JPH0464020B2 - - Google Patents
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- JPH0464020B2 JPH0464020B2 JP3296983A JP3296983A JPH0464020B2 JP H0464020 B2 JPH0464020 B2 JP H0464020B2 JP 3296983 A JP3296983 A JP 3296983A JP 3296983 A JP3296983 A JP 3296983A JP H0464020 B2 JPH0464020 B2 JP H0464020B2
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- fender
- ship
- movement
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明では、船舶が防舷材へ接岸する現象を再
現できる防舷材の試験装置に関するものである。
現できる防舷材の試験装置に関するものである。
従来では、防舷材の受衝面にこれと直角方向ま
たは斜方向へ圧縮力を加え、この状態における圧
縮方向変位と圧縮反力を計測するとともに防舷材
の変形を調べ、防舷材の吸収エネルギーや物理的
特性を試験した。
たは斜方向へ圧縮力を加え、この状態における圧
縮方向変位と圧縮反力を計測するとともに防舷材
の変形を調べ、防舷材の吸収エネルギーや物理的
特性を試験した。
しかし船舶が防舷材に接触しその防舷材の弾性
変形により緩衝される接岸現象は、静的なもので
なく動的であり、時間の経過とともに防舷材の反
力を受けて船舶の変位および速度が変化して防舷
材に働く力が変動し、しかも防舷材の圧縮反力、
剪断反力および鉛直軸回りの反力モーメントがそ
れぞれ独立して船舶に働かずに相互に関連して船
舶に作用するため、従来の単純な試験装置によれ
ば、実際に防舷材に船舶が衝突する状態を再現す
ることができなかつた。
変形により緩衝される接岸現象は、静的なもので
なく動的であり、時間の経過とともに防舷材の反
力を受けて船舶の変位および速度が変化して防舷
材に働く力が変動し、しかも防舷材の圧縮反力、
剪断反力および鉛直軸回りの反力モーメントがそ
れぞれ独立して船舶に働かずに相互に関連して船
舶に作用するため、従来の単純な試験装置によれ
ば、実際に防舷材に船舶が衝突する状態を再現す
ることができなかつた。
本発明はこのような難点を克服した防舷材の試
験装置の改良に係り、防舷材の受衝面に対し直角
な圧縮方向と同受衝面に沿つた剪断方向と同剪断
方向に対し直角な軸回りの回転方向とに加圧部材
を駆動する試験機と、同試験機に内蔵された前記
加圧部材における前記各方向の変位量と前記防舷
材よりの同加圧部材に働く前記各方向の反力とを
検出する変位検出器、荷重変換器と同検出器の検
出信号を基にし船舶が前記防舷材に緩衝されつつ
接岸する運動を演算しさらにこれより微少時間経
過後の前記船舶の運動を演算する計算機と、この
演算結果に従つて前記加圧部材を駆動させるよう
に前記試験機を制御する制御装置とよりなること
を特徴とするもので、その目的とする処は、実際
に船舶が衝突して緩衝される状態を再現すること
ができる防舷材の試験装置を供する点にある。
験装置の改良に係り、防舷材の受衝面に対し直角
な圧縮方向と同受衝面に沿つた剪断方向と同剪断
方向に対し直角な軸回りの回転方向とに加圧部材
を駆動する試験機と、同試験機に内蔵された前記
加圧部材における前記各方向の変位量と前記防舷
材よりの同加圧部材に働く前記各方向の反力とを
検出する変位検出器、荷重変換器と同検出器の検
出信号を基にし船舶が前記防舷材に緩衝されつつ
接岸する運動を演算しさらにこれより微少時間経
過後の前記船舶の運動を演算する計算機と、この
演算結果に従つて前記加圧部材を駆動させるよう
に前記試験機を制御する制御装置とよりなること
を特徴とするもので、その目的とする処は、実際
に船舶が衝突して緩衝される状態を再現すること
ができる防舷材の試験装置を供する点にある。
本発明は前記したように構成されているため、
試験をしようとする防舷材を前記試験機に取付
け、船舶が同防舷材に接触する直前の船舶の位
置、速度等の初期条件を前記計算機に与えて計算
し、その結果の出力をもつて同制御装置を動作さ
せれば、同制御装置からの制御信号により前記試
験機が動作され、前記船舶が前記防舷材に接触す
ると同様な状態で前記加圧部材が前記防舷材に衝
突する。すると防舷材は変形するとともに反力を
発生し、前記加圧部材の変位量は変位検出器によ
りおよび同加圧部材に働く反力は荷重変換器によ
り検出されて、前記制御装置にその検出信号が送
