JP5072761B2 - プロペラの圧力変動推定装置及び方法並びにプログラム - Google Patents
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Description
プロペラ変動圧の推定は、例えば、30分の1程度の縮小模型を用いた水槽試験による直接的な計測に基づいて行われる。
本発明は、模型試験で取得したプロペラの圧力変動時系列データからプロペラ翼毎の圧力変動データを作成するデータ作成手段と、プロペラ翼毎の圧力変動データから圧力変動の平均値及び圧力変動の挙動に関する解析値を求め、該圧力変動の平均値及び解析値が所定の条件を充足するプロペラ翼を検出し、検出した該プロペラ翼の圧力変動データを抽出するデータ抽出手段と、実機計測で取得したプロペラの圧力変動データと模型試験で取得したプロペラの圧力変動データとに基づいて作成された実機計測と模型試験とのデータ相関情報を用いて、前記データ抽出手段によって抽出された該プロペラ翼の圧力変動データに対応する実機におけるプロペラの圧力変動を推定する推定手段とを備えるプロペラの圧力変動推定装置を提供する。
また、本発明によれば、模型試験で取得されたプロペラの圧力変動時系列データからプロペラ翼毎の圧力変動データが作成され、更に、プロペラ翼毎に圧力変動の平均値及び解析値が求め、この平均値及び解析値が所定の条件を充足するプロペラ翼が検出される。そして、検出されたプロペラ翼の圧力変動データに基づいて、実機におけるプロペラの圧力変動が推定される。
このように、模型試験で得られた全ての圧力変動データを用いるのではなく、所定の条件を充足する信頼性の高い圧力変動データのみを用いて実機における圧力変動を推定するので、安定した、かつ、信頼性の高い推定結果を得ることが可能となる。
上記圧力変動の挙動に関する解析値には、例えば、圧力変動の振幅の標準偏差、圧力変動の振幅変動率、振幅尖度、及び歪度等の少なくとも一つを採用することが可能である。
上記プロペラの圧力変動推定装置において、前記データ抽出手段は、前記圧力変動の挙動に関する解析値として前記圧力変動の振幅の標準偏差または振幅の変動率を算出し、前記圧力変動の平均値が、プロペラ翼全体の圧力変動の平均値に所定の係数を乗じて算出される前記閾値以上であり、かつ、該解析値の平均値が、プロペラ翼全体の該解析値の平均値に所定の係数を乗じて算出される前記閾値以下であるプロペラ翼の圧力変動データを抽出することとしてもよい。
図1は、本実施形態に係るプロペラの圧力変動推定装置の概略構成を示したブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係るプロペラの圧力変動推定装置1は、コンピュータシステム(計算機システム)であり、CPU(中央演算処理装置)11、RAM(Random Access Memory)等の主記憶装置12、HDD(Hard Disk Drive)等の補助記憶装置13、キーボードやマウスなどの入力装置14、及びモニタやプリンタなどの出力装置15、外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置16などで構成されている。
補助記憶装置13には、各種プログラム(例えば、圧力変動推定プログラム)が格納されており、CPU11が補助記憶装置13から主記憶装置12にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
本実施形態においては、データ抽出部22は、まず、プロペラ翼毎に、圧力変動の振幅の平均値を求め、更に、圧力変動の挙動に関する解析値として、圧力変動の標準偏差を算出する。図4に、各プロペラ翼における圧力変動の振幅の平均値及び標準偏差の一例を示したグラフを示す。図4では、5枚(A〜E)のプロペラ翼を有する場合を一例として示している。
このようにして、それぞれの閾値を決定すると、データ抽出部22は、圧力変動の平均値が該閾値以上であり、かつ、標準偏差の平均値が該閾値以下であるプロペラ翼を検出する。この結果、図4においては、翼A,B,Eが上記条件を充足するプロペラ翼として検出される。
データ抽出部22は、上記条件を充足するプロペラ翼を検出すると、検出したプロペラ翼の圧力変動データを推定部23に出力する。
なお、本実施形態では、標準偏差を用いることとしたが、標準偏差に変えて、例えば、変動率等のように、圧力変動の挙動に関する他の解析値を用いることとしてもよい。
推定部23は、例えば、図5に示すように、実機計測で過去に取得された圧力変動データと、過去の模型試験において取得された圧力変動データとを統計処理することにより作成された、実機計測の圧力変動の振幅と模型試験の圧力変動の振動との相関特性を示すグラフを保有している。図5において、横軸は、実機計測の圧力変動の平均振幅、縦軸は模型試験の圧力変動の平均振幅を示している。また、各相関特性は、変動率毎に設定されている。ここでは、変動率が10%、30%、及び60%の場合の相関特性がそれぞれ示されている。
