JP6209290B1 - 船舶用支援装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

船舶用支援装置は、対象船舶又は対象船舶と同種の他の船舶の、船体表面におけるせん断応力の分布又はせん断応力の分布に相関する他のパラメータの分布を表す流体解析結果又は計測結果に基づいて、対象船舶の船体に対して推奨される整備方法及び対象船舶の船体に対して推奨される塗装施工法のうちの少なくともいずれか一方を表す支援情報を出力する。

Description

本開示は、船舶用支援装置及び方法に関する。
基材上に船底塗料を塗装した塗膜について、鏡面からの摩擦抵抗増加率を算出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開2013-217766号公報
ところで、船体は、渡航時等に流体（典型的には、海水）の流れによりせん断応力を受けるが、船体表面におけるせん断応力の分布は、船体の形状等に依存する。せん断応力が大きい部位では、せん断応力が小さい部位に比べて、速度勾配が大きく、船体表面での流体の流速が大きくなる。従って、せん断応力の分布は、船体の各部位の整備方法や塗装施工方法を決定するうえで有用なパラメータであるといえる。
本開示は、船体表面におけるせん断応力の分布を用いて有用な支援情報を出力できる船舶用支援装置等の提供を目的とする。
本開示の一局面によれば、対象船舶又は前記対象船舶と同種の他の船舶の、船体表面におけるせん断応力の分布又は前記せん断応力の分布に相関する他のパラメータの分布を表す流体解析結果又は計測結果を含む分布情報と、制約条件とを取得し、取得した前記分布情報と前記制約条件とに基づいて、前記対象船舶の船体に対して推奨される整備方法及び前記対象船舶の船体に対して推奨される塗装施工法のうちの少なくともいずれか一方を表す支援情報を出力する、船舶用支援装置が提供される。
本開示によれば、船体表面におけるせん断応力の分布を用いて有用な支援情報を出力できる船舶用支援装置が得られる。
船舶用支援装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。 船舶用支援装置１００の機能ブロックの一例を示す図である。 解析結果データベース１４０内のデータの一例を概念的に示す図である。 船舶用支援装置１００Ａにより実行される処理の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。 せん断応力の分布を表す流体解析結果を示す図である。 支援情報の出力例を示す図である。 船舶用支援装置１００Ａにより実行される処理の他の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。 支援情報の出力例を概念的に示す図である。 実施例２による船舶用支援装置１００Ｂの機能ブロックの一例を示す図である。 船舶用支援装置１００Ｂにより実行される処理の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。 推奨塗膜厚さ分布を表す支援情報の出力例を示す図である。 推奨塗膜厚さ分布を表す支援情報の出力例を示す図である。 船舶用支援装置１００Ｂにより実行される処理の他の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。 船舶用支援装置１００Ｂにより実行される処理の更なる他の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
図１は、船舶用支援装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。船舶用支援装置１００は、船体に対して推奨される整備方法を表す支援情報、及び、船体に対して推奨される塗装施工法を表す支援情報、のうちの少なくともいずれか一方を出力する装置である。船体に対して推奨される整備方法を表す支援情報は、例えば、船体における整備（例えばブラスト施工）を行う優先部位を表す情報であってよい。
図１に示す例では、船舶用支援装置１００は、制御部１０１、主記憶部１０２、補助記憶部１０３、ドライブ装置１０４、ネットワークＩ／Ｆ部１０６、入力部１０７を含む。
制御部１０１は、主記憶部１０２や補助記憶部１０３などの記憶装置に記憶されたプログラムを実行する演算装置であり、入力部１０７や記憶装置からデータを受け取り、演算、加工した上で、記憶装置などに出力する。
主記憶部１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などである。主記憶部１０２は、制御部１０１が実行する基本ソフトウェアであるＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェアなどのプログラムやデータを記憶又は一時保存する記憶装置である。
補助記憶部１０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。
ドライブ装置１０４は、記録媒体１０５、例えばフレキシブルディスクからプログラムを読み出し、記憶装置にインストールする。
記録媒体１０５は、所定のプログラムを格納する。この記録媒体１０５に格納されたプログラムは、ドライブ装置１０４を介して補助記憶部１０３にインストールされる。インストールされた所定のプログラムは、制御部１０１により実行可能となる。
ネットワークＩ／Ｆ部１０６は、有線及び／又は無線回線などのデータ伝送路により構築されたネットワークを介して接続された通信機能を有する表示装置１１０と船舶用支援装置１００とのインターフェースである。尚、表示装置１１０は、例えば液晶ディスプレイ等である。