信される。同制御装置ではこの検出信号を増幅し
て計算機に出力する。同計算機ではこの電圧信号
と前記初期条件とを基にして船舶の運動が演算さ
れ、さらに微少時間経過後の船舶の運動も演算さ
れ、その演算結果に合致するように前記制御装置
に信号が送られ同制御装置から前記試験機に制御
信号が与えられ、同試験機は同制御信号に追従す
るように動作される。
試験をしようとする防舷材を前記試験機に取付
け、船舶が同防舷材に接触する直前の船舶の位
置、速度等の初期条件を前記計算機に与えて計算
し、その結果の出力をもつて同制御装置を動作さ
せれば、同制御装置からの制御信号により前記試
験機が動作され、前記船舶が前記防舷材に接触す
ると同様な状態で前記加圧部材が前記防舷材に衝
突する。すると防舷材は変形するとともに反力を
発生し、前記加圧部材の変位量は変位検出器によ
りおよび同加圧部材に働く反力は荷重変換器によ
り検出されて、前記制御装置にその検出信号が送
信される。同制御装置ではこの検出信号を増幅し
て計算機に出力する。同計算機ではこの電圧信号
と前記初期条件とを基にして船舶の運動が演算さ
れ、さらに微少時間経過後の船舶の運動も演算さ
れ、その演算結果に合致するように前記制御装置
に信号が送られ同制御装置から前記試験機に制御
信号が与えられ、同試験機は同制御信号に追従す
るように動作される。
このような船舶運動の演算と試験機の動作と
が、前記防舷材より前記加圧部材が離れるまで、
反覆して行なわれ、かくして実際に防舷材に船舶
が衝突して緩衝される状態が再現される。
が、前記防舷材より前記加圧部材が離れるまで、
反覆して行なわれ、かくして実際に防舷材に船舶
が衝突して緩衝される状態が再現される。
従つて、或る時間毎の前記防舷材の変形形状を
ストロボ写真等により知り、また或る時間毎の前
記防舷材の反力や前記加圧部材の変位を表示器で
知ることができ、同防舷材の吸収エネルギーやそ
の他の物理的特性を実物に近い状態で試験するこ
とができる。
ストロボ写真等により知り、また或る時間毎の前
記防舷材の反力や前記加圧部材の変位を表示器で
知ることができ、同防舷材の吸収エネルギーやそ
の他の物理的特性を実物に近い状態で試験するこ
とができる。
以下図面に図示された本発明の一実施例につい
て説明する。
て説明する。
第１図、第２図において１は被試験体である短
柱状の防舷材で、同防舷材１の取付け面１ａは試
験機２の水平移動台３に一体に取付けられるよう
になつている。
柱状の防舷材で、同防舷材１の取付け面１ａは試
験機２の水平移動台３に一体に取付けられるよう
になつている。
また前記試験機２の水平移動台３は、ガイドレ
ール４上に載置され、前後油圧シリンダ５にて岸
壁に沿つた水平方向Ｘへ駆動されるようになつて
いる。なお水平方向反力検出のための荷重変換器
６が水平移動台３と前後油圧シリンダ５とに介装
されている。
ール４上に載置され、前後油圧シリンダ５にて岸
壁に沿つた水平方向Ｘへ駆動されるようになつて
いる。なお水平方向反力検出のための荷重変換器
６が水平移動台３と前後油圧シリンダ５とに介装
されている。
さらに前記水平移動台３を跨りその上方に架台
７が据付けられ、同架台７の頂部水平部材７ａに
軸方向油圧シリンダ８が上方方向へ指向して装着
され、同油圧シリンダ８のピストン下端に軸方向
反力検出のための荷重変換器９を介して軸方向移
動台１０が一体に取付けられており、同軸方向油
圧シリンダ８の動作で軸方向移動台１０は防舷材
１に接離自在に駆動されるようになつている。
７が据付けられ、同架台７の頂部水平部材７ａに
軸方向油圧シリンダ８が上方方向へ指向して装着
され、同油圧シリンダ８のピストン下端に軸方向
反力検出のための荷重変換器９を介して軸方向移
動台１０が一体に取付けられており、同軸方向油
圧シリンダ８の動作で軸方向移動台１０は防舷材
１に接離自在に駆動されるようになつている。
さらにまた同軸方向移動台１０の左右両側にブ
ラケツト１１が下方へ指向して一体に突設され、
同ブラケツト１１の下端に加圧板１２が前記ガイ
ドレール４と直角な水平方向へ指向したピン１５
を中心に旋回自在に枢着され、同軸方向移動台１
０および加圧板１２の前後部間にそれぞれ一対の
旋回油圧シリンダ１３および旋回反力検出のため
の荷重変換器１４が介装されており、同旋回油圧
シリンダ１３のいずれか一方の伸長と他方の短縮
とで加圧板１２はピン１５を中心として旋回駆動
されるようになつている。
ラケツト１１が下方へ指向して一体に突設され、
同ブラケツト１１の下端に加圧板１２が前記ガイ
ドレール４と直角な水平方向へ指向したピン１５
を中心に旋回自在に枢着され、同軸方向移動台１
０および加圧板１２の前後部間にそれぞれ一対の
