的な検討を行った。

HOW THE HYDRODYNAMIC RESPONSE OF PA-WECS’ ARRAY UNDER MAXIMIZING THE POWER GENERATION BY ITS ARRANGEMENT AND CONTROL FORCE CHANGE?

Motohiko Murai, Junki Funada, Li. Qiao

Proc of the ASME 2020 39th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2020 ( ASME )  OMAE2020   1 - 8   2020年08月  [査読有り]

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As for the maximization of the power generation of the array, the authors have proposed the arrangement concept of the array increasing the power generation potential and the way of the determination of the individual control force on each WEC for maximizing the power generation of the array. In the research, we also examined the sensitivity of the arrangement and control force. As a result, there is a best interval among the WECs for each number of the array of WECs and wave frequency. In this paper, we examine how to change the whole hydrodynamic motion which is 6 times of the number of arrayed WECs by the hydrodynamic interaction among them under controlled for maximizing the arrayed WECs power generation.

EXPERIMENTAL STUDY OF SLAM FORCES ON EXTERNAL TURRETS WITH DIFFERENT TOP ANGLES

Yuki Ishihara , Motohiko Murai, So Nakanishi, Shunji Kato, Yasuharu Nakajima

Proc of the ASME 2020 39th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2020 ( ASME )  OMAE2020   1 - 8   2020年08月  [査読有り]

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The Eexternal turret is widely used for mooring FPSOs. However, external turrets can be exposed to slamming and it leads to generate FPSO's whipping. To analyze the fatigue strength of the FPSOs, probability distributions of slam forces acting when slamming happens are necessary. In this study, we examined the probability distribution of peak slam forces, the effect of the top angle on slam forces, and the difference of two types (fixed and oscillator-mounted) tests. For three turret models with different top angle (180°, 160°, and 140°), two types of model tests were carried out.

ポイントアブソーバー型浮体式波力発電システムの列配置が発電量に与える影響に関する研究

舩田 純希, 村井 基彦, 李 僑

日本船舶海洋工学会論文集 ( 公益社団法人 日本船舶海洋工学会 )  31 ( 0 ) 59 - 71   2020年07月  [査読有り]

共著

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複数の浮体式波力発電機を想定し，発電機の制御力・銅損および浮体間の流体力学的相互干渉と運動方程式の連成から複数浮体での発電量を最大化する最適な制御力について定式化及び数値的解法を提案した。また，提案した手法による数値計算を通して，発電期待値最大化できる浮体配置およびその感度などを調査し，発電期待値が2割以上増加する浮体配置およびその配置の許容範囲など示した。

DOI CiNii

ポイントアブソーバー型浮体式波力発電システムを想定した不規則波中で発電量期待値を得る制御力に関する考察

村井 基彦, 飯倉 響

日本船舶海洋工学会論文集 ( 公益社団法人 日本船舶海洋工学会 )  31 ( 0 ) 73 - 81   2020年07月

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PA-WEC に関しては様々な構想や研究が実施されてきており，例えば単機のPA-WEC における適切な制御力が，線形理論の規則波の範囲内では解析的に求められることが示されている。一方，不規則波中の問題については，不規則波の主成分の波周期で定められる制御力係数を選択する手法や，モデル予測制御(MPC)で入射波の短期予測およびその予測された入射波情報を基にその予測期間内での発電量最大化を達成する選定手法や，数秒以内の直近のデータから現瞬間的な規則波を予測的に仮定し，規則波に基づいた制御力を与える手法などが提案されているが、規則波の重ね合わせによる最大期待値に対して7割程度であった。本研究では，単機PA-WEC の不規則波中の発電効率の問題に対して，線形理論の範囲に於ける最適制御力の時系列に対して解析的な決定手法を提案し，数値計算を通してその有効性の検証を行った．

DOI CiNii

ポイントアブソーバー型浮体式波力発電を想定した 不規則波中での最大発電量を得られる制御力について

村井基彦, 飯倉響

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 公益社団法人　日本船舶海洋工学会 )  30   269 - 275   2020年06月

単著

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PA-WECの発電量を最大化については，従来の研究では不規則波中において一定の発電量は得られているが，その発電効率は規則波中での発電効率と比して，3割～7割程度に留まっており，波スペクトルによっては更に効率が下がる可能性があることが示唆されている． 本研究では，単機PA-WECの不規則波中の発電効率の問題に対して，線形理論の範囲に於ける最適制御力の時系列に対して解析的な決定手法を提案し，数値計算を通してその有効性の検証を行った．

「海の公園」におけるアサリ個体数の変動に関する傾向と考察

村井基彦

日本沿岸域学会誌 ( 日本沿岸域学会 )  32 ( 3 )   2019年12月  [査読有り]

単著

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横浜市南部の東京湾に臨む「海の公園」は潮干狩りスポットとしても有名な人工干潟である。当公園は首都圏近郊の潮干狩りスポットとしては珍しく直接的な稚貝の放流などは行っていない。したがって，アサリの資源量としては自然任せにはなるが，人間活動である潮干狩りは当該域でのアサリの資源量に影響を与えている。著者等は当公園の潮干狩りの影響を観測するため，アサリなどの二枚貝の現存量調査を2003年より始め，以来ほぼ月に一回の観測を15年以上に渡り継続的に実施してきた。本論文ではその現存量調査の結果の一端を紹介すると共に、調査結果に基づき当該域に於けるアサリの現存量の変化について分析・考察を行った。その結果，海の公園に於けるアサリの現存量は大局的には資源量を維持しつつも，その変動には数年単位の周期性が観察され，またその周期年数は殻長によってことなることが確認された。

The study on a trend of the appropriate control forces for maximizing the power generation on lined up multi PA-WECs

Junki Funada, Motohiko Murai, Qiao Li

EAWOMEN2 2019     2019年10月

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Marine renewable energy is expected as an alternative energy source to fossil fuel. Wave energy is one of the marine renewable energy. The object of this paper is an array of Point Absorber Wave Energy Converters (PA-WECs). In the array, complex hydrodynamic interaction occurs among WECs. The interaction affects both increase and decrease of wave power density among WECs. When we aim to maximize the generated electric power, it is necessary to appropriately select the control force of the generator in consideration of the positive effect of hydrodynamic interaction. In the past research, as for a selection of the appropriate control force of a single PA-WEC, the analytical solution is shown within linear system. In this paper, we show the numerical solution of the control force parameter for maximizing the generated electric power of the multi WECs taking the hydrodynamic interaction among the WECs both in diffraction and radiation problem into account. Then we carried out the numerical examination based on proposed method and discussed the effect of the distance between WECs in the linear arrangement on the generated electric power. We also discussed the effect of the number of WEC.

A SIMPLE PREDICTION METHOD OF IRREGULAR WAVES FOR CHOOSING A CONTROL PARAMETER OF A WAVE ENERGY CONVERTER SYSTEM

Motohiko MURAI, Qiao Li

SNAK 2019 Annual Autumn Meeting ( Society of Naval Architects of Korea )    2019年10月

共著

Study on Motion Response of a Floating Offshore Turbines’ Unit with OWC

Motohiko Murai, Ryohei Mochiduki

PRADS2019 ( PRADS2019 )    2019年09月  [査読有り]

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Recently the problem of the global warming rises an importance of using the re-newable energy. Wind energy is recognized as one of the key sustainable energy source. In fact, there are rapidly increase the number of a wind power plant in land and now the power plant extends to offshore area. Therefore, a floating off-shore wind turbine (FOWT) system which can be applied to various sea area is attracted. One of the problem is that FOWT must oscillate in waves. Generally, the FOWT system is horizontal axis system as same as those in land, however, the motion of FOWT in waves causes relatively large acceleration at a nacelle. And it is concerned that the acceleration disturbs the maintenance work. Because the vertical axis type FOWT has a nacelle, which many of the mechani-cal system is in, set near the water level though its efficiency in aerodynamics has disadvantage, it is possible that the maintenance work will be easier. The authors has proposed a concept of twin vertical axis type FOWT. In our past experiment we have confirmed that the twin system can cancel a gyro moments induced by each rotation and the suitable distance of the twin turbine increases the rotational speed of the turbine than the single turbine. On the other hand, the shape of the underwater structure making the needed buoyancy and reducing the passive ex-ternal hydrodynamic force has relatively small stability inducing acceptable but relatively large pitch motion in waves. So, to reduce the pitch motion while gen-erating the electrical energy, we propose a new concept of a floating offshore twin vertical axis turbines system with oscillated water columns (OWCs). The OWC is one of the type of wave energy converter (WEC).

海の公園に於けるアサリ資源量の経年変化について

村井基彦

日本沿岸域学会2019 年度全国大会 ( 日本沿岸域学会2019 年度全国大会 )    2019年07月

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2003年4月から海の公園を対象域として、二枚貝類の現存量をほぼ毎月調査してきた。その間、海の公園では，2003年に青潮の被害が発生し、2005年3月以降には横浜市により一人あたりアサリの採捕量の2kg制限等を含む新たな条例が施行されるなどの政策的な変化もあった。本論文では、この15年間の観測データの中から当該海域の殻長毎の平均個体数密度の変動について第1段階としての解析と検討の結果を示す。

STUDY ON THE GENERATED POWER CHANGES BY THE RELATION BETWEEN AN ARRANGEMENT OF AN ARRAY OF POINT ABSORBER TYPE WECS AND AN INCIDENT WAVE ANGLE

Motohiko Murai, Li. Qiao, Junki Funada

Proc of the ASME 2019 38th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2019 ( ASME )  OMAE2019   1 - 8   2019年06月  [査読有り]

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Using marine renewable energy can contribute providing the energy instead of using fossil fuel. There are some types of marine renewable energy. Wave energy is one of these and no one doubts its vast potential once they glance the sea. The object of this paper is an array of Point Absorber Wave Energy Converters (PA-WECs). In the array, complex hydrodynamic interactions among the array will occur. The interaction influences the wave power density among the array both increase and decrease. When we consider the maximization of generated electric power of the array, the suitable choice of the control force of the generator taken into a positive effect of the hydrodynamic interactions is the key. In the past research, as for a detection of the suitable control force of a single PA-WEC it has been shown the analytical solution within linear system. In this paper, we show the numerical solution of the control force parameter for maximizing the generated electric power of the array taking the hydrodynamic interaction among the array both in diffraction and radiation problem into account. Then we carried out the numerical examination and discussed the good arrangement of an array in waves based on the proposed method and an effect of the choice of the best and better control force.

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CONTROL STRATEGY FOR A POINT-ABSORBER WAVE ENERGY CONVERTER

Li. Qiao, M.Murai

Proc of the ASME 2019 38th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2019 ( ASME )  OMAE2019   1 - 6   2019年06月  [査読有り]

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Linear driving wave energy converter (WEC) system need to control the electric generator to obtain more power generation. Electric power is consumed by control, but it is possible to control the natural period of the floating motion. By resonating the movement of the float part with wave, it is possible to obtain the power generation more than the control power consumption, the total power generation performance will be improved. In this study, to ensure the WEC safety and performance for various wave condition, especially high wave height, the electrical control algorithms are changed for different wave condition. A control strategy is proposed for various wave condition considering the control force limitation and motion amplitude limitation. Basis on the control strategy, the range of operation by electric control is estimated. In addition, by estimating the expected value of power generation in the set sea, the setting parameters of the WEC can be discussed according to the wave situation.

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ENVIRONMENTAL REGENERATION FOR A SMALL-SCALE BEACH “HEDA-MIHAMA PROJECT”

Shigeru Tabeta, Ken Okamoto, Takayoshi Kato, Rikito Hisamatsu, Hiroaki Muto, Akinori Hino, Motohiko … 全著者表示

Proc of the ASME 2019 38th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2019 ( ASME )  OMAE2019   1 - 6   2019年06月  [査読有り]

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In 1950’s and 1960’s, Mihama beach in Heda Bay located on western coast of Izu peninsular had been famous for the richness in shell fauna, for example, about 400 species including rare ones were collected. In 2000’s, however, the impoverishment of ecosystem function has become considerable, which led us to project the investigation on the origin and restoration. The authors carried out field survey in 2007-2008 and found that the impoverishment of Mihama is derived not from surface water but from the benthic environment. The suitability indices (SI) for each environmental factors were calculated by using the results of hydrodynamic and sediment transport simulations. By using the developed scheme, total habitat unit was evaluated for the proposed regeneration plans and compared to that without countermeasures. It was predicted that the removal of the piers will improve the habitat condition in the target site. Based on the proposal by the authors, a water pathway under the pier was built in 2009. The authors conducted field survey again in 2014 and confirmed that the benthic environment has been improved.

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EXPERIMENTAL STUDY ON BUBBLE SIZE MEASUREMENT FOR DEVELOPMENT OF SEAFLOOR MASSIVE SULFIDES

S.Imai, Y. Nakajima, M.Murai

Proc of the ASME 2019 38th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2019 ( ASME )  OMAE2019 ( 6 ) 1 - 6   2019年06月  [査読有り]

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Seafloor Massive Sulfides have been expected to be future mineral resources. To promote the development of Seafloor Massive Sulfides, Seafloor Mineral Processing, a method of extracting valuable minerals from the ores on deep seafloor using flotation to reduce the lifting cost of ores from the seafloor to the sea surface, was proposed. Bubble size measurement by image analysis was carried out by the procedure established at the first phase. While the process of bubble generation at the high pressures was similar to that at the atmospheric pressure, the bubble size was decreased as the pressure rose. The result implies there is a strong correlation between the pressure and the bubble size.

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External タレットに働くスラム力の基礎研究

石原祐希, 加藤俊司, 湯川和浩, 村井基彦

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  28   351 - 356   2019年05月

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近年の海底油田開発は，より大水深での開発へと移行している．大きな水深下では着底式の生産設備の建設が難しく，浮体式設備による生産が一般的である．浮体式設備の代表格である FPSO （ Floating Production, Storage and Offloading system）は，洋上にて石油の生産から貯蔵，積み出しまで行うことができる施設であり，浮体式海洋石油・ガス生産設備の 6 割以上を占めている。本研究では，そこで，FPSO に発生す るスラミングについての係留索破損の危険性がある，External タレットに働くスラム力，圧力の計測試験が行った結果について報告している。

A Study on Electrical Power for Multiple Linear Wave Energy Converter Considering the Interaction Effect

Li Qiao, Murai Motohiko, Kuwada Syu

Journal of Energies ( MDPI, open access Journal )  11 ( 11 ) 2964   2018年11月  [査読有り]

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A linear electrical generator can be used on wave energy converter for converting the kinetic energy of a floating structure to the electricity. A wave farm consists of multiple wave energy converters which equipped in a sea area. In the present paper, a numerical model is proposed considering not only the interference effect in the multiple floating structures, but also the controlling force of each linear electrical generator. In particular, the copper losses in the electrical generator is taken into account, when the electrical power is computed. In a case study, the heaving motions and electrical powers of the multiple wave energy converters are estimated in the straight arrangement and triangle arrangement. In addition, the average electrical power is analyzed in different distances of the floating structures. The aim of this paper is to clear the relationship between the interference effect and electric powers from wave energy converters. This will be useful for deciding the arrangement of multiple wave energy converters.

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タワー構造を備えた大型浮体構造物の強風・波浪中の応答特性

長谷部 雅伸, 竹内 真幸, 小野 秀平, 吉田 郁夫, 嶋田 健司, 中島 秀雄, 村井 基彦

土木学会論文集B3（海洋開発） ( 公益社団法人 土木学会 )  74 ( 2 ) I_958 - I_963   2018年09月  [査読有り]

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大型浮体上に居住目的の高層タワーを備えた構造体について，東京湾を想定立地とした施設計画に基づき，構造安全性と居住性の観点から強風・波浪中の応答特性を水理模型実験と数値解析により検討した．特に本研究ではタワー部分の弾性挙動の効果を考慮し，浮体動揺や係留力，タワー基部での応力などの応答特性に与える影響について検討した．結果として，東京湾における再現期間200年の強風・波浪に対しては，係留力は係留設備の設計目標値を満たすことを確認したものの，タワー頂部の水平変位は浮体構造物の剛体的な回転運動とタワーの弾性応答により大きく増幅した．水理模型実験では，本研究で用いた数値解析では考慮していない浮体部分とタワー部分との連成による共振応答が確認され，特にタワー頂部の動揺応答とタワー基部の応力にその影響が顕著に認められた．

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海洋未来都市構想の技術検証 ― その１ 計画概要 ―

吉田郁夫, 三浦大作, 依田謙人, 内田加苗, 本島禎二, 嶋田健司, 中島秀雄, 小野秀平, 長谷部雅伸, 椚 隆, 竹内真幸, 村井基彦

日本建築学会　学術講演梗概集 ( 日本建築学会 )    2018年09月

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大都市沿岸部での浮体式高層建築技術の確立を目標とし, 湾内における浮体式高層建築の技術検証に必要なモデルプランの設計をおこない，社会インフラとしての共用期間・再現期間を設定し，環境条件を算出した．これを元に技術検証をおこない第三者による認証を得た．

海洋未来都市構想の技術検証 ― その５ 高層浮体建築の構造設計と居住性 ―

椚 隆, 正藤倫宏, 平戸達朗, 中島秀雄, 小野秀平, 兼光知巳, 長谷部雅伸, 吉田郁夫, 竹内真幸, 村井基彦

日本建築学会　学術講演梗概集 ( 日本建築学会 )    2018年09月

共著

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本稿では筆者らがAIP認証を取得した下部構造の上に構築される高層部 24 階建の浮体構造物に関して，高層部の構造設計の概要とその居住性について検討を行い， O‛Hanlon の嘔吐率，日本建築学会の居住性能評価指針により実験結果を評価した上で，振動抑制の対策について述べた．さらに，今後の浮体建築の居住性評価について，そのあり方に付言した．

海洋未来都市構想の技術検証 ― その 4 浮体式人工地盤の構造設計 ―

小野秀平, 中島浩世, 内田加苗, 本島禎二, 長谷部雅伸, 吉田郁夫, 椚 隆, 竹内真幸, 村井基彦

日本建築学会　学術講演梗概集 ( 日本建築学会 )    2018年09月

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本稿では筆者らがAIP認証を取得した浮体構造物を対象とし、海洋未来都市構想の基本設計について，コンクリート製大型浮体構造物の設計例を示しつつ，動揺解析と連動した時刻歴応答解析や，コンクリートの非線形性を考慮した解析への発展が望まれること，全体動揺解析では，暴風や波浪の周波数応答のピークと，浮体構造物の固有振動数が近い場合は，大きな共振応答が生じること，固有振動数は，浮体の剛性および重量，係留ドルフィンのバネ値が大きく関わることから，部材の要求性能を満足するだけではなく，全体応答を低減する部材決定のフローを確立することが重要であることを示した。

海洋未来都市構想の技術検証 ― その３ 強風・波浪中の動揺に関する実験と解析 ―

長谷部雅伸, 兼光知巳, 小野秀平, 嶋田健司, 椚 隆, 吉田郁夫, 竹内真幸, 村井基彦

日本建築学会　学術講演梗概集 ( 日本建築学会 )    2018年09月

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本稿では筆者らがAIP認証を取得した浮体構造物1)を対象とし、東京湾での荒天時を想定した強風・波浪中における動揺応答特性について、水理模型実験と数値解析による検討を行う。水理模型実験では、タワー部分の弾性運動の効果を考慮しその影響を検討し、東京湾での強風・波浪を想定した実験と解析より浮体とタワーの共振影響を定量的に把握した上で構造安全性を確認した。

海洋未来都市構想の技術検証 ― その２ 汎用 3 次元 CAD を利用した復原力算定 ―

三浦大作, 依田謙人, 小野秀平, 長谷部雅伸, 吉田郁夫, 椚 隆, 竹内真幸, 村井基彦

日本建築学会　学術講演梗概集 ( 日本建築学会 )    2018年09月

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本稿では，今回認証を得た海洋都市未来構想 1）の基本設計における復原力算出と判定について検討を行い, ，初期平衡状態 及び，非損傷時，損傷時の算定結果を示し，判定基準に適合することを説明した．

波力発電装置への適用を想定した実用的波強制力予測手法の開発

李 僑, 村井 基彦

日本船舶海洋工学会論文集 ( 公益社団法人 日本船舶海洋工学会 )  27 ( 0 ) 125 - 132   2018年08月  [査読有り]