入力部１０７は、カーソルキー、数字入力及び各種機能キー等を備えたキーボード、マウスやタッチパッド等を有する。尚、入力部１０７は、表示装置１１０と協動してユーザインターフェースを形成する。
尚、図１に示す例において、以下で説明する各種処理等は、プログラムを制御部１０１に実行させることで実現することができる。また、プログラムやデータを記録媒体１０５に記録し、このプログラムやデータが記録された記録媒体１０５を船舶用支援装置１００に読み取らせて、以下で説明する各種処理等を実現させることも可能である。なお、記録媒体１０５は、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。例えば、記録媒体１０５は、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等であってよい。
次に、船舶用支援装置１００のいくつかの実施例について順に説明する。
［実施例１］
図２Ａは、実施例１による船舶用支援装置１００Ａの機能ブロックの一例を示す図である。
船舶用支援装置１００Ａは、解析データ取得部１２０と、優先部位決定部１２２と、支援情報出力部１２４と、解析結果データベース１４０とを含む。尚、解析データ取得部１２０、優先部位決定部１２２、及び支援情報出力部１２４は、図１に示す制御部１０１が主記憶部１０２等に記憶された１つ以上のプログラムを実行することで実現できる。解析結果データベース１４０は、図１に示す補助記憶部１０３により実現できる。
解析データ取得部１２０は、対象船舶の船体（以下、単に「船体」とも称する）表面におけるせん断応力の分布を表す流体解析結果を解析結果データベース１４０（図２Ｂ参照）から取得する。対象船舶は、支援情報を得る対象の船舶であり、例えばユーザインターフェースを介してユーザから指定されてよい。この際、解析データ取得部１２０は、対象船舶に係る流体解析結果が解析結果データベース１４０に存在する場合は、対象船舶に係る流体解析結果を取得する。他方、対象船舶に係る流体解析結果が解析結果データベース１４０に存在しない場合は、解析データ取得部１２０は、対象船舶にせん断応力の分布特性が類似する他の船舶に係る流体解析結果を解析結果データベース１４０から取得してもよい。例えば、解析データ取得部１２０は、対象船舶と同種の船種の他の船舶に係るせん断応力の分布を表す流体解析結果を取得してよい。この際、他の船舶に係る流体解析結果が複数存在する場合、対象船舶の渡航条件（例えば船速）に一致又は類似する解析条件の流体解析結果を取得してもよい。
尚、解析結果データベース１４０に複数の流体解析結果が記憶されている場合、解析データ取得部１２０は、ユーザインターフェースを介して対話型でユーザから指定された流体解析結果を取得してもよい。例えば、解析データ取得部１２０は、解析結果データベース１４０内のデータの内容を表示装置１１０を介してユーザに提示し、ユーザから入力部１０７を介して指定された流体解析結果を解析結果データベース１４０から取得してもよい。尚、解析データ取得部１２０は、流体解析結果を、解析結果データベース１４０を介さずに取得してもよい。即ち、解析データ取得部１２０は、流体解析結果を、例えば記録媒体１０５を介して外部から取得（インポート）してもよいし、ネットワークＩ／Ｆ部１０６を介して外部から取得してもよい。
ここで、せん断応力の分布は、単位面積当たりの摩擦力の分布に対応する。この際、せん断応力の分布は、せん断応力の進行方向成分（対象船舶の進行方向の成分）のみ抽出した分布であってもよいし、せん断応力の合成成分（進行方向成分を含む合成成分）の分布であってもよい。
優先部位決定部１２２は、流体解析結果に基づいて、船体におけるブラスト施工を行う優先部位を決定する。優先部位は、船体におけるブラスト施工を行うことができる部位全体（以下、「ブラスト施工可能領域」と称する）の一部である。ブラスト施工可能領域とは、ドックで行う船体全体に対するブラスト施工時におけるブラスト施工領域を指し、例えば船底部全体（浸水表面積を形成する部位全体）でありうる。尚、ブラスト施工可能領域は、流体解析結果に基づくせん断応力の分布が得られている領域に含まれる。優先部位の決定方法の例は後述する。
支援情報出力部１２４は、船体に対して推奨される整備方法を表す支援情報を出力する。整備方法に係る整備は、典型的には、以下で説明するように、ドックのようなドライ環境におけるブラスト施工である。しかしながら、整備は、ドライ環境におけるブラスト施工に限られない。例えば、整備は、水中で整備（例えば水中掃除ロボットによる掃除や研磨）や、塗装施工であってもよい。尚、整備が塗装施工を含む場合については、後の実施例２で説明する。支援情報出力部１２４に係る支援情報の例や支援情報の出力方法の例は後述する。
解析結果データベース１４０には、船体表面におけるせん断応力の分布を表す流体解析結果が記憶される。せん断応力の分布を表す流体解析結果は、例えばＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）のような数値解析を行うことで得られる。せん断応力の分布は、流体に接する船体表面におけるせん断応力の分布である。解析条件は、任意であり、例えば一様な流れが想定されてもよい。また、解析条件は、各船舶の渡航条件に応じて設定されてよい。尚、流体解析結果は、例えば記録媒体１０５を介して外部から取得されて解析結果データベース１４０に記憶されてもよいし、ネットワークＩ／Ｆ部１０６を介して外部から取得されて解析結果データベース１４０に記憶されてもよい。或いは、船舶用支援装置１００Ａは、解析機能を備えてもよく、この場合、流体解析結果が解析結果データベース１４０に直接的に記憶される。