旋回油圧シリンダ１３および旋回反力検出のため
の荷重変換器１４が介装されており、同旋回油圧
シリンダ１３のいずれか一方の伸長と他方の短縮
とで加圧板１２はピン１５を中心として旋回駆動
されるようになつている。
また前記油圧シリンダ５，８，１３には、同シ
リンダ５，８，１３の伸長量を検出する変位検出
器が内蔵されており、水平移動台３の水平方向変
位量xs、軸方向移動台１０の軸方向変位量ysお
よびピン１５を中心とした加圧板１２の旋回位置
量sがそれぞれ検出されるようになつている。
リンダ５，８，１３の伸長量を検出する変位検出
器が内蔵されており、水平移動台３の水平方向変
位量xs、軸方向移動台１０の軸方向変位量ysお
よびピン１５を中心とした加圧板１２の旋回位置
量sがそれぞれ検出されるようになつている。
なお油圧シリンダは制御装置からの動作電圧に
よりサーボ弁を動作して制御する。
よりサーボ弁を動作して制御する。
ここで防舷材受衝面に平行な動きを船体の運動
方向とは相対的に防舷材取付部を動かすことにし
ているのは試験機の構造上最良の方法であるから
である。
方向とは相対的に防舷材取付部を動かすことにし
ているのは試験機の構造上最良の方法であるから
である。
制御装置は試験機と計算機との相互の往復信号
の間に介在し、出力信号をコントロールするもの
である。すなわち計算機からの出力電圧を試験機
の加振台動作のための電圧に変換し、また試験機
の荷重変換器および変位検出器からの検出信号を
増幅して電圧信号として計算機へ出力している。
の間に介在し、出力信号をコントロールするもの
である。すなわち計算機からの出力電圧を試験機
の加振台動作のための電圧に変換し、また試験機
の荷重変換器および変位検出器からの検出信号を
増幅して電圧信号として計算機へ出力している。
計算機は種々の外部条件、および船の初期条件
をあらかじめ入力して記憶しており、船の動きを
計算し、試験機の動作に必要な電圧信号を出力す
る。このとき被試験体の実際の変位および反力が
計算機にフイードバツクされて船の動きの計算に
供せられている。
をあらかじめ入力して記憶しており、船の動きを
計算し、試験機の動作に必要な電圧信号を出力す
る。このとき被試験体の実際の変位および反力が
計算機にフイードバツクされて船の動きの計算に
供せられている。
表示器は防舷材の反力および計算結果たる船の
重心の軌跡、速度等を表示するものである。
重心の軌跡、速度等を表示するものである。
以上の被試験体、試験機、制御装置および計算
機の間の信号の動きを第３図のブロツク図に従つ
て順に追つてみると、まず防舷材への接触直後の
船の動きを計算機で計算し、その動きを防舷材の
ｘ、ｙ、方向の変位量xpm、ypm、pmに変
換し、さらにそれを電圧信号Vix、Viy、Viと
して制御装置に出力する。制御装置ではこの電圧
信号Vix、Viy、Viを試験機の加振台を動作さ
せるに必要な電圧信号Vix′、Viy′、Vi′に変換
して試験機に出力する。試験機では前記電圧信号
により加振台が動作し、防舷材は変位量xpm、
ypm、pmに相当する力を受けて変形し、その
反力を発生する。このときの加振台の変位量xs、
ys、sと防舷材の反力および反力モーメントRx、
Ry、Mfは変位検出器および荷重変換器により
検出され、この検出信号V′x、V′y、V′、E′x、
E′y、E′は制御装置に出力される。制御装置で
はこの検出信号を増幅して電圧信号Vx、Vy、
V、Ex、Ey、Eとして計算機に出力する。計
算機はこの入力電圧信号Vx、Vy、V、Ex、
Ey、Eを工学値xs、ys、sRx、Ry、Mfに換
算して検出時刻における船の動きを計算し、また
微少時間Δt後の船の動きを予測演算してこれら
の演算結果をもとにして防舷材のｘ、ｙ、方向
の変位量xpm、ypm、pmを計算しさらに電圧
信号Vix、Viy、Viとして制御装置に出力する。
この電圧信号Vix、Viy、Viにより再び同じ動
作が繰り返し行なわれる。この一連の閉じたルー
プの動作が繰り返し行なわれることによつて船の
動きが擬似され、船舶の防舷材への接岸現象が再
現される。この繰り返し動作は船舶と防舷材が接
触開始から離れるまでを行なう。
機の間の信号の動きを第３図のブロツク図に従つ
て順に追つてみると、まず防舷材への接触直後の
船の動きを計算機で計算し、その動きを防舷材の
ｘ、ｙ、方向の変位量xpm、ypm、pmに変
換し、さらにそれを電圧信号Vix、Viy、Viと
して制御装置に出力する。制御装置ではこの電圧
信号Vix、Viy、Viを試験機の加振台を動作さ
せるに必要な電圧信号Vix′、Viy′、Vi′に変換
して試験機に出力する。試験機では前記電圧信号
により加振台が動作し、防舷材は変位量xpm、
ypm、pmに相当する力を受けて変形し、その
