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1 Research Seeds2015 National Institute of Technology, Toba College 独 立 行 政 法 人 国 立 高 等 専 門 学 校 機 構 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 研 究 シーズ 集

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3 目 次 はじめに 1 テクノセンターの 業 務 1 各 種 制 度 の 概 要 2 商 船 学 科 航 海 コ ー ス 石 田 邦 光 海 氷 の 謎 を 追 う 片 岡 高 志 操 船 技 術 の 定 量 的 評 価 法 に 関 する 研 究 鈴 木 治 船 舶 での 情 報 通 信 の 高 度 化 瀨 田 広 明 海 上 交 通 と 操 船 の 安 全 性 評 価 6 境 善 行 水 槽 模 型 実 験 による 流 体 力 の 計 測 8 鎌 田 功 一 船 体 の 流 体 力 及 び 流 れ 場 の 計 測 と 推 定 9 小 島 智 恵 船 員 災 害 と 災 害 防 止 に 関 する 研 究 10 吉 田 南 穂 子 孤 立 的 な 大 波 に 対 する 船 の 挙 動 について 11 機 関 コ ー ス 伊 藤 友 仁 材 料 科 学 や 静 電 気 応 用 に 関 する 技 術 嶋 岡 芳 弘 空 気 を 循 環 させて 快 適 な 居 住 空 間 - 空 気 調 和 ( 室 内 への 一 様 な 吹 出 し 吸 込 み) 小 川 伸 夫 移 動 体 の 制 御 に 関 する 研 究 14 窪 田 祥 朗 ディーゼルエンジン 排 気 ガス 浄 化 システム 15 電 子 機 械 工 学 科 渡 辺 幸 夫 パッシブピッチ 角 制 御 月 HAWTの 開 発 小 田 真 輝 微 細 加 工 による 往 復 動 機 械 の 摩 擦 特 性 改 善 今 井 康 之 舶 用 機 関 教 育 訓 練 システムを 用 いた 運 転 教 育 評 価 廣 地 武 郎 スターリング 冷 凍 機 パルス 管 冷 凍 の 性 能 向 上 山 下 晃 司 GPS 電 波 の 海 面 反 射 を 利 用 した 波 浪 計 測 古 森 郁 尊 高 分 子 電 気 絶 縁 材 料 の 部 分 放 電 劣 化 現 象 宮 﨑 孝 ビジュアルフィードバックによる 制 御 林 浩 一 粒 状 体 磁 気 機 能 性 流 体 を 用 いたダンパー 増 山 裕 之 音 で 測 る~ 音 響 波 プローブによる 環 境 計 測 ~ 藤 井 正 光 微 小 領 域 における 光 学 特 性 の 解 析 亀 谷 知 宏 光 を 用 いた 圧 力 温 度 計 測 技 術 に 関 する 研 究 脇 坂 賢 実 社 会 のスケジューリング 問 題 の 定 式 化 守 山 徹 新 規 電 子 セラミックス 材 料 の 創 製

4 制 御 情 報 工 学 科 攪 上 平 之 介 モノづくりと 地 域 交 流 伊 藤 立 治 ミニトマト 収 穫 ロボットの 開 発 坂 牧 孝 規 生 命 の 神 秘 と 尊 さを 科 学 技 術 で 体 験 するAED 講 座 動 揺 環 境 における 生 体 動 揺 および 生 体 反 応 の 解 析 江 崎 修 央 モーションセンサを 利 用 した 動 作 解 析 遠 隔 監 視 制 御 システムの 開 発 溝 口 卓 哉 ハドロン 光 子 の 相 関 とスペクトルの 理 論 と 解 析 出 江 幸 重 車 輪 移 動 ロボットの 軌 道 追 従 制 御 非 線 形 力 学 系 のリャプノフ 関 数 の 構 成 法 北 原 司 レーザーセンシング 技 術 都 築 啓 太 高 温 超 電 導 回 転 機 の 要 素 技 術 に 関 する 研 究 中 井 一 文 各 種 組 み 込 みシステムの 開 発 白 石 和 章 植 物 の 健 康 診 断 農 業 ICT 応 用 研 究 一 般 教 育 岸 川 良 蔵 中 高 ドイツ 語 における 統 語 構 造 について 佐 波 学 結 合 的 代 数 のGK 次 元 鏡 ますみ エドモンド スペンサーの 諸 作 品 の 研 究 橋 爪 仙 彦 国 際 交 流 事 業 を 通 じた 語 学 学 習 への 動 機 づけについて 46 鈴 木 聡 外 国 語 辞 書 の 研 究 臨 時 教 員 養 成 所 卒 業 生 の 研 究 澤 田 圭 樹 単 結 晶 X 線 構 造 解 析 を 用 いた 固 相 反 応 解 析 重 永 貴 博 バレーボールのコーチング 山 田 英 生 ウォーキングの 効 果 中 平 希 中 央 の 政 策 と 地 域 の 利 害 -16 世 紀 ヴェネツィア 共 和 国 を 実 例 として- 内 村 佳 典 移 入 を 伴 う 分 枝 過 程 の 極 限 分 布 に 関 する 研 究 三 重 野 雄 太 郎 生 殖 医 療 の 法 規 制 テ ク ノ セ ン タ ー 長 谷 川 秀 文 学 生 実 験 課 外 活 動 支 援 55 毛 利 純 一 学 生 実 験 課 外 活 動 支 援 56 濱 口 沙 織 学 生 実 験 実 習 支 援 57 木 村 佳 嗣 学 生 実 習 58

5 はじめに 本 校 は 豊 かな 人 間 性 を 持 ち すぐれた 海 技 技 術 者 や 工 業 技 術 者 を 育 てることを 目 的 とし 中 学 校 卒 業 生 に 対 して5 年 間 の 一 貫 教 育 を 行 う 専 門 技 術 者 養 成 のための 高 等 教 育 機 関 として 設 けられていま す 地 域 に 根 ざした 学 校 を 目 指 し テクノセンター を 設 置 いたしました 本 センターを 通 して 地 域 の 発 展 や 活 性 化 に 貢 献 していきたいと 思 っております 本 校 で 行 っている 研 究 を 掲 載 しておりますので ぜひご 利 用 いただきますようご 案 内 いたします テクノセンターの 業 務 テクノセンターは 各 学 科 の 実 験 実 習 の 技 術 支 援 を 業 務 とする 技 術 支 援 部 門 と 企 業 等 との 共 同 研 究 受 託 研 究 などを 行 う 地 域 連 携 部 門 から 構 成 されております 技 術 支 援 部 門 業 務 一 覧 1. 学 科 の 実 験 実 習 支 援 2. 教 員 研 究 支 援 3. 依 頼 加 工 業 務 4. 各 科 卒 業 研 究 支 援 5. 各 種 コンテスト 支 援 実 習 工 場 地 域 連 携 部 門 業 務 一 覧 1. 企 業 等 との 共 同 研 究 2. 企 業 等 からの 等 ロボットコンテスト 3. 企 業 等 への 技 術 情 報 提 供 4. 科 学 技 術 に 関 するセミナー 開 催 5. 地 域 貢 献 事 業 ( 公 開 講 座 出 前 授 業 等 ) 公 開 講 座 の 様 子 1

6 各 種 制 度 の 概 要 共 同 研 究 共 同 研 究 は 企 業 等 の 研 究 者 と 本 校 の 教 員 が 共 通 の 研 究 課 題 について 共 同 で 研 究 を 進 め ることにより 優 れた 研 究 成 果 が 生 まれるこ とを 促 進 する 制 度 です 受 託 研 究 受 託 研 究 は 企 業 等 からの 委 託 を 受 け 企 業 等 に 代 わって 本 校 の 教 員 が 研 究 を 実 施 し そ の 成 果 を 委 託 者 に 報 告 する 制 度 です 研 究 に 要 する 経 費 は 委 託 者 にご 負 担 してい ただくことになります 寄 附 金 企 業 等 や 個 人 から 奨 学 教 育 研 究 及 び 管 理 運 営 に 係 る 業 務 を 支 援 することを 目 的 とする 寄 附 金 を 受 入 れる 制 度 です 寄 附 者 は 寄 附 目 的 や 研 究 者 を 指 定 すること もできますが 寄 附 金 の 見 返 りとして 研 究 成 果 を 受 け 取 ることはできません 寄 附 金 は 学 術 研 究 や 教 育 の 充 実 発 展 に 活 用 され この 成 果 は 本 校 のみならず 広 く 社 会 に 貢 献 することとなります 本 校 では 幅 広 い 分 野 にわたって 多 数 の 専 門 家 が 在 職 しており 企 業 等 の 現 場 などで 解 決 を 迫 られている 疑 問 や 難 問 などの を 受 け 付 け 地 域 社 会 の 発 展 に 協 力 していき ます 2

7 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 海 氷 の 謎 を 追 う 氏 名 : 石 田 邦 光 /Ishida Kunimitsu ishida@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 環 境 科 学 ) 日 本 航 海 学 会, 日 本 海 洋 学 会, 日 本 雪 氷 学 会, 日 本 気 象 学 会 リモートセンシング, 南 極,オホーツク 海, 海 氷, 温 暖 化, 気 象 海 洋 物 理 陸 水 学 1.リモートセンシング 2. 海 洋 科 学 3. 伊 勢 湾 の 海 洋 環 境 海 氷 の 消 長, 温 暖 化 と 極 域 海 洋, 伊 勢 湾 の 海 洋 NOAA 受 信 システム ADCP(SeaWATCH) 日 本 舶 用 エレクトロニクス SEA 3

8 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 操 船 技 術 の 定 量 的 評 価 法 に 関 する 研 究 氏 名 : 片 岡 高 志 / Takashi Kataoka kataoka@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 商 船 学 士 日 本 航 海 学 会 教 育 訓 練 評 価 操 船 シミュレータ 教 育 工 学 操 船 シミュレータを 用 いた 訓 練 航 行 環 境 等 の 評 価 操 船 シミュレータを 利 用 することにより 実 船 での 訓 練 が 困 難 となる 状 況 や 同 一 設 定 条 件 での 訓 練 が 繰 り 返 し 安 全 かつ 容 易 に 行 うことができます 一 般 に 操 船 シミュレータは 1 教 育 訓 練 2 研 究 3 環 境 評 価 4 乗 船 履 歴 代 替 等 の 目 的 で 利 用 されます 当 研 究 室 では 操 船 シミュレータを 利 用 して 初 心 者 に 最 適 な 訓 練 シナリオを 開 発 し 訓 練 結 果 を 定 量 的 かつ 定 性 的 に 評 価 する 手 法 についての 研 究 を 行 っています 以 下 に 本 校 操 船 シミュレータの 俯 瞰 図 ( 左 )と 本 校 練 習 船 鳥 羽 丸 の CG 映 像 ( 右 )を 示 します 操 船 シミュレータシステム( 俯 瞰 図 ) 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 練 習 船 鳥 羽 丸 操 船 シミュレータ 装 置 一 式 4

9 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 船 舶 での 情 報 通 信 の 高 度 化 氏 名 : 鈴 木 治 /Osamu SUZUKI osuzuki@cargo.toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 電 子 情 報 通 信 学 会 映 像 情 報 メディア 学 会 日 本 航 海 学 会 電 気 電 子 工 学 通 信 ネットワーク 工 学 船 舶 通 信 テレビ 放 送 船 舶 に 関 する 通 信 電 子 電 気 関 係 一 般 船 舶 での 情 報 通 信 の 高 度 化 情 報 通 信 システムの 研 究 と 開 発 の 紹 介 <これまでの 開 発 実 験 の 紹 介 > 陸 船 間 通 信 ( 船 陸 間 通 信 ) 船 でのインターネット 環 境 構 築 ( 陸 船 間 通 信 ) 安 価 で 利 便 性 の 高 い 携 帯 電 話 回 線 を 利 用 した 定 額 データ 通 信 サービス 船 でしか 得 られないデータの 自 動 転 送 で 利 用 回 線 とシステム の 実 用 性 の 検 証 データ 回 線 について,Google マップを 使 った 表 示 地 上 デジタル 放 送 船 での 地 上 デジタル 放 送 の 受 信 ハイビジョン 放 送 とワンセグ データ 放 送 が 行 われている 地 上 デジタル 放 送 の 船 舶 での 受 信 受 信 可 能 海 域 拡 大 を 目 指 し 自 動 追 尾 装 置 の 開 発 と 各 種 アンテナを 使 った 沿 岸 での 受 信 実 験 電 子 メール 船 舶 用 のサーバー 開 発 時 差 が 毎 日 変 わる 船 での 利 用 と 位 置 通 報 機 能 と 船 内 LAN の 構 築 利 用 船 の 運 航 に 適 応 したヘッダーと サーバ ーの 試 作 長 期 運 用 ひまわり の 受 信 インド 洋 太 平 洋 上 での 利 用 気 象 衛 星 の ひまわり (GMS)だけでなく 米 GOES 露 GOMS 極 軌 道 衛 星 NOAA, Meteor の 船 舶 での 受 信 と 利 用 その 他 の 研 究 実 績 商 船 用 衛 星 追 尾 装 置 の 開 発 衛 星 放 送 (BSおよびCS)の 船 舶 での 受 信 船 内 での 電 波 の 伝 わりと LAN の 利 用 船 内 LANを 使 った 情 報 蓄 積 化 技 術 衛 星 放 送 の 太 平 洋 上 の 電 界 強 度 分 布 計 測 気 象 衛 星 の 洋 上 での 受 信 技 術 開 発 超 小 型 衛 星 通 信 装 置 (VSAT)を 使 った 通 信 遅 延 計 測 これらは いずれも 乗 船 実 験 を 主 体 とした 研 究 です 詳 しくは web ページへ GMDSS シミュレータ( 日 本 無 線 製 ) 通 信 機 器 関 連 5