図２Ｂは、解析結果データベース１４０内のデータの一例を概念的に示す図である。図２Ｂに示す例では、解析結果データベース１４０には、個々の流体解析結果を特定するための解析結果ＩＤ（Identification）ごとに、解析対象の船舶を特定するための船舶ＩＤ、解析対象の船舶の種類（形状等の属性）を表す船種、主要な解析条件（例えば船速）、及び解析データが記憶されている。尚、図２Ｂに示す例では、解析データは、ファイル形式で表されている。図２Ｂにおいて、“＊＊＊”は何らかの数字ないし文字が入っていることを意味する。
図３は、船舶用支援装置１００Ａにより実行される処理の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。図３に示す処理は、例えば対象船舶の船体の整備を計画する際に実行されてよい。
ステップＳ３００では、解析データ取得部１２０は、船体（対象船舶の船体）表面におけるせん断応力の分布を表す流体解析結果を解析結果データベース１４０から取得する。例えば、解析データ取得部１２０は、ユーザから入力部１０７を介して入力された支援開始指令に応答して、対象船舶に応じた流体解析結果を解析結果データベース１４０から取得する。この場合、対象船舶を特定する情報（例えば船舶ＩＤ）は、ユーザにより支援開始指令と共に入力部１０７を介して入力されてもよい。
ステップＳ３０２では、優先部位決定部１２２は、ステップＳ３００で取得した流体解析結果に基づいて、船体におけるブラスト施工を行う優先部位を決定する。例えば、優先部位決定部１２２は、ブラスト施工可能領域内から、せん断応力が大きい部位から順に複数の部位を抽出し、抽出した部位に基づいて優先部位を決定する。この際、例えば、優先部位決定部１２２は、せん断応力が大きい部位から順に所定数の部位を抽出し、抽出した所定数の部位を優先部位として決定する。所定数は、各部位の面積等に応じて決定され、例えば、ブラスト施工に起因して発生する整備コストの観点から決定されてもよい。尚、抽出する部位の単位は、任意であるが、例えば流体解析結果に係る格子サイズに対応してもよい。
ステップＳ３０４では、支援情報出力部１２４は、ステップＳ３０２の決定結果に基づいて、優先部位を表す支援情報を表示装置１１０上に出力する。支援情報は、優先部位を直接的又は間接的に表す限り、任意である。例えば、支援情報は、単に優先部位の各位置を示す情報であってもよいし、優先部位の集合を内包する境界線（範囲）を表す情報であってもよいし、船体形状における優先部位の位置を可視的に示す情報であってもよい。或いは、支援情報は、施工範囲を指示する情報であってもよい。この場合、施工範囲は、必ずしも優先部位のみを含む範囲である必要はなく、施工の平易性を考慮して、優先部位の周辺部等をも含む範囲であってよい。
図４Ａは、せん断応力の分布を表す流体解析結果を示す図であり、図４Ｂは、支援情報の出力例を示す図である。
図４Ａにおいては、せん断応力の分布がグレースケールで示されており、本例では、黒に近いほどせん断応力が大きいことを意味する。
図４Ｂに示す例では、支援情報は、施工範囲を指示する情報を含み、施工範囲は、ハッチング範囲で示されている。支援情報は、かかる表示に加えて、例えば
「＜長手方向＞From:FPから船尾方向へ**m To：FPから船尾方向へ**m
＜幅方向＞From:Center line To：全幅
＜高さ方向＞From:0m (Bottom) To:**m」といった、施工範囲を数値で特定する文字情報を含んでよい。尚、ここで、“**”は何らかの数字が入っていることを意味する。尚、ＦＰとは、前部垂線(Fore Perpendicular)を意味する。また、支援情報は、実際の施工に即した支援情報を含んでよい。例えば、支援情報は、以下のようなメッセージを含んでよい。
「せん断応力が高い船首側の全幅となる個所、及び、フラットボトムとなる個所を重点的に実施のこと。施工の平易性を考慮して船首部より平行部を選定すること。等」。また、施工範囲は、例えば、フレーム番号の何番から何番まで、という区分けや、船種によってはカーゴホールド番号で細かい場所で規定することも可能である。
ここで、上述したように、船体においてせん断応力が大きい部位は、せん断応力が小さい部位に比べて、渡航時に船体全体に働く水（典型的には、海水）による摩擦抵抗に対して、寄与度が大きい。従って、船体においてせん断応力が大きい部位では、せん断応力が小さい部位に比べて、表面粗度を改善することによる、船体全体に働く摩擦抵抗の低減効率が高い。
この点、図３に示す処理によれば、上述のように、せん断応力の分布を表す流体解析結果に基づいて、せん断応力が大きい順に優先部位が決定されるので、効率的なブラスト施工を支援する有用な支援情報を生成できる。
図５Ａは、船舶用支援装置１００Ａにより実行される処理の他の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。図５Ａに示す処理は、例えば対象船舶の船体の整備を計画する際に実行されてよい。
ステップＳ５００及びステップＳ５０６の各処理は、上記のステップＳ３００及びステップＳ３０４の各処理とそれぞれ同一であり、説明を省略する。
ステップＳ５０２では、優先部位決定部１２２は、制約条件を取得する。制約条件は、例えば入力部１０７を介してユーザから入力された情報を用いることができる。この場合、制約条件は、ユーザにより支援開始指令と共に入力部１０７を介して入力されてもよい。或いは、優先部位決定部１２２は、例えばユーザインターフェースを介して対話型でユーザに入力部１０７からの入力を促す態様で制約条件を取得してもよい。制約条件は、例えば、ブラスト施工にかけられる時間及びコストの少なくともいずれか一方に関するものであってよい。例えば、制約条件は、ブラスト施工にかけられる時間及びコストの各上限値である。