反力を発生する。このときの加振台の変位量xs、
ys、sと防舷材の反力および反力モーメントRx、
Ry、Mfは変位検出器および荷重変換器により
検出され、この検出信号V′x、V′y、V′、E′x、
E′y、E′は制御装置に出力される。制御装置で
はこの検出信号を増幅して電圧信号Vx、Vy、
V、Ex、Ey、Eとして計算機に出力する。計
算機はこの入力電圧信号Vx、Vy、V、Ex、
Ey、Eを工学値xs、ys、sRx、Ry、Mfに換
算して検出時刻における船の動きを計算し、また
微少時間Δt後の船の動きを予測演算してこれら
の演算結果をもとにして防舷材のｘ、ｙ、方向
の変位量xpm、ypm、pmを計算しさらに電圧
信号Vix、Viy、Viとして制御装置に出力する。
この電圧信号Vix、Viy、Viにより再び同じ動
作が繰り返し行なわれる。この一連の閉じたルー
プの動作が繰り返し行なわれることによつて船の
動きが擬似され、船舶の防舷材への接岸現象が再
現される。この繰り返し動作は船舶と防舷材が接
触開始から離れるまでを行なう。
次に船の動きを説明する。一般に船の運動は船
体重心を通る船体の慣性主軸（前後、左右、上
下）方向の並進運動３種とその軸回りの回転運動
３種の６自由度が考えられるが接岸の場合は並進
運動においては上下方向および回転運動において
は前後方向軸回りと左右方向軸回りの運動は無視
できるので結局前後、左右の並進運動と上下方向
軸回りの回転運動の３種の平面内の運動となる。
この３種の運動が結局防舷材に加える圧力方向に
相当することになる。
体重心を通る船体の慣性主軸（前後、左右、上
下）方向の並進運動３種とその軸回りの回転運動
３種の６自由度が考えられるが接岸の場合は並進
運動においては上下方向および回転運動において
は前後方向軸回りと左右方向軸回りの運動は無視
できるので結局前後、左右の並進運動と上下方向
軸回りの回転運動の３種の平面内の運動となる。
この３種の運動が結局防舷材に加える圧力方向に
相当することになる。
したがつて前記３種の船の運動を第５図に示す
３つの座標系に基いて解折して説明する。
３つの座標系に基いて解折して説明する。
Ｇ−ξη系：船体重心Ｇに固定した船体の慣性主
軸ξ、η方向と鉛直軸回り Ｏ−XY系：空間固定座標系 Ｆ−xy系：防舷材の無負荷状態での受衝面中心
Ｆに固定した座標系でここでは空間固定座標系
と平行する。
軸ξ、η方向と鉛直軸回り Ｏ−XY系：空間固定座標系 Ｆ−xy系：防舷材の無負荷状態での受衝面中心
Ｆに固定した座標系でここでは空間固定座標系
と平行する。
接岸中の船のξ、η、方向の運転方程式は次
式で与えられる。
式で与えられる。
（Ｍ＋Mξ）ｕ・＝（Ｍ＋Mη）ｖ・ｒ＋FCξ＋Fwξ−R
ξ （Ｍ＋Mξ）ｕ・＝（Ｍ＋Mη）ｖ・ｒ＋FCξ＋Fwξ−R
ξ （Ｍ＋M〓）ｖ・＝（Ｍ＋Mξ）ｕ・ｒ＋ＦCη＋Fw〓＋F
D〓−Rη （Ｍ＋Mξ）ｕ・＝（Ｍ＋Mη）ｖ・ｒ＋FCξ＋Fwξ−R
ξ （Ｍ＋M〓）ｖ・＝（Ｍ＋Mξ）ｕ・ｒ＋ＦCη＋Fw〓＋F
D〓−Rη （I＋J）ｒ・＝（Mξ−M〓）ｕ・ｖ＋MC＋Mw＋
MD−M(1) (1)式中において Ｍ、M〓、M〓は船の質量およびξ、η方向付加
質量（ton−sec2／ｍ） I、Jは船の慣性モーメントおよび付加慣性
モーメント（ton・sec2・ｍ） ｕ、ｖ、ｒはξ、η方向速度（ｍ／sec）およ
び方向角速度（red／sec） ｕ・、ｖ・、ｒ・はξ、η方向加速度（ｍ／sec2）お
よび方向角加速度（red／sec2） FC〓、FC〓、MCは船に作用する相対流速による
外力のξ、η方向成分（ton）と方向のモーメ
ント（ton−ｍ） Fw〓、Fw〓、Mwは船に作用する風圧力のξ、
η方向成分（ton）と方向のモーメント（ton−
ｍ） FD〓、MDは船に作用する波浪による定常力の
η方向成分（ton）とその方向モーメント（ton
−ｍ） Rξ、Rη、Mは船に作用する防舷材の反力の
ξ、η方向成分（ton）とその反力による方向
モーメント（ton−ｍ） ここで潮流、風、および波による外力は比較的
に短かい接岸時間内では定常とみなしてよく、一
般的に次式で求まる。
ξ （Ｍ＋Mξ）ｕ・＝（Ｍ＋Mη）ｖ・ｒ＋FCξ＋Fwξ−R
ξ （Ｍ＋M〓）ｖ・＝（Ｍ＋Mξ）ｕ・ｒ＋ＦCη＋Fw〓＋F
D〓−Rη （Ｍ＋Mξ）ｕ・＝（Ｍ＋Mη）ｖ・ｒ＋FCξ＋Fwξ−R
ξ （Ｍ＋M〓）ｖ・＝（Ｍ＋Mξ）ｕ・ｒ＋ＦCη＋Fw〓＋F
D〓−Rη （I＋J）ｒ・＝（Mξ−M〓）ｕ・ｖ＋MC＋Mw＋
MD−M(1) (1)式中において Ｍ、M〓、M〓は船の質量およびξ、η方向付加
質量（ton−sec2／ｍ） I、Jは船の慣性モーメントおよび付加慣性