なお、本実施形態では、各変動率に対応付けてデータ相関特性を示したが、変動率に代えて、振幅の標準偏差や尖度、歪度等のように、プロペラの圧力変動の挙動に関する他の解析値を採用することも可能である。
まず、模型試験において計測された圧力変動の時系列計測データ及び回転同期信号がデータ作成部21に入力されると、これらの計測データに基づいてプロペラ翼毎、かつ、回転回数毎に圧力変動データが作成され、この圧力変動データがデータ抽出部22に出力される。
このように、プロペラが搭載された船舶の移動状況が一致するデータ相関情報を用いるので、より信頼性の高いデータ相関情報を用いて実機における圧力変動を推定することが可能となる。
また、上記実施形態においては、船舶に設けられたプロペラの回転によって発生する圧力変動を推定する場合について述べたが、本発明は、このような場合に限定されるものではなく、回転翼の回転によって周囲の状況が変化するような事象、例えば、回転翼の回転に付随して発生する所定の物理量(例えば、圧力、振動等)の挙動を模型試験の計測結果から推定するような場合に広く適用されるものである。
11 CPU
12 主記憶装置
13 補助記憶装置
14 入力装置
15 出力装置
16 通信装置
21 データ作成部
22 データ抽出部
23 推定部
Claims (7)
- 模型試験で取得したプロペラの圧力変動時系列データからプロペラ翼毎の圧力変動データを作成するデータ作成手段と、
プロペラ翼毎の圧力変動データから圧力変動の平均値及び圧力変動の挙動に関する解析値を求め、該圧力変動の平均値及び解析値が所定の条件を充足するプロペラ翼を検出し、検出した該プロペラ翼の圧力変動データを抽出するデータ抽出手段と、
実機計測で取得したプロペラの圧力変動データと模型試験で取得したプロペラの圧力変動データとに基づいて作成された実機計測と模型試験とのデータ相関情報を用いて、前記データ抽出手段によって抽出された該プロペラ翼の圧力変動データに対応する実機におけるプロペラの圧力変動を推定する推定手段とを備えるプロペラの圧力変動推定装置。 - 前記データ相関情報は、模型試験における圧力変動の振幅と実機における圧力変動の振幅との相関特性が、プロペラの圧力変動の挙動に関する解析値に関連付けられた情報である請求項1に記載のプロペラの圧力変動推定装置。
- 前記データ相関情報は、前記プロペラが搭載された物体の移動状況に対応して複数設けられており、
前記推定手段は、模型試験で用いた物体の移動状況に該当するデータ相関情報を用いて前記実機におけるプロペラの圧力変動を推定する請求項1または請求項2に記載のプロペラの圧力変動推定装置。 - 前記データ抽出手段は、前記圧力変動の平均値がプロペラ翼全体の圧力変動の平均値に基づいて決定される所定の閾値以上であり、かつ、該解析値の平均値がプロペラ翼全体の解析値の平均値に基づいて決定される所定の閾値以下であるプロペラ翼の圧力変動データを抽出する請求項1に記載のプロペラの圧力変動推定装置。
- 前記データ抽出手段は、
前記圧力変動の挙動に関する解析値として前記圧力変動の振幅の標準偏差または振幅の変動率を算出し、
前記圧力変動の平均値が、プロペラ翼全体の圧力変動の平均値に所定の係数を乗じて算出される前記閾値以上であり、かつ、該解析値の平均値が、プロペラ翼全体の該解析値の平均値に所定の係数を乗じて算出される前記閾値以下であるプロペラ翼の圧力変動データを抽出する請求項1から請求項3のいずれかに記載のプロペラの圧力変動推定装置。 - 模型試験で取得したプロペラの圧力変動時系列データからプロペラ翼毎の圧力変動データを作成するデータ作成工程と、
プロペラ翼毎の圧力変動データから圧力変動の平均値及び圧力変動の挙動に関する解析値を求め、該圧力変動の平均値及び解析値が所定の条件を充足するプロペラ翼を検出し、検出した該プロペラ翼の圧力変動データを抽出するデータ抽出工程と、
実機計測で取得したプロペラの圧力変動データと模型試験で取得したプロペラの圧力変動データとに基づいて作成された実機計測と模型試験とのデータ相関情報を用いて、前記データ抽出工程において抽出した該プロペラ翼の圧力変動データに対応する実機におけるプロペラの圧力変動を推定する推定工程とを含むプロペラの圧力変動推定方法。 - 模型試験で取得したプロペラの圧力変動時系列データからプロペラ翼毎の圧力変動データを作成するデータ作成処理と、
プロペラ翼毎の圧力変動データから圧力変動の平均値及び圧力変動の挙動に関する解析値を求め、該圧力変動の平均値及び解析値が所定の条件を充足するプロペラ翼を検出し、検出した該プロペラ翼の圧力変動データを抽出するデータ抽出処理と、
実機計測で取得したプロペラの圧力変動データと模型試験で取得したプロペラの圧力変動データとに基づいて作成された実機計測と模型試験とのデータ相関情報を用いて、前記データ抽出処理において抽出した該プロペラ翼の圧力変動データに対応する実機におけるプロペラの圧力変動を推定する推定処理とをコンピュータに実行させるためのプロペラの圧力変動推定プログラム。
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