10 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 海 上 交 通 と 操 船 の 安 全 性 評 価 氏 名 : 瀬 田 広 明 / Hiroaki SETA seta@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 商 船 学 ) 航 海 学 会 船 舶 海 洋 工 学 会 海 上 交 通 工 学 操 船 運 用 学 航 海 学 安 全 管 理 海 上 交 通 流 シミュレーションや 操 船 シミュレータを 用 いた 安 全 性 評 価 技 術 航 路 港 湾 における 航 行 安 全 対 策 および 水 域 施 設 の 設 計 操 船 者 や 航 路 管 制 者 への 安 全 情 報 提 供 システムの 設 計 海 上 交 通 と 操 船 の 安 全 性 を 基 盤 とした 航 路 港 湾 の 技 術 設 計 海 上 交 通 や 操 船 の 評 価 に 関 する 技 術 的 手 法 については 操 船 の 困 難 性 と 操 船 の 安 全 性 の 両 面 から さらに 場 の 評 価 と 自 船 からみた 評 価 の 両 面 から 総 合 的 に 分 析 することが 基 本 である これらの 評 価 の 手 順 については 先 ず 対 象 海 域 における 交 通 流 の 実 態 を 把 握 整 理 し 施 設 建 設 や 安 全 対 策 に 関 する 設 計 代 替 案 のもとで 交 通 流 の 変 化 を 予 測 する このように 予 測 された 交 通 流 を 海 上 交 通 流 シミュレーションとして 再 現 し これらの 航 跡 の 一 本 ずつに< ものさし>となる 評 価 モデルを 当 てて 評 価 出 力 値 を 総 計 すれば いわゆる 対 象 海 域 における 場 の 評 価 が 可 能 とな る 一 方 コンピュータシミュレーションの 中 から 操 船 困 難 な 場 面 を 切 り 出 し これを 操 船 シミュレータのシナリオ 上 に 再 現 して 設 定 した 自 船 について 操 船 を 行 い そのとき 得 られる 自 船 航 跡 に 対 する 評 価 値 を 出 力 すれば いわゆる 自 船 評 価 が 可 能 となる 図 1は 本 校 で 開 発 した 海 上 交 通 管 理 システムで 取 得 した AIS 情 報 (AIS 搭 載 船 の 位 置 )を 海 図 上 に 重 ね 書 きしたも のである 現 在 では このような AIS 情 報 は 交 通 流 把 握 する 上 で 必 要 不 可 欠 となっており 本 校 では 東 京 湾 伊 勢 湾 大 阪 湾 燧 灘 関 門 海 峡 マルマラ 海 (トルコ) 練 習 船 ( 鳥 羽 丸 大 成 丸 ) 周 辺 を 航 行 している 船 舶 の 動 静 情 報 をリア ルタイムで 取 得 保 存 している また 本 校 が 所 有 する 操 船 シミュレータはこれらの 情 報 を 取 り 込 み 現 状 をそのまま 再 現 する 機 能 を 有 しているので 海 難 事 故 発 生 時 における 原 因 の 探 究 船 橋 における 人 的 要 因 に 関 する 研 究 船 舶 操 縦 系 における 種 々の 問 題 点 の 解 析 等 の 研 究 にも 応 用 することが 可 能 である 左 図 : 関 門 海 峡 中 央 : 伊 勢 湾 右 図 : 東 京 湾 図 1 東 京 湾 伊 勢 湾 関 門 海 峡 を 航 行 した 船 舶 の 結 果 (1 日 分 ) 航 跡 操 船 シミュレータ( 日 本 海 洋 科 学 ) 海 上 交 通 管 理 システム( 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 ) 実 習 船 あさま Ship simulator professional (Nautis) Instructor Station Suite (Nautis) Flight simulator (Microsoft) 6

11 Safety Assessment of Marine Traffic and Ship Handling Name SETA Hiroaki Status Associate Professor RIN (The Royal Institute of Navigation), JIN (The Japan Institute Affiliations of Navigation) and JASNAOE (The Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers) Keywords Marine traffic engineering, Ship handling and Safety management Technical Support Skills Maritime Technology Department National Institute of Technology, Toba College Safety assessment technology using marine traffic simulation and ship handling simulator Design of ship handling support system based on safety Research Contents Technical Design of Traffic Route and Harbor based on Safety The technical method of assessing maritime traffic and ship handling needs to be comprehensively analyzed from both the perspectives of difficulty and safety, as well as those of field assessment and one s own ship. In order to assess these, variation of maritime traffic flow in the target area should make predictions based on safety measures, facilities constructions, and the understanding of actual traffic flow. Predicted traffic flow is reproduced as marine traffic simulation on a computer, and the safety assessment model calculates ships tracks one by one. The aggregate of those results becomes the so-called field assessment in the target area. When the deck officer maneuver their own ship in a way that is configured using the scenario provided by a ship handling simulator, which is made from a series of situations of ship handling difficulties, the assessment value of one s own ship s track comes to be called the assessment from own ship s perspective. Figure 1 shows the locations of AIS equipped ships via the marine traffic monitoring system developed in our college (National Institute of Technology, Toba College). Such AIS information is essential to grasp marine traffic flow. Our college receives AIS information from Tokyo Bay, Ise Bay, Osaka Bay, Hiuchi-nada, Kanmon Strait, Marmara Sea and the waters around the training ships Toba Maru and Taisei Maru in real time, and saves the data. Furthermore, our college s ship handling simulator has a function which is able to take and reproduce AIS information. Thus, it is able to apply the research to marine traffic and harbor design, to assess human factors, to find out the cause of maritime accidents, for the improvement of education and the like. Figure 1. Ship s track of Ise Bay and Istanbul Strait Available Facilities and Equipment Ship handling simulator (Japan Marine Science) VTS simulator (Toba-CMT) Training boat "ASAMA" Ship simulator professional (Nautis) Instructor Station Suite (Nautis) Flight simulator (Microsoft) 7

12 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 水 槽 模 型 実 験 による 流 体 力 の 計 測 氏 名 : 境 善 行 /Yoshiyuki SAKAI y-sakai@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 海 事 科 学 ) 日 本 船 舶 海 洋 工 学 会 日 本 航 海 学 会 船 舶 海 洋 工 学 水 槽 模 型 実 験 タグボート 抵 抗 試 験 水 槽 模 型 実 験 による 船 体 抵 抗 計 測 波 浪 中 の 曳 航 力 の 計 測 航 行 中 船 舶 に 対 するタグボートの 支 援 限 界 の 推 定 本 校 に 所 有 する 機 器 を 用 いて 水 槽 模 型 実 験 から 流 体 力 の 計 測 を 行 います 以 下 に 計 測 例 を 示 します 水 槽 模 型 実 験 による 船 体 抵 抗 計 測 船 舶 の 設 計 後 には 船 体 模 型 を 作 成 し 抵 抗 試 験 を 実 施 します 特 に 新 設 計 の 船 体 の 場 合 は 予 想 通 りの 抵 抗 となっているかを 確 認 す る 必 要 があります その 際 に 模 型 実 験 による 抵 抗 試 験 が 有 効 です 近 年 船 舶 からの 温 室 効 果 ガスの 排 出 量 の 削 減 するためには 燃 費 効 率 を 上 げる 必 要 があります そのためにはエンジン 単 体 の 改 善 だけ ではなく 抵 抗 の 少 ない 船 型 の 開 発 など 総 合 的 な 改 善 が 必 要 です 本 校 は 縦 型 の 回 流 水 槽 を 所 有 しており 観 測 部 が 比 較 的 小 さいな がらも 再 現 性 がよいため 使 用 する 模 型 が 小 さくても 済 むことからコ スト 面 でも 優 位 です また 企 業 からの 依 頼 を 受 け 抵 抗 試 験 も 実 施 し ています 写 真 1 抵 抗 試 験 の 様 子 波 浪 中 の 曳 航 力 の 計 測 実 際 のタグボートの 支 援 操 船 の 場 面 では 風 潮 流 波 等 の 様 々な 自 然 条 件 下 で 行 われる 特 に 波 浪 中 では タグボートの 船 体 が 前 後 揺 や 上 下 揺 などの 船 体 運 動 を 引 き 起 こし 曳 引 力 が 減 少 するとされ 静 水 中 で 計 測 される 公 称 曳 引 力 とは 差 が 生 じるとされています そこ で 波 浪 中 のボラードテストを 実 施 し 調 査 しています 実 験 は 本 校 の 風 洞 水 槽 において 実 施 しています また 企 業 からの 依 頼 を 受 け 波 浪 中 曳 引 力 の 調 査 も 実 施 しています 図 1 波 浪 中 曳 引 力 の 計 測 例 航 行 中 船 舶 に 対 するタグボートの 支 援 限 界 の 推 定 タグボートが 前 進 速 力 を 有 する 航 行 中 の 船 舶 に 対 して 回 頭 支 援 操 船 を 行 うことがある ある 前 進 速 力 以 上 ではタグボートが 引 きずら れることになり 転 覆 の 恐 れがあります 支 援 できる 限 界 の 速 力 をタグ ボート 船 体 に 働 く 流 体 力 から 試 算 を 行 っています 図 2 船 体 に 働 く 流 体 力 の 計 測 例 3 分 力 計 ( 日 章 電 機 LCM N) 6 分 力 計 ( 2 軸 電 磁 流 速 計 (JEF アドバンテック ACM2-RS) 3 軸 電 磁 流 速 計 (JEF アドバンテック ACM3-RS) 風 洞 水 槽 ( 長 さ 10m 幅 6m 最 大 風 速 8m/sec 最 大 波 高 10cm) 小 型 回 流 水 槽 ( 観 測 部 : 長 さ 1m 幅 0.3m 深 さ 0.2m) 垂 直 循 環 型 回 流 水 槽 ( 観 測 部 : 長 さ 3.0m 幅 1.4m 水 深 0.8m 最 大 流 速 1.5m/sec 株 式 会 社 西 日 本 流 体 技 研 製 ) 8

13 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 船 体 の 流 体 力 及 び 流 れ 場 の 計 測 と 推 定 氏 名 : 鎌 田 功 一 /Koichi KAMADA kamada@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 日 本 航 海 学 会 日 本 船 舶 海 洋 工 学 会 日 本 ソーラー& 人 力 ボート 協 会 船 舶 海 洋 構 造 物 船 体 抵 抗 回 流 水 槽 風 洞 水 槽 造 波 MPS 法 船 舶 海 洋 構 造 物 の 流 体 力 及 び 流 れ 場 の 計 測 と 推 定 MPS(Moving Particle Semi-implicit) 法 を 用 いた 流 体 シミュレーション 船 舶 海 洋 構 造 物 の 流 体 力 及 び 流 れ 場 の 計 測 と 推 定 縦 型 回 流 水 槽 を 用 いた 模 型 船 及 び 構 造 物 の 流 体 力 の 計 測 及 び 推 定 模 型 は 簡 易 NC(1200mmx300mm)を 用 いて 作 成 が 可 能 模 型 は 発 砲 ウレタン FRP CFRP にて 作 成 が 可 能 造 波 可 能 な 風 洞 水 槽 を 用 いた 船 舶 海 洋 構 造 物 の 挙 動 解 析 外 力 ( 風 波 浪 )を 受 けた 模 型 の 挙 動 及 び 流 れ 場 の 計 測 が 可 能 任 意 の 規 則 波 不 規 則 波 の 造 波 が 可 能 ( 例 : 曳 航 中 の 船 体 の 挙 動 解 析 係 留 用 海 底 固 定 アンカーの 設 計 ) MPS 法 を 用 いた 流 体 シミュレーション MPS(Moving Particle Semi-implicit) 法 は 流 体 シミュレーション 手 法 の 一 つで あり 砕 波 などの 流 体 のダイナミックな 挙 動 をシミュレートすることができる また 流 体 と 剛 体 のシミュレーションも 可 能 である MPS 法 を 用 いたタンク 内 流 体 の 挙 動 解 析 例 縦 型 回 流 水 槽 ( 西 日 本 流 体 技 研 :V2-20B) 回 流 水 槽 での 船 体 抵 抗 試 験 縦 型 回 流 水 槽 ( 西 日 本 流 体 技 研 :V2-20B) 風 洞 水 槽 ( 造 波 装 置 付 ) 錨 引 張 り 試 験 用 砂 水 槽 模 型 船 切 削 用 簡 易 NC 装 置 プロペラ 単 独 試 験 装 置 検 力 計 各 種 (ロードセル 3 分 力 計 等 ) 姿 勢 計 測 装 置 各 種 ( 姿 勢 センサー 加 速 度 センサー 等 ) 容 量 式 波 高 計 (ケネック) 風 速 風 量 計 (DT-8880) スモーク 発 生 器 (ダイニチ) 9