モーメント（ton・sec2・ｍ） ｕ、ｖ、ｒはξ、η方向速度（ｍ／sec）およ
び方向角速度（red／sec） ｕ・、ｖ・、ｒ・はξ、η方向加速度（ｍ／sec2）お
よび方向角加速度（red／sec2） FC〓、FC〓、MCは船に作用する相対流速による
外力のξ、η方向成分（ton）と方向のモーメ
ント（ton−ｍ） Fw〓、Fw〓、Mwは船に作用する風圧力のξ、
η方向成分（ton）と方向のモーメント（ton−
ｍ） FD〓、MDは船に作用する波浪による定常力の
η方向成分（ton）とその方向モーメント（ton
−ｍ） Rξ、Rη、Mは船に作用する防舷材の反力の
ξ、η方向成分（ton）とその反力による方向
モーメント（ton−ｍ） ここで潮流、風、および波による外力は比較的
に短かい接岸時間内では定常とみなしてよく、一
般的に次式で求まる。
FC〓＝wp／2g・Cξ・VC・ξ2・S1
FC〓＝wp／2g・C〓・VC 2・S2
Mc＝wp／2g・C・VC 2・S2・Lpp−M′C ……(2)
Fwξ＝Rw・cosφw
Fw〓＝Rw・sinφw
Mw＝Fw〓・Xw
Rw＝wa／2g・Cw・Vw2｛SAcos2θw＋SBsin2θw｝……(3)
FD〓＝wp／２・H2・Lpp・Kt2・sinφD
MD＝FD〓・XG ……(4)
(2)、(3)、(4)式中において
Woは海水の単位体積重量（ton／m3）
VC、VCξは潮流速と船体速度との相対速度と
そのξ方向成分（ｍ／sec） C〓、C〓、Cは流圧力係数および流圧力モーメ
ント係数 S1、S2は船体の浸水部表面積および測面投影面
積（m2） Lppは船体の垂線間長さ（ｍ） MC′は船体の旋回抵抗（ton−ｍ） Rwは風圧力の合力 φwは合力Rwの作用方向でξ軸となす角
（rad） Xwは合力Rwの作用位置と船体重心Ｇとの距
離（ｍ）Waは空気の単位体積重量（ton／m3） Cwは風力係数 Vwは風速（ｍ／sec） SA、SBは船体の水面上正面および側面投影面
積（m2） θwは風の方向でξ軸となす角（rad） Ｈは波の振幅（ｍ） φDは相対入斜角（rad） Ktは波による漂流力係数 XGは重心Ｇと船体中心との距離（ｍ） である。
そのξ方向成分（ｍ／sec） C〓、C〓、Cは流圧力係数および流圧力モーメ
ント係数 S1、S2は船体の浸水部表面積および測面投影面
積（m2） Lppは船体の垂線間長さ（ｍ） MC′は船体の旋回抵抗（ton−ｍ） Rwは風圧力の合力 φwは合力Rwの作用方向でξ軸となす角
（rad） Xwは合力Rwの作用位置と船体重心Ｇとの距
離（ｍ）Waは空気の単位体積重量（ton／m3） Cwは風力係数 Vwは風速（ｍ／sec） SA、SBは船体の水面上正面および側面投影面
積（m2） θwは風の方向でξ軸となす角（rad） Ｈは波の振幅（ｍ） φDは相対入斜角（rad） Ktは波による漂流力係数 XGは重心Ｇと船体中心との距離（ｍ） である。
また防舷材からの反力のξ、η方向成分R〓、
R〓およびその反力による方向モーメントMφは
防舷材の反力のｘ、ｙ、方向成分Rx、Ry、
Mfyをξ、η、方向に変換すればよく、次式で
求めることができる。
R〓およびその反力による方向モーメントMφは
防舷材の反力のｘ、ｙ、方向成分Rx、Ry、
Mfyをξ、η、方向に変換すればよく、次式で
求めることができる。
Rξ＝Rx cos＋Ry sin
R〓＝−Rx sin＋Ry cos
M＝Rxl sin（＋φC）＋Rylcos
（＋φC）＋Mfy ……(5)
(5)式中において
ｌは接触点Ｃと重心Ｇとの距離（ｍ）
φcは直線とξ軸とのなす角（rad）
である。
以上が船の運動方程式(1)に必要な要素の解析お
よび計算式である。
よび計算式である。
よつて防舷材の反力Rx、Ry、Mfyが与えられ
れば船体の初期速度up、vp、rpにより、また船体
の予測速度up、vp、rpにより、船体の加速度ｕ・、
ｖ・、ｒ・は式(2)、(3)、(4)、(5)を(1)式に代入して
求め
ることができる。
れば船体の初期速度up、vp、rpにより、また船体
の予測速度up、vp、rpにより、船体の加速度ｕ・、
ｖ・、ｒ・は式(2)、(3)、(4)、(5)を(1)式に代入して
求め
ることができる。
船体の速度ｕ、ｖ、ｒは今求めた船体加速度
ｕ・、ｖ・、ｒ・を積分することにより求めることがで
きる。
ｕ・、ｖ・、ｒ・を積分することにより求めることがで
きる。
ｕ(t)＝∫t pｕ・(t)dt、ｖ(t)＝∫t pｖ・(t)dt、
ｒ(t)＝∫t pｒ・(t)dt ……(6)
この船体速度ｕ(t)、ｖ(t)、ｒ(t)が求まれば接岸
中のある時刻ｔにおける船体重心Ｇの軌跡XG(t)、
YG(t)、(t)は次式より求めることができる。
中のある時刻ｔにおける船体重心Ｇの軌跡XG(t)、