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本研究では入力・探知した時々刻々の波に対して，正確且つ迅速に波力を予測するために，新たな推定手法を提案する．この手法では，瞬間ごとの波の振動を規則波と仮定し，規則波の周期，位相，振幅などを逐次算出することによって，時々刻々の波力を予測している．この手法については，単に波力だけではなく，発電機の制御力係数の決定にも適用可能である。またリニア発電機を搭載したポイントアブソーバー式波力発電装置を想定し，本手法の有効性を検討する．

DOI CiNii

海洋未来都市構想 GREEN FLOAT 　― その 1 計画概要 ―

吉田 郁夫, 竹内 真幸, 椚 隆, 別所 友宏, 小野 秀平, 長谷部雅伸, 村井 基彦

第２７回海洋工学シンポジウム ( 日本海洋工学会・日本船舶海洋工学会 )    OES27 - 034   2018年08月

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海洋未来都市構想 GREEN FLOAT7）は,「GREEN＝環境都 市」，「FLOAT＝浮体式都市」の２つのイノベーションにより 生じる価値を統合し，新しい地球環境都市の先導モデルにな ることを目指す。GREEN では，CO２ゼロを超えたカーボン マイナス，食料の自給自足，廃棄物ゼロなど地球環境技術を 都市というレベルで理想的に集結させる。FLOAT は，都市そ のものを浮かべるという前提で耐久性に優れたコンクリート を浮体構造物の主材料として，巨大な人工島の建設を目指す。

OWC 付き浮体式双発垂直軸型風車ユニットの浮体運動特性について

村井 基彦, 望月良平

第２７回海洋工学シンポジウム ( 日本海洋工学会・日本船舶海洋工学会 )    OES27 - 082   2018年08月

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本研究では浮体式双発垂直軸型風車と OWC 型発電装置の特徴を活かし、OWC を浮体式双発垂直軸型風車の浮体部に搭載する。具体的には OWC を浮体部に取り付け、OWC による復原力やダンパー効果を浮体部に働かせることによって浮体式双発垂直軸型風車の課題であった浮体のPitch 運動を抑制し、風車の安全性を高める狙いがある。またOWC を浮体に取り付けることによって、OWC の課題であった波の入射による内部水面の上下動ではなく浮体の Heaveと Pitch 運動による揺れで内部水面を相対的に上下動させることが出来るため、OWC による発電の効率化も狙えると考えた。

海洋未来都市構想 GREEN FLOAT 　―その２ 浮体式高層建築の動揺に関する検討－

椚 隆, 吉田 郁夫, 小野 秀平, 別所 友宏, 長谷部雅伸, 平戸 達朗, 鈴木 健司, 竹内 真幸, 村井 基彦

第２７回海洋工学シンポジウム ( 日本海洋工学会・日本船舶海洋工学会 )    OES27 - 035   2018年08月

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本編では，船舶分野で行われてきた乗り心地に関する研究や建築分野での居住性に焦点を当てたものを含めて，関連研究の一部を概観する。次に，本論その 12)で紹介した「大都市近郊小型モデル GREEN FLOAT Ⅱ」の水理模型実験の結果を参照しながら，既往の諸研究で提案されている居住性に関する評価手法を適用することにより，GREEN FLOATⅡの動揺特性について説明する。さらに以上の検討を通じ，浮体式高層建築の居住性能評価についての所見を述べる。

STUDY ON A TIME DOMAIN PREDICTION METHOD FOR WAVE FORCE -APPLICATION FOR A POINT-ABSORBER WEC-

Li. Qiao, M.Murai

Proc of the ASME 2018 37th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2018 ( ASME )  OMAE2018 ( 6 ) 1 - 8   2018年06月  [査読有り]

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There are a lot of numerical analysis for solving hydrodynamic responses of a floating body in the time domain. Most of them can give a theoretical solution in given irregular waves. It means, however, that the solution can be obtained only if the accurate irregular waves represented by the wave spectrum should be given. As we consider the actual operation, we know it is difficult to detect the accurate irregular waves instantaneously as needed accuracy in the most of the time domain analysis for feed backing the control force to the system. This paper proposes a new method to predict the practical wave force from the displacement of waves at a floating body in time domain analysis almost instantaneously. The method, that can apply to predict forces in wave energy converter with linear electric generator, helps us to choose the control force for convert more electric power in irregular waves. We confirm the algorithm and examine its effectiveness.

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On prediction method of optimized control parameters for an array of point absorber type Wave Energy Converters in waves

Murai Motohiko, Li Qiao, Funada Junki, Shigetome Hasuki

2018 OCEANS - MTS/IEEE KOBE TECHNO-OCEANS (OTO) ( IEEE Oceanic Engineering Society )    2018年05月  [査読有り]

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Using marine renewable energy can contribute providing the energy instead of using fossil fuel. There are some types of marine renewable energy. Wave energy is one of these and no one doubts its vast potential once they glance the sea. The object of this paper is an array of Point Absorber Wave Energy Converters (PA-WECs). In the array, hydrodynamic interactions among the array will be increase. When we consider the maximization of generated electric power of the array, the suitable choice of the control force of the generator is the key. In the past research, as for the detection of the suitable control force of the single PA-WEC it has been shown the analytical solution within linear system. In this paper, we show the analytical solution of the control force parameter for maximizing the generated electric power of the array taking the hydrodynamic interaction among the array both in diffraction and radiation problem into account. Then we carried out the numerical examination and discussed the validation of the proposed formulation and the good arrangement of an array in waves based on the proposed formulation.

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海底熱水鉱床開発のための気泡径計測の研究

今井せいら, 加藤俊司, 中島康晴, 村井基彦

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  26   139 - 142   2018年05月

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本研究は海底熱水鉱床開発のための海底選鉱を確立す るために行う基礎研究の一部であり，深海底のような高 圧水中条件下において気泡径計測を安価で簡易に精度よ く行うことを最終目標としている．ビデオカメラ等の撮 影装置は比較的安価であり，水中探査機などに搭載され 既に高圧水中条件下での運用実績もあることから，本研 究では画像解析による気泡径計測法に着目し，目標達成 のための第一段階として大気圧条件下における気泡径計 測の実験を行い，良好な画像を得られる撮影条件の検討 及び計測精度の評価を行った．

FSRU におけるタワーヨーク係留システムの設計 および安全性評価に関する研究

石田有子, 加藤俊司, 湯川和浩, 村井基彦

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  25   503 - 508   2017年11月

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洋上にて再ガス化を行う施設のことをFloating Storage and Regasification Unit (FSRU)と呼び，天然ガス市場拡大の鍵として非常に注目されている．同時にFSRUの係留技術の向上も今後ますます重要になると考えられる．現在，使用環境や状況に応じて多種多様な係留システムが提案されており，浅い海域での使用を目的としたタワーヨーク係留システムもそのうちの一つである．FSRU は沿岸部に位置することが多く，このような 浅海域での使用に適したタワーヨーク係留システムの導入は非常に有用であると考えられる．しかし，建造数が少なく初期設計における各パラメータの選定法が明確でないことが現状である．このような背景を踏まえ，本研究ではタワーヨーク係留システムの初期設計段階におけるパラメータの設定方法を明らかにするとともに，安全性の評価法についても検討する．また，係留システムのパラメータを変更することで安全性にどのような影響があるのかを調べる感度解析も行い，その結果に基づき係留システムの再設計を行った．

Outline of the Brazil-Japan Collaborative Education Program on Naval Architecture and Offshore Engineering

Toru Sato, Georgios Fytianos,Murilo Augusto Vaz, Armand Hideki Shinohara, Tomoaki Ustunomiya,Motohi … 全著者表示

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  25   53 - 55   2017年11月

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Brazil boasts one of the world's oil reserves and owns the ultra-deep water oil fields. Based both on advanced Japan’s ship-building technology and Brazil’s offshore engineering, we launched a collaborative education program in 2015, with the cooperation of research institutes and industry of the both countries. The collaborative program is organized by the University of Sao Paulo (USP), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), University of Campinas (UNICAMP), Federal University of Pernambuco (UFPE), Federal University of St. Catarina (UFSC), University of Tokyo (UTokyo), Kyushu University (KU), Yokohama National University (YNU), and Nihon University (NU), using a remote lecture system, with the support of Re-Inventing Japan Project "Support for the formation of Collaborative Programs with Universities in Latin America" of the MEXT till March 2020. Up to 30% of the annual budget can be used for the student exchange. The academic courses are on cross-disciplinary topics, giving the participants a broader perspective on their research on the field of Naval Architecture and Offshore Engineering. The contents of the program are: distance learning and implementation of internship. Particularly, we have 16 courses in two years and conduct remote lectures every other year.

海象条件に応じたポイントアブソーバーWEC の制御戦略に関する検討

李僑, 村井基彦

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  25   43 - 46   2017年11月

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本研究ではフロート部が運動することにより発電する浮体式可動物体型波力発電システムを想定し、発電装置としてはフロート部の運動エネルギーを直接電気エネルギーに変換するリニア発電機を考える。このWECをベースに、発電機の制御力制限とフロートの運動制限を考慮して、通常運転時はもちろん、荒天時での運転も考えた制御戦略を提案する。これにより、電気的な制御による運転可能の範囲が推測可能にする。また、設置海域での実質的な発電量の期待値を推定することによって、波浪状況に合わせた波力発電装置のパラメータ設定が可能と考えられる。

アレイ配置されたポイントアブソーバーWEC の 制御力と相互干渉影響に関する検討

池増陽之, 村井基彦, 李僑

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  25   509 - 514   2017年11月

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発電機の高効率化には浮体形状なども重要な要素であるが，可動部の運動制御も大きく関わると言われている．最近の実験的検討では，可動部運動を入射波に対して単純に共振させるだけなく，PTO 機構内部の回路で生じる発電損失が無視できないことが指摘されている． 本論文では発電機構としてリニア発電機の搭載を考え，これが制御力を任意に与えると想定する．一方，本装置の実践的な利用に際しては，係留や設置のようなインフラ設備のコストが大きいことから複数の発電機でインフラをシェアしてコストダウンを図ることが考えられている．しかし，複数配列された各装置は，流体力学的相互干渉の影響で単独機の場合とは異なる挙動特性を示す．したがってアレイ配置内部の運動やそれに伴う発電量は，単なる単機の場合の足し合わせではなく，浮体間の相互干渉を考慮した評価が必要である． そこで，本論文では複数配列された装置群について，制御力と流体力学的相互干渉を考慮した数値計算シミュレーションを行う．これにより，制御と配置が複数配列内の各装置および複数配列全体の発電量に与える影響を評価・検討することを目的とする．

波強制力予測手法の提案と波力発電装置への応用

李僑, 村井基彦

第60回自動制御連合講演会 ( 計測自動制御学会 )    17PR002/0000 - 0313   2017年11月

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波力発電システムは、波力を受ける機構、PTO（Power Take Off）機構、送電・蓄電機構から構成されており、PTO機構あるいは波力を受ける機構内では効率的にエネルギーを伝達するための制御や最適設計が行われる。一般に最適設計では、想定される使用条件から形状や配置など恒常的な部分の最適化を行い、制御では、時々刻々の使用状況に対応してシステムの許容範囲内で最適なものを選択できるようにパラメータを変化させる。この制御システムを効果的に機能させるには、エネルギーの入力値になる波力の的確な把握が重要である。時々刻々のシステムに入力される波力の推定については、最近の計算機性能の向上により、CFDを使い波力発電装置の浮体表面上の圧力分布を積分して、波力を求める手法もありうるが、実際の運用としての実用的な計算速度を有しているとは言い難い。 そこで、本研究では入力・探知した時々刻々の波に対して、正確且つ迅速に波力を予測するために、新たな推定手法を提案する。この手法では、瞬間ごとの波の振動を規則波として仮定し、規則波の周期、位相、振幅などを逐次算出することによって、時々刻々の波力を予測している。この手法については、単に波力だけではなく、発電機の制御力係数の決定にも適用可能である。

DOI CiNii

波強制力予測手法の提案とポイントアブソーバーWECの制御戦略に関する検討

李僑, 村井基彦

海洋エネルギーシンポジウム ( 佐賀大学海洋エネルギー研究センター )    2017年09月

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本研究では入力・探知した時々刻々の波に対して，正確且つ迅速に波力を予測するために，新たな推定手法を提案する．この手法では，瞬間ごとの波の振動を規則波として仮定し，規則波の周期，位相，振幅，シフト量を逐次算出することによって，時々刻々の波力が予測可能としている．この手法については，単に波力だけではなく，発電機の制御力係数の決定にも適用可能である．そして，本波力推定手法を用いて，発電機の制御限界とフロートの運動制限を考慮したハイブリット制御システムを想定した数値シミュレーションを行い，実海域の海象発現頻度表に基づいた年間発電量の試算を行った。

ユニット型浮体式防災基地の設計と 災害フェーズに応じた使用方法の提案

小竹杏奈、村井基彦

日本沿岸域学会研究討論会2017 ( 日本沿岸域学会 )    2017年07月

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日本は言わずと知れた地震大国であり、浮体構造物の「地震・津波による影響が比較的小さい」という特徴をもつ。現在も国土交通省や各地の自治体が所管している浮体式防災基地はあるが、その多くが平常時に有効利用されておらず、また災害時に誰がいつ、どのように、何のために使用するのか計画・周知されていない。そこで、柔軟な形状変更ができ可動性に優れた「ユニット型」の浮体式構造物を設計する。また、設計した浮体をいつ(＝災害フェーズ：災害発生後の段階)・どのように使用していくのか、ケースワークを検討していくことによって浮体式構造物の使用方法を具体的に提案する。

THE INFLUENCE OF AN ARRANGEMENT OF AN ARRAY OF SEMI-SUBMERSIBLE TYPE FOWTS TO THEIR HYDRODYNAMIC RESPONSES

Motohiko Murai, Kensaku Takahashi

Proc.ASME 2017 36th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering ( ASME )  OMAE2017 ( 6 ) 1 - 8   2017年06月  [査読有り]

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The progress of the global warming is one of our key issue should be overcome in the 21st century. We should balance the energy consumption and reduction of exhausting greenhouse effect gas. The wind energy is expected as one of the key technology for utilizing renewable energy. It is said that as for the efficiency of the electric generation, it is better the wider wind farm with larger wind mill. But, as the land space for the extensive wind farm is quite limited, it will be a candidate how to use the vast ocean space for human activity. So, the construction of an offshore wind farm is one of the solution now. To extend the wind farm widely in the ocean the floating wind turbine system becomes an essential technology. Under such background, there are many researches on the floating wind turbine in waves and in wind. And hydrodynamic response of them in waves is one of the major topics. Many of the researches on the hydrodynamic response, however, deal with the motion of a single floating wind turbine. This report deals with the hydrodynamic response of a wind farm which is consisted of semi-submersible wind turbines. In addition, the investigation of how does the arrangement of the array impact on the hydrodynamic response including the motion of the nacelle is also reported. In the last the example of the change of the expected efficiency of the generator by change of the array arrangement in each sea area around Japan are shown.

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NUMERICAL STUDY ON EXPECTED ELECTRICAL POWER OF LINEAR WAVE ENERGY CONVERTER IN ARRANGEMENT CONDITION

Qiao Li, Motohiko Murai, Syu Kuwada

Proc. ASME 2017 36th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering ( ASME )  OMAE2017 ( 6 ) 1 - 8   2017年06月  [査読有り]

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A linear electrical generator is a kind of device which can be used to wave energy converter, for directly converting mechanical energy of a floating structure into electrical energy. A wave farm consists of multiple wave energy converters which equipped in a sea area. In the present paper, a numerical model is proposed considering the interference effect in the multiple floating structures, and the controlling force of each linear electrical generator. Especially, the copper losses in the electrical generator is taken into account, when the electrical power is computed. At first, the controlling force coefficients are discussed to find their physical effects on heaving motion. In a case study, the heaving motions and electrical powers of the three floating structures are estimated in the straight arrangement and triangle arrangement. And the average electrical power is analyzed in different distances of the floating structures.

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不規則波中におけるセミサブ型浮体にはたらく粘性漂流力について

福島涼、加藤俊司、湯川和浩、村井基彦

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 24 ) 665 - 668   2017年05月

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2000 年代以降の原油価格高騰を受け、1970 年代以来再び海洋開発が脚光を浴び、海底から産出される石油天然ガスは全体の約 3 割を占め、多くの場合ライン係留された浮体が用いられる。その浮体には、波漂流力の長周期成分と浮体の水平面内固有周期が同調することで、不規則波中で非常に大きな振幅を持つ長周期動揺が発生する。長周期動揺は浮体の位置保持を困難にするだけでなく、係留ラインの破断の原因になるので、係留設計において特に注意を要する問題である。そこで、本研究では、不規則波中で使用可能な粘性波漂流力の推定方法を提案し、その妥当性を数値シミュレーションと水槽実験との比較によって検証する。また、粘性波漂流力の有無による漂流力の評価、及び係留設計への影響を数値シミュレーションの結果を用いて示す。

一点係留型風車における波漂流力による 回頭影響の最小化に関する研究

村井基彦、牧村直輝

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 24 ) 775 - 779   2017年05月

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日本において，浮体式洋上風車商業化の課題の一つとして考えられているのがコストにある．その解決策として注目されているのが，一点係留型風車である．この風車では浮体を一点で係留し，浮体全体が一体となり風を捉えるため浮体全体構造を簡略化できる．一方で、このタイプでは，風車全体が風に対する追従性が求められ，風向と波向きが異なる場合には波力による回頭モーメントの影響が小さいことが望ましい．そこで本研究では，一点係留型風車システムを 2 浮体問題と捉え，浮体が 180 度回頭する間に作用する波漂流力モーメントが相対的に少なくなるシステムについて，係留浮体径と浮体間距離を設計変数として検討を行った．

半没型ノズル付きカラムにおける空気量・ノズル開口比・水面変動の 相互作用に関する実験的研究

吉岡久輝，村井基彦

第26回海洋工学シンポジウム ( 日本海洋工学会・日本船舶海洋工学会 )    OES26 - 038   2017年03月

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振動水柱型波力発電は、OWC(Oscillating Water Column)型発電装置とも呼ばれ、波エネルギーを空気室の空気圧力に変換しタービンを回す方式である。実海域実験の歴史も古く、固定型は沿岸防波堤の発電ケーソン 2)や浮体型においては、「海明」3)や「マイティーホエール」4)などが上げられる。水槽実験においては、実機のスケール模型を使い実験をわれているが、この時内部の空気量や水面の物性値も変わる。しかし、OWC 型波力発電装置の模型実験においては、これらがどのような影響を与えるかについては明らかにされていない。そこで、本研究では模型実験において内部の空気量とノズル開口比が内部の水面変動にどのような影響を与えるか実験と数値計算をもとに研究を行った。

海洋再生可能エネルギーの水槽実験の動向調査報告

村井基彦, 居駒知樹, 今井康貴,平林紳一郎, 安澤幸隆

第26回海洋工学シンポジウム ( 日本海洋工学会・日本船舶海洋工学会 )    OES26 - 055   2017年03月

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現在、ITTC なども含め、海洋再生可能エネルギー（洋上風力発電、波力発電、潮流・海流発電）に関する水槽実験についてのガイドラインなどが最近新たに示され、そこでも機器の大型化による縮尺模型の問題、水槽の機能スペックなどが色々な面で制約となりうることが指摘されている。しかし、既に触れたように現状では海洋再生可能エネルギーに関しては発電コンセプトからスケールまで千差万別であることから、詳細な基準を設ける段階とは言えず、総論的な記述に留めざるを得ない。また、IEC 基準においても発電量評価が強く求められているが、その具体的な手順については未整備な部分が多い。 そうした背景の下、（公社）日本船舶海洋工学会の海洋再生可能エネルギー水槽実験方法研究委員会（S-13 委員会）では波力発電、潮流・海流発電に関する水槽実験について模型の縮尺、発電機構を含む可動部の模型化などの文献調査を行った。

制御力と干渉影響を考慮した複数のリニア式波力発電装置 の発電量に関する研究

桒田脩, 村井基彦, 李僑*

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 23 ) 613 - 618   2016年11月

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近年、先進国を中心に基幹的な電力源として再生可能エネルギーの導入が進んでいる。日本でも、海洋立国として膨大な海洋エネルギーを活用する機運が高まる中、波力発電が期待されている。数ある波力発電方式の中でも本研究では、フロート部が運動することにより発電する浮体式可動物体型波力発電装置を想定している。加えて、フロート部の力学的エネルギーを直接電気エネルギーに変換するために、波力発電装置にリニア発電機を搭載することを考えている。本研究では、次の2点について報告する。流体力学的相互干渉影響と発電機内の銅損を考慮した発電量の推定に適した計算モデル、および 提案した計算モデルの計算例として、三角形配置に適用し、流体力学的相互干渉が複数機の発電量に与える影響。

Heave motion and Electric Power of Multiple Cylinders for Wave Energy Converter Considering the Controlling Force

Li Qiao, M. Murai, S. Kuwada

Techno-Ocean 2016 Proc. ( IEEE )  ( 1 ) 385 - 391   2016年10月

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A linear electrical generator is a kind of device which van be used to wave energy converter, for directly converting mechanical energy of a floating structure into electrical energy. A wave farm consists of multiple wave energy converters in a sea area. In the present paper, a numerical model is proposed considering the interference effect in the multiple floating structures, and the controlling force of each linear electrical generator. Especially, the copper losses in the electrical generator is taken into account, when the electrical power is computed.