ステップＳ５０４では、優先部位決定部１２２は、ステップＳ５０２で取得した制約条件の下、ステップＳ５００で取得した流体解析結果に基づいて、船体におけるブラスト施工を行う優先部位を決定する。優先部位の決定方法としては、例えば以下のような方法がありうる。
優先部位の第１の決定方法として、例えば、優先部位決定部１２２は、ブラスト施工可能領域内から、せん断応力が大きい部位から順に所定数Ｎの部位を抽出し、抽出した部位に基づいて優先部位を決定する。この際、優先部位決定部１２２は、制約条件（ブラスト施工にかけられる時間及びコスト）が満たされる範囲で、最大数の部位を抽出し、抽出した部位に基づいて優先部位を決定してもよい。この際、優先部位決定部１２２は、抽出した部位をそのまま優先部位として決定してもよいし、或いは、抽出した部位を一部に含む、より大きなサイズの部位を、優先部位として決定してもよい。或いは、船体を複数の領域（ブロック）に予め分割しておき、優先部位決定部１２２は、各領域に含まれる、せん断応力が所定値以上となる部位の数が多い順に（又は領域内の全部位のせん断応力の平均値が大きい順に）、所定数Ｎの領域を抽出し、抽出した領域に基づいて優先部位を決定する。この場合、優先部位決定部１２２は、抽出した領域に対応する部位を、優先部位として決定する。この場合も、優先部位は、該優先部位に対してブラスト施工が実施された場合に制約条件が満たされる範囲内で決定される。
優先部位の第２の決定方法として、優先部位決定部１２２は、先ず、上述した優先部位の第１の決定方法により、優先部位を仮決定（確定ではなく仮決定）する。そして、優先部位決定部１２２は、仮決定した優先部位に対してブラスト施工が実施された場合の表面粗度の改善に起因した省燃費効果を算出する。例えば、優先部位決定部１２２は、仮決定した優先部位に対してブラスト施工が実施された場合の表面粗度と、他の省燃費効果関連パラメータ（例えば推進性能、浸水表面積、各種係数、排水量、航海速力、燃料価格、稼働率等）とに基づいて、所定期間にわたる省燃費効果を算出する。尚、推進性能は、例えば設計値に基づく推進性能（速力と馬力の関係など）である。ブラスト施工が実施された場合の表面粗度は、該ブラスト施工による改善後の値であり、例えば期待値や経験値が使用されてよい。所定期間は、任意であるが、例えば次回以降のドックでの整備機会までの期間であってよい。この際、省燃費効果は、所定期間にわたる表面粗度の変化を考慮して算出されてもよい。省燃費効果は、例えば、１日あたりの燃料節約量や、一年あたりの燃料節約額等のパラメータで表現されてよい。優先部位決定部１２２は、算出した省燃費効果と、仮決定した優先部位に対してブラスト施工が実施された場合の整備コストとの関係を表す評価値を算出する。評価値は、例えば、所定期間での利得（所定期間での燃料節約額から整備コストを引いた値）や整備コストの回収年月であってもよい。そして、優先部位決定部１２２は、制約条件の下で、所定数Ｎを変化させながら（及びそれに伴い、仮決定する優先部位の面積を変化させながら）、省燃費効果と整備コストとの関係の最適解を探索し、最適解に係る仮決定の優先部位を、優先部位として決定する。例えば、優先部位決定部１２２は、所定数Ｎを変化させながら、所定期間での利得を最大化する最適解を探索してよい。
図５Ａに示す処理によれば、上述のように、せん断応力の分布を表す流体解析結果に基づいて、せん断応力が大きい順に優先部位が決定されるので、効率的なブラスト施工を支援する有用な支援情報を生成できる。また、制約条件下で優先部位が決定されるので、制約条件下で最適なブラスト施工を支援する有用な支援情報を生成できる。
尚、図５Ａに示す処理では、支援情報は、最適解に係る優先部位に基づいて生成されるが、これに限られない。例えば、支援情報は、図５Ｂに示すように、制約条件を満たすいくつかの候補を、各候補の整備コスト及び省燃費効果を示す情報と共に示す情報であってもよい。尚、図５Ｂにおいて、「＊＊＊＊」は何らかの情報が入っていることを意味する。図５Ｂに示す例において、支援情報は、更に、整備コストの回収年月等を示す情報を含んでもよい。
［実施例２］
図６は、実施例２による船舶用支援装置１００Ｂの機能ブロックの一例を示す図である。図６において、上述した実施例１による船舶用支援装置１００Ａと同一であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
船舶用支援装置１００Ｂは、解析データ取得部１２０と、推奨塗装施工法決定部１３２と、支援情報出力部１３４と、解析結果データベース１４０とを含む。尚、解析データ取得部１２０、推奨塗装施工法決定部１３２、及び支援情報出力部１３４は、図１に示す制御部１０１が主記憶部１０２等に記憶された１つ以上のプログラムを実行することで実現できる。
推奨塗装施工法決定部１３２は、船体表面におけるせん断応力の分布を表す流体解析結果に基づいて、船体に対して推奨される塗装施工法（以下、「推奨塗装施工法」と称する）を決定する。推奨塗装施工法は、例えば、船体における推奨される塗膜の厚さや、船体における推奨される使用塗料の種類等に関する。推奨塗装施工法の決定方法の例は後述する。
支援情報出力部１３４は、推奨塗装施工法を表す支援情報を出力する。支援情報出力部１３４に係る支援情報の例や支援情報の出力方法の例は後述する。
図７は、船舶用支援装置１００Ｂにより実行される処理の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。図７に示す処理は、例えば船体の初回の塗装施工を計画する際や船体の整備による塗装施工を計画する際等に実行されてよい。