14 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 船 員 災 害 と 災 害 防 止 に 関 する 研 究 氏 名 : 小 島 智 恵 /Chie Kojima c-kojima@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 修 士 ( 工 学 ) 日 本 航 海 学 会 海 洋 電 子 工 学 研 究 会 船 員 災 害 労 働 安 全 衛 生 ヒューマンファクター ヒューマンエラー 船 員 災 害 については 昭 和 43 年 度 を 初 年 度 とする 第 1 次 船 員 災 害 防 止 基 本 計 画 以 降 発 生 件 数 や 発 生 率 は 減 少 し ている 平 成 25 年 度 から 平 成 29 年 度 の 第 10 次 船 員 災 害 防 止 基 本 計 画 の 主 要 な 対 策 として 総 合 的 な 安 全 衛 生 の 向 上 を 目 指 した 取 り 組 みが 行 われているが 陸 上 の 全 産 業 の 災 害 発 生 率 と 比 較 すると 約 5 倍 と 高 率 であり 近 年 発 生 件 数 や 発 生 率 の 減 少 傾 向 が 停 滞 している そこで 本 研 究 では 船 員 災 害 の 特 徴 と 傾 向 を 把 握 し 船 員 災 害 報 告 事 例 を 使 用 し ヒューマンエラーに 起 因 する 災 害 を 発 生 させる 事 象 と 発 生 に 影 響 する 要 因 の 把 握 し 船 員 災 害 の 減 少 を 目 的 に 研 究 を 行 っている はじめに 近 年 (10 年 間 )における 船 員 災 害 の 傾 向 と 特 徴 の 調 査 を 行 った 次 に 事 例 の 識 別 としてヒューマンファクターが 関 与 している 場 合 について 発 生 経 緯 の 調 査 を 行 い 問 題 点 の 分 析 を 行 う その 後 背 景 要 因 の 追 及 を 行 い 再 発 防 止 のための 対 策 検 討 を 行 い 有 効 な 対 策 を 提 案 する 10

15 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 孤 立 的 な 大 波 に 対 する 船 の 挙 動 について 氏 名 : 吉 田 南 穂 子 /Nahoko Yoshida yoshida@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 助 教 学 位 : 修 士 ( 工 学 ) 航 海 学 会 船 舶 海 洋 工 学 会 船 舶 海 洋 工 学 実 験 水 槽 での 造 波 方 法 模 型 船 実 験 船 舶 航 行 中 時 に 周 囲 の 波 の2~3 倍 の 波 高 を 持 つに 波 に 遭 遇 し 船 舶 事 故 が 発 生 することがあります そこで 船 の 運 動 を 調 査 することで 船 舶 運 航 者 へのこのような 波 への 知 見 となります 図 1 単 独 で 大 波 高 の 波 図 2 実 験 の 様 子 船 舶 航 行 中 にその 時 の 周 囲 の 波 の2~3 倍 の 海 洋 波 は 理 論 上 多 くの 正 弦 波 でできています そこで 波 の 性 質 を 利 用 し 時 間 を 限 定 し 実 験 水 槽 内 に 任 意 の 波 高 になるような 波 を 造 波 しました その 時 造 波 し 計 測 した 結 果 が 図 1です このグラフから 分 かるように 計 測 点 で 突 然 波 が 発 生 しているような 波 を 造 波 することができました 実 際 には 多 くの 波 を 発 生 させて 計 測 点 で 造 波 させた 波 が 重 なり 合 うことで 瞬 間 的 に 大 波 高 を 持 つ 波 が 突 然 発 生 する 状 態 になります 船 舶 事 故 が 発 生 した 瞬 間 の 再 現 をするため 波 が 大 波 高 を 持 った 瞬 間 に 波 を 単 発 または 連 続 で 模 型 船 に 遭 遇 させて 船 体 の 正 面 から 波 に 遭 遇 した 場 合 の 運 動 を 計 測 しました これからは 船 体 の 正 横 や 連 続 で 模 型 船 に 遭 遇 させた 場 合 の 時 間 間 隔 を 変 化 させた 場 合 の 調 査 を 行 う 予 定 です 容 量 式 波 高 計 (KENEK CH-601 CHT6-10~40) レーダ ARPA シミュレータ (MARIX) 11

16 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 材 料 科 学 や 静 電 気 応 用 に 関 する 技 術 氏 名 : 伊 藤 友 仁 /Tomohito Ito itomo@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 静 電 気 学 会 日 本 機 械 学 会 マリンエンジニアリング 学 会 静 電 気 工 学 材 料 科 学 複 合 材 料 表 界 面 工 学 ナノマイクロシステム 粉 体 工 学 静 電 気 応 用 技 術 金 属 基 および 樹 脂 複 合 材 料 (FRM,FRP) アルミニウムなどの 軽 い 構 造 材 料 酸 化 チタン 親 水 撥 水 等 の 表 面 改 質 法 およびその 評 価 技 術 材 料 科 学 や 静 電 気 応 用 に 関 する 技 術 1. 材 料 に 関 する 研 究 一 定 方 向 に 配 列 した 微 細 な 光 触 媒 (TiO2)チューブ 静 電 配 向 法 による 一 方 向 配 向 繊 維 マットを 鋳 型 とし 酸 化 チタン 前 駆 体 の 含 浸 焼 成 によりチタニアチュ ーブを 形 成 ほぼ 一 方 向 に 配 列 した 微 細 チタニアチューフ の 作 製 (その 他 材 料 に 関 する 研 究 ) 金 属 基 複 合 材 料 (FRM)の 研 究 破 壊 状 況 の 自 己 診 断 機 能 がある 樹 脂 複 合 材 料 (FRP)の 研 究 発 泡 樹 脂 の 製 造 プロセスの 研 究 固 体 表 面 の 親 水 撥 水 処 理 の 研 究 2. 静 電 気 に 関 する 研 究 ナノリッターサイス の 水 滴 生 成 0.5 mm 高 周 波 電 界 による 微 生 物 の 捕 集 電 極 μ-tas( 微 細 分 析 装 置 )に 応 用 する 為 高 周 波 交 流 電 界 に よる 誘 電 泳 動 力 を 利 用 して 微 小 水 滴 を 生 成 ナノリッ ターサイズの 水 滴 を 生 成 プランクトン 等 の 水 棲 微 生 物 を 高 周 波 電 界 により 生 きた まま 電 極 間 で 捕 集 する ミジンコの 静 電 捕 集 (その 他 静 電 気 応 用 に 関 する 研 究 ) 直 流 電 界 あるいは 交 流 電 界 を 利 用 し て アスペクト 比 を 有 する 比 較 的 小 さい 粒 子 ( 繊 維 や 棒 状 粒 子 など)の 静 電 配 向 ( 配 列 制 御 )に 関 する 研 究 直 流 電 界 を 利 用 した 植 物 栽 培 の 研 究 電 界 を 利 用 した 粉 体 輸 送 技 術 の 開 発 バンデグラフバンデグラフ 発 電 機 を 利 用 した 教 育 に 関 する 研 究 3.その 他 無 重 力 あるいは 微 小 重 力 下 での 宇 宙 資 源 の 輸 送 技 術 として 宇 宙 粉 体 工 学 に 関 する 研 究 マイクロバブルの 動 的 現 象 および 統 計 的 研 究 船 舶 バラスト 水 中 の 微 生 物 除 去 に 関 する 研 究 直 流 高 圧 電 源 (20kV 50kV) 交 流 高 周 波 電 源 (600V ~110MHz) 光 学 顕 微 鏡 (オリンパス 生 物 キーエンス マイクロスコープ) 簡 易 式 曲 げ 試 験 機 液 体 用 吸 光 度 分 析 装 置 ヴァンデグラフ 発 電 機 静 電 気 測 定 機 各 種 静 電 気 測 定 機 高 速 度 カメラ(NAC) その 他 静 電 気 材 料 評 価 に 関 する 機 器 類 等 12

17 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 空 気 を 循 環 させて 快 適 な 居 住 空 間 - 空 気 調 和 ( 室 内 への 一 様 な 吹 出 し 吸 込 み)- 氏 名 : 嶋 岡 芳 弘 /Yoshihiro Shimaoka shimaoka@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 日 本 機 械 学 会 空 気 調 和 衛 生 工 学 会 日 本 冷 凍 空 調 学 会 日 本 マリ ンエンジニアリング 学 会 流 体 機 械 管 網 解 析 冷 凍 空 調 工 学 流 体 工 学 エネルギー 学 ダクト 配 管 網 の 流 れ 計 算 送 風 機 (ファン)は 新 鮮 な 外 気 を 室 内 に 吹 出 し 汚 れた 空 気 を 室 外 に 排 出 しています 流 れ 解 析 は 効 率 よく 空 気 を 循 環 させ 快 適 な 居 住 空 間 を 維 持 するために 役 立 っています 一 様 吹 出 し 吸 込 みダクト 系 の 流 れ 解 析 図 3 吹 出 しダクト 系 の 風 速 分 布 ダクトとは 気 体 を 運 ぶ 管 であり 一 般 に 空 調 換 気 排 煙 などの 目 的 で 空 気 ガスを 移 送 する 配 管 設 備 として 使 用 さ れています ダクトの 種 類 には 室 内 空 気 の 状 態 を 調 整 する 空 調 ダクト 室 内 の 空 気 を 交 換 する 換 気 ダクト 火 災 時 に 発 生 する 煙 を 排 出 する 排 煙 ダクトなどがあります 図 1 に 工 場 などの 大 空 間 でよく 見 かける 吹 出 しダクト 系 図 2 に 吸 込 み ダクト 系 を 示 し また 図 3 に 吹 出 しダクト 系 の 風 速 分 布 の 解 析 結 果 を 示 しています 冷 凍 機 実 験 装 置 ( 三 菱 重 工 冷 熱 株 式 会 社 ) 13

18 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 移 動 体 の 制 御 に 関 する 研 究 氏 名 : 小 川 伸 夫 /Nobuo Ogawa soumu-kikaku@toba-cmt.a c.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 機 械 学 会 計 測 自 動 制 御 学 会 ロボット 学 会 舶 用 機 関 学 科 ASME 制 御 工 学 計 測 工 学 メカトロニクス 移 動 体 の 制 御 に 関 すること 制 御 に 関 する 技 術 移 動 ロボットとしては 最 も 単 純 な2 輪 駆 動 型 ロボットを 取 り 上 げ 自 律 制 御 に 関 する 研 究 を 行 っています 一 例 として ロボットを 駆 動 するアクチュエータの 特 性 等 を 考 慮 した 状 態 空 間 モデルを 構 築 し, 画 像 処 理 により 得 られ るデータに 基 づくオブザーバベースドレギュレータの 設 計 を 行 いました 図 1に 実 際 のシステム 構 成 を 示 します カメラから 得 られた 画 像 情 報 をロボットとは 別 の 場 所 にあるコンピュータへ 送 信 します このコンピュータは,カメラ 座 標 から 床 平 面 座 標 へ 変 換 を 行 い,これに 基 づいて,2 輪 駆 動 型 ロボットに 対 する 指 令 値 (DC モータへの 印 加 電 圧 値 )を 算 出 し 赤 外 線 を 利 用 した 無 線 通 信 でロボットへ 送 信 しています. 写 真 1は こ のシステムの 応 用 例 として 画 像 処 理 を 用 いて 障 害 物 をよけながら 目 的 地 に 向 かって 自 律 走 行 している 様 子 です こ のように 2 輪 駆 動 型 ロボットをカメラ 情 報 のみの 情 報 で 障 害 物 回 避 を 実 現 しています 図 1 システム 構 成 写 真 1 障 害 物 回 避 データ 収 集 ボード Q8-USB(QUANSER 社 ) プラットフォームソフトウエア QuaRC2.1(QUANSER 社 ) 制 御 設 計 CAD MATLAB (MathWorks 社 ) 14

19 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 ディーゼルエンジン 排 気 ガス 浄 化 システム 氏 名 : 窪 田 祥 朗 /Sachio Kubota kubota@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 日 本 マリンエンジニアリング 学 会 電 気 学 会 IEEE 誘 導 加 熱 PM( 排 出 微 粒 子 ) ソフトスイッチング パワーエレクトロニクス 電 力 変 換 排 気 ガス 浄 化 技 術 誘 導 加 熱 技 術 電 磁 推 進 技 術 ソフトスイッチング 技 術 ディーゼルエンジンの 排 気 ガス には 有 害 物 質 が 含 まれていま す これらの 無 害 化 を 目 的 に 誘 導 加 熱 を 用 いた 浄 化 システムを 開 発 しています 図 は システムの 概 要 を 示 した ものです 船 舶 からの 排 気 ガス を 誘 導 加 熱 によって 高 温 に 加 熱 して 有 害 物 質 を 浄 化 しています 15