DOI

EXPERIMENTAL STUDY ON A 3-DIMENSIONAL HYDRO-ELASTIC DEFORMATION OF “UNDERWATER PLATFORM” WITH MULTI-TOWERS IN WAVES

Ken Haneda, Motohiko Murai, Jun Yamanoi

Proc.ASME2016, Int. Conf. OMAE2016 ( ASME )    OMAE2016 - 54744   2016年06月  [査読有り]

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浮体式洋上風車等では洋上において揺れにくいことが求められている。本研究では水中プラットフォームという新しい概念を提案している。本研究では平成27年度に実施した平面水槽での実験に基づき、提案した水中プラットフォームが縦波中、斜め波中、横波中のいずれのケースにおいても、波浪中の弾性応答が抑制され、風車として見立てた部分での応答が、単体の場合と比べて、20％如何にまで減少することがあることを確認し、その有効性を示した。

DOI

水中プラットフォームの波浪中応答に関する研究 －第2報－

村井基彦、羽田絢、山野井淳

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 22 ) 603 - 608   2016年05月

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一般に風車の発電効率の観点では浮体が波浪中においてあまり動揺しないことが求められている．そこで著者等は，複数の浮体式風車を水中で繫ぐことにより動揺の低減を図る水中プラットフォームの概念(Fig.1)を提案し，その工学的な可能性について検討を行ってきた,3), 4), 5), 6)． まず，本概念の構造物では復原力の現象が懸念されることから，十分な復原力を有する重心範囲について検討を行った上で，２次元水槽を用いた水中プラットフォームの一部分に関する模型実験および数値解析から応答減衰の可能性を示した．更に，柔軟構造物になることから，同じく２次元水槽を用いて，水中プラットフォームの長手方向に対する流力弾性応答に関する模型実験および数値解析を行い，その応答が無視できない程度に大きいことを確認している．これらの研究経過を踏まえ，本研究では３つのタワー部を有する縮尺模型による水槽実験を行い，水中プラットフォームによる浮体風車部の応答低減について，３次元的に検討を行った．

CiNii

波エネルギー吸収機構を有する浮体の最適形状の変化について - 評価手法と配置による違い -

岡田尚樹，村井基彦

日本船舶海洋工学会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 22 ) 45 - 54   2015年12月  [査読有り]

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A wave-power generation is rich in type of method; the methods of various sizes have been devised so far. For example, Salter's Duck type and Pelamis type are famous as the device using the motion of the floating body. Studies on these shapes have been done a lot. And there are a lot of indicators for evaluation of the optimal shape. So, we examined the difference among the optimal shapes obtained by various evaluation factors such as. And recently some studies are attempting to increase the energy absorption efficiency by arranging the multiple units. In such studies, the multi-column array often consists of a floating body which is obtained as an optimal shape in solo use. The shape which is suitable for multiple units, however, does not necessarily coincide with the shape which is suitable for single unit. Therefore, we also examined the difference of the optimal shape between multi-unit and single-unit. As a result, we have confirmed that the optimal shape changes in case of changing number of floating body and the evaluation method.

DOI CiNii

Hydrodynamic modelling of marine renewable energy devices: A state of the art review

A.H. Day, A. Babarit, A. Fontaine, Y.-P. He, M. Kraskowski, M. Murai, I. Penesis, F. Salvatore, H.- … 全著者表示

Journal of Ocean Engineering   108 ( 1 ) 46–69   2015年09月  [査読有り]

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This paper reviews key issues in the physical and numerical modelling of marine renewable energy systems, including wave energy devices, current turbines, and offshore wind turbines. The paper starts with an overview of the types of devices considered, and introduces some key studies in marine renewable energy modelling research. The development of new International Towing Tank Conference (ITTC) guidelines for model testing these devices is placed in the context of guidelines developed or under development by other international bodies as well as via research projects. Some particular challenges are introduced in the experimental and numerical modelling and testing of these devices, including the simulation of Power-Take-Off systems (PTOs) for physical models of all devices, approaches for numerical modelling of devices, and the correct modelling of wind load on offshore wind turbines. Finally, issues related to the uncertainty in performance prediction from model test results are discussed.The paper is based on the report of the International Towing Tank Conference specialist committee on Hydrodynamic Modelling of Marine Renewable Energy Devices to the 27th ITTC held in Copenhagen, Denmark in 2014 (ITTC Specialist Committee on Hydrodynamic Modelling of Marine Renewable Energy Devices, 2014a.

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浮体式波浪発電を想定した波浪中ロル運動による 浮体応答性能の向上に関する研究

西澤峻也，村井基彦

第25回海洋工学シンポジウム ( 日本海洋工学会・日本船舶海洋工学会 )    OES25 - 015   2015年08月

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ロル状態浮体とは、船舶などで本来の設計よりも重心が高くなった場合などに生じる正立状態ではGMが僅かに負値をとる状態の浮体であり、この状態の浮体が一定以上の外力を与えられた場合Roll方向に大きな傾斜が発生することが知られている。本来このロル状態は、船舶や海洋構造物においては転覆の恐れのある、危険で絶対に避けなければならない状態である。しかし、波力によるRoll運動を起振力とするような波力発電浮体を考えた場合、固有周期以外の波浪中においても相対的に大きな運動が予想されるロル状態の浮体が有効になることもあり得る。そこで、本研究では、ロル状態浮体が波浪発電に適した浮体となりうる可能性について2次元浮体を対象として検討を行うこととした。

浮体式洋上風力発電施設の水槽実験技術

石田茂資, 井上俊司, 今村博, 太田真, 神田雅光, 中條俊樹, 松井亨介, 村井基彦, 吉田尚史

第25回海洋工学シンポジウム ( 日本海洋工学会・日本船舶海洋工学会 )    OES25 - 063   2015年08月

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浮体式洋上風力発電（以下，FOWT と略す）は，その賦存 量の大きさから海洋における再生可能エネルギーとして非常 に有望であり，国内外で研究開発が盛んである。我が国にお いても大型風車を搭載した実証事業が実施・計画されている が，商用化までには未だ解決すべき課題が残っている。この ような情勢を背景として，日本船舶海洋工学会では研究開発 の支援等を目的に，浮体式洋上風力発電特別検討委員会を発 足させ，平成 25～26 年度に亘り活動を行った。その中では， 水槽実験による性能・安全面の検証の重要性と，実験技術面 で従来の海洋構造物と相違点があることに鑑み，水槽実験技 術ワーキンググループを組織して検討を行うこととした。 本稿では，公表論文から既往研究の調査・分析を行い，その結果を元に実験技術上の留意点を整理し，WG 報告書の内容を紹介する。

Coupled Motion Response of a Moored Floating Body in Breaking a Mooring Line in Waves

Motohiko Murai, Nozomi Suyama

The Proceedings of The Twenty-fifth (2015) International OCEAN AND POLAR ENGINEERING CONFERENCE ( International Society of Offshore and Polar Engineers )  ( 4 ) 1453 - 1460   2015年06月  [査読有り]

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A catenary mooring system has a feature point that is able to make a delay of a propagation of a damage on a mooring line to the other lines, on the other hand, it has been said that it is difficult to detect the damage in the system. In this paper, we introduce a hydrodynamic response of a floating body and mooring lines by numerical simulation results in case that a mooring line contacting the seabed has been broken. Then we discuss the difference of the hydrodynamic response before the breakage and after the breakage.

EXPERIMENTAL STUDY ON A MOTION OF “UNDERWATER PLATFORM” INCLUDING HYDRO-ELASTIC DEFORMATION IN WAVES

Motohiko Murai, Ken Haneda, Jun Yamanoi, Yuta Abe

Proceedings of the ASME 2015 34th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2015 ( ASME )  ( 6 ) V006T05A017   2015年05月  [査読有り]

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A new type of floater for floating offshore wind turbine (FOWT) was proposed. The floater, named an “underwater platform”, aims at high economic efficiency of energy generation of floating wind farm. The underwater platform is a large scale submerged structure which has small water plane area and can support several wind turbines. It is expected that the platform has small motion characteristics in waves because of its small water plane area, and it contributes for FOWT to generate energy safety. In this study, the feasibility and usefulness study about the platform was carried out through experiments and numerical simulations. The first experiment was conducted with partial rigid model of the platform to verify the feasibility. From the experiment, it was confirmed that the model has small motion characteristics in waves. The experimental results were compared with numerical simulations of potential theory and they were well matched. Besides, the coupling analysis with aero-hydro dynamics was also carried out and it was confirmed that the stability of the platform was enough in steady wind condition. The second experiment was conducted with elastic body model to study the elastic deformation of the platform in waves. From the experiment, it was confirmed that the deformation is small when the draft was 250mm (50m in the actual model).

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Comparison of Weathervane Performance Between Two Types of FOWT Systems Moored to SPM

Kazuhiro Iijima, Yuiko Kuroda, Yasunori Nihei and Motohiko Murai

Proceedings of the ASME 2015 34th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE2015 ( ASME )  ( 6 ) V006T05A010   2015年05月  [査読有り]

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This paper addresses the weathervane performance of Floating Offshore Wind Turbines (FOWTs) moored to single-point mooring (SPM) systems. A system of equations of motion to describe the motions in horizontal plane around the mooring point in the combined environmental conditions is derived. Wind, wave and current loads are considered. Two types of SPM-FOWT systems proposed by the present authors are considered for comparison. It is found out that the weathervane performance of the SPM-FOWT systems is acceptable in a point that the power generation efficiency does not reduce significantly. The stability is also checked based on the eigenvalue analysis for the linearized equations of motion around the equilibrium point. The stability and the responsivity are discussed in comparison between the two systems. Sensitivity of the stability and responsivity to design parameters such as length between the buoy and the main floater to the turning motion performance is discussed, too.

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近年の浮体式洋上風力発電における新技術調査

藤岡 克成, 高橋 健作, 村井 基彦

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 20 ) 37 - 40   2015年05月

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近年，浮体式洋上風力発電の新たなコンセプトが世界中で数多く提案されている．浮体式洋上風力発電は現在，大型化が著しく進展している一方で，大型化に伴い難化する据付・撤去等に関わる施工性の改善が必要とされている．また，沖合に複数の風車を集中的に設置するウィンドファームを展開する場合，風車同士が浮体や送電設備などを共有することによる採算性の向上が求められる．浮体式洋上風力発電の実現には，その建造・設置・送電に関わるコストの削減は不可欠であり，より効率良く風力エネルギーを利用するための新しいアイデア及びコンセプトが現在世界各国の研究機関及び関連会社で生み出されている．これまで提案されてきた新しいアイデアやコンセプトは既に実証試験が進められているものもあり，新たな浮体式洋上風力発電プロジェクトとして先鞭をつけている． 本報では，比較的大きな試験等が実施された海外での新たな浮体式洋上風力発電プロジェクトについて取り上げる．各プロジェクトの概説及び，新たなアイデアとコンセプトの紹介を行うこととする．

CiNii

ポイント・アブソーバー式波力発電装置を想定したアレイ配置に関する基礎的研究

桒田脩, 村井基彦, 岡田尚樹

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 20 ) 327 - 330   2015年05月

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ポイント・アブソーバー式波力発電装置については、波との同調制御技術など単独機の運動特性の研究6)は多く行われているが、流体力学的相互干渉を考慮した複数機の運動特性の研究はあまり行われていない。複数機の運動特性を理解することは、最適配置の開発やエネルギー取得最大化を目指す制御技術の開発などにおいて、欠かすことのできないことである。そこで、本研究では、研究室で作成した波浪中浮体の６自由度運動計算プログラムを使用し、浮体形状、アレイ配置パターン、浮体間距離を変更して数値計算を行うことにより、流体力学的相互干渉が運動へ及ぼす影響について検討を行った。

A Basic Study on the Motion of a Twin-Floating Vertical Wind Turbines in Waves

Motohiko Murai, Goushi Hashimoto

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 20 ) 41 - 44   2015年05月

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近年の研究により，垂直軸風車の場合は2基を近接させた配置が可能であることが分かった．これを浮体式洋上風力発電に適用すると，2基の風車を1つの構造物で支えることができるため，鋼材や係留のコスト削減が期待できる．また，2基が互いに逆の回転をするので，浮体にかかる反力を打ち消しあうことが期待できる．そこで1つの構造物に対し垂直軸風車を2基設置する「双発型」の浮体式における優位性の検討を，実験を中心に行った．

FLNG を対象とした大水深における インターナルタレット係留設計の最適化アルゴリズム

福島涼, 加藤俊司, 湯川和浩, 村井基彦

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 20 ) 345 - 348   2015年05月

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本研究では,FLNG のタレット係留設計に対する最適化アルゴリズムについて検討を行った.係留システムが要求される位置保持性能と索の安全率の両項目を満たしている場合に安全な設計であるとみなし,さらに,安全評価を満たす設計の中で最も係留設備コストが低い設計を最適設計とした.ただし,設備コストは,第一に索本数,第二に索直径,第三に索全長の優先順位で評価した. 係留系に関しては,準静的Lumped-Mass 法を用いて船体の水平変位に対する係留索の挙動を計算する.船体運動の計算に関しては,周波数領域法の手法を用いて船体運動の最大値と索張力の最大値を推定する. 得られた浮体運動と索張力の最大値に関して安全評価を行い,その結果から自動的に設計仕様変更の指示を選び最適設計を導くアルゴリズムを作成する.また,このアルゴリズムを用いて最適設計を探索し,水深条件ごとに選ばれる最適設計に関して考察を行った.

係留ライン破断時における浮体と係留ラインの連成応答について

須山望, 村井基彦

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 19 ) 217 - 220   2014年11月

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近年注目が集まる浮体式構造物には，長期間の設置を想定されるものも多く，周辺設備を含めたシステム全体に対してメンテナンスや破損リスクに関する検討が行われている．例えば係留システムでは，長期間利用する際 に想定される損傷要因の一つに海底との摩擦等による係留ラインの破断がある． このような一部の係留ラインの損傷は他の係留ラインの張力変化を伴うことから，破損が拡大し，システム全体の機能不全を招く可能性がある．本研究では，損傷の拡大まで時間はかかるものの，最初の損傷に気付きにくい一面があるカテナリー係留を対象とし，海底面と接した部分で係留ラインが破断した場合の浮体と係留ラインの連成運動をシミュレーシ ョンすることにより，損傷時・損傷後の応答について考察を行った．

CiNii

一点係留された浮体式洋上風力発電の回頭運動に関する研究

飯島一博、黒田結子、馬沖、村井基彦、二瓶泰範

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 19 ) 129 - 132   2014年11月

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浮体式洋上風力発電の実現に期待が寄せられている。SPARなど海洋石油開発に用いられる浮体システム上に陸上の施設を接しする風車と同様の、タワーを含めた風車を搭載するのがこれまでの主流である一方で、浮体式ならではの新システムについても検討が行われるべきであろう。著者らはナセルをタワーに固定し、ナセル下に設置されるヨー制御システの機構を省略しうる浮体式洋上風力発電システムを提案してきた。風向き変化への追従は一点係留された浮体自体が、風車タワーごと回頭運動することによって達成される。本件急では、一点係留された浮体式洋上風力発電に風と波など複合荷重が作用するときの回頭運動特性を対象とする。特に本論分では風が風車ローターの向きと異なる方向から作用する場合に、浮体が回頭して最終的に荷重間のバランスが成立する状態を調べ、風向きへの追従性と安定性について検討を行った結果を報告する。

SPATIAL DISTRIBUTION OF HYDRODYNAMIC RESPONSE OF FLOATING OFFSHORE WIND FARM IN WAVES

Motohiko Murai and Miki Takei

2nd AWTEC 2014 ( AWTEC )    277 - 284   2014年07月

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In the 21st century, we face a progress of the global warming. We should balance energy consumption and make an effort to reduce the exhausting greenhouse effect gas. The expansion of wind farm is expected as one of the key technologies for utilizing renewable energy. The land space for the extensive wind farm is, however, quite limited. Therefore the extension of an offshore wind farm is important. Especially, the floating wind turbine system is essential technology to extend the wind farm widely in the ocean. Under such background, there are many researches on the floating wind turbine in waves and in wind. And hydrodynamic response of them is one of the major topics. Many of the researches on the hydrodynamic response, however, deal with the floating wind turbine existed alone. In this report, we deal with the hydrodynamic response of a wind farm which is consisted of a group of many floating wind turbines. Through the numerical prediction, the particular spatial distributions of the motion response in the wind farm are discussed.

A FUNDAMENTAL STUDY ON RESPONSES OF “UNDERWATER PLATFORM” IN WAVES

Motohiko Murai, Ken Haneda, Shinsaku Munakata, Jun Yamanoi

2nd AWTEC 2014 ( AWTEC )    285 - 291   2014年07月

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An underwater platform for FOWT, which aims to increase productivity of large scale offshore wind farm, is proposed in this paper. The platform consists of several spar buoys and buoyancy frames. Though each technique has been already existed, we expect that the combination of the techniques reduce its response in waves. Its possibility and its efficacy verification were examined through water tank experiments and numerical simulations. The model experiment was carried out in 2D water tank, and the linear small response of the platform was confirmed. Numerical simulations of full scale model were also carried out. The numerical simulation considering aero-hydrodynamic problem indicates that the blade rotation effect is small to the response in the steady state. Then the numerical simulation considering hydro-elastic problem indicates that its elastic deformation becomes relatively small when the platform installed in deep draft.

Second-order resonance among an array of two rows of vertical circular cylinders

H. Kagemoto, M. Murai and T. Fujii

Applied Ocean Research ( Elsevier )  47   192 - 198   2014年06月  [査読有り]

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Experimental and theoretical works are conducted on the first-order and second-order wave interactionsamong an array of two rows of vertical circular cylinders.We show that both the first-order and the second-order resonance of dynamic free-surface displace-ment could in some cases be quite relevant among an array of two rows of vertical cylinders not onlyin theory but also in real phenomena. In some cases, on the other hand, we show that large free-surfacedisplacement predicted theoretically is quite attenuated in reality probably due to viscous dissipation.

Web of Science DOI

A Comparative Study of Motion Performance of Four Different FOWT Designs in Combined Wind and Wave Loads

Yasunori Nihei, Kazuhiro Iijima, Motohiko Murai and Tomoki Ikoma

ASME 2014 33rd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering ( ASME )    OMAE2014 - 24643   2014年06月  [査読有り]

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This paper summarizes our recent collaborative/competitive works on floating offshore wind turbines (FOWTs) among four universities including Osaka Prefecture Univ., Osaka Univ., Yokohama National Univ., and Nihon Univ. The tasks assigned to each member were to develop the respective FOWT designs which could support 5MW class wind turbine, then to fabricate a scale model based on their own concept, and finally to evaluate the performance by tank tests under prescribed environmental (wind and wave) conditions. Osaka Prefecture Univ. adopted TLP concept, Yokohama National Univ. semi-submersible concept, Nihon University SPAR concept while Osaka Univ. also adopted semi-submersible, however, with single-point mooring. All the measured data were collected and compared among the four designs. It turned out that: (1) All the proposed deigns suffice criteria in terms of motion performance which were assumed at the beginning of the study. (2) The TLP type shows the most favorable performance among the four while the SPAR type shows largest acceleration in almost all the range of environmental conditions. The large acceleration may pose a problem of maintainability. (3) The SPAR type suffers the gyration effects more than the other types. (4) The RAOs of motions under combined wind and wave loads are almost the same as those under only wave loads for all the concepts but the single-point moored semisubmersible. (5) The difference of the RAOs for the single-point moored semisubmersible may be ascribed to the larger coupling effects between the main floater and the mooring system under the combined loads.

