緊急時の操船 2・転舵性能

 

アルビン・ゲッタウエイ艇のプロペラは左回転である。

新訂「操船論」東京商船大学教授岩井總著・海文堂出版社によると、

プロペラが左回転の際は、

プロペラ自体が回転時受ける横圧力は左側方句へ働く(A・船首を右回頭させようとする)。

が、しかし、

プロペラのすぐ後ろに位置するラダーは、プロペラから吐き出される左右非対称の渦流をもろに受け、左側からの圧力の方が勝るので、結果、(B)・船首を左回頭させるとある。

AとBを比べると A<B 航行時は常に、右側への宛て梶が必要になるわけだ

事実、アルビン艇は、直進航行時は、常に少し右側への宛て梶を取っている。

ついでながら、

長距離航行の際は、オートパイロット(自動操船装置)を作動させて航行する。この宛て梶は自動的に機械が行う。

 

どうしても、自動操船出来ない場合がある。接岸時・離岸時だ。

プロペラと、梶(ラダー)の関係が、もっとも顕著に顕れる時でもある。

アルビン艇で右舷接岸の際。桟橋へ45度の角度で接岸を試みたとする。

桟橋へ近づき船首もやいロープを桟橋へ投げる。桟橋でこれを受け取った者が桟橋クリートにロープを結ぶ。それを確かめ、

舵角を右一杯に切り、エンジンをバックに入れ、スローを掛ける。

と、艇はバックし、船首もやいロープが張り切ると、艇尾は次第に右側へ動き⇒接岸する。

バック時のスクリュウへの吸い込み流が、右に切ったラダー翼に当たり、ラダーを右側へ押す結果こうなる。

と、いうことは、

右舷側を桟橋へ向け、桟橋へ45度で、スローで、近づき、直前でニュートラルから、バックに切り替え、要所で右一杯に転陀し、瞬時ブワーンとエンジンを吹かせば、艇は自然と行き足を止め、桟橋に平行に着岸できるってことになる。

理屈では、こうなる。

が、しかし、現実には、わたしは運動神経がトロイ。未だこれを実証していない。やれば、必ず艇を桟橋へぶっつけることになるだろう。

 

ラダーが壊れ、その取替えの新品ラダーの装着が終わっっている。

で、この際、今一度、ラダーの性能について考えてみる。

ラダーが、もし船尾外側の、船底より上に付いていたら、きっと梶利きが悪いに違いない。船尾の海水は、船の動きに追尾し、船尾辺りに浮かぶゴミは、いつまでも艇にくっ付いていたりする。そんな海水追尾の状況下で梶が利くとは思えない。

アルビン艇は、ヨットもどきの大きなキールが後部船底に付いていて、その後ろ側の艇尾船底より遥か下(深い位置)にラダーは装着されている。大きさは、通常の同寸艇(プレジャーボート)のそれに比し、多少大きい。大きいラダーは効きが良いはずだが、これが案外そうではない。

 

よ〜く、新品ラダーを観察してみると、以前の壊れラダーとは少し形状が違っている。

ラダーの回転軸が、以前のは(写真)中抜きで上下に繋がっていなかったが、新しいのは軸が上下に通しでしっかり入っている。回転軸はラダーの厚さのほぼ5倍強ある(ラダーの厚さは6ミリ、回転軸の直径は32ミリ)。

スクリュウからの“吐き出し渦流”を、直近でこのラダーが受けるに付き、6ミリで受けるのと、32ミリで受けるのとでは、抵抗が違いすぎはしないか?

速度に影響が出るのではないか?

これは、実際に走ってみればわかることだ。未だ、実地試験していないからは、これ以上はわからない。
軸を中抜きにせず、通しにしたのは、旧ラダーのここ(ラダー前面)が壊れた(亀裂が生じた)のを重視したためであろう。ある種、しかたのない手当てだ。
さて、それはそうとして、さらによく観察すると、

新も・旧も、ラダー回転軸の前(回転軸中心から50ミリ前まで)に、ラダー翼面の一部が張り出している。

と、いうことは、スクリュウからの吐き出し渦流を、まず最初に受けるのは、ラダー回転軸から前に張り出したラダー翼の断面6ミリだ。

 

わたし、流体力学の知識が無い。

一旦断面6ミリで受け止め海水をラダー翼が、左右に分かった後の、その海水が直後の32ミリ厚の回転軸を囲い込んだ計45ミリ近い軸厚みに出くわし、その後は、本来の6ミリ厚のラダー面を左右から撫ぜるちゅうことになる。こりゃいったいどうなるってことか?

 

ラダーの回転軸が、ラダー板の中心にあるのを“釣り合い舵”と言うそうだ。

もしこれを45度左右どちらかに転陀したら、スクリュウからの吐き出される渦流を、真後ろ真正面からさえぎることになるわけだ。転陀どころの話で無くなる。ブレーキだ。

一方、

ラダーの回転軸が、ラダー板の最前方にあるのを“非釣り合い舵”と言うそうだ。

同様に、もしこれを45度左右どちらかに転舵したら、スクリュウからの吐き出される渦流を、真正面からさえぎることになるのは同じだが、舵角側の左右どちらかの艇尾にかぎり抵抗が生じたこととなって、舵角側へ船首を回頭さす効果が生ずる。

操舵は速度に対しては抵抗であろう。抵抗を生ぜさせざるを得ないなら、効果的に転陀するほうが良い。すなわち、“非釣り合い舵”の方が優れている。

だが、アルビン艇は、回転軸前に少し釣りあいをとった中途半端な“非釣り合い舵”。
ラダー翼にかかる転舵時の圧力は陀角の増加とともに位置が後ろに移るそうだ。
と、いうことは、翼に亀裂が生ずるのは、むしろ翼の前面ではなく後ろ側ではないのか?

ここにはどういう計算が存在しているのだろう?どうもよくわからない。

 

今日は、朝から、こんなことを考えつつ過ごしている。

あれれ! もう、昼ごはんの時間になった。

昼からは、転舵時の、艇の傾き具合について考えるつもりだ。
冒頭書籍をひねくりまわしているわけだが、sin・cos含みの力学計算式中心の著述である。
読んでも約3分2は解らない。
おおよそ50年前の高校生時代の数学教科書があれば、少しは思い出すかもしれないが、そんなものは遠の昔に捨てている。
まさか、今になって、こんな計算式を考えることになろうとは思ってもみなかった。