20 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 パッシブピッチ 角 制 御 月 HAWT の 開 発 氏 名 : 渡 辺 幸 夫 /Yukio Watanabe ywata@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 修 士 ( 工 学 ) 日 本 機 械 学 会 日 本 船 舶 海 洋 工 学 会 日 本 航 空 宇 宙 学 会 日 本 風 力 エネルギー 学 会 ターボ 機 械 協 会 流 体 工 学 5504 再 生 可 能 エネルギー 風 力 発 電 数 値 流 体 力 学 風 車 の 流 体 解 析 設 計 風 力 発 電 装 置 場 所 の 選 定 運 用 高 風 速 時 の 風 車 の 出 力 制 御 繊 維 強 化 ゴムを 用 いたパッシブピッチ 機 構 付 き 水 平 軸 型 風 車 (HAWT)の 開 発 風 力 発 電 システムにおいて 重 要 な 要 素 のひとつとして 強 風 時 の 過 回 転 に 対 する 風 車 保 護 がある 大 型 風 車 はブレ ードピッチ 角 を 風 速 に 応 じてアクティブに 制 御 して 回 転 制 御 を 行 っている しかし 小 型 風 車 においては 大 型 風 車 で 用 い られているアクティブ 制 御 機 構 を 導 入 することは スペースやコスト 面 で 問 題 があり これまでに 導 入 された 実 績 はほと んどない より 安 価 に 制 御 が 行 えるパッシブ 制 御 型 の 制 御 機 構 等 の 導 入 が 必 要 であろう 水 平 軸 型 風 車 におけるパッ シブブレードピッチ 角 制 御 に 関 する 研 究 として メカニカルガバナシステムをブレード 基 部 に 設 置 し 風 車 回 転 による 遠 心 力 がガバナ 重 りに 働 くと ブレードピッチ 角 を 変 化 させるモーメントが 生 じることを 利 用 しているものが 存 在 する また 強 風 時 にブレードが 空 気 力 を 受 けると ブレードが 風 下 方 向 に 傾 斜 するとともにピッチ 回 転 を 起 こすピッチ フラップ 機 構 なども 提 案 されており 実 際 に 小 型 風 車 に 適 用 する 研 究 も 進 められている. これらに 対 して 我 々の 研 究 チームでは 斜 めに 金 属 繊 維 を 配 した 繊 維 強 化 ゴム 管 を 用 いた 新 しいパッシブピッチ 角 制 御 機 構 の 提 案 を 行 っている この 機 構 はブレード 基 部 に 装 着 され 風 車 の 回 転 による 遠 心 力 が 繊 維 強 化 ゴム 管 に 作 用 すると 斜 めに 配 された 繊 維 の 影 響 でゴム 管 に 捩 り 変 形 が 生 じることを 利 用 している そして ゴム 管 の 基 本 的 な 変 形 挙 動 を 引 張 試 験 で 調 査 するとともに 風 洞 試 験 を 実 施 して 制 御 機 構 を 取 り 付 けた 風 車 の 空 力 特 性 の 調 査 およびこ れに 基 づく 発 電 性 能 の 推 定 を 行 い 提 案 機 構 が 強 風 時 の 過 回 転 防 止 や 出 力 抑 制 に 有 効 であることを 確 認 している また 提 案 している 制 御 機 構 のピッチ 角 変 化 特 性 およびこれを 取 り 付 けた 水 平 軸 型 風 車 の 出 力 性 能 を 詳 細 に 検 証 するため 制 御 機 構 に 用 いる 繊 維 強 化 ゴム 管 を 対 象 として 有 限 要 素 法 による 非 線 形 弾 性 構 造 解 析 を 実 施 し ゴム 管 の 構 造 様 式 ( 寸 法 繊 維 本 数 繊 維 配 向 角 )が 捩 り 変 形 特 性 におよぼす 影 響 を 調 べ 制 御 機 構 付 き 風 車 の 発 電 性 能 を 推 定 する 方 法 を 示 すとともに ゴム 管 の 変 形 特 性 が 風 車 の 発 電 特 性 におよぼす 影 響 を 考 察 し 提 案 ピッチ 角 制 御 機 構 の 有 用 性 を 改 めて 明 らかにしている 弾 性 変 形 におけるねじれ 遠 心 力 を 利 用 した 可 変 ピッチ 制 御 機 構 可 変 ピッチ 制 御 を 行 った 場 合 の 発 電 特 性 ( 上 図 :case1 下 図 :case2) 汎 用 CFD ソフト[Fluent & CFX](ANSYS) 水 槽 による 風 車 性 能 計 測 装 置 [ 動 力 装 置 トルク 計 スラスト 計 ] ( 西 日 本 流 体 技 研 ) 16

21 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 商 船 学 科 微 細 加 工 による 往 復 動 機 械 の 摩 擦 特 性 改 善 氏 名 : 小 田 真 輝 /Masaki Oda oda@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 助 教 学 位 : 修 士 ( 工 学 ) 日 本 機 械 学 会 日 本 マリンエンジニアリング 学 会 日 本 トライボロジー 学 会 トライボロジー 表 面 微 細 加 工 表 面 テクスチャリング 往 復 動 機 械 の 潤 滑 面 に 微 細 加 工 を 施 すことにより 摩 擦 の 低 減 超 寿 命 化 を 目 指 す 一 般 に 2 つの 固 体 面 が 相 対 速 度 を 有 し かつ 充 分 な 潤 滑 油 が 供 給 されていれば 油 膜 内 に 動 圧 が 生 じ 流 体 潤 滑 状 態 となることで 固 体 面 同 士 の 直 接 接 触 は 生 じません しかし 往 復 動 機 械 では 上 死 点 下 死 点 といった 運 動 方 向 が 反 転 する 点 では 相 対 速 度 が 零 となる 瞬 間 があります この 付 近 では 油 膜 内 の 動 圧 が 小 さくなり 油 膜 が 確 保 できず 潤 滑 面 の 摩 耗 損 傷 に 繋 がってしまいます 近 年 潤 滑 面 に 表 面 微 細 加 工 表 面 テクスチャリングといったとても 小 さな 溝 や 窪 みを 施 すことで 油 膜 内 の 動 圧 発 生 の 効 果 や 保 油 効 果 があるといわれており 固 体 面 同 士 が 直 接 接 触 する 前 に 反 対 方 向 に 動 き 出 すことができると 考 えられます 図 ( 上 ) 微 細 加 工 なし ( 下 ) 微 細 加 工 あり 微 細 加 工 を 施 すことにより 摩 擦 特 性 が 変 化 することが 知 られていますが 摩 擦 特 性 の 改 善 に 最 適 な 形 状 寸 法 およ び 配 置 については 明 らかにされていません 実 験 解 析 および 数 値 解 析 により 微 細 加 工 が 往 復 動 機 械 のしゅう 動 部 の 摩 擦 特 性 に 及 ぼす 影 響 を 明 らかにし 微 細 加 工 の 最 適 設 計 の 指 針 を 得 ることを 目 的 としています 17

22 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 専 攻 科 舶 用 機 関 教 育 訓 練 システムを 用 いた 運 転 教 育 評 価 氏 名 : 今 井 康 之 /Yasuyuki IMAI imai@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 舶 用 機 関 排 ガス 極 限 熱 輸 送 舶 用 機 関 教 育 訓 練 システムを 用 いた 教 育 運 転 評 価 技 術 体 験 学 習 陸 上 設 置 舶 用 ディーゼル 機 関 を 用 いた 性 能 評 価 排 熱 や 海 水 利 用 によるエナジーハーベスト 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 敷 地 内 に 設 置 されている 舶 用 4 サイ クルディーゼルエンジンは 海 事 関 連 研 究 所 に 設 置 されている 機 関 と 同 様 なものであり 昨 今 環 境 問 題 に 関 して 着 目 され IMO ( 国 際 海 事 機 関 )においても 見 直 しが 行 われている 排 ガス 規 制 の 研 究 に 対 応 できるエンジンである エンジンは 3 気 筒 4 サイクルディーゼル(MU323DSC)であり 最 大 出 力 は 434rpm で 283kW である 本 システムは 実 船 と 同 様 のコンソールを 機 関 室 とは 別 に 設 けた 制 御 室 に 設 置 してあり 比 較 的 容 易 に 船 内 プラントでの 行 動 を 体 感 できる コンソールには 通 常 の 船 と 同 様 各 種 運 転 データが 表 示 でき エンジンルーム る 画 面 を 設 けてあり タッチパネルによりミミック 画 面 やトレンド グラフ 等 が 切 り 替 えられ 瞬 時 に 運 転 状 態 がモニタできる さらに 陸 上 装 置 ではあまり 見 られないエンジンテレグラフを 備 えており 船 橋 とのやりとりを 体 感 できる 加 えて 複 数 の 疑 似 警 報 スイッチ を 設 けており 実 機 の 運 転 中 に エンジンシミュレータとしてトラ ブル 対 応 も 学 ぶことができる 制 御 室 と 機 関 室 の 間 には 窓 があ り 各 部 屋 にはマイクとスピーカがそれぞれあるので 作 業 状 態 を 見 ながら 大 型 練 習 船 と 同 じように 実 習 を 進 めていくことや 無 線 を 使 うことで 社 船 と 同 じような 指 示 のやりとりもできる 運 転 モードは テレグラフと 一 体 となった 遠 隔 操 作 レバーで エンジン 回 転 数 を 変 える FPP モードとエンジン 回 転 数 を 一 定 とし て 負 荷 調 整 をプロペラピッチ 角 調 整 に 見 立 てた CPP モードがあ る また 前 進 後 進 時 の 回 転 方 向 が 同 じでなるため クラッシュ コンソール アスタンなどの 操 作 をしても 故 障 の 心 配 がない これより 実 習 や 体 験 学 習 だけでなく トラブル 対 応 を 含 む 運 転 教 育 舶 用 プラントの 理 解 促 進 が 行 える 一 方 研 究 教 育 用 途 を 鑑 み 本 校 練 習 船 鳥 羽 丸 に 類 似 する 燃 焼 解 析 装 置 が 付 設 されている 他 にも 各 種 センサ が 運 転 監 視 用 に 設 置 され データはテレメトリ 用 として 設 けた 端 子 より 出 力 できる 主 ダクトには 配 管 一 時 増 設 用 にフラ ンジも 設 けられているため 拡 張 性 もある これより 機 関 室 でのコミュニケーションに 関 する 研 究 にだけでなく 運 転 条 件 を 変 化 させた 場 合 の 性 能 試 験 排 ガス 利 用 に 関 する 研 究 にも 対 応 できる 可 能 性 が 高 い 4 サイクルディーゼルエンジン( 松 井 鉄 工 所 ) 運 転 制 御 データ 処 理 装 置 (ヤンマー) 水 動 力 計 ( 東 京 メーター) 燃 焼 解 析 装 置 ( 湘 洋 エンジニアリング) 18

23 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 スターリング 冷 凍 機 パルス 管 冷 凍 の 性 能 向 上 氏 名 : 廣 地 武 郎 /Takero Hirochi hiro@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) なし 5505 スターリンク 冷 凍 機 ハ ルス 管 冷 凍 機 身 の 回 りに 遍 在 する 低 密 度 熱 エネルギを 利 用 し 氷 製 造 程 度 の 低 温 が 実 現 できる 簡 便 安 価 な 熱 音 響 冷 凍 機 の 開 発 を 目 指 している 特 になし 19