DOI

浮体式洋上風車ウィンドファームにおける浮体の波浪中運 動特性の空間分布に関する研究

村井基彦, 武井美樹

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 18 ) 303 - 306   2014年05月

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浮体式洋上風力発電システムに関連する研究が活発に進められている。浮体の形式としては、SPAR型、TLP型、Semi-Sub型に大別され、それぞれの形式は実証実験のレベルまで来ている。一方で、これらの実証実験も含め水槽実験・数値計算レベルでもほとんどの研究が、浮体単体の性能評価に関連している。しかし、実際に洋上風力発電が商用化されるにあたっては、ウィンドファームを形成する必要がある。そこで本研究では多数の浮体式洋上風車からなる浮体式洋上ウィンドファームを想定し、ウィンドファームの中での洋上風車の波浪中応答問題に焦点を絞り検討を行った。

CiNii

水中プラットフォームの波浪中応答に関する研究

村井基彦, 羽田絢, 宗像晋作, 山野井淳

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 18 ) 113 - 116   2014年05月

共著

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近年の化石燃料価格の高騰や地球温暖化問題，更に東日本大震災での原発事故やエネルギー自給率の向上などを背景に，日本国内でも再生可能な自然エネルギーが大きな注目と期待を集めており，2020 年までに国内1 次エネルギー供給に占める再生可能エネルギーの比率を10％以上に引き上げることが目標化されている。本研究では，水中プラットフォームという構造体で複数の風車群を水中で連結する手法を提案し，大規模洋上ウィンドファームにおいて大規模化によるスケールメリットを活かせる浮体の考案，そして考案した浮体の成立性についての検討を行う。本研究では，水中での水中プラットフォームの挙動に関して，水槽実験および数値解析を通して，水中プラットフォームの有効性について検討を行う。

CiNii

一点係留型浮体式風車の風向追従に関する実験的研究

村井基彦, 二瓶泰範, 松浦みどり, 高橋健作

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 18 ) 117 - 120   2014年05月

共著

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先進国各国が温室効果ガスの削減を目指す政策を打ち出す中，再生可能エネルギーによる発電へ注目が集められている．この中でも風力発電は需要が高まっていて，最も導入が進んでいる再生可能エネルギーである。大型の浮体式洋上風車は浮体部分を多点係留によって固定しナセル部分を独立で運動させることで風を捉えるため，稼動部分が多くなり故障リスクやメンテナンスコストの増加が見込まれる．そこで、大型化が進む浮体式洋上風車の中で中・小型の風車を利用する利点は十分に見込む事が出来事を示唆している．本研究では中・小型の浮体式洋上風車を想定した水槽実験を行うことで風車の風向追従動揺を調査すると共に，係留方式による風向追従性能への影響を調査する．

CiNii

Second-order resonance among an array of two rows of vertical circular cylinders - Comparisons of theoretical calculations and reality -

H. Kagemoto, M. Murai and T. Fujii

Proc. 29th International Workshop on Water Waves & Floating Bodies,     93 - 96   2014年03月

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Hydrodynamic　Time Response Analysis of Side-by-Side Vessels with Consideration of Fender and Mooring Lines Effect

Akmal Bin Ahamed, Motohiko. Murai

第24回海洋工学シンポジウム講演論文集     OES24 - 65   2014年03月

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近年、東南アジアを中心に海洋油田や海洋天然ガスの開発が盛んに行われている。こうした開発の多くの場合、生産から生成までを洋上で行うFPSOという洋上施設が使われ、消費地にはFPSOからシャトルタンカーで運搬するシステムが広く使われている。この積出時におけるFPSOとシャトルタンカーの相対運動を抑制することは効率的で安全な積出にとって極めて重要な技術であるが、こうした問題については、船長の腕や経験によってカバーされている部分が非常に多い。 そこで、本研究ではFPSOとシャトルタンカーが互いに索により緩やかに連結している状態を想定した運動解析を行い、その安全性について検討を行っている。具体的には、索の強さや両浮体間のフェンダーの配置によって運動応答に違いが出ること、また、FPSOの係留の仕方によっても違いが出ることを示す

建設作業条件と浮体動揺特性を考慮した日本近海における浮体式洋上ウインドファーム事業成立性検討に関する研究

谷部祥一朗、村井基彦

第24回海洋工学シンポジウム講演論文集     OES24 - 63   2014年03月

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世界全体で風力発電の導入が進んでおり，近年では陸上のみならず海洋空間への導入が進んでいる。欧州を中心に洋上ウインドファームという事業形態で拡大し，発電規模400MW を超える事業も登場した。日本国内においても，陸上の風力発電事業は大きく成長している。事業成立性を高めるための課題としては，効率的な建設工事の実施，波浪中動揺が少ない浮体形状の開発，メンテナンスの容易な発電装置の導入など様々なものが挙げられる。これらを解決し，事業成立性を高めることは，事業者にとっても市民にとっても非常に重要なこととなる。しかし，先に挙げた課題が事業成立性に対してどの程度のウエイトを占めているか，課題の解決が事業成立性向上にどの程度貢献をするかを調べた研究事例はあまり見られない。建設作業条件や浮体動揺特性等の違いによる浮体式洋上ウインドファームの事業成立性を算出するツールの構築は，浮体式洋上ウインドファームの大規模プロジェクト化に向けて非常に有用性があると考えられる。そこで，本研究では，建設作業条件と浮体動揺特性から浮体式洋上ウインドファームの事業成立性を算出するツールを構築するとともに，そのツールを用いて様々な条件下での事業成立性の比較と考察を行うことを目的とする。

ポテンシャル理論による流体力解析とFASTによる空力解析の組み合わせによる浮体式洋上風車の動揺特性に関する研究

和氣昌弘、村井基彦

第24回海洋工学シンポジウム講演論文集     OES24 - 71   2014年03月

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地球温暖化やエネルギー問題を解決するために，再生可能エネルギーが注目されている。中でも風力発電には大きな期待が寄せられており，世界中での導入数が年々増加している。近年では，設置に適した場所が陸上に少なくなってきたこと，さらに洋上風の方がメリットと賦存量も多いことから，洋上風力発電の導入が拡大している。これまでも、多くの海洋構造物の波浪中の動揺問題に関する研究がなされてきており、浮体式洋上風車もその対象の一つである。しかし、浮体式洋上風車の場合、従来の海洋構造物の流体力学的な波浪中動揺問題に加えて、その施設の設置目的からも、風車としての性能の評価すなわち空力的な応答の評価も極めて重要になる。本研究室ではこれまで様々な浮体式洋上構造物に関して流体力学的な側面から研究を行ってきた。3次元特異点分布法に基づくコードによる流体力解析はそのツールの一つである。そこで、本研究では既存の流体力解析コードとFASTのコードを組み合わせて用いることで，空力特性と流体力を考慮した浮体式洋上風車の動揺解析を行った。 　本研究で開発した解析コードに基づき解析を行い，他の動揺計算方法を用いた結果との比較，さらに模型実験結果との比較を行う。

小復原力水中プラットフォームの水槽実験に関する研究

村井基彦、羽田絢、宗像晋作、山野井淳

第24回海洋工学シンポジウム講演論文集     OES24 - 75   2014年03月

共著

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近年の化石燃料の高騰や地球温暖化問題、更に東日本大震 災での原発事故やエネルギー自給率の向上などを背景に、日 本国内でも再生可能な自然エネルギーが大きな注目と期待を 集めており、2020年までに国内1次エネルギー供給に占める 再生可能エネルギーの比率を10％以上に引き上げることが 目標化されている。そこで本研究では、水中プラットフォーム(Fig. 3)という構 造体で複数の風車群を水中で連結する手法を提案し、その成 立性についての検討を行う。本研究ではこれらのメリットの中でも特に波浪中での動揺の 低減に注目して研究を行う。これは、プラットフォームを水 中にすることによってどの程度の動揺低減効果があるのか、 という水中プラットフォームの有効性、安全性を知るうえで 必要不可欠なことだからである。また、大水深海域を想定し た海中浮遊物の水槽実験の実績例は極めて少ない。そのため 今回は海上技術安全研究所と共同で実験を行うことによって 水槽実験手法の開発と研究を行う。

Experimental Investigations into the Motion Characteristics of a Single-Point-Moored FOWT

K. Iijima, M. Kawai, S. Sharath, C. Ma, Y. Nihei, M. Murai, T. Ikoma

International Symposium on Marine and Offshore Renewable Energy (More2013)     S5 - 5   2013年10月

共著

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A new design concept of a semi-submersible type floating offshore wind turbine (FOWT) moored by a single-point mooring is proposed. The FOWT model supporting 5MW class wind turbine is designed. The motion characteristics of the FOWT are evaluated by a series of tank tests. To this end, a scaled model with a scale ratio 1/100 is fabricated. The scaled mode tests are performed under winds, waves, and combined winds and waves to check its fundamental feasibility. A series of simulations is performed to understand the fundamental behavior, too. It is observed that the motion characteristics under wind and waves are acceptable in general, and the combination of the single point mooring and the down-wind type rotor is effective in terms of weathervane. It is also shown that the difference between the two transfer functions to wave loads, one with and the other without wind loads, is small except pitch response at low frequencies.

Research about Motion Characteristics of SPAR Type Offshore Wind Turbines in Wind and Wave Coexisting Conditions

Y. Nihei, T. Ikoma, M. Kozen, M. Murai, K. Iijima

International Symposium on Marine and Offshore Renewable Energy (More2013)     S4 - 2   2013年10月

共著

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In this paper, we will discuss about the designing process and the motion characteristics of the spar type offshore wind turbines. When considering a spar type structure for offshore wind turbines, it is important to take a lot of elements into consideration which have not yet been considered in the case of oil and gas platforms. In this research, we used the following standards to conduct our tests. The limit of the heel angle was 5 degrees when the wind turbines are generating in the rated state. When designing the substructure for this research we have decided to go with a substructure that operates in depth of 100m or more. Following the conditions above we have designed the spar type offshore wind turbine used for this research. In order to compare the simulated result we have created a scale model and per formed tank tests under various conditions. Also we observed unexpected motion characteristics in certain mooring arrangement. So we will touch these subjects in this paper.

Experimental Study on a Hydrodynamic Behavior of a Semi-Submersible Type FOWT

M. Murai, M. Takei, H. Saeki, Y. Nihei, K. Iijima, T. Ikoma

International Symposium on Marine and Offshore Renewable Energy (More2013)     S4 - 4   2013年10月

共著

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Many researches about various type of FOWT have been already carried out by many researchers including the authors of this paper. As a result, we know that each type has own advantages and own disadvantages. On the other hand, in general, because the floating type is different for each project, it has not compared its performance among those projects in the same condition. Therefore, the authors have examined the performance of the various types of FOWT under the same experimental conditions. In this paper, the performance of the FOWT focusing on Semi-submersible type of multi-column type in particular is reported. First, we examined as design requirements the shape of a column with footing, the distance between the columns and the number and the arrangement of the multi-column. Within it, we investigated the combination of the variables for good performance in waves and winds. We manufactured a 1/100 experiment model which is based on the design requirements and carried out the experiment in waves and winds. Then we discuss the effectiveness of the model using the experimental results and the numerical results.

Comparisons of Hydrodynamic Behavior of Vertical Axis and Horizontal Axis FOWT

M. Murai, A. Nagamine

International Symposium on Marine and Offshore Renewable Energy (More2013)     S5 - 3   2013年10月

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The sea around Japan has deep and complicated sea bottom, so the floating offshore wind turbine is more suitable than the fixed type wind turbine in the area. The behavior of floating wind turbines in waves has been already investigated in many researches. And most of them deal with a horizontal axis wind turbine (HAWT) as the floating offshore wind turbine (FOWT). It is generally said that three blades type HAWT produces best performance in the ideal condition. But the nacelle of HAWT is set at high position to get strong wind. Therefore component of the floating wind turbine becomes top heavy condition. It decreases physical safety for a person who enters to the nacelle part to maintain the machine of the wind turbine. On the other hand, a gravity center of a vertical axis wind turbine (VAWT) is low, because the nacelle could be set in low position which is near the water level. In this report, we focus on the acceleration of the nacelle part of the FOWT and compare the condition between VAWT and HAWT for a person who maintains it in the FOWT.

A Research about Motion Characteristics of TLP Type Offshore Wind Turbines in Wind and Waves

Y. Nihei, M. Matsuura, M. Murai, K. Iijima, T. Ikoma

International Symposium on Marine and Offshore Renewable Energy (More2013)     S5 - 4   2013年10月

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In this paper, we will show a new proposal to design a Tension Leg Platform (TLP) type offshore wind turbines. Generally, TLPs are used in deepwater oil and gas development fields due to their favorable motion characteristics. In this field, they have high set up costs. An upper structure of 5MW wind turbine, however, is only 450tons at its total weight, which is much lighter than that of oil and gas platforms. Therefore the displacement and water plane area of the platform might be smaller. As a result, wave forces could decrease and it could lead initial tensions to be lower. This idea that leads to low set up costs was discussed in our previous paper. Principal particulars of TLP prototypes was proposed and a tank test with both waves and wind that used 1/100 scale models was examined in the previous paper. Capsizing could be observed based on the conventional design method. So we reason why and how this capsizing occurred in this paper. Also we propose new design process and new TLP prototypes based on this process.

小型の波浪発電を想定した浮体運動の最大化を目的とした浮体形状に関する研究

西澤 峻也，岡田 尚樹，村井 基彦

佐賀大学海洋エネルギー研究センター 共同利用・共同研究成果報告会 ( 佐賀大学 )    2013年09月

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近年世界全体で環境問題に対する取り組みがますます活発化している．とりわけ，四方を海に囲まれた日本では，豊富な海洋エネルギーの有効活用への期待は大きい．中でも波エネルギーは比較的容易に得られるエネルギー源といわれており，世界各国で波エネルギーを回収する為に多種多様な波力発電装置の研究が行われている．現在我々の研究している圧電素子を用いた振子式発電装置4)では，波浪中における浮体の運動を大きくすることによって発電効率を向上させることができると考えられる．今回は浮体形状に着目し，後述する設定範囲で運動が大きくなる形状の探索を数値計算で行った．さらに検討した形状の中で特徴的な運動特性を示した形状を複数選び，これらを用いて水槽試験を行った．尚，浮体運動と発電量の関係性を検討する目的で圧電素子を用いた発電試験も併せて行った．

CiNii

ナセル部分の加速度という視点で見た洋上風車内の作業環境

村井基彦,長嶺篤志

佐賀大学海洋エネルギー研究センター 第10回海洋エネルギーシンポジウム     2013年09月

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洋上風車の発電量は，発電効率だけでなく，その稼働率にも大きく依存する。風車の実際の稼働率を高く保つためには，風車が故障した際に，迅速な対応を取る必要があるため，メンテナンス作業が可能な日数を確保する事は重要となる。一般的に風況の良い海域では，波浪状況が厳しいため，メンテナンス作業性はその稼働率に大きな影響を与える事が予想される。 そこで，本研究では，HAWTとVAWTのメンテナンス作業位置の違いによる安全性の違いを検証し，両風車の日本近海での安全なメンテナンス作業が可能な日数を算出する。浮体式洋上風車の支持構造物には，比較的シンプルな構造であり，波浪影響が小さく，比較的安価とされているSPAR型浮体支持構造物を想定した。

洋上ウインドファーム事業の成立要件の傾向について

谷部祥一朗, 村井基彦

日本沿岸域学会     2013年07月

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世界各国で洋上ウインドファームの建設が進められていて、日本でも浮体式洋上風力発電に関する様々な実証試験が進められている。それにともない、事業の環境影響評価の重要性が注目され、海洋空間大規模利用事業の持続可能性を環境面と経済面の双方から評価する指標が提案されている。環境面と経済面の持続可能性を互いに変換しあう係数についても、数多くの提案がなされているが、事業活動の現状と即していないものもある。そこで、建造コストや事業実施海域などの主要なデータが公開されている66基地の着底式洋上ウインドファームのデータをもとに、実際の洋上ウインドファーム事業の傾向について、経済性の面、環境負荷軽減の面からその成立要件について論じると共に、包括的環境指標の一つであるIII（Inclusive Impact Index）に照らして、環境面と経済面の社会受容的な観点からのバランスについて論じる。また、換算係数に該当する値を算出する。

非線形挙動をする係留索と係留浮体応答の連成に関する研究

野中啓司, 村井基彦

日本計算工学会講演会論文集 ( 日本計算工学会 )  ( 18 ) H - 4-4   2013年06月

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近年, 国内外を問わず海洋空間の有効利用に関する議論が活発に行われている．海洋空間の利用に欠かせないものが係留索によって海底と繋がれた係留浮体である．浮体と係留索を一体として行った研究については, 中嶋らによる研究1)などがあるが, 多くの研究が浮体に働く流体力を簡単化しているか, または係留索を近似的に取り扱っているため, 係留索による非線形応答を考慮することができていない．そこで本研究では, 浮体運動に関しては流体力をポテンシャル理論に基づく３次元境界要素法を用いて求め, 係留索の挙動に関しては, 非線形影響を考慮することができるLumped-Mass法を用いて計算を行った．境界要素法に関しては周波数領域, Lumped-Mass法に関しては時間領域の計算であるため, それぞれの計算で得たデータを処理し, 双方の間で収束計算を行い, 係留索の非線形影響が浮体の応答にどのように現れるかについて考察を行った．

CiNii

New Design Proposal for the TLP Type Offshore Wind Turbines

Yasunori Nihei, Midori Matsuura, Motohiko Murai, Kazuhiro Iijima, Tomoki Ikoma

Proc. OMAE2013     OMAE2013 - 11263   2013年06月  [査読有り]

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In this paper, we will show a new proposal to design a Tension Leg Platform (TLP) type offshore wind　turbines. Generally, TLPs are used in deepwater oil and gas development fields due to their favorable motion characteristics. In this field, they have high set up costs. An upper structure of 5MWwind turbine, however, is only 450tons at its total weight, which is much lighter than that of oil and gas platforms. Therefore the displacement and water plane area of the platform might be smaller. As a result, wave forces could decrease and it could lead initial tensions to be lower. This idea that leads to low set up costs was discussed in our previous paper. Principal particulars of TLP prototypes was proposed and a tank test with both waves and wind that used 1/100 scale models was examined in the previous paper. Capsizing could be observed based on the conventional design method. So we reason why and how this capsizing occured in　this paper. Also we propose new design process and new TLP prototypes based on this process.

DOI

A Study on Non-Linear Response of Moored Floating Body Considering Dynamic Motion of Mooring Lines

Keiji Nonaka, Motohiko Murai, Atsushi Nagamine

Proc. OMAE2013 ( ASME )    OMAE2013 - 10612   2013年06月  [査読有り]

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Recently, the utilization of the ocean space has attracted researcher’s attention which encouraged by the development of resources in seafloor and the offshore structure such as wind turbine. Offshore structure is essential for the utilization of the ocean space. In the case that we install an offshore structure in the shallow sea area, we use simpler structure such as the TLP (Tension Leg Platform) which can reach the sea bottom. However, in recent years the demand for offshore structure in deeper sea area has increased, thus we frequently use more flexible floating type offshore structure with strand chain mooring.

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Designing Process and Motion Characteristics of Spar Type Offshore Wind Turbines

Yasunori Nihei, Tomoki Ikoma, MInori Kouzen, Fumiya Sato, Motohiko Murai, Kazuhiro Iijima

Proc. OMAE2013     OMAE2013 - 11262   2013年06月  [査読有り]

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In this paper, we will discuss about the designing process and the motion characteristics of the spar type offshore wind turbines. When considering a spar type structure for offshore wind turbines, it is important to take a lot of elements into consideration which have not yet been considered in the case of oil and gas platforms. In this research, we used the following standards to conduct our tests. The limit of the heel angle was 5 degrees when the wind turbines are generating in the rated state. When designing the substructure for this research we have decided to go with a substructure that operates in depth of 100m or more. Following the conditions above we have designed the spar type offshore wind turbine used for this research. In order to compare the simulated result we have created a scale model and performed tank tests under various conditions. Also we observed unexpected motion characteristics in certain mooring arrangement. So we will touch these subjects in this paper.

