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(続)定置網に働く流水抵抗に関する研究

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(1)

(続)定置網に働く流水抵抗に関する研究

著者

金森 政治

雑誌名

鹿児島大学水産学部紀要=Memoirs of Faculty of

Fisheries Kagoshima University

9

ページ

71-78

別言語のタイトル

Further Report on the Physical Analysis of the

Fixed-Fishing-Net Resistance

(2)

(続)定置網に働く流水抵抗に関する研究

金 ‘ 森 政 治 FurtherReportonthePhysicalAnalysisofthe Fixed-Fishing-NetResistance MasajiKANAMoRI Abstract (1)Anelectricstrainmeter,withanewlydevisedhighlysensitivewater-proof straingage,wasusedinthewaterinthemeasurementoftheforcetothesand−bag ropeofamodelfixed-net. (2)Thefollowingequationisobtainedexperimentally: S=Sbe-“ where,SistheareaofthenetprQjectedonaplaneperpendicu1artothecurrent,So isthatareawhenthecurrentvelocityiszero,andyisthecurrentvelocity. (3)UsingSandl/2p陣,thecoe伍cientCpforvarioustypesofnetshasbeen obtainedbyapplyingthedimensionalEmalysistothehorizontalcomponentofthe forcePtothesand-bagrope. (4)Ithasbeenfbundoutthatwhenthesinkerisdetachedfromthebottom therelsahydl・odynamicalforceactingupwards,andthenetshowsawilng-like character・Itispostulatedthat,evenwhenthesinkerisnotdetachedfromthe bottom,theabovestatedwing-likechamcterappearstothepartinclinedtowardthe directionofthecurrent. 71 概 要

(1)定置網の水中における抵抗を推定するために,実物網及び土俵綱の縮尺模型を作っ

て,土俵綱の水底となす角度をも等しくしておいて,土俵綱にかかる力を測定し,それを

解析して,網に働く流水抵抗を求めた.力の測定には,始めは天秤を使ったが,後には,

電気抵抗歪計を使用し,張力計を土俵綱の土俵の位置に取付けた.このために,水中で使

用できる防水した高感度の張力計を新しく考案した. (2)流れに直角方向への定置網の射影面積をS,そのときの流速をycm/sec,流速が 零のときの面積をsoとすると, S=jSioe-jw

なる関係があることを見出した.此の値は,網の種類及び流れの方向により異り,流れが

20cm/Secまでの範囲では,0.012∼0.057sec/cmの範囲にある.

(3)変形した状態での射影面積sと,1/2py2を用いて,土俵綱に働く力の水平分力P

を無吹元化した係数cPについて調べると, (3a)平面網では,流速10∼15cm/sec附近で,Cpは極小になり,その極小値は4∼ 7×10-4で,土俵綱の長いほどCPの値は小さい. (3b)真四角な箱網では,C盃は流速と共に増加する傾向があるが,平面網の場合よりも 一定値に近く,3∼9×10-4の範囲におさまる. (3c)複雑な形の実際網では,網の種類,流れの方向及び流速によって,CPの値は実験 値47例中,極端な値を除けば,1.0×10-4∼21.0×10-4の範囲にある.

(3)

IeII 鹿児島大学水産学部紀要第9巻(1960) Fig.1

(3.)真四角な箱網及び複雑な形の実際網のcPが,平面網のQっより小さい場合のあ

ることは,沈子が水底に着いているときには,流体力学的抗力のうち,沈子に働く部分が

割合に多くなるためであるとして理解される.

(4)沈子が水底から浮き上っている時には,網に流体力学的な力が上向きにも働き,翼

に似た性質を持つことを始めて見出した.この時の網の流体力学的な揚力と抗力との比は,

0.12∼0.22で,土俵綱が長いほど小さく,叉流れがおそい程大きい値を持つ.沈子が水底

から浮き上っていない時でも,流れに対して傾いている部分は翼のような性質を持ってい

ると推定される. 緒 言

(1)この論文の原論文*は,漁拶の立場から,漁網に働く力の解析を行い,更に従来の

この種の研究の立場を一歩進めて,流体力学的な考察を多分に加味したものである.本論

文では,流体力学者と共通な表現様式を採用して結論を述べ,併せて原論文の表現の不足,

或は不適切であったところを,追加訂正することを目的とした.