24 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 GPS 電 波 の 海 面 反 射 を 利 用 した 波 浪 計 測 氏 名 : 山 下 晃 司 / YAMASHITA Kohji yama@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 工 学 博 士 電 子 情 報 通 信 学 会 電 気 学 会 GPS 電 磁 波 波 浪 計 測 海 面 反 射 可 搬 計 測 工 学 汎 用 小 型 GPSの 応 用 電 磁 波 の 伝 搬 特 性 の 評 価 加 速 度 センサ ジャイロセンサの 応 用 GPS 電 波 の 海 面 反 射 を 利 用 した 可 搬 型 波 浪 計 測 装 置 の 開 発 概 要 近 年 の 魚 介 類 の 資 源 枯 渇 から 養 殖 漁 業 の 高 度 化 生 産 性 向 上 が 課 題 となっているが そのためには 波 浪 状 態 の 把 握 が 重 要 となる 本 研 究 は 養 殖 海 域 の 海 面 で 反 射 したGPS 電 波 を 陸 上 で 受 信 し その 時 系 列 を 解 析 することで 波 浪 の 周 期 と 波 高 を 推 定 する 小 型 安 価 なシステムの 構 築 を 試 みた 図 1は 提 案 の 波 浪 計 測 器 の 構 成 を 示 す 同 計 測 装 置 は 市 販 の 汎 用 小 型 GPSアンテナ 汎 用 パラボラアンテナ ポータブルコンピュータ および 簡 易 な 支 持 機 構 だけから 構 成 されている 実 際 の 海 面 における 実 験 の 結 果 から 海 面 反 射 したGPS 電 波 の 受 信 時 系 列 を 周 波 数 分 析 することで 波 浪 周 期 を 推 定 できることが 検 証 できた また 波 浪 の 波 高 は GPS 電 波 の 平 均 受 信 強 度 と 波 浪 周 期 とに 依 存 することが 明 らかになった 図 2は シミュレーションで 定 量 化 した 波 浪 の 波 高 波 浪 周 期 およびGPS 電 波 の 平 均 受 信 強 度 の 関 係 をあらわしている 実 海 面 では 実 験 検 証 できていない が 本 計 測 装 置 で 波 高 も 推 定 できることが 示 唆 された 従 来 技 術 との 比 較 従 来 のGPSを 用 いた 波 浪 計 測 装 置 は 海 上 に 設 置 したブイの 位 置 を 計 測 して 波 浪 を 推 定 する そのため 1 船 舶 航 行 への 障 害 2 設 置 場 所 の 制 限 3 通 信 回 線 や 電 源 の 確 保 3 海 上 装 置 の 維 持 管 理 の 負 担 などが 問 題 となる 本 方 式 は 海 面 で 反 射 したGPS 電 波 を 陸 上 で 受 信 することで 波 浪 を 推 定 する ブイ 方 式 の 諸 問 題 を 解 消 できるだけでなく 小 規 模 業 者 でも 利 用 可 能 である 本 技 術 の 有 用 性 安 価 で 保 守 管 理 の 容 易 な 装 置 で 遠 隔 地 から 波 浪 情 報 をリアルタイムかつ 継 続 的 に 取 得 できるので 養 殖 漁 業 のうちで も 波 浪 の 影 響 が 大 きいとされている 貝 類 や 藻 類 の 養 殖 の 生 産 性 向 上 設 備 の 管 理 などに 有 用 である PC GPS 受 信 機 GPS 衛 星 指 向 性 アンテナ GPS 電 波 反 射 波 図 1 波 浪 計 測 の 概 念 図 海 面 波 浪 FieldFox RF アナライザ N9912A(アジレントテクノロジー) 計 測 用 アンテナ MP651A,MP534A(アンリツ) BBHA9120A(シュワルツベック) 図 2 GPS 電 波 受 信 強 度 と 波 高 の 関 係 精 密 騒 音 計 ( 低 周 波 音 測 定 機 能 付 ) NL-62(リオン) 20

25 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 高 分 子 電 気 絶 縁 材 料 の 部 分 放 電 劣 化 現 象 氏 名 : 古 森 郁 尊 /Fumitaka Komori komori@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 修 士 電 気 学 会 日 本 太 陽 エネルギー 学 会 工 業 教 育 協 会 部 分 放 電 電 気 トリー 水 トリー ボウタイトリー 高 電 圧 部 分 放 電 試 験 ( 印 加 電 圧 18kVp まで) ポリエチレン(XLPE 含 む) 電 気 トリーなどのボウタイトリーの 観 察 ( 試 料 厚 さ 3mmまで) ポリプロピレンフィルムなどの 表 面 観 察 1.ボウタイトリーと 電 気 トリーの 観 察 と 部 分 放 電 測 定 結 果 (a) 部 分 放 電 発 生 直 後 図 1 ボウタイトリーが 針 電 極 近 傍 に 存 在 する 場 合 の 電 気 トリー 部 分 放 電 検 出 電 圧 10mV (1pC) 部 分 放 電 測 定 間 隔 sec 連 続 測 定 パルス 数 約 (b) 部 分 放 電 発 生 2 分 後 放 電 電 荷 量 放 電 開 始 位 相 角 解 析 など 図 2 部 分 放 電 の 経 時 変 化 図 1 は 針 電 極 近 傍 に 50μm 程 度 のボウタイト リーが 存 在 する 条 件 で の 電 気 トリー 発 生 の 様 子 と 部 分 放 電 発 生 状 況 の 一 例 図 2 は 部 分 放 電 発 生 位 相 角 分 布 (PD パター ン)の 経 時 変 化 課 電 時 間 の 経 過 と 伴 に PD パターンが 変 化 して いることがわかる 2. 密 閉 ボイド 空 間 内 での 部 分 放 電 と 発 光 の 様 子 の 同 時 測 定 透 明 ガラス 電 極 を 用 いた 電 極 系 にて 放 電 発 生 個 所 の 様 子 や 発 光 分 布 の 変 化 の 様 子 を 観 察 しながら 部 分 放 電 発 生 位 相 角 分 布 の 経 時 変 化 の 測 定 を 行 う 1 サイクル 内 での 最 大 または 平 均 放 電 電 荷 量 放 電 開 始 位 相 角 放 電 発 生 頻 度 平 均 放 電 発 生 位 相 角 などの 他 の 解 析 が 可 能 高 圧 アンプ model 20/20 (Trek Japan) グローブ BOX (サンプラテック) グローブ BOX 雰 囲 気 置 換 可 能 タイプ (iuchi) 恒 温 恒 湿 槽 (ETAC) CALIBRATION PLUS GENERATOR (Mitsubishi CABLE Industries.LTD) 21

26 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 ビジュアルフィードバックによる 制 御 氏 名 : 宮 﨑 孝 / Takashi Miyazaki miyazaki@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 計 測 自 動 制 御 学 会 システム 制 御 情 報 学 会 日 本 ロボット 学 会 ビジュアルフィードバック アドバンスド 制 御 機 械 力 学 制 御 制 御 システム 工 学 画 像 処 理 による 制 御 系 の 設 計 ディスクリプタシステムやスライディングモード 制 御 などアドバンスド 制 御 の 応 用 ビジュアルフィードバックによる 機 械 系 の 制 御 ビジュアルフィードバックとは 視 覚 センサから 得 られる 情 報 による 制 御 方 法 です カメラからの 画 像 を 処 理 することで 機 械 系 の 位 置 決 めなどを 行 います 利 点 非 接 触 なので 観 測 対 象 に 影 響 を 与 えない センサ 一 つで 複 数 の 物 理 量 を 計 測 可 能 応 用 例 倒 立 振 子 の 制 御 ( 図 1 図 2) 模 型 自 動 車 の 車 線 間 の 自 動 走 行 ( 図 3 図 4) さらに ディスクリプタシステムやスライディングモード 制 御 などアドバンスド 制 御 を 組 み 合 わせることで 様 々な 機 械 系 に 対 する 高 精 度 な 制 御 が 行 えます 図 1 ビジュアルフィードバックによる 倒 立 振 子 の 制 御 系 図 2 台 車 位 置 の 抽 出 結 果 車 線 コース 目 標 点 模 型 自 動 車 図 3 自 動 走 行 のための 目 標 点 図 4 赤 線 からの 目 標 点 の 抽 出 結 果 Matlab Simulink(Mathworks) 3D プリンタ UP 2(PP3DP) 22

27 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 粒 状 体 磁 気 機 能 性 流 体 を 用 いたダンパー 氏 名 : 林 浩 一 /Koichi Hayashi k-hayashi@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 日 本 機 械 学 会 日 本 AEM 学 会 日 本 実 験 力 学 会 振 動 音 響 衝 撃 ダンパー 緩 衝 器 振 動 低 減 に 関 する 技 術 騒 音 低 減 に 関 する 技 術 [ 粒 状 体 を 用 いたダンパー] 固 体 である 粒 子 の 集 合 体 である 粒 状 体 は 流 体 と 同 様 に 流 動 性 を 有 します この 特 性 を 生 かし 粘 性 ダンパーの 一 種 であるオイルダンパーのオイルの 代 わりに 図 1に 示 すような 粒 状 体 を 充 てんした 構 造 をもつダンパーを 提 案 していま す このダンパーは 図 2 に 示 すようなユニークな 減 衰 力 特 性 を 有 するとともに 流 体 を 使 わないことによりオイルシー ルが 不 要 になる 等 様 々な 利 点 が 見 込 まれています 10 Damping force [N] 0 Packing fraction Displacement [mm] 図 1 粒 状 体 の 例 ( 鋼 球 ) 図 2 粒 状 体 を 用 いたダンパーの 減 衰 力 特 性 例 [ 磁 気 機 能 性 流 体 を 用 いたダンパー] 磁 気 機 能 性 流 体 に 磁 場 を 印 加 すると 図 3 に 示 す 界 面 変 形 や 粘 度 変 化 をはじめとした 様 々な 現 象 が 発 現 します この 磁 気 機 能 性 流 体 をオイルダンパーの 作 動 流 体 に 用 いると 図 4 に 示 すように 印 加 磁 場 強 度 に 応 じてダンパーの 減 衰 力 特 性 が 変 化 し 複 雑 な 機 構 を 使 うことなく 減 衰 力 可 変 ダンパーを 構 成 することができます この 磁 場 印 加 による 減 衰 力 特 性 の 変 化 パターンに 対 して 磁 気 機 能 性 流 体 の 構 成 が 及 ぼす 影 響 を 調 べています Damping force [N] Electric current 0A 3A 6A Displacement [mm] 図 3 磁 気 機 能 性 流 体 の 界 面 変 形 現 象 図 4 磁 気 機 能 性 流 体 を 用 いたダンパーの 減 衰 力 特 性 例 23

28 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 音 で 測 る~ 音 響 波 プローブによる 環 境 計 測 ~ 氏 名 : 増 山 裕 之 /Hiroyuki Masuyama masuyama@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 日 本 音 響 学 会 日 本 機 械 学 会 電 子 デバイス 電 子 機 器 計 測 工 学 音 響 工 学 環 境 計 測 無 回 折 ビーム 音 場 解 析 マイクロフォンとスピーカによって 音 響 波 プローブを 構 成 し 温 度 分 布 をはじめとする 環 境 情 報 を 測 定 対 象 ( 空 間 )に 対 して 非 侵 襲 で 取 得 する 手 法 について 検 討 しています 音 響 波 を 効 率 よく 伝 搬 させるために 回 折 しないで 細 い 幅 のまま 伝 搬 する 音 響 波 ビームの 構 築 手 法 についても あわ せて 検 討 しています スピーカを 定 められた 間 隔 で 配 置 定 められた 電 圧 周 波 数 で 駆 動 簡 潔 な 構 造 で 指 向 性 の 傾 向 が 見 られた 24

29 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 微 小 領 域 における 光 学 特 性 の 解 析 氏 名 : 藤 井 正 光 /Masamitsu Fujii fujii@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 応 用 物 理 学 会 プラズモンポラリトン Whispering Gallery Mode 金 属 や 誘 電 体 と 光 との 相 互 作 用 光 学 現 象 の 数 値 解 析 法 基 板 上 の 微 小 球 に 励 起 する Whispering Galley Mode の 解 析 光 通 信 事 業 向 け 機 器 など 光 を 用 いる 装 置 を 開 発 するには いかに 光 を 小 さな 領 域 に 閉 じ 込 めるか が 鍵 になりま す そこで 計 算 機 を 用 いた 数 値 解 析 を 行 い 効 率 よく 光 を 閉 じ 込 める 事 の 出 来 る 構 造 について 調 べています 誘 電 体 微 粒 子 すごく 小 さな ガラス 玉 など 誘 電 体 微 粒 子 の 光 共 鳴 (Whispering Gallery Mode:WGM) 光 共 振 4.5 m 光 共 振 特 徴 モード 体 積 小 : 数 10μm 3 以 下 高 いQ 値 :~10 7 表 面 電 界 強 度 の 増 倍 :~10 3 倍 ガラス 基 板 入 射 光 ( 共 振 波 長 ) 図 1: 解 析 構 造 入 射 光 図 2:FDTD 法 を 用 いた 数 値 解 析 結 果 デバイス 応 用 例 微 粒 子 レーザ 光 スイッチ 光 双 安 定 素 子 波 長 フィルター 図 1に 示 した 様 なガラス 基 板 上 の 微 粒 子 に 特 定 の 条 件 を 満 たす 光 を 入 射 すると 光 が 微 粒 子 の 表 面 を 周 回 する 現 象 が 生 じます このような 現 象 を Whispering Gallery Mode(WGM)と 呼 びます 図 2には 有 限 差 分 時 間 領 域 (FDTD) 法 で 解 析 した WGM が 生 じた 場 合 の 微 粒 子 近 傍 の 光 強 度 分 布 を 示 しました WGM が 生 じると 光 が 微 粒 子 内 に 閉 じ 込 められると 共 に 微 粒 子 表 面 の 光 強 度 が 強 くなっていることがわかります こ のような 現 象 を 用 いることで 微 粒 子 を 光 スイッチや 光 フィルタ 微 粒 子 レーザーなど 光 通 信 機 器 に 必 要 な 光 デバイスに 応 用 できると 期 待 されています 25