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Investigations Into Motion Characteristics of a Multi-Column Type FOWT in Waves and Winds

Motohiko Murai, Miki Takei, Hotsuma Saeki, Yasunori Nihei Kazuhiro Iijima

Proc. OMAE2013     OMAE2013 - 11131   2013年06月  [査読有り]

共著

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Many researches about various type of FOWT have been already carried out by many researchers including the authors of this paper. As a result, we know that each type has own advantages and own disadvantages. On the other hand, in general, because the floating type is different for each project, it has not compared its performance among those projects in the same condition. Therefore, the authors have examined the performance of the various types of FOWT under the same experimental conditions. In this paper, the performance of the FOWT focusing on Semi-submersible type of multi-column type in particular is reported. First, we examined as design requirements the shape of a column with footing, the distance between the columns and the number and the arrangement of the multi-column. Within it, we investigated the combination of the variables for good performance in waves and winds. We manufactured a 1/100 experiment model which is based on the design requirements and carried out the experiment in waves and winds. Then we discuss the effectiveness of the model using the experimental results and the numerical results.

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Conceptual Design of a Single-Point-Moored FOWT and Tank Test for Its Motion Characteristics

K. Iijima, M. Kawai, Y. Nihei, M. Murai, T. Ikoma

Proc. OMAE2013     OMAE2013 - 11259   2013年06月  [査読有り]

共著

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A new design concept of a semi-submersible type floating offshore wind turbine (FOWT) moored by a single-point mooring is proposed. The FOWT model adopting 5MW class wind turbine is designed. The motion characteristics of the FOWT are evaluated by a series of tank tests. To this end, a scaled model with a scale ratio 1/100 is fabricated. The scaled mode tests are performed under winds, waves, and combined winds and waves to check its fundamental feasibility. It is observed that the motion characteristics under wind and waves are acceptable in general, and the combination of the single point mooring and the down-wind type rotor is effective in terms of weather vane. It is also shown that the difference between the two transfer functions to wave loads, one with and the other without wind loads, is small except pitch response at low frequencies.

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波浪中での運動エネルギー最大化を目的とした浮体形状に関する研究（その2）

岡田尚樹, 西澤峻也, 村井基彦

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 16 ) 297 - 300   2013年05月

共著

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浮体式の波浪発電において，浮体と波の相対運動から波エネルギーを取り出す手法の場合，施設が運動しない方が一般的にはエネルギーの回収効率が良い．一方，浮体運動からエネルギーを取り出す手法の場合は，施設が波浪中で動揺した方が良い．本研究では後者の手法を想定し，波浪中においてより大きく運動する浮体形状についての検討を行う．著者らは先の研究1)において浮体の側面形状を三角関数で表現し，数値計算により評価した結果を報告した．本稿では先の研究で検討した中で特徴的な動揺特性を示した形状を用いて水槽試験を行ったので，その結果を報告する．

CiNii

Dynamic interaction of parallel moving ships in close proximity

M. Rafiql Islam, Motohiko Murai

Jounal of Marine Science   ( 12 ) 261 - 271   2013年05月  [査読有り]

単著

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近年、近接して航行する大型船舶の波浪干渉問題に関する研究は非常に重要なテーマになってきている。特に、並走する場合の相互干渉影響は無視することが出来ない。そこで、本研究では前進速度を考慮できる3次元特異点分布法を用いて、種々の相対速度や航行速度に関する検討を行った。

DOI

SPAR 型浮体式水平軸型風車と垂直軸型風車の安全性に関する比較

村井基彦, 長嶺篤志

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 16 ) 477 - 480   2013年05月

共著

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HAWT に比べ発電効率の劣るVAWTであるが，その稼働率は高い事が予想される。そこで，本研究では，HAWT とVAWT のメンテナンス作業位置 の違いによる安全性の違いを検証し，両風車の日本近海での安全なメンテナンス作業が可能な日数を算出する。浮体式洋上風車の支持構造物には，比較的シンプルな構造であり，波浪影響が小さく，比較的安価とされているSPAR 型浮体支持構造物を想定した。

CiNii

セミサブ型浮体式洋上風車の6自由度運動特性に関する研究

村井基彦, 武井美樹, 佐伯秀真, 二瓶 泰範, 飯島 一博, 居駒 知樹

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 16 ) 453 - 456   2013年05月

共著

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現在検討されている浮体式洋上風力発電用浮体は，SPAR 型，セミサブ型，TLP 型に大別される.特にセミサブ型浮体は他の浮体形式に比べ，喫水が浅いため広範な海域での設置が可能であり，また設置コストも低く抑えられる.そこで，我々はセミサブ型浮体に着目し研究を行った. 浮体式構造の実現化に向けて特に重要となるポイントは，建設や設置コストが低く抑えられることと，高い発電効率を維持するために波浪や風による動揺量が小さい構造であることである.そこで，今回のセミサブ型模型は可能な限りシンプルな構造で，かつ複数脚による干渉影響及び二点波無し形状による動揺の低減効果を狙ったモデルを設計した. 設計した浮体形状の1/100 スケール模型を用い，風・波荷重下での運動特性を水槽試験によって確認し，数値計算による結果との比較も踏まえて考察を行った.このようにして得られた結果をもとに，セミサブ型浮体式洋上風車の工学的な実現可能性について検討する.

CiNii

Spar 型浮体式洋上風車の設計と水槽試験を通した６自由度運動特性に関する研究

二瓶泰範, 居駒知樹, 幸前穂,佐藤史弥, 村井基彦, 飯島一博

日本船舶海洋工学会講演論文集   ( 16 ) 449 - 452   2013年05月

共著

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浮体式洋上風車の波浪中・風荷 重中での運動特性を知り,浮体式洋上風車の設計にフィー ドバックしてより最適な浮体形状を確立していく必要が あると言える. そこで本研究では Spar 型浮体に着目し,設定した制約条件の下で設計を行う.そして設計した浮体形状の1/100スケール模型を製作し,風・波荷重下での運動特性を水槽試験によって確認する.このようにして得られたSpar 型洋上風車の運動特性から,今後のより最適な浮体式洋上風車の設計につなげていくことが本研究の目的である.

TLP 型洋上風力発電の設計と水槽試験を通した6 自由度運動特性に関する研究

二瓶泰範, 松浦 みどり,村井基彦, 飯島一博, 居駒知樹

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 16 ) 445 - 448   2013年05月

共著

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そこで本研究では， TLP を用いた洋上風力発電用浮体の最適設計を目指して設計を行う．具体的には浮体に働く外力を小さくする事である．そうする事により，係留索の変動張力を小さくすることができ，スラックを避ける為に必要となる係留索初期テンションを小さくすることができる．さらにこの事は浮体の小形化に繋がり，合理的なTLP 型風力発電浮体の設計コンセプトであると考えられる．更に本研究では浮体を設計するだけでなく，風車特有の現象を明らかにするために，設計した主要目の1/100 スケール模型を製作し，風・波浪共存場における水槽試験を実施する．この試験から得られたTLP 型洋上風力発電の運動特性を，設計にフィードバックして今後のより最適な浮体形状の開発につなげていくことが本研 究の目的である．

CiNii

Second-order resonance among an array of two rows of vertical circular cylinders

H. Kagemoto, M. Murai and T. Fujii

Proc. 28th International Workshop on Water Waves and Floating Bodies     93 - 96   2013年04月

共著

波浪中での運動エネルギー最大化を目的とした浮体形状に関する研究

岡田尚樹, 村井基彦

日本船舶海洋工学会講演論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 15 ) 359 - 362   2012年11月

共著

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近年，環境問題に対する取り組みがますます活発化してきており，海洋エネルギーの有効活用への期待は大きい．その中でも波エネルギーは比較的容易に得られるエネルギー源であり，波エネルギーを回収する為の波力発電装置の研究が世界各国で行われている．また，これからの波力発電装置は，設置海域はより水深の深く波高の大きい沖合へと移るものと予想されるため発電装置も浮体式になると考えられる．波浪発電においては，波エネルギーを浮体と波との相対運動から取り出す手法の場合，施設が運動しない方が一般的にはエネルギーの回収効率がよい．一方，浮体運動からエネルギーを取り出す手法の場合は，施設が波浪中で動揺した方が良い．本研究では後者の波浪中における浮体運動からエネルギーを取り出すことを想定し，波浪中において，より大きく運動する浮体形状についての検討を行う.

CiNii

浮体運動を考慮した係留索の非線形応答に関する研究

野中啓司, 村井　基彦, 長嶺　篤志, Akmal bin Ahmed, 須山　望

日本船舶海洋工学会講演論文集   ( 15 ) 377 - 380   2012年11月

共著

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近年, 国内外を問わず海洋空間の有効利用に関する議論が活発に行われている. 海洋空間の利用に欠かせないものが係留索によって海底と繋がれた係留浮体である. 浮体と係留索を一体として行った研究については, 中嶋らによる研究1)などがあるが, ほとんどの研究が浮体に働く流体力を簡単化しているか, または係留索を近似的に取り扱っているため, 係留索による非線形応答を考慮することができていない. そこで本研究では, 浮体運動に関しては流体力をポテンシャル理論に基づく３次元境界要素法を用いて求め, 係留索の挙動に関しては, 非線形影響を考慮することができるLumped-Mass法を用いて計算を行った. 境界要素法に関しては周波数領域, Lumped-Mass法に関しては時間領域の計算であるため, それぞれの計算で得たデータを処理し, 双方の間で収束計算を行い, 係留索の非線形影響が浮体の応答にどのように現れるかについて考察を行った.

浮体と振子の運動による圧電素子を用いた発電実験

岡田尚樹, 谷部祥一朗, 村井基彦

佐賀大学海洋エネルギー研究センター共同利用・共同研究成果発表会     2012年09月

共著

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近年世界全体で環境問題に対する取り組みがますます活発化している。とりわけ，四方を海に囲まれた日本では，豊富な海洋エネルギーの有効活用への期待は大きい。海エネルギーの中でも波エネルギーは比較的容易に得られるエネルギー源であり，我が国を含めた世界各国で，波エネルギーを回収する為，多種多様な波力発電装置の研究が行われている。これからの波力発電装置は，設置海域はより水深の深く，波高の大きい沖合へと移るものと予想されるため発電装置も浮体式のものを考える必要がある。本研究では次のような特徴を持つ波力発電装置開発を目的とする。

A study on the Suitable Arrangement of the legs of a Semi-Submersible type offshore wind turbine in the sea around Japan

M. Takei, M.Murai

Proc. of 6th APhydro2012     60 - 63   2012年09月

共著

U字型フレキシブルチューブにおける内部流影響に関する実験的研究

羽田　絢, 藤原　智, 山本　マルシオ, 宇都　正太郎, 村井　基彦

第23回海洋工学シンポジウム     OES - 37   2012年08月

共著

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世界的にエネルギーの消費が増大している現在，いまだに石油燃料への依存度は大きく，新たな油田開発は急務といえる。最近ではメキシコ湾沖における油田開発が盛んだが，この海域は水深が非常に大きく，ライザーシステムを用いた掘削および生産が行われている。ライザーに関する研究は多くみられ，近年では稼働率の向上を目的としたフレキシブルライザーの研究が始まっている。フレキシブルライザー導入のメリットは，述べたように稼働率の向上があるが、その理由は柔軟な素材を用いることで使用可能な海象条件が鋼製ライザーよりも広くなり，エントリー・リエントリーのような工程を削減できるからである。一方で，柔軟さが悪影響を及ぼすと考えられていることもある。それは内部流の影響である。通常のライザーであれば，内部の流れについては考慮しないのが普通だが，柔軟な素材を用いた場合に同様の性質が保持される確証はない。実際にライザーの内部の流体に注目した研究や実験は例が少なく，その特性について明らかになっている事柄も少ない。内部流がライザーの振動に影響を与える可能性もあり，十分な調査のなされないままフレキシブルチューブを使用した結果，予期せぬ振動の発生によってチューブが疲労破壊を起こす可能性もある。より安全にフレキシブルライザーを使用していくためにも，フレキシブルチューブの動的挙動と内部流の影響について理解していくことは重要である。本研究においては，10mのチューブを用いた実験を行った。内部流の流量やチューブの曲率を変化させた状態で加振し，チューブの変位を計測することで内部流がチューブの動的挙動に対して及ぼす影響について調べた。

圧電素子と振子と浮体を組み合わせた波力発電に関する基礎的研究

谷部祥一朗, 岡田尚樹, 藤本大道, 村井基彦

第23回海洋工学シンポジウム     OES - 028   2012年08月

共著

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浮体動揺を発電に積極的に利用しようという点が，この研究の特徴である。2008年から，浮体動揺と圧電素子を利用した波力発電装置について研究が行われている。2008年には浮体動揺によって圧電素子に振動を励起する方式(Fig.1)，2010年には浮体動揺により運動する振子を圧電素子に衝突させる方式(Fig.2)についての研究を行った。本論文では，2010年に考案した発電方式に改良を加えた装置を用い，佐賀大学の試験水槽で実験を行ったので，ここに報告する。

洋上風力発電施設の稼働率とメンテナンス効率に関する研究

村井　基彦, 西村龍二, 武井美樹

第23回海洋工学シンポジウム     OES - 032   2012年08月

共著

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今後浮体式洋上風力発電施設の研究・開発が非常に重要であり、筆者らもこれまでの研究では、特に浮体式の特徴としての波浪中動揺の観点から、風車ブレードの回転運動によるジャイロ効果と浮体動揺との連成問題などに着目をしてきたが、その機能要件については風車の性能を担保できるかという視点であった。一方で、ウィンドファームなどでは多数の洋上風車が一定海域で稼働し、メンテナンスを必要とする。そこで、本研究では洋上風力発電施設の建造を想定し、運転中でのメンテナンスや運用において、安全性を保ちながら、人間が内部に入る事ができるかという視点で、ナセル部における加速度などを考慮したメンテナンスの可能性ついて検討を行った。

浮体周辺設備の共有化を目的とした水中プラットフォームの波浪中応答に関する基礎的研究

村井　基彦, 宗像　晋作

第23回海洋工学シンポジウム     OES - 27   2012年08月

共著

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本研究では海中浮遊型の大型海中プラットフォームの水中挙動に関して、数値解析並びに水槽実験を通した安全性と有効性について検討を行う。 水中プラットフォームは洋上に比べ直接的な波浪外力が少なく大気に触れないため、腐食の影響も少ないと考えられる。また、必要な浮力も少ないため相対的に柔軟な構造になることも予想される。そのため、今回は大水深海域を想定し、安全性と機能性を考慮した波浪中応答と物体の曲げ剛性などに注目して研究を行っていく。また、大水深海域を想定した海中浮遊物の水槽実験の実績例は極めて少ないことから本研究を通して水槽実験手法の開発と研究を行う。

海洋再生可能エネルギーの現状

村井基彦

第32回防錆防食技術発表予稿集     155 - 162   2012年07月  [招待有り]

単著

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海洋産業はそれだけの余地があるほど未開拓の分野である。この未開拓の分野の技術革新と発電容量の増加には、まだ未利用の海洋空間の開拓が不可欠である。また、そのためには水深によらない浮体式のシステムの導入が必須となってくる。本稿では海洋再生可能エネルギーの浮体式の再生可能エネルギーの動向について、最近の実証実験の例を紹介する。

EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE EFFECTS OF THE INTERNAL FLOW ON THE DYNAMIC OF A U-SHAPED FLEXIBLE PIPE

Marcio Yamamoto, Motohiko Murai, Shotaro Uto, Tomo Fujiwara

OMAE2012     OMAE2012 - 83069, 47-56   2012年06月  [査読有り]

共著

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In the past of the offshore petroleum production, each riser had conveyed the hydrocarbon production from a single vertical well; the riser’s internal flow rate was relatively low and only the internal fluid pressure was taking into account for the riser analysis. Other internal flow effects, such as internal fluid’s linear moment, and Coriollis effects, were neglected. However, the paradigm for petroleum production in ultra-deepwater is shifting nowadays. New technologies, such as horizontal wells, have increased the production rate from a single well. In addition, a subsea booster system can increase both pressure and flow rate of the riser’s conveyed fluid. Further, the Offshore Mining is rising as a new industry and will demand riser systems to convey, at high flow rates, the mineral ore’s slurry from the seafloor up to the production support vessel. In a previous experiment, the effects of the internal flow on a vertical riser were investigated. In the current experiment, the main objective is to investigate the effect of the internal flow on the dynamic response of a pipe in ”jumper configuration”. The experiment was carried out at the Deep Sea Basin of the National Maritime Research Institute using a 10 m long flexible pipe. The actual ”jumper” is a piece of flexible riser, in U-shaped configuration, that connects the main structure of ”Self-Standing Hybrid Riser” to the production vessel. During the experiment, fresh water was pumped into the model by positive displacement pump; and an oscillator applies a harmonic vibration on one pipe’s end. Then the pipe’s dynamic response is measured by the Deep Sea Basin’s 3D Visual Measurement System. Results for different internal flows and oscillations are compared.

Experimental validation for motion of SPAR-type floating wind turbine at inclination with effect of gyro moment of the rotating blade of windmills

Mostafa, N., Murai, M., Nishimura, R., Fujita, O., Nihei, Y

In Proc. of the 22nd International Offshore (Ocean) and Polar Engineering Conference,     292 - 299   2012年06月  [査読有り]

共著

内部流体と曲率を有するフレキシブルチューブの動的挙動に関する実験的研究

村井基彦, 羽田絢, 宇都正太郎, 藤原智

日本船舶海洋工学会講演論文集   ( 14 )   2012年05月

共著

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近年の技術革新は，大水深海域の海底油田開発や海底熱水鉱床やメタンハイドレードなどの開発を可能にしつつある。深海域の掘削技術に欠かせないライザーシステムについては，従来の鋼製ライザーだけでなく，フレキシブルライザーに注目が集まっている．フレキシブルライザーは，その柔軟性から切り離しをせずに使用可能な海象条件が鋼製ライザーよりも広く，稼働時間の増加などのメリットがあると考えられている．一方，その柔軟性ゆえに内部流の影響を受ける可能性がある．内部流の影響は，ライザーの振動挙動や形状との相互作用により，予期しない振動が発生してチューブを疲労破壊させるなどの危険につながることもありうる．より安全にフレキシブルライザーを使用していくためにも，フレキシブルチューブの動的挙動と内部流の影響について理解していくことは重要である．そこで本研究では，10mのチューブを用いた実験を通じてフレキシブルチューブの挙動特性と内部流との影響を調べた．

Experiments on floating wave-power generation using piezoelectric elements and pendulums in the water tank

Naoki Okada, Shoichiro Yabe, Hironori Fujimoto, M.Murai

Proc. of Oceans 2012     1 - 8   2012年05月

共著

Study of Motion of SPAR-TYPE Floating Wind Turbines in Waves with Effect of Gyro Moment at Inclination

N. Mostafa, M. Murai, R. Nishimura, O. Fujita, Y. Nihei

Journal of Naval Architecture and Marine Engineering   ( 9 ) 67 - 79   2012年05月  [査読有り]

共著

Experimental Investigation of the Effect of the Internal Flow on Flexible Pipe in Jumper Configuration

Marcio Yamamoto, Motohiko Murai,Shotaro Uto, Tomo Fujiwara

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 13 ) 213 - 216   2011年11月

共著

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近年の石油価格高騰を受けて、海洋油田開発はより水深の大きな海域を目指している。現在、油井と洋上浮体とをつなぐ鋼製のライザー管に変わり、柔軟な「フレキシブルチューブ／ライザー」を用いるシステムが提案されている。そこで本研究では特に非常に柔軟なチューブの挙動とチューブ内を流れる内部流体挙動との連成影響に着目し、2010年に(独)海上技術安全研究所の深海水槽でU字型の10m模型を用いた試験を実施した、その挙動に関する影響について考察・提案を行った.