YG(t)、(t)は次式より求めることができる。
XG(t)＝∫t p｛ｕ(t)cos(t)−ｖ(t)sin(t
)｝dt YG(t)＝∫t p｛ｕ(t)sin(t)＋ｖ(t)cos(t)｝dt (t)＝∫t pｒ(t)dt ……(7) (6)、(7)式の積分計算は非線型のため、数値近似
積分により行なうことになる。
)｝dt YG(t)＝∫t p｛ｕ(t)sin(t)＋ｖ(t)cos(t)｝dt (t)＝∫t pｒ(t)dt ……(7) (6)、(7)式の積分計算は非線型のため、数値近似
積分により行なうことになる。
船体重心Ｇの軌跡XG(t)、YG(t)、G(t)より船体
接触点Ｃの軌跡XC(t)、YC(t)は幾何学的に次式で
求めることができる。
接触点Ｃの軌跡XC(t)、YC(t)は幾何学的に次式で
求めることができる。
XC(t)＝XG(t)＋lcos（(t)＋φC）
YC(t)＝YG(t)＋lsin（(t)＋φC） ……(8)
さらに船体接触点ＣのＸ、Ｙ方向速度VCX、
VCYは次式によつて求めることができる。
VCYは次式によつて求めることができる。
VCX(t)＝VX(t)−ｒ(t)｛ξCsin(t)＋ηCcos(t)｝
VCX(t)＝VX(t)−ｒ(t)｛ξCsin(t)＋ηCcos(t)｝
VCY(t)＝VY(t)＋ｒ(t)｛ξCcos(t)−ηCcos(t)｝…
…(9) ここにVX(t)、VY(t)は船体の重心速度のＸ、Ｙ
方向の速度成分であつて次式で与えられるもので
ある。
…(9) ここにVX(t)、VY(t)は船体の重心速度のＸ、Ｙ
方向の速度成分であつて次式で与えられるもので
ある。
VX(t)＝ｕ(t)cos(t)−ｖ(t)sin(t)
VY(t)＝ｕ(t)sin(t)−ｖ(t)cos(t) ……(10)
またξC、ηCは船体固定座標系における船体接触
点Ｃの位置であつて前記ｌ、φCより次式で与え
られる。
点Ｃの位置であつて前記ｌ、φCより次式で与え
られる。
ξC＝lcosφC、ηCｃ＝lsinφC ……(11)
よつて船体速度ｕ、ｖ、ｒと船体の回転が与
えられれば船体接触点ＣのＸ、Ｙ方向の速度成分
が得られる。
えられれば船体接触点ＣのＸ、Ｙ方向の速度成分
が得られる。
以上の演算により船体接触点Ｃすなわち防舷材
の船体との接触点の空間固定座標系を基準にする
軌跡XC、YCおよび速度VCX、VCYを得ることがで
きる。
の船体との接触点の空間固定座標系を基準にする
軌跡XC、YCおよび速度VCX、VCYを得ることがで
きる。
次に時刻ｔより微少時間Δt後の船体の動きお
よび船体接触点Ｃの動きを予測する方法について
説明する。
よび船体接触点Ｃの動きを予測する方法について
説明する。
まず船体加速度の予測値ｕ・（ｔ＋Δt）の計算
は種々の方法が考えられるがここでは時刻ｔ−
Δtからｔまでの加速度の変化を直線延長して求
めることとする。すなわち ｕ・（ｔ＋Δt）＝２ｕ・(t)−ｕ・（ｔ−Δt）……(
12) の式によつて求める。ｖ・（ｔ＋Δt）、ｒ・（ｔ＋
Δt）も同様とする。なお船体が防舷材に接触し
た直後の予測加速度は直前の加速度を用いるもの
とする。
は種々の方法が考えられるがここでは時刻ｔ−
Δtからｔまでの加速度の変化を直線延長して求
めることとする。すなわち ｕ・（ｔ＋Δt）＝２ｕ・(t)−ｕ・（ｔ−Δt）……(
12) の式によつて求める。ｖ・（ｔ＋Δt）、ｒ・（ｔ＋
Δt）も同様とする。なお船体が防舷材に接触し
た直後の予測加速度は直前の加速度を用いるもの
とする。
船体加速度の予測値ｕ・（ｔ＋Δt）、ｖ・（ｔ＋
Δt）、ｒ・（ｔ＋Δt）をこのようにして求めればあ
と、船体速度の予測値ｕ（ｔ＋Δt）、ｖ（ｔ＋Δt）、
ｒ（ｔ＋Δt）は(6)式により、船体重心の軌跡の予
測値XG（ｔ＋Δt）、YG（ｔ＋Δt）、（＋Δt）は(7)
式により、そして船体接触点Ｃの軌跡の予測値
XC（ｔ＋Δt）、YC（ｔ＋Δt）は(8)式により、また
船体接触点ＣのＸ、Ｙ方向速度の予測値VCX（ｔ
＋Δt）、VCY（ｔ＋Δt）は(9)、(10)、(11)式により順
次
求めることができる。
Δt）、ｒ・（ｔ＋Δt）をこのようにして求めればあ
と、船体速度の予測値ｕ（ｔ＋Δt）、ｖ（ｔ＋Δt）、
ｒ（ｔ＋Δt）は(6)式により、船体重心の軌跡の予
測値XG（ｔ＋Δt）、YG（ｔ＋Δt）、（＋Δt）は(7)
式により、そして船体接触点Ｃの軌跡の予測値
XC（ｔ＋Δt）、YC（ｔ＋Δt）は(8)式により、また
船体接触点ＣのＸ、Ｙ方向速度の予測値VCX（ｔ
＋Δt）、VCY（ｔ＋Δt）は(9)、(10)、(11)式により順
次
求めることができる。
ここで以上の演算結果の中で試験機を動作させ
るために必要な要素を抽出してみると、時刻ｔに