30 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 光 を 用 いた 圧 力 温 度 計 測 技 術 に 関 する 研 究 氏 名 : 亀 谷 知 宏 /Tomohiro Kameya 職 名 : 助 教 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 日 本 機 械 学 会 感 圧 塗 料, 感 温 塗 料, 光 計 測, 流 体 工 学, 計 測 工 学 航 空 機 や 鉄 道 自 動 車 に 代 表 される 輸 送 機 器 やその 他 の 産 業 機 器 を 設 計 開 発 するにあたって 固 体 表 面 には たらく 空 気 力 ( 圧 力 )を 計 測 することは 非 常 に 重 要 である この 表 面 圧 力 は 従 来 計 測 対 象 に 微 細 な 穴 をあけ そこ に 圧 力 センサをつなげることで 計 測 されてきた しかしこの 方 法 では 穴 をあけた 位 置 の 圧 力 しか 計 測 できないため 流 れ 場 全 体 を 把 握 することは 難 しく さらにその 設 置 できる 対 象 にも 限 りがある 例 えば 1mm にも 満 たない 微 細 な 物 体 や プロペラのような 高 速 で 回 転 するような 物 体 の 計 測 には 使 用 できない そこで 機 能 性 分 子 センサである 感 圧 塗 料 (Pressure-sensitive paint: PSP)による 圧 力 計 測 技 術 が 注 目 されてきた PSP とは 色 素 分 子 を 含 んだ 塗 料 であり 適 切 な 波 長 の 光 が 照 射 されると 発 光 する 周 囲 に 酸 素 が 存 在 すると 色 素 分 子 が 発 する 光 は 弱 められる つまり 周 囲 の 圧 力 により 発 光 の 明 るさが 変 化 する 実 際 の 計 測 では PSP をエアブ ラシなどで 計 測 したい 面 に 塗 布 し 乾 燥 させた 後 計 測 面 に 光 を 照 射 し その 発 光 画 像 をカメラで 撮 影 するだけで 計 測 面 全 体 の 圧 力 分 布 を 得 ることができる PSP はこれまでに 主 に 航 空 機 開 発 における 風 洞 試 験 に 用 いられ 機 体 周 りの 流 れ 場 の 解 明 や 翼 の 設 計 さらには 燃 費 性 能 の 向 上 や 騒 音 の 改 善 などに 大 きく 貢 献 してきた さらに 最 近 で は 鉄 道 や 自 動 車 周 りの 流 れ 場 への 適 用 も 進 められている 私 はこれまでに ハードディスクドライブ 内 で 高 速 で 回 転 するディスク 表 面 に PSP を 塗 布 することで 高 速 回 転 時 にディスク 表 面 に 生 じる 圧 力 分 布 の 計 測 に 初 めて 成 功 した このように PSP は 従 来 の 圧 力 センサでは 計 測 できなかった 圧 力 分 布 の 計 測 が 可 能 になるなど 圧 力 センサとして 大 きな 可 能 性 を 有 している 一 方 で PSP は 計 測 表 面 の 温 度 変 化 によって 計 測 誤 差 を 生 じてしまうなどの 課 題 もあるた め PSP と 同 様 に 光 により 固 体 表 面 の 温 度 が 計 測 できる 感 温 塗 料 (Temperature-sensitive paint: TSP)を 組 み 合 わせた 複 合 センサを 開 発 してきた 現 在 はこれら PSP や TSP のさらなる 改 良 や これらの 塗 料 を 利 用 したさらなる 計 測 技 術 の 開 発 に 取 り 組 んでいる 冷 却 CCD カメラ BU-50LN (ビットラン) 分 析 天 秤 (0.01mg, 52g) 高 輝 度 LED 光 源 システム LEDH ( 浜 松 ホトニクス) 遠 心 分 離 機 (3180G) 圧 力, 温 度 較 正 用 チャンバー ホットスターラー 温 度 コントローラ 高 精 度 自 動 XY ステージ SGSP26-150(XY) (シグマ 光 機 ) 26

31 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 実 社 会 のスケジューリング 問 題 の 定 式 化 氏 名 : 脇 坂 賢 /Ken Wakisaka wakisaka@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 助 教 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) オペレーションズリサーチ 学 会 数 理 情 報 学 社 会 システム 工 学 交 通 工 学 実 問 題 のモデル 化 定 式 化 組 み 合 わせ 最 適 化 問 題 の 解 法 計 算 困 難 問 題 に 関 する 近 似 解 法 の 提 案 私 たちの 日 常 には さまざまな 計 画 や スケジュール が 存 在 しており それに 則 って 生 活 しています 例 えば 鉄 道 やバスは 運 行 ダイヤ どおり に 運 行 され 勤 務 先 では 勤 務 表 に 沿 って 出 勤 日 が 割 り 振 られ 学 校 では 時 間 割 表 どおりに 授 業 が 行 われます しかし このような 計 画 や スケ ジュール について とりわけ 人 間 が 絡 むものに 関 して すべての 人 が 納 得 のいく 計 画 スケジュール というものはなかなか 実 現 が 困 難 です たとえば 公 共 交 通 を 対 象 とした 運 行 スケジュールにおいては 利 用 者 の 利 便 性 の 要 求 と 運 行 事 業 者 のコスト 削 減 の 要 求 は 一 般 的 にトレード オフの 関 係 になります 労 働 者 側 からみた 労 働 者 の 負 担 軽 減 と 経 営 者 側 から 見 た 少 ない 人 員 での 運 営 によるコスト 軽 減 なども 一 般 的 に 両 立 さ せることはなかなか 困 難 でしょう 設 備 や 機 械 のスケジューリングの 最 適 化 は 機 械 は 不 平 や 不 満 を 抱 くことはありませんので 目 的 や 評 価 尺 度 につ いては 明 確 にしやすい 部 類 でしょう 一 方 で 人 間 が 絡 むスケジュールの 最 適 化 を 考 えると その 立 場 や 目 的 はさまざ まです 一 方 で あれもこれも と 要 件 を 増 やしてしまっては 問 題 が 複 雑 になり 解 きづらくなります また 全 体 (トータ ルコスト)が 最 適 であるということも 示 しにくくなってしまいます 私 は このような 問 題 に 関 して 一 方 の 費 用 (Cost)が 現 状 より 増 えない/ 便 益 (Benefit)が 現 状 よりも 悪 化 しない を 保 証 しつつ 他 方 の 便 益 (Benefit)を 最 大 化 / 費 用 (Cost)を 最 小 化 させる というアプローチで 交 通 関 係 のいくつか の 問 題 について 定 式 化 し その 解 法 について 研 究 に 取 り 組 んでまいりました 現 在 は 学 校 の 時 間 割 表 のようなシフト スケジューリング また 過 疎 地 域 における 公 共 交 通 の 運 行 計 画 に 関 して 取 り 組 んでおります 相 談 に 乗 れる 分 野 スケジューリング 問 題 施 設 設 備 人 員 などの 割 当 問 題 など スケジューリングに 限 らず パズルのように 複 雑 な 問 題 課 題 をコンピュータで 解 決 したい といった 要 求 がございまし たらご 相 談 ください 計 算 機 CPU:Intel Core i7ee Memory:64GB ほか 27

32 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 電 子 機 械 工 学 科 新 規 電 子 セラミックス 材 料 の 創 製 氏 名 : 守 山 徹 /Moriyama Tohru moriyama@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 助 教 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 日 本 セラミックス 協 会 セラミックス 材 料 科 学 無 機 材 料 セラミックスの 合 成 方 法 [ 概 要 ] 近 年 の 目 覚 ましい 電 子 技 術 の 発 展 に 伴 い 機 械 とエレクトロニクスの 融 合 で あるメカトロニクス 技 術 が 著 しく 発 展 し た 近 年 の 目 覚 ましい 電 子 技 術 の 発 展 に 伴 い 機 械 とエレクトロニクスの 融 合 で あるメカトロニクス 技 術 が 著 しく 発 展 し た このメカトロニクスに 使 用 されている 部 品 の 中 で 重 要 な 役 割 を 果 たしているのが 圧 電 体 セラミックスである 圧 電 性 と は 物 質 に 応 力 を 加 えた 時 には 電 気 分 極 を 生 じ 反 対 に 電 界 を 印 加 した 場 合 ひずみを 生 じる 性 質 である すなわち 圧 電 材 料 では 弾 性 的 エネルギーと 電 気 的 エネルギーを 可 逆 的 に 変 換 することができる 現 在 多 くの 圧 電 体 材 料 は PbZr x Ti 1-x O 3 (PZT)などに 代 表 される 鉛 基 圧 電 セラミックスが 多 く 使 用 されている 一 方 ヨーロッパを 中 心 に 環 境 問 題 の 観 点 から RoHSをはじめとする 電 子 機 器 への 鉛 使 用 の 制 限 がすでに 行 われているが これらPZTに 変 わる 材 料 は 未 だ 開 発 されていない 従 って 鉛 フリー 圧 電 セラミックスの 研 究 開 発 が 急 務 となっている 圧 電 体 セラミックスでは morphotropic phase boundary(mpb)が 圧 電 特 性 を 促 進 することが 知 られており そのMPB 領 域 は 組 成 制 御 によって 導 か れている しかしながら そのMPB 領 域 における 圧 電 特 性 と 結 晶 構 造 と 関 係 は 明 らかとなっていない そこで 従 来 の 研 究 においては 多 くの 圧 電 セラミックスがペロブスカイト 構 造 を 中 心 に 研 究 開 発 がされていることか ら BaTiO 3 タングステンブロンズ 構 造 を 除 く CaCu 3 Ti 4 O 12 ビスマス 層 状 構 造 (BLSF) Bi 0.5 Na 0.5 TiO 3 および K 0.5 Na 0.5 NbO 3 セラミックスに 注 目 し 組 成 制 御 による 圧 電 特 性 の 向 上 をめざし その 材 料 設 計 指 針 の 確 立 を 目 的 とした 研 究 をこれま で 行 ってきた 本 校 においては 研 究 領 域 を 広 げるため セラミックスによる 新 規 超 伝 導 体 材 料 の 開 発 を 行 っている また 可 変 翼 を 用 いたサボニウス 風 車 の 流 体 シミュレーションを 行 い 設 計 開 発 指 針 の 確 立 を 目 指 している [ 予 想 される 応 用 例 ] セラミックスを 用 いた 燃 料 噴 射 弁 圧 電 スピーカー ショックアブソーバー マイク 点 火 装 置 などに 利 用 が 期 待 される 新 規 材 料 の 創 製 従 来 のセラミックス 材 料 に 対 する 新 たな 合 成 方 法 の 確 立 島 津 示 差 走 査 熱 量 計 島 津 微 小 硬 度 計 島 津 熱 機 械 分 析 装 置 DSC-60 HMV-G-FA TMA-60 28

33 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 モノづくりと 地 域 交 流 氏 名 : 攪 上 平 之 介 /Heinosuke Kakuage kakuage@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 学 士 ( 商 船 学 ) 5502 日 本 マリンエンジニアリング 協 会 日 本 工 学 教 育 協 会 モノづくり 水 車 からくり 人 形 連 理 返 り 人 形 モノづくりをとおして 先 人 の 知 恵 技 術 および 創 造 力 を 学 び 日 本 の 産 業 の 基 礎 であるモノづくりの 姿 勢 を 身 につけ ることを 目 的 とします 子 供 たちの 健 全 育 成 のために 地 元 産 業 と 協 同 しています 地 元 鳥 羽 のあるホテルの 庭 に 設 けられ 子 ども 市 民 や 鳥 羽 への 旅 行 者 に 無 料 で 開 放 されている めだかの 学 校 に 大 型 水 車 やおもしろい 水 車 (おでん 水 車 )を 作 製 し 設 置 しました また からくり 人 形 を 簡 単 にして モノづくり 教 室 も 計 画 しています 図 1は 本 校 学 生 と 技 術 職 員 の 人 達 が 力 を 合 わせて 作 製 した 大 型 水 車 で 輪 の 直 径 が2メートルもあり 隣 に 見 える 人 形 を 動 かしています 水 車 は 昔 から 使 われているので 作 るのは 簡 単 に 思 われますが 2つの 輪 の 平 行 度 や 軸 と 輪 の 垂 直 度 を 正 確 に 作 製 することは 技 術 のない 素 人 には 難 しいことです 図 2は 図 からわかるように と から できていて おでんに 似 たおもしろい 形 の 縦 型 の 二 連 水 車 です 昔 から 水 車 と 言 えば 円 形 ですが 三 角 形 の 水 車 があ ってもいいじゃないですか という 学 生 の 発 想 から 生 まれました 三 角 形 の 水 車 をスムーズに 回 す 構 造 を 考 えるのに 苦 労 しました 図 3は 昔 の 人 が 考 えたからくり 人 形 です 二 体 の 人 形 が 順 番 に でんぐり 返 りをしながら 階 段 を 下 りる 仕 組 みで 連 理 返 り 人 形 (れんりがえりにんぎょう)といいます 学 生 たちがアイデアを 出 し 合 い 構 造 を 簡 単 にすることで 小 学 生 でも 作 ることができるように 工 夫 しています 地 元 の 人 達 と 協 力 し また 施 設 をお 借 りしてモノづくりの 勉 強 をさ せていただくとともに 作 品 はモニュメントとして 子 供 たちや 市 民 に 安 らぎを 与 えています さらに 今 後 は 小 学 生 を 対 象 にモノづくり 教 室 を 計 画 しています 図 1- 大 型 水 車 図 2 おでん 水 車 図 3 からくり 人 形 卓 上 旋 盤 ミニフライス 盤 卓 上 ボール 盤 29