海洋における再生可能エネルギーの現状

村井 基彦, 高木 健

日本船舶海洋工学会講演会論文集 ( 日本船舶海洋工学会 )  ( 12 ) 131 - 134   2011年11月

共著

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海洋再生可能エネルギーの活用については、かなり以前からその可能性が指摘されてはいる。20世紀においては日本の国内でもそうしたエネルギーの利活用については様々なチャレンジが行われ、世界に通じる技術を有していたが、21世紀になり、そうしたチャレンジがほとんど行われていない。一方で世界は21世紀以降、CO2削減などのかけ声の下、海洋再生可能エネルギーの活用について急速に実績を積み技術的にも政策的にも日本は大きく後れをとっている。震災以降、国内においても海洋再生可能エネルギーに注目や期待をする雰囲気が出てきているが、現状において、その期待に応えるだけの準備がどの程度進んでいるのかを報告。

CiNii

An experimental study on dynamic vibration behavior of a flexible tube in the water tank

Ken Haneda, Motohiko Murai, Syotaro Uto, Tomo Fujiwara, Marcio Yamamoto)

5th EAWOMEN 2011     2011年10月

共著

Possibility of offshore wind power stations in Japan judging from III

Motohiko Murai, T. Aono

5th EAWOMEN 2011     2011年10月

共著

フレキシブルライザーと内部流れとの動的な相互作用に関する研究

Yamamoto Marcio, Motohiko Murai

日本船舶海洋工学会論文集     219 - 230   2011年06月  [査読有り]

共著

An Experimental Analysis of a Flexible Riser in Jumper Configuration

Motohiko Murai, Marcio Yamamoto, Shotaro Uto and Tomo Fujiwara

OMAE2011     OMAE2011 - 49506, pp. 495-502   2011年06月  [査読有り]

共著

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Nowadays, flexible risers are widely deployed in various configurations for the production of hydrocarbons in offshore fields. For example, in the self-standing hybrid risers’ applications, a single riser or a set of risers are suspended by a subsurface buoy called ”Can”. Then a piece of flexible riser connects the Can to the production platform conveying the hydrocarbon production stream. This work concerns about this jumper, an experiment using a 10 m long model was carried out at the Deep Sea Basin of the National Maritime Research Institute in Japan. The model was made by three concentric unbonded layers: a silicon made inner layer; a crisscross steel wire layer; and a rubber made outer layer. During this experiment, the model was suspended through both ends; one model’s end was fixed and the other end was connected to an oscillator that generates the oscillatory motion in three different directions. In addition, a positive displacement pump injected fresh water into the model. Further, the model was instrumented with two degrees of freedom accelerometers fixed along its length; and a six degrees of freedom force/torque transducer was also installed at one pipe end. In addition, the Deep Sea Basin’s Visual Measurement System tracks and calculates the motion of several measurement stations along the pipe. A parametric analysis was carried out changing the oscillating frequency and internal flow rate. Discussion and results of numerical simulation are also included.

Lumped-Mass 法による大水深係留索の挙動に関する基礎的研究

村井基彦、野中啓司

日本船舶海洋工学会講演論文集   ( 12 ) 59 - 62   2011年05月

共著

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近年, 海底に賦存する海底資源を求めて海洋開発の大水深化が急速に進んでいる. その為, 大水深に適応可能な海洋構造物の研究・開発が活発に行われている. そこで, 本研究では海洋構造物の位置保持に用いられる係留システムに着目した. 係留索の静的特性に関しては, 差分近似法を用いて潮流や海底の地形を考慮した解析を行った研究1), 動的特性に関してはLumped-Mass法を用いてその有効性を示した研究2)等が行われている. しかし, これらの研究はいずれも20年～30年前に行われたものであり, 当時の計算機では限られた条件下で計算を行う必要があった事もあり, 現在のような海洋開発の大水深化を想定していない.そこで, 本研究では大水深を想定した係留索の特性を調べるための基礎的な研究として, Lumped-Mass法を用いたシミュレーションの開発を行い, その動的特性を調べた.

Triple I による評価事例 －海上空港－

村井基彦

第22回海洋工学シンポジウム     OES22 - 060   2011年03月

単著

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Coastal development is supporting improvement of economic activity and convenience for city residents. On the other hand, the development has brought loss of 90% or more of natural beach line and disappearance of the tideland, which has purification function in Tokyo-bay. In the recent years, sustainability is one of the important keywords for the development. In general, the development such as constructing an offshore airport carries both economical advantage and environmental disadvantage. It is generally very difficult to consider their balances and to judge which is important. Inclusive Impact Index (Triple I) is proposed by Marine Environmental Committee in JASNAOE. The index includes environment factor, which is obtained by themethod of Ecological Footprint, and economical factor, which is converted to global hectare. We can objectively discuss the social importance of the development by using this index. In this research, we obtained the Triple I (III) of construction of an offshore airport and discussed its social importance from both environment viewpoint and economical viewpoint.

海洋再生可能エネルギーの地産地消によるCO2排出量削減に関する基礎的研究

村井基彦，長嶺篤志，高橋賢士朗

第22回海洋工学シンポジウム     OES22 - 081   2011年03月

共著

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In recent years, ocean renewable energy is pointed out by all Japanese as one of the clean energy sources. However, this energy is hardly available for our lives yet. This is because there are some problems. One of the problems is a jump in the price of electric power. It is natural for us to think energy is used on land by transporting energy from the ocean. This causes a jump in the price of electric power because to transport energy costs a great deal. Then the concept of this study is that the energy obtained in the ocean is consumed in the ocean. In the mean time, the provision for reduction of CO2 is advanced rapidly in the world. In Japan, it is necessary to reduce CO2 emissions. The amount of CO2 emission is huge in the transportation by ship because there are much freight absolutely. In brief, if the ocean renewable energy is used for sailing of ship, we can reduce the amount of CO2 emission dramatically. Then, in this study, we examine the system that enable to use ocean renewable energy efficiently with the concept of the local production for local consumption.

錘の上下動による新形式横揺れ抑制システムの実用化-特に制御上の問題について-

岡田尚樹，柿添光治，平川嘉昭，高山武彦，村井基彦，平山次清

第22回海洋工学シンポジウム     OES22 - 034   2011年03月

共著

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Recently, the new types of ships are demanding for more efficient ship stabilizers. In the Yokohama National University, a new type of active stabilizer has been developed: the “Vertical Weight Stabilizer” (VWS). During the last year, three different experiments were carried out concerning about the VWS and using a full scale boat. Some problems have been identified during such experiments, one of these problems was that a measured angular frequency was not been used as input in the control algorithm, instead only a constant angular frequency had been assumed. Such constant angular frequency resulted in a poor performance of the VWS’s control system. This work addresses for the feedback of the measured angular frequency as input of the control algorithm. First, an experiment was carried out to identify and validate the instrumentation for the measurement of the angular frequency. Further, discussion about the performance of the VWS’s control system by numerical simulation is also included; the results for an assumed constant angular frequency are compared with the results for a variable angular frequency.

An Experimental Study about the Effects of Internal Flow on the Dynamics of a Flexible Riser

Marcio Yamamoto，Motohiko Murai，Shotaro Uto，Tomo Fujiwara

第22回海洋工学シンポジウム     OES22 - 036   2011年03月

共著

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The flexible risers have been widely deployed for the production of hydrocarbons at offshore oil fields. Such riser is composed for several concentric metallic and polymeric layers. This work intends to investigate, by the way of experimental analysis, the effects of the internal flow effects on the flexible riser. The experiment was carried out at the Deep-Sea Basin of the National Maritime Research Institute in Japan. A 10m long model was deployed in a jumper configuration; and fresh water was pumped into the model. The results are shown in terms of amplitude and modal shape in the frequency domain.

風車ブレードの慣性モーメントがSPAR型洋上風力発電施設の動揺特性に与える影響について

藤田修，村井基彦，Md. Nur-E-Mostafa，西村龍二

第22回海洋工学シンポジウム     OES22 - 102   2011年03月

共著

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In 2005, New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) indicate the plan that we may raise generation capacity of wind energy from 2.2GW (on 2010) to 20GW (on 2030). To achieve this target, we should aim at the realization of Offshore Wind Turbine. It is said that the sea around Japan has deep and complicated sea bottom, so the floating type wind turbine is more suitable than the fixed type wind turbine in this area. In Japan, some researchers had already investigated about a behavior of the floating wind turbine in waves. However, there is a still unknown part, and especially the influence of the gyro moment from windmill is not researched so much. We experimented on a water tank using 1/360 scale wind turbine model, and research the responses of a SPAR type offshore wind turbine in waves. Also we examined the responses considering rotation of wind turbine and an inertia moment of a windmill blade.

圧電素子を利用した浮体式波力発電システムに関する基礎的研究

藤本大道，村井基彦

第22回海洋工学シンポジウム     OES22 - 103   2011年03月

共著

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The effective utilization of wave energy is important. So wave power generation using a piezoelectric element is described by this thesis. A piezoelectric element is the device which changes vibration to electric energy. The efficiency of generation electricity is made expensive by using a pendulum on this thesis. A result is checked by an experiment. I also try to save the electricity invented by a piezoelectric element and make an LED light. The relation between the pitching movement of a floating body and the generation of electricity is also checked.

AN EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE INTERNAL FLOW EFFECTS ON MARINE RISERS

Motohiko Murai, Marcio Yamamoto

Martec2010, Proceeding     159 - 165   2010年12月

共著

海洋再生可能エネルギーの地産地消による船舶のCO2 排出量削減に関する基礎的研究

村井基彦, 長嶺 篤志, 高橋 賢士朗

日本船舶海洋工学会講演論文集   ( 11 ) 225 - 228   2010年11月

共著

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経済産業省は今年，2030 年までのエネルギー政策の指針を定めたエネルギー基本計画を発表した。計画では2030 年までの施策として電源に占める再生可能エネルギー比率の倍増などを掲げている。しかし陸上では再生可能エネルギー発電施設の適地が限られていることから，施策の実現には海洋再生可能エネルギーへの期待が必然的に大きくなる。一方で海洋再生可能エネルギーに関しては，海洋で得たエネルギーの陸上への送電コストによる電力価格の上昇や，インフラ整備といった課題が多いことから有効利用にはまだ時間が必要である。一方，CO2削減対策はここ数年で急速に進んでいる。日本におけるCO2 排出量の多い産業として発電産業や鉄鋼産業があげられるが，船舶輸送においても，トン当たりのCO2 排出量は他の輸送産業に比べて少ないものの，絶対的な貨物量が多いことから，CO2 の排出量は年間約1200 万トン1）にも達する。そこで本研究では，海洋エネルギーの地産地消をコンセプトに，海洋エネルギーを船舶輸送に用いることで，陸上への送電問題と船舶輸送によるCO2 の排出量削減を解決するとともに，海洋再生可能エネルギーの有効利用を実現させるようなシステム（以下省エネアシストシステム）の基礎的な研究を行った。

Numrical simulation of characteristics behavior of spar type offshore wind turbine and compare the result with experimental value

M.Murai, N. Mostafa, R.Nishimura

Techno Ocean2010 Proceedings     N0.13   2010年10月

共著

Experimental Study of Dynamic Vibration Flexible Riser

M.Murai, K.Haneda, M.Yamamoto, S.Uto, T.Fujiwara

Techno Ocean2010 Proceeding     N0.17   2010年10月

共著

A NUMERICAL ANALYSIS OF THE INTERNAL FLOW EFFECT ON THE RISER’S MECHANICAL BEHAVIOR

Marcio Yamamoto, Motohiko Murai

OMAE2010     OMAE2010 - 20316, 345-353   2010年06月

共著

AN EXPERIMENTAL ANALYSIS OF THE INTERACTION BETWEEN HANGED PIPE AND INTERNAL FLOW

Motohiko Murai, Marcio Yamamoto, Luis A. R. Quadrante, Ken Haneda, Shotaro Uto, Tomo Fujiwara, Shi … 全著者表示

OMAE2010     OMAE2010 - 20312, 333-344   2010年06月  [査読有り]

共著

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The pipes are playing an important role in the offshore environment. Risers and pipelines are widely deployed by the petroleum industry for the well drilling and hydrocarbons production. Whereas during drilling, a mixture of drilling mud and solids in suspension (rock cuttings) flows through the drilling riser; during the production, mono or multiphase flow (comprising oil, water and gas) takes place within the production system. However up till now, most of investigations on offshore pipelines and risers have neglected the effects of the internal flow and have focused mainly on the interaction among pipe’s structure, hydro-dynamic forces and offshore platform’s motion. This paper deals with the interaction between the pipe structure and its internal flow. An experimental analysis was carried out, in the Deep Sea Basin of the National Maritime Research Institute (Japan), using a model of 10 m length. In this experiment, a mono-phase fluid of liquid and another bi-phase fluid of liquid and solids in suspension are used as the internal flow fluid and a parametric analysis using the internal flow rate and pipe’s oscillating frequency was carried out. Discussion about the experimental results is also included.

Web of Science

A STUDY ON THE OPTIMIZATION FOR THE ARRANGEMENT OF TWO TYPES OF SUPPORTING COLUMNS FOR VLFS USING GA

Tatsunori Nishi, Motohiko Murai

OMAE2010     OMAE2010 - 20255, 49-56   2010年06月  [査読有り]

共著

Web of Science

A study on an experiment of behavior of a SPAR type offshore wind turbine considering rotation of wind turbine blades

Motohiko Murai, Kyohei Ishikawa Ryuji Nishimura

Oceans2010     2010年05月

共著

Can a single floating body be expressed as the sum of two bodies

H.Kagemoto, M.Kashiwagi, M. Murai

Journal Eng. Math   ( 68 ) 153 - 164   2010年  [査読有り]

共著

DOI

INCLUSIVE IMPACT INDEX FOR CONSTRUCTION OF OFFSHORE AIRPORT IN TOKYO-BAY

Motohiko Murai, Akari Yoan

EAWOMEN2009     2009年11月

共著

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洋上空港の東京湾内への設置に関してIIIの観点から包括的環境影響評価を行った

圧電素子を用いた波力発電に関する小型水槽実験

村井基彦、藤本大道、藤田修

日本船舶海洋工学会平成21年春季講演会講演論文集   ( 9 ) 191 - 194   2009年11月

共著

戸田御浜周辺海域の流況の現地調査とシミュレーション

45.久松力人, 多部田茂, 加藤孝義, 村井基彦, 木下健, 日野明徳, 岡本研, 北澤大輔, 杉原奈央子, 伊藤翔

第21回海洋工学シンポジウム   CD-ROM   OES21 - 139   2009年08月

共著

An Experimental Analysis of the Internal Flow Effects on Vertical Pipes

村井基彦、山本マルシオ

第21回海洋工学シンポジウム   CD-ROM   2009年08月

共著

浮体式洋上風力発電に関するIIIによる包括的環境影響評価

村井基彦

第21回海洋工学シンポジウム   CD-ROM   OES21 - 184   2009年08月

共著

Inclusive environmental assessment for offshore wind power stations

Motohiko Murai, Tatsuhiko Aono

ISOPE2009   CD-ROM   TPC - 393, 406-413   2009年06月  [査読有り]

共著

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洋上風力発電施設に関してIIIの観点から包括的環境影響評価を行った。

An Experimental Study of the Interaction between Pipe Structure and Internal Flow

Motohiko Murai, Marcio Yamamoto

28th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering   CD-ROM   OMAE2009 - 79312   2009年06月  [査読有り]

共著

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パイプラインに関するもので、縮尺モデルに対する内部流れについて最初の実験結果を示したものである。

Web of Science

A Study of the Internal Flow Effects on Vibrating Risers and Pipelines

Motohiko Murai, Marcio Yamamoto

日本船舶海洋工学会講演会講演論文集   ( 8 ) 65 - 68   2009年05月

共著

浮体式洋上風力発電の包括的環境影響評価に関する研究

村井基彦

日本船舶海洋工学会講演会講演論文集   ( 8 ) 115 - 118   2009年05月

共著

局所的剛性変化を伴う浮体構造物の波浪中弾性応答に関する研究

村井基彦, 中川宰

日本船舶海洋工学会講演会講演論文集   ( 8 ) 501 - 504   2009年05月

共著

海上空港に関する包括的環境影響評価

村井基彦, 養安明理

日本船舶海洋工学会論文集   ( 8 ) 27 - 34   2008年12月  [査読有り]

共著

マルチエージェントモデルによる潮干狩り行動の数値シミュレーションに関する研究 －「海の公園」における数値モデル -

村井基彦, 藤原奨、山中亮一、井上義行

日本船舶海洋工学会論文集   ( 8 ) 1 - 8   2008年12月  [査読有り]

共著

海の公園のアサリの現状と潮干狩りのインパクトについて

村井基彦、舟木雄太

平成２０年度アサリ勉強会     2008年12月

共著

マルチエージェントアルゴリズムによる船舶からの避難シミュレーションに関する研究

村井基彦, 西崎大祐、大木義昭、仲田翔

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 7 ) 419 - 422   2008年11月

共著

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若手優秀講演賞受賞

The Latest Efforts to Promote the Naval Architecture and Ocean Engineering Education for young generation in Yokohama National University

M.Murai, Y.Sumi, M.Arai, Y.Kawamura

PAAMES 2008     2008年09月

共著

外洋上プラットフォームの余寿命便益評価に基づく保守管理手法の検討

岩田亮治、川村恭己、村井基彦、浅友紀

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 6 ) 71 - 74   2008年05月

共著

風車の回転を考慮したＳＰＡＲ型洋上風力発電施設の波浪中における安全性について

村井基彦、石川恭平

日本船舶海洋工学会　講演会論文集 ( 公益社団法人日本船舶海洋工学会 )  5   pp.255 - 258   2008年05月

共著

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現在、地球温暖化や酸性雨などの環境問題が顕在化していく中で、化石燃料にかわり再生可能なクリーンエネルギーを利用使用とする動きが高まってきており自然エネルギーに注目が集まっている。なかでも風力発電は欧州での洋上風力発電の大規模事業化の成功もあって、新たな発電施設建設サイトとして、洋上風力発電施設の展開の機運が高まっている。 本研究では、大水深海域でも設置可能な浮体式SPAR型風力発電施設について風車翼の回転運動のジャイロ効果に着目し、その効果が浮体の波浪中動揺性能に与える影響を検討するとともに、その安全性に

CiNii

遺伝的アルゴリズムによる超大型浮体の弾性応答低減のための 最適支持形式に関する研究

村井基彦, 西辰則

日本船舶海洋工学会　講演会論文集   ( 6 ) 249 - 252   2008年05月

共著

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大型浮体構造物による海洋空間利用が検討されているが，大型浮体構造物は平面規模に対して，深さ方向に非常に小さいことから波浪中で弾性応答をすることが知られており，現在弾性応答低減のためのさまざまな研究が行われている．コラム支持型浮体は、ポンツーン型浮体に比べて誘起される弾性応答が比較的小さいが、端部や特定の周波数などで大きな応答になることが知られている．ポンツーン・コラムの両支持形式を組み合わせることは，両者の長所や短所を取り込むことも考えられるが，組み合わせ方により効率的に応答を抑制できることも考えられる．

A Study on an Analysis of an Annual Change of Distribution of Short-necked clam in a Tideland Considering Huge Human Impact

M.Murai, Y. Funaki

Oceans 2008   ( CD-ROM )   2008年04月  [査読有り]

共著

DOI

遺伝的アルゴリズムによる超大型浮体の弾性応答低減のための 最適支持形式の組み合わせに関する研究

西辰則、村井基彦

第２０回海洋工学シンポジウム     2008年03月  [査読有り]

共著

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本研究では，浮体支持方法の分布などのパラメータ設定に遺伝的アルゴリズムを適用し，大型浮体に関して応答の小さい最適な支持形式の組み合わせを模索する．しかし，得られた結果は，あくまでも弾性応答低減という限定した観点に特化しているので極端な配置となることも予想される。それをふまえた上で、本研究において提案する考え方や，研究を通して得られた知見が今後、メガフロートを設計する際の，一つの検討要素となることを目標とする

海上空港に関する包括的環境影響評価

村井 基彦、養安　明理

第２０回海洋工学シンポジウム     2008年03月  [査読有り]

共著

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都市住民にとって一定の利便性の向上やあるいは活発な経済活動を支えることになる反面、東京湾では自然海浜の９０％以上が消失し、湾内の海洋環境浄化機能を担うと考えられる干潟なども激減するなど、海洋環境へも無視出来ない影響が及ぶことが明らかになりつつある。こうしたことから、近年では持続可能な開発というコンセプトが掲げられているが、特に環境影響などについては不可逆的な要素も多い。また、海洋開発は経済活動と密接に関連していることから、環境面での持続性と経済面の持続性の両面の問題を抱えており、海洋開発に伴う環境的価値の