おける船体接触点Ｃの位置XC(t)、YC(t)および
(t)そして時刻ｔ＋Δtにおける船体接触点Ｃの位
置の予測値XC（ｔ＋Δt）、YC（ｔ＋Δt）、（ｔ＋
Δt）とその予測速度VCX（ｔ＋Δt）、VCY（ｔ＋
Δt）、ｒ（ｔ＋Δt）である。
るために必要な要素を抽出してみると、時刻ｔに
おける船体接触点Ｃの位置XC(t)、YC(t)および
(t)そして時刻ｔ＋Δtにおける船体接触点Ｃの位
置の予測値XC（ｔ＋Δt）、YC（ｔ＋Δt）、（ｔ＋
Δt）とその予測速度VCX（ｔ＋Δt）、VCY（ｔ＋
Δt）、ｒ（ｔ＋Δt）である。
さらに実際の変位を検出した値xs、ys、sが
あり、これらの値をもとに試験機を動作させる変
位量xpm、ypm、pmを求めることになる。
あり、これらの値をもとに試験機を動作させる変
位量xpm、ypm、pmを求めることになる。
ここで記号を簡略化して時刻ｔにおける船体接
触点Ｃの位置をｘ、ｙ、とし、時刻ｔ＋Δtに
おける接触点Ｃの位置および速度の予測値をxp、
yp、pおよびVCXｐ、VCYｐ、rpと置き換えてお
く。
触点Ｃの位置をｘ、ｙ、とし、時刻ｔ＋Δtに
おける接触点Ｃの位置および速度の予測値をxp、
yp、pおよびVCXｐ、VCYｐ、rpと置き換えてお
く。
まず時刻ｔにおける位置ｘ、ｙ、と実際の変
位xs、ys、sの差Δx（＝ｘ−xs）、Δy（＝ｙ−
ys）、Δ（＝−s）を変位予測値xP、yP、Pに
補正値として加算してxP′（＝xP＋Δx）、yP′（＝yP
＋Δy）、P′（＝P＋Δ）を計算する。この値を
基準にΔt時間後にVCXP×Δt、VCYP×Δt、rP×Δt
だけの変化を受けるように順次出力するようにす
る。すなわち試験機を動作させる変位量を次式の
如くする。
位xs、ys、sの差Δx（＝ｘ−xs）、Δy（＝ｙ−
ys）、Δ（＝−s）を変位予測値xP、yP、Pに
補正値として加算してxP′（＝xP＋Δx）、yP′（＝yP
＋Δy）、P′（＝P＋Δ）を計算する。この値を
基準にΔt時間後にVCXP×Δt、VCYP×Δt、rP×Δt
だけの変化を受けるように順次出力するようにす
る。すなわち試験機を動作させる変位量を次式の
如くする。
ここにΔt時間内においてｍ＝１、２、３、…
…、10を順次に代入することによつて段階をおつ
て変位量を変化させることができる。
…、10を順次に代入することによつて段階をおつ
て変位量を変化させることができる。
この工学的変位量xpm、ypm、pmを電圧信
号Vix、Viy、Viに変換して制御装置に出力す
ることになる。
号Vix、Viy、Viに変換して制御装置に出力す
ることになる。
ここで出力のタイミングは時刻ｔにおいて試験
機からの反力を読みとり、前記演算をして時刻ｔ
＋Δtにxp′、yp′、p′を出力し、時刻ｔ＋2Δtま
でのΔt時間内に(12)式において順次整数ｍの値を
増すことによつて段階的に変位量xpm、ypm、
pmを変化してやり、一定速度VCXｐ、VCYｐ、
rpとなるように順次出力する。
機からの反力を読みとり、前記演算をして時刻ｔ
＋Δtにxp′、yp′、p′を出力し、時刻ｔ＋2Δtま
でのΔt時間内に(12)式において順次整数ｍの値を
増すことによつて段階的に変位量xpm、ypm、
pmを変化してやり、一定速度VCXｐ、VCYｐ、
rpとなるように順次出力する。
ここで１サイクル時間Δtは防舷材の材質であ
るゴムの特性、演算誤差および試験機の応答性等
を考慮すると0.1秒程度が望ましい。
るゴムの特性、演算誤差および試験機の応答性等
を考慮すると0.1秒程度が望ましい。
以上の演算過程の系統図を第４図に示す。
実際に船舶が防舷材に接触してから離れるまで
の現象を擬似再現する場合においてあらかじめ計
算機に初期条件として入力しておく要素は船の動
きについては船体の防舷材に接触する直前の速度
up、vp、rpと船体重心Ｇと防舷材の接触点Ｃとの
距離ｌおよび接触点Ｃのξ軸からの角度φcがあ
り、その他船の形状による要素、海水の性質、潮
流、風力および波の性質の要素が存在する。
の現象を擬似再現する場合においてあらかじめ計
算機に初期条件として入力しておく要素は船の動
きについては船体の防舷材に接触する直前の速度
up、vp、rpと船体重心Ｇと防舷材の接触点Ｃとの
距離ｌおよび接触点Ｃのξ軸からの角度φcがあ
り、その他船の形状による要素、海水の性質、潮
流、風力および波の性質の要素が存在する。
本試験装置により船舶が防舷材に接触してから
ある時間までの船体重心の動き、船体速度および
防舷材の反力等の一例を第６図に示す。
ある時間までの船体重心の動き、船体速度および
防舷材の反力等の一例を第６図に示す。
この例の如く船舶の接岸時から時々刻々と変化
する船の動きおよび防舷材の変形反力等を室内に