ステップＳ７００の処理は、上記のステップＳ３００の処理と同一であり、説明を省略する。
ステップＳ７０２では、推奨塗装施工法決定部１３２は、ステップＳ７００で取得した流体解析結果に基づいて、船体における推奨される塗膜の厚さの分布（以下、単に「推奨塗膜厚さ分布」と称する）を決定する。推奨塗膜厚さ分布は、船体の塗装施工対象領域における推奨される塗膜の厚さの分布である。推奨塗膜厚さ分布は、船体における各部位間での塗膜の厚さの相対的な関係（各部位間での差や比）を表す分布であってもよいし、部位毎に塗膜の厚さの推奨値を表す分布であってもよい。また、整備の場合、塗膜の厚さの推奨値の分布には、推奨値“０”（即ち“塗装不要”）の領域を含んでよい。尚、塗装施工対象領域は、流体解析結果に基づくせん断応力の分布が得られている領域に含まれる。
例えば、推奨塗装施工法決定部１３２は、船体の各部位間のせん断応力の比率に応じて、推奨塗膜厚さ分布を決定する。即ち、推奨塗装施工法決定部１３２は、せん断応力が相対的に大きい部位の方がせん断応力が相対的に小さい部位よりも推奨される塗膜の厚さが大きくなる態様で、推奨塗膜厚さ分布を決定する。この際、例えば、せん断応力が２倍になると推奨される塗膜の厚さが２倍になるといった比例関係が簡易的に用いられてもよいし、他の関係（例えば推奨される塗膜の厚さがせん断応力に対して指数関数的に増加する関係）が用いられてもよい。また、この際、推奨塗装施工法決定部１３２は、船体の各部位でのせん断応力の大きさに応じて、各部位での塗膜の厚さの推奨値を算出してもよい。この場合、推奨塗装施工法決定部１３２は、対象船舶の渡航における予想平均水温（典型的には、海水温度）に基づいて、推奨値を算出（補正）してもよい。これは、水温に応じて溶出する塗料の量（溶出速度）が異なるためである。
或いは、推奨塗装施工法決定部１３２は、せん断応力の分布に基づいて、船体表面（塗膜表面）での流速の分布を導出し（又は流速の分布の流体解析結果を取得し）、船体の各部位間の流速（船体表面での流速）の比率に応じて推奨塗膜厚さ分布を決定してもよい。船体表面（塗膜表面）での流速は、船体表面に最も近い格子での流速であってもよいし、境界層の外縁付近の格子での流速であってよい。例えば、推奨塗装施工法決定部１３２は、流速が相対的に大きい部位の方が流速が相対的に小さい部位よりも推奨される塗膜の厚さが大きくなる態様で、推奨塗膜厚さ分布を決定してもよい。この際、例えば、流速が２倍になると推奨される塗膜の厚さが２倍になるといった比例関係が簡易的に用いられてもよいし、他の関係（例えば推奨される塗膜の厚さが流速に対して指数関数的に増加する関係）が用いられてもよい。また、この際、推奨塗装施工法決定部１３２は、船体の各部位での流速の大きさに応じて、各部位での塗膜の厚さの推奨値を算出してもよい。同様に、この場合、推奨塗装施工法決定部１３２は、対象船舶の渡航における予想平均水温に基づいて、推奨値を算出してもよい。
ステップＳ７０４では、支援情報出力部１３４は、ステップＳ７０２の決定結果に基づいて、推奨塗膜厚さ分布を表す支援情報を表示装置１１０上に出力する。支援情報は、推奨塗膜厚さ分布を直接的または間接的に表す限り、任意である。支援情報は、単に船体の各部位での塗膜の厚さの推奨値（以下、「推奨塗膜厚さ」という）を示す情報であってもよいし、推奨塗膜厚さ毎に、同一の推奨塗膜厚さを持つ領域を境界線（範囲）で境界付ける情報であってもよい。或いは、支援情報は、塗装施工法を指示する情報であってもよい。この場合、支援情報は、更に、該塗装施工法を実現するために必要な塗料（防汚塗料）の量やコスト等を示す情報を含んでもよい。塗装施工法は、推奨塗膜厚さ分布に基づいて決定されるが、塗装作業の作業性を考慮して、推奨塗膜厚さ分布と完全には一致しない塗膜厚さ分布を指示するものであってもよい。例えば、ある推奨塗膜厚さの領域は、一定以上の面積を有するように周辺に拡大されてもよい。
図８Ａは、支援情報の出力例を示す図である。図８Ａにおいては、推奨塗膜厚さ分布が３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに関して示されている。図８Ａに示す例では、支援情報は、同一の推奨塗膜厚さを持つ領域Ａ，Ｂ，Ｃを境界付ける境界線（範囲）で境界付ける表示を含む。支援情報は、かかる表示に加えて、図８Ｂに示すように、例えば領域Ａ等の範囲や推奨塗膜厚さとを表す文字情報を含んでよい。尚、領域Ａ等の範囲は、例えば、フレーム番号の何番から何番まで、という区分けや、船種によってはカーゴホールド番号で細かい場所で規定することも可能である。
ここで、上述したように、船体においてせん断応力が大きい部位では、せん断応力が小さい部位に比べて、速度勾配が大きく、船体の塗膜表面での流速が大きくなる。従って、船体においてせん断応力が大きい部位では、せん断応力が小さい部位に比べて、塗膜の厚さが小さくなりやすい（例えば溶出による塗膜の厚さの低減量が大きくなる）。
この点、図７に示す処理によれば、上述のように、せん断応力の分布を表す流体解析結果に基づいて、せん断応力が大きい部位ほど推奨される塗膜の厚さが大きくなる推奨塗膜厚さ分布が決定されるので、効率的な塗装施工を支援する有用な支援情報を生成できる。
図９は、船舶用支援装置１００Ｂにより実行される処理の他の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。図９に示す処理は、例えば船体の初回の塗装施工を計画する際や船体の整備による塗装施工を計画する際等に実行されてよい。
ステップＳ９００の処理は、上記のステップＳ３００の処理と同一であり、説明を省略する。