34 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 ミニトマト 収 穫 ロボットの 開 発 氏 名 : 伊 藤 立 治 /Tatsuji Ito t-ito@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 工 学 修 士 電 子 情 報 通 信 学 会 農 業 用 ロボット ミニトマト 収 穫 ロボット 農 場 を 自 由 に 移 動 し 収 穫 のタイミングのなったミニトマトをカメラで 捉 え ロボットアームの 先 端 に 取 り 付 けたカッター で 実 を 収 穫 するロボットの 開 発 を 進 めている 今 年 度 から 開 始 した 研 究 であり 4 月 ~7 月 はミニトマ4 種 を 栽 培 した これを 元 に 現 在 ロボットの 設 計 を 行 っている 30

35 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 生 命 の 神 秘 と 尊 さを 科 学 技 術 で 体 験 する AED 講 座 氏 名 : 坂 牧 孝 規 /Takanori Sakamaki takanori@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 生 体 医 工 学 会 ライフサポート 学 会 精 密 工 学 会 計 測 自 動 制 御 学 会 日 本 航 海 学 会 IEEE 生 体 医 工 学, 医 用 システム 大 学 医 療 機 器 メーカにおける 医 用 システムの 研 究 開 発 経 験 に 基 づく 生 体 信 号 計 測 異 常 認 識 および 画 像 監 視 に 関 わる 技 術 AED 講 座 本 講 座 は 地 域 住 民 の 皆 様 と 生 命 に 関 わる 知 識 を 共 有 し お 互 いの 命 を 守 る 社 会 づくり に 貢 献 するボランティア の 精 神 を 基 礎 としています 講 座 の 内 容 は 最 先 端 の 医 用 機 器 を 用 いた 心 電 図 計 測 実 習 などを 通 じ 自 分 の 命 を 自 分 の 目 で 見 ることで 生 命 の 不 思 議 さを 体 験 し さらにAED( 自 動 体 外 式 除 細 動 器 )のトレーニング 講 座 によって 生 命 の 尊 さを 実 感 することを 目 指 しています 本 講 座 では 医 用 機 器 が 医 療 を 支 える 仕 組 みを 簡 単 に 解 説 し 科 学 技 術 が 命 を 守 る 素 晴 らしさを 経 験 してもらうことで 若 い 世 代 から 科 学 技 術 に 関 心 を 持 つきっかけづくりとなることを 願 ってい ます 本 講 座 では 心 臓 マッサージとAEDの 操 作 に 重 点 を 置 いた 実 習 を 行 います 一 般 市 民 の 皆 様 を 対 象 としたAED 講 習 ( 啓 発 講 習 正 規 講 習 )も 実 施 いたしますので メールにてお 問 い 合 わせ 下 さい 健 康 スポーツ 施 設 連 絡 協 議 会 ( 兵 庫 県 )の 受 講 証 を 発 行 します( 受 講 証 の 実 費 をご 負 担 願 います) AED 講 座 実 施 風 景 AED 31

36 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 動 揺 環 境 における 生 体 動 揺 および 生 体 反 応 の 解 析 氏 名 : 坂 牧 孝 規 /Takanori Sakamaki takanori@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 生 体 医 工 学 会 ライフサポート 学 会 精 密 工 学 会 計 測 自 動 制 御 学 会 日 本 航 海 学 会 IEEE 生 体 医 工 学 医 用 システム 大 学 医 療 機 器 メーカにおける 医 用 システムの 研 究 開 発 経 験 に 基 づく 生 体 信 号 計 測 異 常 認 識 および 画 像 監 視 に 関 わる 技 術 動 揺 環 境 における 生 体 動 揺 および 生 体 反 応 の 解 析 当 研 究 室 では 生 体 医 工 学 の 視 点 で 船 舶 動 揺 が 乗 船 者 に 与 える 影 響 の 解 明 の 研 究 を 実 施 しています 同 分 野 にお ける に 対 応 することが 出 来 ます 当 研 究 室 が 有 するシステムを 以 下 に 示 します 同 システムは 床 ( 例 えば 船 舶 の 床 ) 被 験 者 の 腰 部 頭 部 に 設 置 し た 3 台 の 3 軸 方 位 角 センサ(MicroStrain 3DM-GX3-25) および 被 験 者 の 動 きを 撮 影 するビデオカメラ(Sony Digital HD Video Camera Recorder HXR-MC1) 生 体 のエネルギー 消 費 量 を 計 測 するエネルギー 代 謝 計 ( 株 式 会 社 ヴァイ ン METAVINE-N) 生 体 の 心 電 図 や 心 拍 数 を 計 測 するベッドサイドモニタ( 日 本 光 電 工 業 BSM-2401 送 信 器 ZS-930P) 生 体 の 姿 勢 制 御 のための 筋 肉 の 動 きを 捉 える 体 表 面 筋 電 位 計 測 装 置 ( 追 坂 電 子 機 器 P-EMG plus) 船 舶 の 船 速 や 針 路 を 計 測 するサテライトコンパス(Furuno SC-60) から 構 成 されています 本 研 究 室 では 3 箇 所 で 計 測 された 加 速 度 角 加 速 度 の 大 きさや 方 向 を 固 定 座 標 系 に 変 換 し 統 一 された 座 標 系 のデータとして 他 の 計 測 データ と 同 時 解 析 することが 可 能 です ビデオカメラ サテライト コンパス 環 ( 船 舶 境 ) コンピュータ 3 軸 方 位 角 センサ ( 頭 部 ) 3 軸 方 位 角 センサ ( 腰 部 ) エネルギー 代 謝 計 ベッドサイドモニタ 3 軸 方 位 角 センサ ( 床 ) 被 験 者 表 面 筋 電 位 計 測 装 置 動 揺 環 境 における 生 体 動 揺 および 生 体 信 号 計 測 システム AED 生 体 動 揺 および 生 体 信 号 計 測 システム 32

37 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 モーションセンサを 利 用 した 動 作 解 析 氏 名 : 江 崎 修 央 /NOBUO EZAKI ezaki@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 電 子 情 報 通 信 学 会 情 報 処 理 学 会 芸 術 科 学 会 ヒューマンインタフェース 学 会 情 報 ネットワーク 技 術 スマートフォンアプリ 開 発 画 像 処 理 動 作 解 析 画 像 処 理 モーションセンサを 利 用 した 特 徴 抽 出 と 動 作 安 価 なモーションセンサ(Microsoft Kinect)から 得 られる 人 物 の 動 きをリアルタイムに 検 出 し 動 作 に 応 じた 処 理 を 実 行 するシステム 開 発 が 可 能 である これまでに カラオケボックスを 対 象 とした 演 出 システム P.M.Karaoke を 開 発 し U22 プログラミングコンテストで 経 済 産 業 大 臣 賞 を 受 賞 した 実 績 がある P.M.Karaoke では 人 の 動 きに 応 じて スポットライトを 自 動 追 従 させたり 手 をたたくと 周 りに 星 が 飛 び 出 るなどの 演 出 を 実 装 した 実 際 のカラオケ 店 舗 において 実 証 実 験 を 行 い 好 評 を 得 ている カラオケボックス 演 出 システム P.M.Karaoke また P.M.Karaoke では カラオケボックスの 壁 に 演 出 映 像 を 投 影 するが 2 面 3 面 に 単 純 に 投 影 すると 歪 みが 発 生 する そこで 歪 みなく 投 影 するために キャリブレーション 機 能 を 搭 載 している 33

38 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 遠 隔 監 視 制 御 システムの 開 発 氏 名 : 江 崎 修 央 /NOBUO EZAKI ezaki@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 電 子 情 報 通 信 学 会 情 報 処 理 学 会 芸 術 科 学 会 ヒューマンインタフェース 学 会 情 報 ネットワーク 技 術 スマートフォンアプリ 開 発 携 帯 電 話 回 線 を 利 用 したネットワーク 構 築 クラウドシステム 構 築 UI/UX 害 獣 罠 監 視 遠 隔 制 御 システム 遠 隔 地 に 配 置 した 監 視 機 器 (カメラ センサ 類 )をリアルタイムに 監 視 し 情 報 収 集 するだけではなく 制 御 機 器 を 遠 隔 操 作 できるシステム 開 発 を 行 っている 電 源 の 用 意 されていない 場 所 では 太 陽 光 発 電 を 利 用 して 安 定 動 作 させる 実 績 がある これまでに まる 三 重 ホカクン という 獣 害 罠 の 監 視 遠 隔 操 作 システムを 開 発 し 販 売 している 他 農 作 物 の 気 象 デ ータ 収 集 自 動 潅 水 装 置 などを 手 がけた 実 績 もある 害 獣 罠 監 視 遠 隔 制 御 システム まる 三 重 ホカクン 監 視 データはクラウドスペースへ 保 存 し WEBページを 通 じて 閲 覧 出 来 る 仕 組 みを 構 築 している また スマートフォン に 対 応 した WEB ページやアプリケーションシステムも 開 発 可 能 である これらの WEB ページについて ユーザが 手 順 書 なしで 利 用 可 能 な 画 面 構 成 としている 34

39 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 ハドロン 光 子 の 相 関 とスペクトルの 理 論 と 解 析 氏 名 : 溝 口 卓 哉 /Takuya Mizoguchi Mizoguti@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 理 学 ) 日 本 物 理 学 会 素 粒 子 原 子 核 宇 宙 線 宇 宙 物 理 物 理 現 象 の 解 釈, 理 論 計 算, 数 値 計 算 法,データ 解 析 法 LHC(Large Hadron Collider)の 実 験 が 始 まり, 多 くの 粒 子 分 布 や 粒 子 相 関 に 関 する 実 験 データが 発 表 されている これ までに 提 案 された 模 型 や 新 しい 模 型 を 用 いて,これらのデータを 理 論 解 析 し,RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider)で 発 見 された QGP (quark gluon plasma) の 検 証 や LHC で 発 見 された 新 しい 現 象 を 調 べている 特 に,LHC で 発 表 された 大 きな 横 運 動 量 のデータを 用 いたハドロン 生 成 温 度 の 精 密 な 測 定 方 法 の 研 究 に 取 り 組 んでいる 高 エネルギー 衝 突 において,ハドロン 生 成 の 温 度 は, 横 運 動 量 分 布 を 使 って 測 定 される これまでの 温 度 の 測 定 に は, 相 対 論 的 Boltzmann 分 布 が 用 いられてきたが, RHIC や LHC で 得 られた 大 きな 横 運 動 量 のデータをこの 分 布 に 合 わすことはできない これらのデータを 説 明 するため, 温 度 の 揺 らぎを 考 慮 した 理 論 式 を 研 究 している 他 方, 初 期 の 宇 宙 の 温 度 の 揺 らぎの 痕 跡 が 宇 宙 マイクロ 波 背 景 放 射 (CMB) に 含 まれていると 考 えられる この 温 度 揺 らぎの 要 因 を 探 るために COBE ( 宇 宙 背 景 放 射 探 査 機 )の 宇 宙 マイクロ 波 背 景 放 射 (CMB) の 黒 体 放 射 スペクト ルのデータを 非 可 法 的 統 計 力 学 などの 理 論 式 で 解 析 し,これらの 理 論 のパラメータと 宇 宙 論 の Sunyaev-Zeldvich 効 果 や 化 学 ポテンシャルの 関 係 を 調 べている 35

40 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 車 輪 移 動 ロボットの 軌 道 追 従 制 御 氏 名 : 出 江 幸 重 /Yukishige Izue izue@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 情 報 科 学 ) 計 測 自 動 制 御 学 会 電 子 情 報 通 信 学 会 日 本 ロボット 学 会 移 動 ロボット, 軌 道 追 従 制 御 厳 密 線 形 化 制 御 システム 工 学 移 動 ロボットのモデリング 移 動 ロボットの 制 御 入 力 の 構 成 方 法 移 動 ロボットの 軌 道 追 従 制 御 移 動 ロボットは 工 場 内 での 荷 物 の 運 搬 やごみの 回 収 など 様 々な 状 況 で 利 用 可 能 である また 移 動 ロボットの 技 術 は 家 庭 用 清 掃 ロボットのも 応 用 されていている しかし その 際 には 自 身 の 位 置 を 正 確 に 把 握 し 目 標 点 まで 障 害 物 を 避 けて 移 動 できる 基 本 移 動 機 能 が 必 要 である 本 テーマでは 厳 密 線 形 化 と 呼 ばれる 手 法 を 用 いて 二 輪 の 車 両 移 動 ロボットのダイナミクスを 線 形 化 することで 目 標 軌 道 に 滑 らかに 追 従 するような 制 御 を 実 現 できるシステムである 図 1に 示 す 車 輪 移 動 ロボットのモデルに 対 して 状 態 方 程 式 に よるモデル 化 を 行 い 制 御 入 力 を 構 成 した 次 にそのモデルに 対 する 制 御 入 力 を 厳 密 線 形 化 により 求 めた 最 後 に 構 成 した 制 御 入 力 を 用 いて 計 算 機 シミュレーションによって 目 標 軌 道 に 追 従 す るかを 確 かめた その 結 果 を 図 2 に 示 す 生 成 した 目 標 軌 道 を 赤 線 実 際 の 移 動 ロボットの 軌 道 を 黒 線 で 示 す 目 標 軌 道 に 実 際 の 軌 道 が 追 従 して いることがわかる 図 1 車 輪 移 動 ロボットのモデル 図 2 移 動 ロボットの 目 標 軌 道 ( 赤 )と 実 際 の 軌 道 ( 黒 ) 厳 密 線 形 化 の 手 法 を 用 いて 二 輪 の 車 両 移 動 ロボットのダイナミクスを 線 形 化 し 目 標 軌 道 に 滑 らかに 追 従 するよう な 制 御 を 実 現 できるシステムを 紹 介 した 移 動 ロボットが 活 躍 できる 分 野 は 広 範 囲 に 及 ぶため 様 々な 状 況 における 応 用 が 期 待 できる 36