擬似再現できることからより実体に沿つた防舷材
の評価が可能である。
する船の動きおよび防舷材の変形反力等を室内に
擬似再現できることからより実体に沿つた防舷材
の評価が可能である。
第１図は試験機の正面図、第２図は試験機の側
面図、第３図は試験装置ブロツク図、第４図は演
算過程の概略系統図、第５図は船体と防舷材の動
きの一例、第６図は本試験機による結果の一例で
ある。 １……防舷材、２……試験機、３……水平移動
台、４……ガイドレール、５……前後油圧シリン
ダ、６……前後方向荷重変換器、７……架台、８
……軸方向油圧シリンダ、９……軸方向荷重変換
器、１０……軸方向移動台、１１……ブラケツ
ト、１２……加圧板、１３……旋回油圧シリン
ダ、１４……旋回荷重変換器、１５……ピン。
面図、第３図は試験装置ブロツク図、第４図は演
算過程の概略系統図、第５図は船体と防舷材の動
きの一例、第６図は本試験機による結果の一例で
ある。 １……防舷材、２……試験機、３……水平移動
台、４……ガイドレール、５……前後油圧シリン
ダ、６……前後方向荷重変換器、７……架台、８
……軸方向油圧シリンダ、９……軸方向荷重変換
器、１０……軸方向移動台、１１……ブラケツ
ト、１２……加圧板、１３……旋回油圧シリン
ダ、１４……旋回荷重変換器、１５……ピン。
Claims (1)
- １ 防舷材の受衝面に対し直角な圧縮方向と同受
衝面に沿つた剪断方向と同剪断方向に対し直角な
軸回りの回転方向とに加圧部材を駆動する試験機
と同試験機に内蔵された前記加圧部材における前
記各方向の変位量と前記防舷材より同加圧部材に
働く前記各方向の反力とを検出する変位検出器
と、荷重変換器と、同検出器の検出信号を基にし
船舶が前記防舷材に緩衝されつつ接岸する運動を
演算しさらにこれより微少時間経過後の前記船舶
の運動を演算する計算機と、この演算結果に従つ
て前記加圧部材を駆動させるように前記試験機を
制御する制御装置とよりなることを特徴とする防
舷材の試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296983A JPS59159047A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | 防舷材の試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3296983A JPS59159047A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | 防舷材の試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59159047A JPS59159047A (ja) | 1984-09-08 |
| JPH0464020B2 true JPH0464020B2 (ja) | 1992-10-13 |
Family
ID=12373728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3296983A Granted JPS59159047A (ja) | 1983-03-02 | 1983-03-02 | 防舷材の試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59159047A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103543076A (zh) * | 2012-07-13 | 2014-01-29 | 广州海宁橡胶有限公司 | 一种橡胶护舷剪切压缩性能的测试方法 |
| CN103543004A (zh) * | 2012-07-13 | 2014-01-29 | 广州海宁橡胶有限公司 | 一种橡胶护舷倾斜压缩性能的测试方法 |
| CN108168607A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-15 | 同济大学 | 橡胶护舷外表面完整性检测装置 |
| CN110646304B (zh) * | 2019-11-11 | 2020-09-11 | 新昌县维斯机械有限公司 | 一种汽车翼子板生产强度检测装置 |
-
1983
- 1983-03-02 JP JP3296983A patent/JPS59159047A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59159047A (ja) | 1984-09-08 |
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