Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

地球深部探査船「ちきゅう」が建造され、近い将来、マントルを採取するために、水深4000mにおける深海底の科学掘削が予定されている。しかしながら水深4000mという深海では、鋼製ライザー管の使用は不可能に近く、CFRP製ライザー管の開発が望まれる。
本研究では、CFRP製の管本体とその両端に位置する鋼性コネクターが機械的に結合する継手構造を有するCFRP製ライザー管を開発対象とする。
平成17年度の研究では、CFRP製管の層構成および鋼製コネクターの継手部の形状・寸法をパラメトリックに変化させた有限要素法解析を行うことにより、各パラメターが継手構造強度に与える影響を明らかにするとともに、継手構造の最適形状を求めた。また、CFRP製ライザー管の軸方向振動特性の検討を行い、4000m水深用CFRP製ライザー管は掘削船の上下揺れと共振しないことを確認した。平成18年度の研究では、昨年度の最適化の手法を用い最適化された、実機ライザー管の約1/5の縮尺の継手構造実験模型を製作し、継手構造部が破断するまでの引張実験を実施し、実験模型の引張強度、伸びおよび歪を計測した。さらに、実験後、実験模型を解体し、CFRP層断面の亀裂等を観察することにより、継手構造部が破壊するまでのプロセスを推定した。また、実験模型について、亀裂の発生と進展を考慮した有限要素法解析を行い、解析結果と実験による伸びおよび歪の計測結果を比較し、継手構造部の破壊までのプロセスおよびメカニズムを明確にした。また、研究の総括として、昨年度および本年度の研究成果を基礎にし、4000m水深科学掘削用CFRPライザー管の設計の考え方および今後の課題をまとめた。

【研究分担者】
鈴木英之	東京大学	工学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
田村謙吉	運航システム部門	部門長	(Kakenデータベース)