41 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 非 線 形 力 学 系 のリャプノフ 関 数 の 構 成 法 氏 名 : 出 江 幸 重 /Yukishige Izue izue@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 教 授 学 位 : 博 士 ( 情 報 科 学 ) 計 測 自 動 制 御 学 会 電 子 情 報 通 信 学 会 日 本 ロボット 学 会 リヤプノフ 関 数, 散 逸 境 界 勾 配 的 MorseSmale 力 学 系 数 値 計 算 制 御 システム 工 学 力 学 系 の 流 れの 数 値 計 算 方 法 力 学 系 の 散 逸 境 界 および 族 の 構 成 方 法 制 御 系 の 安 定 化 問 題 勾 配 的 MorseSmale 力 学 系 の 散 逸 境 界 族 の 算 定 力 学 系 のリヤプノフ 関 数 を 構 成 する 方 法 の 研 究 は 長 い 歴 史 をもち 数 値 計 算 技 術 の 発 展 とともに 様 々な 観 点 から 検 討 されてきた これまでにリヤプノフ 関 数 の 存 在 が 保 証 されている 力 学 系 に 対 して その 関 数 を 構 成 する 方 法 は 数 多 く 研 究 されてきた しかし いずれの 方 法 においても そのリヤプノフ 関 数 を 実 際 に 構 成 することが 困 難 な 場 合 が 存 在 してお り 現 状 では 万 能 なアルゴリズムは 存 在 していない 本 研 究 では 力 学 系 理 論 の 視 点 から それが 大 域 コンパクトアトラクタをもつような 任 意 の 勾 配 的 Morse-Smale 力 学 系 に 対 して その Conley の 意 味 のリヤプノフ 関 数 を 構 成 するための 有 効 な 方 法 を 見 出 すことを 目 的 としている 検 討 の 対 象 とする 力 学 系 は 複 数 の 特 異 点 をもつことを 許 して 考 察 を 進 める 本 研 究 では まず 散 逸 境 界 の 数 値 データを 求 め 次 に 散 逸 境 界 の 族 の 数 値 データを 求 め 最 後 にリヤプノフ 関 数 を 求 めることを 目 指 している 結 果 の 一 例 を 図 1~3 に 示 す 図 1は (1) 式 で 表 される 力 学 系 の 流 れを 示 す その 流 れに 対 して 本 研 究 で 提 案 した アルゴリズムを 適 用 することで 図 2 の 散 逸 境 界 の 族 が 構 成 できる 図 3 は 族 のデータから リヤプノフ 関 数 の 数 値 デー タを 求 めたものである (1) 図 1 (1) 式 の 力 学 系 ( 流 れ) 図 2 散 逸 境 界 の 族 図 3 リヤプノフ 関 数 の 数 値 データ 本 研 究 では 位 相 幾 何 学 的 な 手 法 を 用 いて 二 次 元 勾 配 的 Morse-Smale 力 学 系 の 散 逸 境 界 および 散 逸 境 界 族 を 算 定 するひとつの 系 統 的 なアルゴリズムを 明 らかにしている 本 手 法 を 用 いて 構 成 した 散 逸 境 界 族 からリヤプノフ 関 数 を 求 めることができれば その 関 数 を 用 いて 制 御 系 設 計 への 応 用 や 力 学 系 の 遷 移 構 造 解 析 への 応 用 が 期 待 できる 37

42 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 レーザーセンシング 技 術 氏 名 : 北 原 司 /Tsukasa Kitahara kitahara@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 電 子 情 報 通 信 学 科 レーザー 学 会 ライダー レーザーレーダ 光 学 計 測 光 (LED レーザー)を 用 いた 計 測 遠 隔 環 境 計 測 レーザーを 用 いた 環 境 情 報 の 遠 隔 計 測 半 導 体 レーザーを 用 いた 小 型 ライダーシステムの 開 発 近 年 ヒートアイランド 現 象 ゲリラ 豪 雨 近 隣 諸 国 の 経 済 発 展 に 伴 う 大 気 汚 染 物 質 の 流 入 花 粉 飛 散 など 大 気 環 境 問 題 への 対 策 が 重 要 課 題 となっている これらの 防 止 対 策 警 戒 情 報 提 供 のためにはその 局 所 的 な 大 気 環 境 情 報 の 正 確 な 把 握 が 重 要 である ライダー(LIDAR:LIght Detection And Ranging)は 光 を 用 いたリモートセンシングの 1 つで エアロゾル 雲 水 蒸 気 オゾン 大 気 汚 染 気 体 気 温 など 大 気 の 各 種 パラメータの 測 定 が 可 能 であり 大 気 の 有 効 な 観 測 手 段 である 本 研 究 では 高 度 数 km の 雲 や 霧 エアロゾル 等 の 観 測 に 利 用 することを 目 的 とし 近 距 離 測 定 に 特 化 し た 過 般 型 小 型 ライダーシステムの 開 発 を 行 う ライダー 観 測 の 概 要 システムは 光 源 のレーザーと 受 光 器 の 望 遠 鏡 で 構 成 される 光 源 には 小 型 軽 量 省 電 力 である 半 導 体 レーザーを 複 数 台 使 用 する 受 光 器 は 散 乱 光 を 集 光 する 光 学 望 遠 鏡 光 を 検 出 する 光 電 子 増 倍 管 (PMT)からなる PMT は 高 感 度 光 検 出 器 であり 望 遠 鏡 の 接 眼 部 に 接 続 される 受 信 信 号 は 微 弱 であるため 検 出 手 法 はフォトンカウンティングで 行 う さらに 無 線 センサネットワークを 用 いて 無 線 で 解 析 処 理 用 PC へ 送 信 することによりシステムを 小 型 化 することが でき 観 測 場 所 への 持 ち 運 びを 容 易 にすることができる 本 システムは 都 市 地 域 などの 局 所 的 な 大 気 環 境 情 報 の 取 得 を 目 指 す そこで 観 測 可 能 範 囲 を 高 度 数 km 程 度 のみとして 割 り 切 り システムを 半 導 体 レーザー 小 型 望 遠 鏡 の 使 用 観 測 データをネットワークで 配 信 するなどし 小 型 化 過 般 可 能 としている 複 数 の 拠 点 での 観 測 が 可 能 となれば センサネットワークとして 機 能 し 他 の 気 象 観 測 とあ わせて 地 域 の 大 気 環 境 変 化 へのすばやい 対 応 を 助 ける 手 段 となる プログラミングツール Labview(National Insturunets) 光 ディテクタ H7826P-01(HAMAMATSU) 分 光 器 USB4000(オーシャンオプティクス) 38

43 所 属 : 鳥 羽 商 船 高 等 専 門 学 校 制 御 情 報 工 学 科 高 温 超 電 導 回 転 機 の 要 素 技 術 に 関 する 研 究 氏 名 : 都 築 啓 太 / Keita TSUZUKI Tsuzuki@toba-cmt.ac.jp 職 名 : 准 教 授 学 位 : 博 士 ( 工 学 ) 低 温 工 学 超 電 導 学 会 電 気 低 温 真 空 断 熱 回 転 機 強 磁 場 極 低 温 超 電 導 自 然 エネルギー 電 気 推 進 超 電 導 を 用 いた 応 用 機 器 に 関 する 技 術 極 低 温 真 空 に 関 する 技 術 船 舶 の 電 気 推 進 や 海 潮 流 エネルギーの 利 用 に 関 する 技 術 Labview 開 発 環 境 を 用 いた 計 測 技 術 超 電 導 回 転 機 に 関 する 研 究 我 が 国 において 2011 年 3 月 に 発 生 した 東 日 本 大 震 災 にて 陸 上 の 物 流 やインフラが 壊 滅 的 被 害 を 受 けたことからも 海 上 からの 電 力 供 給 や 物 資 輸 送 手 段 が 着 目 されています 電 気 推 進 船 における 蓄 電 発 電 推 進 技 術 の 省 エネ 化 がそ の 解 決 策 として 注 目 されています 本 研 究 グループでは 究 極 の 省 エネルギー 材 料 である 高 温 超 電 導 を 用 いた 推 進 用 電 動 機 の 試 作 研 究 を 行 い 実 現 のための 鍵 となる 要 素 技 術 をつくり 上 げています 大 電 流 強 磁 場 の 実 現 のため 超 電 導 体 の 塊 である バルク 高 温 超 電 導 体 と テープ 状 の 超 電 導 材 料 を 巻 線 した 超 電 導 コイル に 着 目 してきました 加 えて これらを 界 磁 とした 超 電 導 回 転 機 の 確 立 のため 評 価 試 験 や 回 転 試 験 において 基 礎 的 な 電 子 回 路 やその 制 御 技 術 を 駆 使 して 回 転 試 験 の 実 証 を 行 なっております 電 気 機 械 応 用 物 理 の 複 合 分 野 で 構 成 される 超 電 導 回 転 機 の 実 現 に 向 けて 継 続 的 な 研 究 を 行 っております 研 究 経 歴 平 成 19 年 ~ 平 成 20 年 超 電 導 電 動 機 のための 超 電 導 電 流 リードの 開 発 平 成 19 年 ~ 平 成 20 年 超 電 導 モータの 回 転 試 験 と 実 証 評 価 平 成 21 年 ~ 平 成 22 年 磁 性 材 料 添 加 によるバルク 超 電 導 界 磁 の 捕 捉 磁 束 向 上 平 成 23 年 ~ 平 成 24 年 磁 場 転 向 法 を 用 いた 超 電 導 回 転 機 の 界 磁 発 熱 量 低 減 平 成 23 年 ~ 平 成 24 年 超 電 導 強 界 磁 を 応 用 した 潮 流 同 期 発 電 機 の 研 究 平 成 25 年 ~ 全 超 電 導 回 転 機 に 向 けた 新 型 電 機 子 の 要 素 技 術 に 関 する 研 究 OXFORD 社 製 120A 級 直 流 電 流 源 真 空 用 容 器 ポンプ 各 種 超 電 導 材 料 による 磁 気 浮 上 デモ 装 置 極 低 温 温 度 センサ コントローラ 各 種 LabView 開 発 環 境 と 計 測 機 器 各 種 39

44 Study of Electrical Machines with High-Tc Superconducting Toba national college of maritime technology Department of information and control engineering Name Keita Tsuzuki Status Affiliations Keywords Technical Support Skills Assistant professor Department of information and control enginieerng Applied superconducting machine, High-Tc superconductor, tidal turbine, electric propulsion, High magnetic field, Cooling, Bulk superconductor, FEM calculation Applications using high-tc superconductors Cryocooling system for superconductor Renewable energy conversion by renewable sources Research Contents From the fact that the infrastructure and logistics of land is subjected to catastrophic damage in the Great East Japan Earthquake that occurred in March 2011 in Japan, transportation and power supply from the sea has been focused. Energy-efficient storage, power generation and propulsion technology in electric propulsion ship is attracting attention as one of the solution. In our research group, to conduct the research prototype of the propulsion electric motor with a high-temperature superconducting material which is known as an ultimate energy saving material, we have created several key technology that are important elements to realize industrial superconducting motor. Extremely high Magnetic field produced by bulk high-temperature superconductor made of single-grain of the superconducting material, and "superconducting coil" which is composed by winding of the tape-like superconducting material. In addition, for the establishment of the superconducting rotating machine was set to field, and conduct demonstration of rotation test to make full use of the control technology and electronics basic in rotation test and evaluation test. We conduct ongoing research towards the realization of the superconducting rotating machine consisting of complex field of electrical, machinery and applied physics. Research career -Development of the superconducting current lead for superconducting electric motor -Demonstration and evaluation rotation test of the superconducting motor -Capture flux improvement of bulk superconducting field by magnetic material addition -Heat loss reduction of the superconducting rotating machine with Magnetic Field Deflection method -Study of tidal current synchronous generator by applying the superconducting magnetic field -Research on key technologies of the new type of armature for the full superconducting rotating machine Available Facilities and Equipment OXFORD 120A class DC current source Various type of vacuum pump Demonstration kit of superconducting levitation Sensors and measurement system for low temperature Electrical measurement systems (Labview, NI compact DAQ) 40