A STUDY ON THE HYDROELASTIC RESPONSES OF A VLFS IN LARGE WAVES

M. Murai

PUL International Conffernce     2007年12月

単著

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A very large floating structure (VLFS) is one of the new concepts of land reclamation. Usually the size of the VLFS is few kilometers long both in lengthwise and in widthwise. The major features of the VLFS are often said ‘applying any sea depth’, ‘small

A study on relations between distribution of short-necked clam in a tideland and the flow fields in the tideland

Motohiko Murai, Yuta Funaki, Youtarou Kuwayama, Susumu Fujiwara, Ryoichi Yamanaka, Yoshiyuki Inoue

EAWEMEN2007     2007年11月

共著

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Many short-necked clams inhabit tideland, and it is generally thought that the short-necked clams take a part of a water purification function of the tideland and play important roles of an ecosystem of the tideland. ‘SHIO-HIGARI’ (Shellfish-gathering to

A Prediction of Human Impacts of Seashell-digging on the Ecosystem in a Tideland Park

村井基彦, 藤原奨、山中亮一、井上義行

ISOPE 2007     596 - 603   2007年07月  [査読有り]

共著

バルクキャリアーの航路による余寿命便益の違いについて

浅友紀、川村恭己、角洋一、村井基彦、西本匡伸

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 4 ) 419 - 422   2007年05月  [査読有り]

共著

海浜公園における潮干狩り行動の数値シミュレーションに関する研究 　－「海の公園」における数値モデル（その２）－

村井基彦、藤原奨、山中亮一、井上義行

日本船舶海洋工学講演会論文集   ( 4 ) 499 - 502   2007年05月

共著

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大都市近傍の内湾に於ける干潟を有する海浜公園はアメニティの場としての価値が高く、ゴールデンウィーク期間を中心に、潮干狩りを目的とした観光客が多数訪れる。この多数の観光客の潮干狩りが当該域のアサリ類の現存量に与える多大なインパクトの実体が、観測調査から明らかになりつつある。 本研究では海浜公園での潮干狩り行動をモデル化した数値シミュレーション手法を提案する。また、その数値モデルを「海の公園」に適用し、潮干狩りシーズンを通しての、潮干狩り行動が当該海浜域の貝の現存量の空間分布に与える人為インパクトの推定を試み

風車の回転を考慮したSPAR型洋上風力発電施設の波浪中動揺に関する研究

村井基彦、山口雄嗣、井上義行

日本船舶海洋工学講演会論文集   ( 4 ) 279 - 282   2007年05月  [査読有り]

共著

海の公園における現地観測

山中亮一、村井基彦、井上義行

日本船舶海洋工学会講演論文集   ( 4 ) 119 - 120   2007年05月  [査読有り]

共著

人為インパクトが海底生態系に及ぼす影響（第５報）

山中亮一、村井基彦、藤原奨、井上義行

日本船舶海洋工学会　講演会論文集   ( 4 ) 503 - 506   2007年05月  [査読有り]

共著

重合格子法による沿岸域の流動解析に関する研究

村井基彦、木下祐介、山中亮一、井上義行

第５６回応用力学連合会講演会     2007年03月  [査読有り]

共著

A study on the wave phenomena in a moon pool of a very large-scale floating structure

Motohiko Murai, Yoshiyuki Inoue and Kazuki Ikeda

Proc. Techno-Ocean 2006     paper - 67   2006年10月  [査読有り]

共著

Spatio-temporal Variations of Visitors of Recreational Shellfish-Gathering at an Artificial Beach in Tokyo Bay

Yamanaka Ryoichi, Motohiko Murai, Yoshiyuki Inoue and Susumu Fujiwara

3rd conf. Monitoring and Management of Visitors Flows in Recreational and Protected Areas   1   356 - 359   2006年09月  [査読有り]

共著

A Prediction of a Human Action on Seashell-digging at a Seaside Park based on a Multi-Agent Simulation Model

Motohiko Murai, Hirobayashi Takashi, Yamanaka Ryoichi and Yoshiyuki Inoue

3rd conf. Monitoring and Management of Visitors Flows in Recreational and Protected Areas   1   109 - 111   2006年09月  [査読有り]

共著

A study on an optimal arrangement of upper facilities on a very large floating structure considering with the hydroelastic response in waves

Motohiko Murai, Yoshiyuki Inoue and Kazuyoshi Mori

16th ISOPE 2006   1   108 - 115   2006年06月  [査読有り]

共著

海浜公園における潮干狩り行動の数値シミュレーションに関する研究

村井基彦、広林隆志、山中亮一、井上義行

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 2 ) 101 - 104   2006年05月  [査読有り]

共著

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若手優秀講演賞を受賞

内湾流動解析におけるメソ気象予報データの適用性に関する検討

山中亮一、村井基彦、石川恭平、井上義行

日本船舶海洋工学会講演論文集   ( 2 ) 95 - 98   2006年05月  [査読有り]

共著

遺伝的アルゴリズムを用いた大型浮体弾性応答低減のための最適設計計画に関する研究

村井基彦, 井上義行、松本浩成

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 2 ) 79 - 83   2006年05月

共著

重合格子法に基づく海洋人工物周りの流動解析

木下祐介、村井基彦、山中亮一、井上義行

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 2 ) 91 - 94   2006年05月

共著

人為インパクトが海底生態系に及ぼす影響 (第四報)－「海の公園」における条例施行とアサリの現存量変動との関連性－

山中亮一、村井基彦、井上義行、佐藤雅芸、青野達彦

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 2 ) 99 - 100   2006年05月  [査読有り]

共著

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大都市近傍の内湾に於ける干潟を有する海浜公園はアメニティの場としての価値が高く、ゴールデンウィーク期間を中心に、潮干狩りを目的とした観光客が多数訪れる。しかし、その多大なインパクトが生物資源の枯渇を招く可能性が指摘されており、横浜市では海の公園に関して新たにアサリ保護のための条例を施行した。本研究ではその施行が当該域のアサリの現存量変化にもたらした影響について実測データを基に分析を行い、その分布に変化が現れたことを指摘した。

MPS法を用いた大波高時の浮体式構造物の流力弾性挙動に関する研究

村井基彦、赤芝秀介、山中亮一、井上義行

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 2 ) 83 - 86   2006年05月

共著

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超大型浮体式構造物は浮体の厚みが数ｍであることから、相対的に剛性が小さくなり顕著な弾性運動が発生する。この弾性応答は大きなうねり伴う外洋、あるいは津波などを想定した場合、浮体の流力弾性応答が単に高次の非線形応答になるのではなく、海水打ち込み等の発生により、全く別の支配方程式下の挙動となることが予想される。本研究では浮体構造物に大波が作用する場合の流力弾性応答および海水打ち込み現象について、粒子法（MPS法）に基づく解析により種々の検討を行った。その結果、浮体の剛性だけでなく長さの違いにより、海水打ち込み現象が異なることなどを示した

造船系大学院に所属する大学院生の研究意識に関するアンケート調査

村井基彦

日本船舶海洋工学会講演会論文集   ( 1 ) 119 - 120   2005年11月

単著

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一般的に理工系の研究において、萌芽的な研究や革新的なアイデアの創出は20代が多いと言われている。船舶海洋系の大学院（東大、横国、阪府大、阪大、九大）に所属する大学院生を対象に研究意識や研究生活に関するアンケートを実施し、大学院生の研究意識に関する調査研究を行い、博士課程後期への進学を検討するに当たっては経済的な負担感がもっとも重要な要素となっていることなどを指摘している。

小型水槽実験に於ける波浪場の可視化および計測法に関する研究（その２）

村井基彦、井上義行、東原克成

日本造船学会講演会論文集   ( 5 ) 119 - 120   2005年06月  [査読有り]

共著

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超小型水槽を用いた大型浮体の大縮尺模型による水理実験では全ての現象が、1mmに満たない微小な現象となり、非接触で高精度な計測技術の確立が非常に重要となる。著者らは光学的な特性を活かした波浪場の傾斜と陰影との相関性を用いた可視化手法を提案しているが、本研究ではその手法を拡張し精度の良く、より広範囲で時系列的に計測できる手法を提案し、その有効性を示した

人為インパクトが海底生態系に及ぼす影響（第３報）

山中亮一、村井基彦、井上義行、藤原奨

日本造船学会講演会論文集   ( 5 ) 105 - 106   2005年06月  [査読有り]

共著

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海洋環境に人間活動が与える影響については様々な要因が考えられるが、短期間で集中的な潮干狩りが海底生態系に与える影響は無視できないものと考えられる。本研究ではその影響について海の公園を対象域として、周年の現存量の変化と人為インパクトの大きさについて現地実測データに基づいた検討を行うと共に、潮干狩り当日のアンケート結果およびビデオ解析の結果を踏まえた潮干狩り行動の特性について検討を行った。

超大型浮体式構造物の流力弾性応答を考慮した上載施設の最適配置に関する研究

村井基彦、井上義行、森一慈

日本造船学会講演会論文集   ( 5 ) 113 - 114   2005年06月  [査読有り]

共著

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大型浮体の波浪中流力弾性応答に関しては種々の研究が行われているが、その対象構造物は一般的に一様で均一な構造特性を有していることを前提としている。しかし、実用的な大型浮体を想定した場合、利用形態に応じた上載施設が設置されるなど局所的に構造特性が変化することが予想される。本研究ではそうした上載構造物の配置について、浮体の流力弾性応答との観点から上載構造物の最適配置について検討を行った。

大規模洋上施設へのアクセス方法に関する検討

村井基彦、井上義行、佐藤直幸、小坂啓輔

第18回海洋工学シンポジウム   ( Proc. ) 12   2005年01月  [査読有り]

共著

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大型洋上施設を沖合に設置した場合に不可欠なアクセスに関して、船舶によるアクセスと橋梁を設置し車によるアクセスに関して、経済的な観点および環境負荷の観点から比較検討を行っている。その結果、沿岸でも数km以内の沖合で１日数万人規模の利用が認められる場合には橋梁をかけた方が利点があるが、それ以外の場合には船舶の方が有利であった。

人為インパクトが海底生態系に及ぼす影響（第２報）－「海の公園」における貝類現存量の周年変化－

山中亮一、村井基彦、井上義行、藤原奨、桒山陽太郎

日本造船学会講演会論文集   ( 4 ) 131 - 132   2004年11月  [査読有り]

共著

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海の公園における二枚貝現存量の年間変動およびその要因に関して、実地調査をベースに議論している。海洋環境に人間活動が与える影響については様々な要因が考えられるが、短期間で集中的な潮干狩りが海底生態系に与える影響は無視できないものと考えられる。本研究ではその影響について海の公園を対象域として、周年の現存量の変化と人為インパクトの大きさについて実測データに基づいた検討を行った。

小型水槽実験に於ける波浪場の可視化および計測法に関する研究

村井基彦、井上義行、武居弘基、鴫原健、東原克成、山下真史

日本造船学会論文集   ( 195 ) 171 - 178   2004年10月  [査読有り]

共著

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長さや幅が数メートル、深さが10cm程度の小型の平面水槽を用い、大型浮体の1000分の１の縮尺模型による水槽実験を行うことの可能性を示すことは、実験コストも時間コストも大幅に抑制しつつ、実現象を予測や種々の数値解析結果の妥当性の検証に有効である。本研究では1mm未満の波浪場を光学的な陰陽を利用した可視化を広域的に行い、その陰陽の画像データから波の大きさを定量的に計測手法する手法を提案し、その有効性を示した。

WATER-SURFACE DYNAMICS AMONG A PERIODIC ARRAY OF FLOATING BODIES SUBJECT TO REGULAR INCIDENT WAVES

Hiroshi Kagemoto and Motohiko Murai

21st International Conference on Theoretical and Applied Mechanic   Proc.   2004年08月

共著

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円柱群に規則波が入射する際に発生する共振現象であるTrapped-Modeに関する、数値的・実験的に検討を行った。規則的に配置された円柱群に規則波が入射した場合、特定の周波数において流体力学的相互干渉問題において様々な特異な現象が発生する。本研究ではそれらの特異な現象に関して特に水面の応答に着目し、その波浪場の特徴に関して種々の検討を行いその特徴を示した。

人為インパクトが海底生態系に及ぼす影響（第１報）－潮干狩りと人工干潟の生物量－

山中亮一、村井基彦、井上義行、藤原奨、木下祐介

日本造船学会講演会論文集   ( 3 ) 169 - 170   2004年05月  [査読有り]

共著

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海の公園での潮干狩りが貝の現存量に及ぼす影響に関して、当該海域における二枚貝の現存量年間変動調査に基づいた報告

小型水槽実験を用いた大型浮体模型の流力弾性応答実験

村井基彦、井上義行、赤芝秀介、松本浩成

日本造船学会講演会論文集   ( 3 ) 131 - 132   2004年05月  [査読有り]

共著

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小型水槽を用いた大型浮体の模型実験手法の開発及びその実験精度に関する研究。１０００分１の縮尺模型による実験で定性的に数値計算結果と同等の知見を得ることが出来た。

Can a single floating body be expressed as the sum of two bodies?

Hiroshi Kagemoto, Motohiko Murai and Masashi Kashiwagi

18th Int. Workshop on Water Waves and Floating Bodies   Proc.   2004年03月  [査読有り]

共著

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著者らは一体の浮体に作用する流体力について便宜的に浮体を分割し、その便宜的な浮体間の流体力学的相互干渉を考慮することで計算する手法を提案している。本研究では、複数の浮体間の距離が接近するにつれて、浮体間の流体力学的干渉影響が現れることを示す一方、その距離が０に近づくことにより解が安定し、浮体に作用する流体力を直接的に解く場合の解に収束していくことを示した

小型水槽実験に於ける波浪場の可視化および計測法に関する研究

村井基彦、井上義行、武居弘基、鴫原健、東原克成、山下真史

日本造船学会講演会論文集   ( 2 ) 135 - 136   2003年11月

共著

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大型浮体の水槽実験については、幾何学的な縮尺が数十から数百分の一になる。本研究ではこの非常に微小な波浪分布など変化量を定量的に計 測する手法として、光の干渉によるモアレ縞を利用した可視化および定量的計測手法並びに光の反射による可視化および画像解析手法を利用した定量的計測手法を提案し、同時間・広域的な波浪場の計測を試み、それらの精度及び有効性について検討を行った。

Hydroelastic respsonse characteristics of a column-supported very large floating structure

Motohiko Murai and Hiroshi Kagemoto

Proc. of 3rd Int. Conf. on Hydroelasticity in Marine Technology   Proc.   289 - 296   2003年09月  [査読有り]

共著

画像処理を用いた波浪場の計測法に関する研究

村井基彦、井上義行、東原克成、山下真史

第１７回海洋工学シンポジウム   Proc.   .291 - 296   2003年07月  [査読有り]

共著

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超小型水槽を用いた大型浮体の大縮尺模型による水理実験では全ての現象が、1mmに満たない微小な現象となり、非接触で高精度な計測技術の確立が非常に重要となる。本研究では光学的な特性を活かした波浪場の傾斜と陰影との相関性を用いた可視化手法を提案すると共に、可視化された情報を定量化する手法を提案した。

Hydroelastic responses of a Very Large Floating Structure Supported by Footing-Columns in Waves

Motohiko Murai, Yoshiyuki Inoue and Tomoyuki Kibe

22nd OMAE2003   Proc.   701 - 708   2003年06月  [査読有り]

共著

The prediction method of hydroelastic response of VLFS include sea bottom topographical effects

Motohiko Murai, Yoshiyuki Inoue and Taijiro Nakamura

12th ISOPE 2003   Proc.   106 - 112   2003年06月  [査読有り]

共著

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超大型浮体を沿岸域に設置する場合、浮体の下部の海底地形は水平でなく水深が場所により変化することは容易に想像できる。こうした水深の変化は波浪場の変化をもたらし、その変化が大型浮体の弾性応答へ影響を与えると考えられる。本研究では、浮体設置の周辺海域の海底地形も考慮した解析手法を示すとともに、他の計算手法による解析結果との比較検討からその有効性を示した

多列円柱群に入射する規則波の共振現象

影本浩、村井基彦

九州大学応用力学研究所研究集会報告   14ME-S3   40 - 42   2003年03月

共著

Hydroelastic responses of a column-supported VLFS in waves of trapped-mode frequencies

Motohiko Murai and Hiroshi Kagemoto

4th International Workshop on Very Large Floating Structures   Proc.   53 - 59   2003年01月  [査読有り]

共著

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セミサブ型超大型浮体は多数のコラムに作用する浮力により超大型浮体構造物を支える浮体である。この多数のコラム群の中で特定周波数において波が円柱群を透過しない特異な現象があり、その周波数をtrapped-modeと呼ぶ。そのtrapped-modeにおいてコラム支持型の超大型浮体の流力弾性応答について、数値シミュレーションを通してその特性を明らかにした。

On a study of the hydroelastic responses of a column-supportive VLFS in waves

Motohiko Murai, Yoshiyuki Inoue and Tomoyuki Kibe

4th International Workshop on Very Large Floating Structures,   Proc.   92 - 97   2003年01月  [査読有り]

共著

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フーティング付きコラムは特定の周波数で波力を受けないすなわち、波無し周波数を持っている。本研究では、複数の波無し周波数を有するフーティングコラムなど種々の特徴的なフーティングに支持されている浮体の規則波中、不規則波中における流力弾性応答について検討を行うと共に、フーティングの主要目に対して系統的にその応答特性を整理した。

海底地形を考慮した超大型浮体の流力弾性応答の推定法に関する研究

村井基彦、井上義行、中村泰二郎

日本造船学会論文集   ( 192 ) 309 - 318   2002年11月  [査読有り]

共著

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超大型浮体を沿岸域に設置する場合、浮体の下部の海底地形は水平でなく水深が場所により変化することは容易に想像できる。こうした水深の変化は波浪場の変化をもたらし、その変化が大型浮体の弾性応答へ影響を与えると考えられる。本研究では、海底地形を考慮できる大型浮体の流力弾性応答の解析手法を示すと共に、その定式化に基づき大型浮体を緩斜面、すり鉢状、上げ底状の海底地形の上に設置したことを想定した解析を行い、その影響を示した。

フーティング付きコラム支持超大型浮体の流力弾性応答－第２報－

村井基彦、井上義行、木部智之

日本造船学会論文集   ( 192 ) 299 - 308   2002年11月  [査読有り]

共著

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フーティング付きコラムは特定の周波数で波力を受けないすなわち，波無し周波数を持っている。本研究ではそうした特徴を持つ多数のフーティング付きコラムによって支持された浮体式構造物について，不規則波中における流力弾性応答について検討を行い，特定周波数において非常に応答が小さくなると同時にその周辺の周波数帯において比較的大きな応答が伴い，不規則波中の期待値としてはかえって大きい応答を示すことがあり得ることを示した。

DOI

フーティング付きコラム支持超大型浮体の流力弾性応答

村井基彦、井上義行、木部智之

日本造船学会論文集   ( 191 ) 317 - 326   2002年05月  [査読有り]

共著

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ポンツーン型浮体を想定する場合,その設置海域は,湾内などの穏やかな海域にするか,あるいは防波堤などにより創出された静穏海域でなければならない。しかし,防波堤などの付随施設の建設は,沖合いの水深が深い場所や地盤の柔らかい場所では困難で建設コストもかかるだけでなく,周辺海洋環境への影響の少なさという浮体式構造物の利点を失いかねない。そこで,最近ではポンツーン型だけでなく, コラム支持型やセミサブ型の超大型浮体に関しても検討の必要性が挙げられてきている。既に,円柱型コラム支持による浮体の研究結果がいくつか示され,一般的にポンツーン型よりも優れた応答特性を持つことが数値計算上は確認されている。しかし一方で,コラム単体での運動の固有周期コラムの配置による trapped mode による同調現象などの課題点も指摘されている。 そこで,本研究では,上下方向の波強制力の働かない波無し周期のあるフーティング付コラムに着目し,フーティング付コラムによって支持された超大型浮体式構造物の弾性応答について検討を行う。

A Frequency and Time domain study on Response Analyses of Large Floating Structures due to Seaquakes,,

Y. Inoue, M. Murai, Y. Noma and T. Aoki,

ISOPE 2002   Proc.   335 - 341   2002年05月  [査読有り]