ステップＳ９０２では、推奨塗装施工法決定部１３２は、ステップＳ９００で取得した流体解析結果に基づいて、船体における推奨される使用塗料の種類の分布（以下、単に「推奨塗料種類分布」と称する）を決定する。推奨塗料種類分布は、船体の塗装施工対象領域における推奨される使用塗料の種類の分布である。ここで、使用塗料の種類に依存して、塗装された部位の摩擦抵抗特性が異なる場合がある。例えば、加水分解効果やヒドロゲル効果等により摩擦抵抗の低減を図る、いわゆる低摩擦塗料は、通常的な塗料に比べて、塗装された部位の摩擦抵抗を低減できる。推奨塗料種類分布で示される使用塗料の種類とは、塗装された部位の摩擦抵抗に影響する種類の塗料に関する。推奨塗料種類分布は、各部位で推奨される使用塗料の種類を表す分布であってもよいし、各部位で推奨される使用塗料の商品名を表す分布であってもよい。また、整備の場合、推奨塗料種類分布には、使用塗料“なし”（即ち“塗装不要”）の領域を含んでよい。尚、塗装施工対象領域は、流体解析結果に基づくせん断応力の分布が得られている領域に含まれる。
例えば、推奨塗装施工法決定部１３２は、船体の各部位間のせん断応力の比率に応じて、推奨塗料種類分布を決定する。即ち、推奨塗装施工法決定部１３２は、せん断応力が相対的に大きい部位の方がせん断応力が相対的に小さい部位よりも使用塗料による摩擦抵抗低減効果（ひいては省燃費効果）が大きくなる態様で、推奨塗料種類分布を決定する。この際、推奨塗装施工法決定部１３２は、せん断応力の分布に基づいて、船体における塗膜表面上での流速の分布を導出し（又は流速の分布の流体解析結果を取得し）、各部位間の流速の比率に応じて推奨塗料種類分布を決定してもよい。即ち、推奨塗装施工法決定部１３２は、流速が相対的に大きい部位の方が流速が相対的に小さい部位よりも使用塗料による摩擦抵抗低減効果が大きくなる態様で、推奨塗料種類分布を決定する。尚、摩擦抵抗低減効果の大小は、例えば塗装された部位の摩擦抵抗の測定結果や解析結果に基づいて判断できる。尚、塗装された部位の摩擦抵抗の測定方法は、例えば、回流水槽中に、水流に対して平行に、塗装された試験平板を設置し、ロードセルにより試験平板にかかる力を測定する方法などがあり得る。
ステップＳ９０４では、支援情報出力部１３４は、ステップＳ９０２の決定結果に基づいて、推奨塗料種類分布を表す支援情報を表示装置１１０上に出力する。支援情報は、推奨塗料種類分布を直接的または間接的に表す限り、任意である。支援情報は、単に船体の各部位で推奨される使用塗料の種類（以下、「推奨塗料種類」という）を示す情報であってもよいし、推奨塗料種類毎に、同一の推奨塗料種類を持つ領域を境界線（範囲）で境界付ける情報であってもよい。或いは、支援情報は、塗装施工法を指示する情報であってもよい。この場合、支援情報は、該塗装施工法を実現するために必要な塗料の量やコスト等を示す情報を含んでもよい。塗装施工法は、推奨塗料種類分布に基づいて決定されるが、塗装作業の作業性を考慮して、推奨塗料種類分布と完全には一致しない塗料種類分布を指示するものであってもよい。例えば、ある推奨塗料種類の領域は、一定以上の面積を有するように周辺に拡大されてもよい。
ここで、上述したように、船体においてせん断応力が大きい部位は、せん断応力が小さい部位に比べて、渡航時に船体全体に働く水による摩擦抵抗に対する寄与度が大きい。従って、船体においてせん断応力が大きい部位では、せん断応力が小さい部位に比べて、摩擦抵抗を低下させることによる、船体全体に働く水による摩擦抵抗の低減効率が高い。
この点、図９に示す処理によれば、上述のように、せん断応力の分布を表す流体解析結果に基づいて、せん断応力が大きい部位ほど摩擦抵抗低減量が大きい使用塗料が推奨される態様で、推奨塗料種類分布が決定されるので、効率的な塗装施工を支援する有用な支援情報を生成できる。
尚、図９に示す処理は、図７に示す処理と組み合わせることができる。例えば、ステップＳ９０２では、推奨塗装施工法決定部１３２は、せん断応力の分布を表す流体解析結果に基づいて、推奨塗膜厚さ分布と共に、推奨塗膜厚さが同一の各部位に対して、推奨される使用塗料の種類を決定してもよい。この場合、支援情報は、実質的に、推奨塗膜厚さ分布と共に推奨塗料種類分布を含むことができる。
図１０は、船舶用支援装置１００Ｂにより実行される処理の更なる他の一例の流れを概略的に示すフローチャートである。図１０に示す処理は、例えば船体の初回の塗装施工を計画する際や船体の整備による塗装施工を計画する際等に実行されてよい。
ステップＳ１０００及びステップＳ１００６の各処理は、上記のステップＳ７００及びステップＳ７０４の各処理とそれぞれ同一であり、説明を省略する。
ステップＳ１００２では、推奨塗装施工法決定部１３２は、制約条件を取得する。制約条件は、例えば入力部１０７を介してユーザから入力された情報を用いることができる。この場合、制約条件は、ユーザにより支援開始指令と共に入力部１０７を介して入力されてもよい。或いは、推奨塗装施工法決定部１３２は、例えばユーザインターフェースを介して対話型でユーザに入力部１０７からの入力を促す態様で制約条件を取得してもよい。制約条件は、例えば、塗装施工にかけられる時間及びコストの少なくともいずれか一方に関するものであってよい。例えば、制約条件は、塗装施工にかけられる時間及びコストの各上限値である。
ステップＳ１００４では、推奨塗装施工法決定部１３２は、ステップＳ１００２で取得した制約条件の下、ステップＳ１０００で取得した流体解析結果に基づいて、推奨塗膜厚さ分布を決定する。