共著

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大型浮体による海洋空間利用の利点の一つは直接的な地震の被害が少ないと予想されていることである。一方で、地震動が水中音響のように海中を伝播し浮体に作用する海震の影響に関しては殆ど研究が為されていない。そこで、本研究では海震の影響に関して有限要素法を用いた解析を行った。その結果、一般的には浮体全体に対する影響は少ないが、設置海域の近傍で直下的な地震に伴う海震が発生した場合には、局所的な影響があり得ることが分かった。

コラム支持型浮体の波浪中弾性応答への粘性影響について

村井基彦、影本浩

日本造船学会論文集   ( 191 ) 69 - 76   2002年05月  [査読有り]

共著

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多数のコラム群の波浪中の流体干渉問題に関して、物体表面での粘性減衰効果を付加し、非線形現象を再現すると水槽実験結果を良く再現できることが確認されている。本研究ではそうした微小な減衰効果が大型浮体の弾性応答へ与える影響を示すと共に、周辺波浪場に与える影響について検討を行うと共に、kmオーダーの２つの大型浮体間での干渉影響についても検討を行った。

Drift force on an array of vertical cylinders

Hiroshi Kagemoto and Motohiko Murai

17th Int. Workshop on Water Waves and Floating Bodies, Cambridge(U.K.)   Proc.   65 - 68   2002年04月  [査読有り]

共著

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多数のコラム群の中では特定周波数において円柱列を進行するに連れて特異な減衰特性を示す同調現象があることを数値的に明らかになってきているが、本研究ではその特異な周波数において円柱群に作用する漂流力について検討を行った。

多数コラムに作用する漂流力の計算について

村井基彦

九州大学応用力学研究所研究集会報告書   13ME-S5   38 - 47   2002年03月

単著

大型浮体の流力弾性応答への海底地形の影響

村井基彦

九州大学応用力学研究所研究集会報告書   14ME-S2   32 - 42   2002年03月

単著

Experimental and theoretical analysis of the wave decay along a long array of vertical cylinders

H. Kagemoto, M. Murai, M. Saito, B Molin and S Marenica

Jounal of Fluid Mechanics   ( 456 ) 113 - 135   2002年  [査読有り]

共著

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セミサブ型超大型浮体は多数のコラムに作用する浮力により超大型浮体構造物を支える浮体であるが、この多数のコラム群の中で特定周波数において特異な同調現象があることが明らかになっている。本研究では線形応答計算に物体表面での粘性減衰効果を付加する非線形現象を再現する定式化を示すと共に、縦一列の円柱群に規則が画入射した場合における減衰効果とその特徴的な応答に関して、水槽実験との比較から数値計算において微小な粘性減衰効果を考慮することで、水槽実験結果を非常によい精度で再現できることを示した。

Non-linear Simulation of Relative Wave Height of Ship in Short Crested Irregular Wave

Yoshiyuki Inoue, Motohiko Murai and Miho Murai

RINA   Proc.   2001年11月

共著

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大波高中を航行している船舶に想定外の波浪荷重が作用することによる事故がしばしば発生しているが、本研究では短波長不規則波中おいて、前進速度を有する船体に対して、その船体運動と波浪場との連成と位相差により、従来の安全性基準に照らして無視できない程の相対的に高い波が船体に作用することを数値シミュレーションと通して示し、その安全性に関する検討を行った。

Effect of Wind, Current and Non-linear Second Order Drift Forces on a Moored Multi-Body System in an Irregular sea

Y. Inoue, Md. Rafiqul and M. Murai

OCEANS 2001 ( OCEANS, 2001. MTS/IEEE Conference and Exhibition )  3   1915 - 1922   2001年11月  [査読有り]

共著

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洋上の石油精製・貯蔵プラントであるFPSOから石油を運び出すにはシャトルタンカーへの載せ替えが不可欠である。このとき、FPSOとシャトルタンカーとの間には種々の流体力学的干渉影響が作用し、双方の安全な操業性に関する検討が必要である。本研究においては、従来の線形性分の流体力に加えて、特に双方に作用する漂流力・係留力などの非線形成分を考慮した数値モデル化を示すとともに、不規則波中の問題に適用して検討を行った。

DOI

大型浮体の海震による応答解析

井上義行、村井基彦、野間祐一郎

第１６回海洋工学シンポジウム   Proc.   89 - 96   2001年07月  [査読有り]

共著

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超大型浮体は内湾や防波堤に囲まれた海域においては通常の波浪環境外力により誘起される流力弾性応答の絶対量は小さく、操業上や安全上の問題はないと考えられている。しかし、地震の多い島国である日本においては、直下型の地震に対する対策について十分に検討をしていく必要がある。本研究では海底地震の発生にともなう海震現象が浮体の流力弾性応答に与える影響について有限要素法を用いて解析を行いその特性を示した。

超小型水槽による水理実験に関する研究

村井基彦、井上義行、田中康平、高橋祐介

第１６回海洋工学シンポジウム   Proc.   505 - 512   2001年07月  [査読有り]

共著

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超小型水槽を用いた大型浮体の大縮尺模型による水理実験では全ての現象が、1mmに満たない微小な現象となり、非接触で高精度な計測技術の確立が非常に重要となる。本研究では水面をスクリーン化し、特性格子状のスリットと光源を用いることで生じるモアレ縞により波浪分布を可視化するだけでなく、0.1mmに近い浮体の弾性応答に関しても可視化可能であることを示した。

超大型浮体構造物の津波による応答解析

井上義行、村井基彦、松本耕介、多部田茂

第１６回海洋工学シンポジウム   Proc.   81 - 88   2001年07月  [査読有り]

共著

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性挙動が誘起されることが指摘されているが内湾においてはその絶対量は小さいと予想されている。しかし、地震の多い島国である日本においては、直下型の地震に対する対策について十分に検討をしていく必要があり、地震の発生伴う津波にさらされた場合の検討をする必要がある。本研究では海水流動のモデルを拡張することで、津波の伝播と浮体構造物の流力弾性応答を表現する手法を提案し、相模湾内の断層を震源とする地震が発生した場合を想定した解析を行い、その安全性について検討を行った。

A Study on Motions and Drift Forces of a Multibody Floating System in Waves

井上義行、M.Rafiqul Islam、村井基彦

日本造船学会論文集   ( 188 ) 127 - 134   2000年11月  [査読有り]

共著

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船舶や海洋構造物などが複数存在している場合にはディフラクション的な流体力学的相互影響だけでなく各浮体運動に伴う散乱波による流体と運動との相互干渉影響も無視できないものになる。本研究では複数浮体の波浪漂流力について、運動と流体問題を一括に取り扱える定式化を示し、数値計算と実験結果との比較からその有効性を検討している

超大型浮体の最適化に関する研究（その１）

村井基彦、影本浩

日本造船学会論文集   ( 187 ) 175 - 184   2000年05月

共著

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形構造物が主流となってきているが、本研究では矩形型にこだわらず多様な形状の浮体について、その波浪中弾性応答について数値的な解析を行い、最適化に関する検討を行った。その結果、単純矩形よりも波浪中の応答が小さくなる浮体の可能性を示した。

超小型水槽を用いた超大型浮体の水槽試験

影本浩、村井基彦、加藤孝義

日本流体力学会年会2000講演論文集     .279 - 280   2000年04月  [査読有り]

共著

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超大型浮体は波浪中において顕著な弾性応答が引き起こされることが指摘されているが、実海域での実験は大がかりになり、時間的にも費用の面でも負担が大きく、浮体模型による水槽実験手法の確立が種々の検討の上で極めて重要である。本研究ではその水槽実験に関して、超大型浮体の大縮尺模型を用いてわずか数ｍの規模の水槽実験の可能性について検討を行い、水面をスクリーン化し、特性スリットと光源を用いることで生じるモアレ縞により波浪分布を計測できる可能性を示した。

On the hydroelastic responses of a very large floating structure in waves

Motohiko Murai, Hiroshi Kagemoto and Masataka Fujino

Journal of Marine Science and Technology   ( 4 ) 123 - 153   1999年12月  [査読有り]

共著

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New numerical methods are presented for hydroelastic analyses of a very large floating structure (VLFS) of several kilometers length and width. Several methods are presented that accelerate computation without an appreciable loss of accuracy. The accuracy and efficiency of the proposed methods are validated through comparisons with other numerical results as well as with existing experimental results. After confirming the effectiveness of the methods presented, various characteristics of the hydroelastic behavior of VLFSs are examined, using the proposed methods as numerical tools 平成１３年日本造船学会奨励賞（乾賞)

DOI

Experiments of a Very Large Floating Structure in a very small water tank,

Hiroshi Kagemoto, Motohiko Murai, Masataka Fujino, Takayoshi Kato and Masakazu Kondo

3rd International Workshop on Very Large Floating Structures,   Proc.   555 - 561   1999年12月  [査読有り]

共著

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長さや幅が数メートル、深さが10cm程度の小型の平面水槽を用い、大型浮体の1000分の１の縮尺模型による水槽実験を行うことの可能性を示すことは、実験コストも時間コストも大幅に抑制しつつ、実現象を予測や種々の数値解析結果の妥当性の検証に有効である。本研究では1mm未満の波浪場を光学的なモアレ縞および水面での光学的反射を利用して可視化する手法を提案し、その有効性を示した。

Effect of Wave Drift Forces on Huge Floating Structures in Wind and Waves,

Y. Inoue, Islam M. Rafiqul and M. Murai

3rd International Workshop on Very Large Floating Structures,   Proc.   132 - 138   1999年12月  [査読有り]

共著

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大型の船舶や海洋構造物などが複数存在している場合にはディフラクション的な流体力学的相互影響だけでなく各浮体運動に伴う散乱波による流体と運動との相互干渉影響も無視できないものになる。本研究では複数浮体の波浪漂流力について、運動と流体問題に加えて風の影響を一括で取り扱える定式化を示し、数値計算と実験結果との比較からその有効性を検討している。

セミサブ型超大型浮体周囲の波浪減衰について　第３報

影本浩、藤野正隆、村井基彦、石井祐司、斉藤雅宣

日本造船学会論文集   ( 185 ) 163 - 168   1999年05月  [査読有り]

共著

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セミサブ型超大型浮体は、多数のコラムに作用する浮力で超大型浮体構造物を支える浮体である。この多数のコラム群の中で特定周波数において、波浪減衰あるいは周囲の波浪場においては円柱群の後方になるほど波浪が卓越するような特異な同調現象があることを示した。この点に関して、水槽実験並びに数値的にも検討を行った

Experimental investigation on the wave decay characteristics along a long array of cylindrical legs

Hiroshi Kagemoto, Motohiko Murai, Masanori Saito,

14th Int. Workshop on Water Waves and Floating Bodies   Proc.   60 - 63   1999年04月  [査読有り]

共著

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多数のコラム群の中では特定周波数において円柱列を進行するに連れて特異な減衰特性を示す同調現象があることを数値的に明らかになってきているが、本研究ではその特異な周波数帯を中心に円柱状コラム列を進行する波浪場に関して精査なす位相実験を行い、その特性を明らかにしつつ、数値解析との比較から、物体表面でのわずかな非線形粘性影響が全体の波浪場に与える影響が大きいことを示した。

Some Efficient Calculation Techniques for Hydroelastic Analyses of a Very Large Floating Structure in Waves

Hiroshi Kagemoto, Masataka Fujino, Motohiko Murai and Tingyao Zhu

2nd Int. Conf. on Hydroelasticity   Proc.   201 - 210   1998年12月  [査読有り]

共著

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超大型浮体は相対的に剛性が小さく、波浪中において波の力で剛体運動ではなく顕著な弾性変形が誘起されることが予想される。その大型浮体の流力弾性応答解析に際しては、理論的には解析可能ではあるが、長さ・幅ともに数ｋｍに及ぶ構造物の動揺解析は理論の単純な適用による解析は事実上不可能である。本研究では解析解を階層的に用いる解析と近似計算を織り交ぜた解析手法により計算精度を保ちつつ、直接的な手法に比べて数百分～数千の分の一の解析時間で効率的に解析する提案した。

ポンツーン型浮体とコラム支持型浮体の波浪中弾性応答の比較

村井基彦、太田真、影本浩、藤野正隆

日本造船学会論文集   ( 184 ) 247 - 256   1998年11月  [査読有り]

共著

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超大型浮体式構造物は浮力によって洋上に浮かぶ施設であるが、浮体全体が箱形のポンツーン型浮体とコラム部分で浮力を受けるコラム支持型では波浪中での流力弾性応答特性がかなり異なっている。本研究では、同一解析コードを用いて両者の応答特性の相違点について検討を行った。

セミサブ型超大型浮体周囲の波浪減衰について　第２報

影本浩、藤野正隆、村井基彦、石井祐司、斉藤雅宣

日本造船学会論文集   ( 184 ) 275 - 286   1998年11月  [査読有り]

共著

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セミサブ型超大型浮体は、多数のコラムに作用する浮力で超大型浮体構造物を支える浮体である。この多数のコラム群の中で特定周波数において、波浪減衰が発生することを示し、その実現象について実験結果を通して検討を行った。

超小型水槽を用いた超大型浮体の水槽試験

影本浩、藤野正隆、村井基彦、近藤良和

第1４回海洋工学シンポジウム   Proc.   467 - 474   1998年07月  [査読有り]

共著

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超大型浮体は波浪中において顕著な弾性応答が引き起こされることが指摘されているが、実海域での実験は大がかりになり、時間的にも費用の面でも負担が大きい。したがって、浮体模型による水槽実験手法の確立が種々の検討の上で極めて重要である。本研究ではその水槽実験に関して、超大型浮体の大縮尺模型を用いてわずか数ｍの規模の水槽実験の可能性について検討を行った。

超大型浮体の波浪中弾性挙動の推定法について　－第３報－

村井基彦、影本浩、藤野正隆

日本造船学会論文集   ( 183 ) 199 - 210   1998年05月  [査読有り]

共著

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超大型浮体は長さや幅が数ｋｍに及ぶのに対し、厚みが数ｍと相対的に極めて薄い洋上に浮かぶ構造物である。したがって、波浪中において波の力で剛体運動ではなく顕著な弾性変形が誘起されることが予想される。しかし、対象構造物が巨大であるが故に構造物を多数の要素浮体に分けて直接的に計算することは、現実的に不可能である。本研究では解析解を階層的に用い、従来の直接的計算手法に比べて、理論的には数千分の１の計算時間で精度の良い解を得る定式化を示し、実験結果と比較することでその有効性を示した

Wave decay characteristics along a long array of cylindrical legs,

Hiroshi Kagemoto, Motohiko Murai and Masanori Saito

13rd Int. Workshop on Water Waves and Floating Bodies   Proc.   55 - 58   1998年04月  [査読有り]

共著

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セミサブ型超大型浮体は多数のコラムに作用する浮力により超大型浮体構造物を支える浮体である。本研究では、この多数のコラム群の中では特定周波数において円柱列を進行するに連れて特異な減衰特性を示す同調現象があることを数値的に明らかにした。

Theoretical and experimental predictions of the hydroelastic response of a very large floating structure in waves

H.Kagemoto, M.Fujino and M.Murai

Journal of Applied Ocean Research   20 ( 3 ) 135 - 144   1998年  [査読有り]

共著

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超大型浮体は長さや幅が数ｋｍに及ぶのに対し、厚みが数ｍと相対的に極めて薄い洋上に浮かぶ構造物である。したがって、波浪中において波の力で剛体運動ではなく顕著な弾性変形が誘起されることが予想される。本研究では解析解を階層的に用い、従来の直接的計算手法に比べて、理論的には数千分の１の計算時間で現実的な計算時間で精度の良い解を得る定式化を示しその有効性を検討すると共に、更に物理的・工学的な考察に基づいた近似式も示し、その有効性を検討し、通常波浪中における5000m級の浮体の流力弾性解析を初めて示した。

超大型浮体の波浪中弾性応答の効率的計算法

影本浩、藤野正隆、村井基彦、朱庭耀

第3回日本計算工学講演会論文集   3   1057 - 1060   1998年  [査読有り]

共著

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波浪中で顕著な弾性挙動をすると考えられている超大型浮体の波浪中弾性挙動の推定法に関して、浮体の弾性応答の表現には弾性モード関数の重ね合わせを用い、浮体に作用する流体力の推定には特異点分布法にモード関数を導入することで、未知数を大幅に減らし、効率的で現実的な解析時間で計算できる手法を提案し、その有効性を検討した。

Hydrodynamic and hydroelastic analyses of a very large floating structure in waves

M.Murai, T,Zhu, H.Kagemoto, and M.Fujino

Intl. Conf. On Offshore Mechanics and Arctic Engineering   Proc.   Paper No38 171 - 178   1997年06月  [査読有り]

共著

超大型浮体の波浪中弾性挙動の推定法について　－第２報－

村井基彦、影本浩、藤野正隆

日本造船学会論文集   ( 181 ) 123 - 134   1997年05月  [査読有り]

共著

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超大型浮体は長さや幅が数ｋｍに及ぶのに対し、厚みが数ｍと相対的に極めて薄い洋上に浮かぶ構造物である。したがって、波浪中において波の力で剛体運動ではなく顕著な弾性変形が誘起されることが予想される。本研究では超大型浮体の波浪中における流力弾性挙動の推定法について、ポンツーン型浮体でもコラム支持型浮体にも適用できる定式化を示し、浮体をいくつかの要素浮体の集合体として扱う定式化を示し、その分割数の収束性について検討を行った。

超大型浮体の波浪中動的挙動の解析法について

影本浩、藤野正隆、朱庭耀、村井基彦

第45回応用力学連合講演会講演予稿集     283 - 284   1996年03月  [査読有り]

共著

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波浪中で顕著な弾性挙動をすると考えられている超大型浮体の波浪中弾性挙動の推定法に関して、浮体の弾性応答の表現には弾性モード関数の重ね合わせを用い、浮体に作用する流体力の推定には特異点分布法にモード関数を導入する手法を提案し、その浮体の弾性モードの運動方程式と流体問題の方程式を連立させて一括して解く手法を提案した。

2． 超大型浮体の波浪中弾性挙動の推定法について　－ポンツーン型浮体の場合－

村井基彦、影本浩、藤野正隆

日本造船学会論文集   ( 178 ) 213 - 224   1995年11月  [査読有り]

共著

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超大型浮体は長さや幅が数ｋｍに及ぶのに対し、厚みが数ｍと相対的に極めて薄い洋上に浮かぶ構造物である。したがって、波浪中において波の力で剛体運動ではなく顕著な弾性変形が誘起されることが予想される。本研究ではポンツーン型の超大型浮体の波浪中における流力弾性挙動の推定法について、ポンツーン型浮体の特長を生かした定式化を示すと共に、水槽実験との比較からその有効性を示し浮体の流力弾性問題の数値的解を初めて示した。

ポンツーン型弾性模型を用いた波浪中応答実験

影本浩、藤野正隆、村井基彦、加藤孝義

第13回海洋工学シンポジウム   Proc.   217 - 222   1995年01月  [査読有り]

共著

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大型浮体は波浪中で顕著な流力弾性応答をすることが予想されているが、本研究ではバックボーンモデルを拡張したモデルによるポンツーン型弾性模型による水槽実験手法を提案し、その有効性を数値解析結果と比較し検討した。

超大型浮体の波浪中における流力弾性現象に関する研究

藤野正隆、影本浩、朱庭耀、村井基彦

東京大学工学部・工学系研究科紀要   A-33   38 - 39   1995年

共著

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超大型浮体の流力弾性応答に関する解析手法に関して、喫水を考慮した３次元特異点分布法に基づく流体解析と、弾性変形モードの重ね合わせによる弾性応答解析を組み合わせた解析手法を提案し、その有効性を示した。

アクティブ制御による大水深ライザーのリエントリーに関する研究

鈴木英之、吉田宏一郎、南東浩、村井基彦、宇佐美陽生、石田成幹

日本造船学会論文集   ( 174 ) 865 - 872   1993年11月

共著

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大水深ライザーとは水深数千メートルを超える大水深において海底から石油などを洋上の施設に送り出す管である。この石油掘削において、一度悪天候になった場合、洋上の浮体施設の安全性を保つために、海底の油井からライザーを一時的に切り離す必要がある。その後、再びライザー管の先端を再び油井につなぐ作業をリエントリーと呼ぶ。このリエントリー作業の効率化を図るためには、長さに比して径が小さく柔軟な構造物ライザーの形状制御をする必要がある。本研究ではアクチュエーターを用いアクティブ制御によって、形状を制御する手法を検討し、数値シミュレーション・水槽実験を通してその有効性を示した。