例えば、推奨塗装施工法決定部１３２は、制約条件（塗装施工にかけられる時間及びコスト）を満たす範囲内で、推奨塗膜厚さ分布を仮決定する。そして、推奨塗装施工法決定部１３２は、仮決定した推奨塗膜厚さ分布に従って塗装施工が実施された場合の省燃費効果を算出する。この際、算出対象の省燃費効果は、（塗装施工による）表面粗度の改善に起因した省燃費効果を含み、更に、塗装施工で得られる塗膜の特性（例えばヒドロゲル効果）に起因した省燃費効果を含んでもよい。例えば、推奨塗装施工法決定部１３２は、仮決定した推奨塗膜厚さ分布に従って塗装施工が実施された場合の表面粗度（改善後の値）と、他の省燃費効果関連パラメータ（例えば推進性能、浸水表面積、各種係数、排水量、航海速力、燃料価格、稼働率等）とに基づいて、所定期間にわたる省燃費効果を算出する。所定期間は、任意であるが、例えば次回以降のドックでの整備機会までの期間であってよい。この際、省燃費効果は、所定期間にわたる表面粗度の変化を考慮して算出されてもよい。推奨塗装施工法決定部１３２は、算出した省燃費効果と、仮決定した推奨塗膜厚さ分布に従って塗装施工が実施された場合の整備コストとの関係を表す評価値を算出する。評価値は、整備コストが低いほど最適値に近づき、且つ、省燃費効果が高いほど最適値に近づく評価関数に基づいて算出されてよい。そして、推奨塗装施工法決定部１３２は、制約条件の下で、推奨塗膜厚さ分布を変化させながら、省燃費効果と整備コストとの関係の最適解を探索し、最適解に係る推奨塗膜厚さ分布を、最終的な推奨塗膜厚さ分布として決定する。
或いは、推奨塗装施工法決定部１３２は、上述した優先部位の第１の決定方法又は第２の決定方法と同様の態様で、制約条件を満たす範囲内で、推奨塗膜厚さ分布を決定してもよい。この場合、「優先部位を決定すること」は、推奨塗膜厚さ分布を決定する際の、「推奨塗膜厚さが相対的に大きい部位を決定すること」に対応する。
図１０に示す処理によれば、上述のように、せん断応力の分布を表す流体解析結果に基づいて、せん断応力が大きいほど推奨される塗膜の厚さが大きくなる推奨塗膜厚さ分布が決定されるので、効率的な塗装施工を支援する有用な支援情報を生成できる。また、制約条件下で推奨塗膜厚さ分布が決定されるので、制約条件下で最適な塗装施工を支援する有用な支援情報を生成できる。
尚、図１０に示す処理では、支援情報は、最適解に係る推奨塗膜厚さ分布に基づいて生成されるが、これに限られない。例えば、支援情報は、制約条件を満たすいくつかの推奨塗膜厚さ分布を、推奨塗膜厚さ分布毎の整備コスト及び省燃費効果を示す情報と共に示す情報であってもよい。この場合、ユーザは、複数の候補を相対的に評価できる。
また、図１０に示す処理では、制約条件下で推奨塗膜厚さ分布が決定されるが、それに代えて又は加えて、制約条件下で推奨塗料種類分布が決定されてもよい。この場合も同様に、例えば、推奨塗装施工法決定部１３２は、制約条件の下で、推奨塗料種類分布を変化させながら、省燃費効果と整備コストとの関係の最適解を探索し、最適解に係る推奨塗料種類分布を、最終的な推奨塗料種類分布として決定してよい。この際、同様に、推奨塗装施工法決定部１３２は、上述した優先部位の第１の決定方法又は第２の決定方法と同様の態様で、制約条件を満たす範囲内で、推奨塗料種類分布を決定してもよい。この場合、「優先部位を決定すること」は、推奨塗料種類分布を決定する際の、「摩擦抵抗低減効果が相対的に高い使用塗料が適用される部位を決定すること」に対応する。
尚、上述した実施例２では、支援情報は、塗装施工を伴う整備を計画する際に有用となるが、船体の初回の塗装（竣工前の建造時の塗装）を計画する際にも同様に用いることができる。また、整備の場合の塗装の態様は、必ずしもブラスト施工後の塗装である必要はなく、旧塗膜上に直接塗布する態様であってもよい。
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
例えば、上述した実施例１及び実施例２では、せん断応力の分布を表す流体解析結果が用いられるが、流体解析結果に代えて、せん断応力の分布を表す計測結果が用いられてもよい。せん断応力の分布を表す計測結果は、例えば試験等に基づいて取得することができる。具体的には、水槽試験で微細な物体（トレーサー）を水中に流し流場を確認する試験を行うことや、ドップラーログを多数取り付けて船体まわりの流場を見る、等の方法がありうる。
また、上述した実施例１及び実施例２は、組み合わせることができる。即ち、例えば整備がブラスト施工及び塗装施工の組み合わせである場合、それぞれについて、上述した実施例１及び実施例２により支援情報を出力してもよい。
また、上述した実施例１及び実施例２において、せん断応力の分布を表す流体解析結果に代えて、せん断応力の分布に相関する他のパラメータの分布を表す流体解析結果が用いられてもよい。他のパラメータとしては、船体表面での流速や船体表面での速度勾配等でありうる。
１００（１００Ａ，１００Ｂ） 船舶用支援装置
１２０ 解析データ取得部
１２２ 優先部位決定部
１２４ 支援情報出力部
１３２ 推奨塗装施工法決定部
１３４ 支援情報出力部
１４０ 解析結果データベース

Claims (12)

  1. 対象船舶又は前記対象船舶と同種の他の船舶の、船体表面におけるせん断応力の分布又は前記せん断応力の分布に相関する他のパラメータの分布を表す流体解析結果又は計測結果を含む分布情報と、制約条件とを取得し、取得した前記分布情報と前記制約条件とに基づいて、前記対象船舶の船体に対して推奨される整備方法及び前記対象船舶の船体に対して推奨される塗装施工法のうちの少なくともいずれか一方を表す支援情報を出力する、船舶用支援装置。
  2. 前記支援情報は、前記対象船舶の船体における整備を行う優先部位を表す情報を含む、請求項１に記載の船舶用支援装置。
  3. 前記分布情報に基づいて、せん断応力が大きい部位から順に複数の部位を抽出し、抽出した部位に基づいて前記優先部位を決定する、請求項２に記載の船舶用支援装置。
  4. 前記整備は、ブラスト施工を含み、
    前記分布情報に基づいて、前記船体におけるせん断応力が相対的に大きい部位を含む領域を、せん断応力が相対的に小さい部位を含む他の領域よりも優先的に抽出し、
    抽出する領域の面積を変化させ、それぞれの面積に関して、抽出した前記領域に対してブラスト施工が実施された場合の表面粗度の改善に起因した省燃費効果と、前記ブラスト施工に起因して発生する整備コストとの関係を算出し、算出した結果に基づいて、前記優先部位を決定する、請求項２に記載の船舶用支援装置。
  5. 対象船舶又は前記対象船舶と同種の他の船舶の、船体表面におけるせん断応力の分布又は前記せん断応力の分布に相関する他のパラメータの分布を表す流体解析結果を含む分布情報に基づいて、前記対象船舶の船体に対して推奨される整備方法及び前記対象船舶の船体に対して推奨される塗装施工法のうちの少なくともいずれか一方を表す支援情報を出力し、
    前記支援情報は、前記対象船舶の船体における整備を行う優先部位を表す情報を含み、
    前記分布情報に基づいて、せん断応力が大きい部位から順に複数の部位を抽出し、抽出した部位に基づいて前記優先部位を決定し、
    制約条件を取得し、取得した前記制約条件の下で前記複数の部位を抽出する、船舶用支援装置。
  6. 対象船舶又は前記対象船舶と同種の他の船舶の、船体表面におけるせん断応力の分布又は前記せん断応力の分布に相関する他のパラメータの分布を表す流体解析結果を含む分布情報に基づいて、前記対象船舶の船体に対して推奨される整備方法及び前記対象船舶の船体に対して推奨される塗装施工法のうちの少なくともいずれか一方を表す支援情報を出力し、
    前記支援情報は、前記対象船舶の船体における整備を行う優先部位を表す情報を含み、
    前記整備は、ブラスト施工を含み、
    前記分布情報に基づいて、前記船体におけるせん断応力が相対的に大きい部位を含む領域を、せん断応力が相対的に小さい部位を含む他の領域よりも優先的に抽出し、
    抽出する領域の面積を変化させ、それぞれの面積に関して、抽出した前記領域に対してブラスト施工が実施された場合の表面粗度の改善に起因した省燃費効果と、前記ブラスト施工に起因して発生する整備コストとの関係を算出し、算出した結果に基づいて、前記優先部位を決定する、船舶用支援装置。
  7. 対象船舶又は前記対象船舶と同種の他の船舶の、船体表面におけるせん断応力の分布又は前記せん断応力の分布に相関する他のパラメータの分布を表す流体解析結果又は計測結果に基づいて、前記対象船舶の船体に対して推奨される整備方法及び前記対象船舶の船体に対して推奨される塗装施工法のうちの少なくともいずれか一方を表す支援情報を出力する、船舶用支援装置であって、
    前記支援情報は、前記対象船舶の船体における整備を行う優先部位を表す情報を含み、
    前記整備は、ブラスト施工を含み、
    前記流体解析結果又は前記計測結果に基づいて、前記船体におけるせん断応力が相対的に大きい部位を含む領域を、せん断応力が相対的に小さい部位を含む他の領域よりも優先的に抽出し、
    抽出する領域の面積を変化させ、それぞれの面積に関して、抽出した前記領域に対してブラスト施工が実施された場合の表面粗度の改善に起因した省燃費効果と、前記ブラスト施工に起因して発生する整備コストとの関係を算出し、算出した結果に基づいて、前記優先部位を決定する、船舶用支援装置。
  8. 前記支援情報は、前記対象船舶の船体における推奨される塗膜の厚さの分布、及び、前記対象船舶の船体における推奨される使用塗料の種類の分布のうちの少なくともいずれか一方を表す情報を含む、請求項１に記載の船舶用支援装置。
  9. 前記支援情報は、前記対象船舶の船体における推奨される塗膜の厚さの分布を表し、
    せん断応力が相対的に大きい部位の方がせん断応力が相対的に小さい部位よりも推奨される塗膜の厚さが大きくなる態様で、前記支援情報を生成する、請求項８に記載の船舶用支援装置。
  10. 前記支援情報は、前記対象船舶の船体における推奨される使用塗料の種類の分布を表し、
    せん断応力が相対的に大きい部位の方がせん断応力が相対的に小さい部位よりも前記使用塗料により摩擦抵抗が低減される態様で、前記支援情報を生成する、請求項８に記載の船舶用支援装置。
  11. 複数の塗装施工法に関して、前記塗装施工法で施工する塗装に起因した省燃費効果と、前記塗装施工法で施工したときに発生する整備コストとの関係を算出し、算出した結果に基づいて、推奨される前記塗装施工法を決定する、請求項８に記載の船舶用支援装置。
  12. 対象船舶又は前記対象船舶と同種の他の船舶の、船体表面におけるせん断応力の分布又は前記せん断応力の分布に相関する他のパラメータの分布を表す流体解析結果を含む分布情報に基づいて、前記対象船舶の船体に対して推奨される整備方法及び前記対象船舶の船体に対して推奨される塗装施工法のうちの少なくともいずれか一方を表す支援情報を出力し、
    前記支援情報は、前記対象船舶の船体における推奨される塗膜の厚さの分布、及び、前記対象船舶の船体における推奨される使用塗料の種類の分布のうちの少なくともいずれか一方を表す情報を含み、
    複数の塗装施工法に関して、前記塗装施工法で施工する塗装に起因した省燃費効果と、前記塗装施工法で施工したときに発生する整備コストとの関係を算出し、算出した結果に基づいて、推奨される前記塗装施工法を決定する、船舶用支援装置。
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