(2)従来は,漁網に,働く力を知るために,(1)網地を四角な枠に張って,流れによる網

の変形を最小限にして,網の面に直角に働く力を測定し,或は(11)漁網(模型網)の土

俵綱を水平となるように張って,その状態で土俵綱に働く力を測定して,漁網に働く流水

抵抗を計算していた.然しこれでは,いずれの場合も網の変形が実際の状態と異り,相似

性が成立しない.それ故に原論文は,漁網自身を相似に保ったのみならず,土俵綱の長さ

を変化させることによって,土俵綱の方向についての幾何学的相似性をも考慮した.

(3)原論文を読象易くするために,孜の説明を追加する.尚誤植の訂派を本論文の末尾

に掲げた.以下原論文と木論文の表及び図などを区別するために,前者の関係のものは総

てGothicで記した.

1)TalbleI1,mの最初の欄,NameandcharacteristicsofNetの欄中の総てのSum

TotalofBuoyancyのBはB*とする.従ってβ/”はB*/〃となる.ここでB*は, 浮子が全部水中に沈んだときに生ずる浮力を意味する.

2)TabIe血I「の最初の柵において,Square-Net,FIat-Netに夫をA,B,Cの符号を附

したのは,B顎/〃の値が,Aは0.5,Bは1.0,Cは2,0であることを示す. 3)Fig.4−a,b,c及びFig5−a,b,cにおけるA,B,Cの符号は,土俵綱の長さがA は60cm,Bは90cm,Cは120cmであることを示す.

4)TableIIの最初の柵に示した網が,Fig.1のどれに対応するかを表示すれば第1表

の 通 り で あ る . 節 1 表 (1) (2) (4) 77, aaa 111 くくく rableH Fig.1 Tab 72 (8) (10) (11) (1−b) (2−b) (2−b) (D) (E) (F) (A) (B) (C) :I急Kanamori:OnthePhysicalAnalysisoftheFixed-fishing-netResistance,Memoirsol、the FacultyofFisheries,KagoshimaUniversity・Vol’8.1960.Feb,

(4)

TableⅡ 73 Fig.1 金森:(続)定置網に働く流水抵抗に関する研究 Jj AE くく

叉Fig.3−a,3−bがTableⅡのどの網に対応するかを表示すると,第2表の通りであ

る. 第 2 表

5)Fig.11の(a),(b)の0点を通る水平線をHbHとし,HbHと水底との距離をD

とする.土俵綱の長さをノとする.

6)TabIelⅡの12,13欄の左側の数字は,夫々完全に水中に没した浮子の数及び底か

ら浮き上った沈子の数である.箱網の浮子及び沈子の数は夫々8個,平面網のそれは9個 である.

7)TablelⅡの15欄の〃は全沈子が底から離れた時だけが,流体力学的な揚力とな

り,その他の場合には,流体力学的に働いた揚力は,これよりも小さい 実 験 結 果 の 解 析 (1)変形係数k 網の射影面積と流速との関係は,代表的な網についてFig.8,9に片対数目盛で図示し てある.これは直線で近似できるので,その傾斜を求めた値此も図中に記入してある.こ れを式で示すと, logS=一kγ+const・ の形となる.y=0のとぎのSをSbとおくと,この式は, s=sbe-M‘y………(1) の形になる.このようにして,従来漁網の抵抗係数の中に含ませていた一要素を,簡単な 形で分離することに成功した. 平面網及び真四角な箱網について,流速と射影面積との関係を図示すると,第1図及び

第2図のようになる.(図中のkは近似式を用いず(1)式を用いて得た値である.)

平面網と箱網のkに対するノ/,(土俵綱の長さノと,水深Dとの比)及びB*/〃との 関係を調べると,第3図に示すように,ノ/Dの影響は殆んど認められず,叉B*/〃の系統 的な影響も認められないそして此の値は,平面網が箱網より大きいことも分る. 流れの抵抗を受けた網の形は,一種の懸吊線と見徹されるので,後日この見地に立って, この資料の解析を行う予定である.そしてこの際には,懸吊線の支点に当るところが,移 動可能なので,この移動量,即ち変形係数を決定する重要な要素は,網を上下方向に引張 る力,6+‘(TableⅢ,12,13桶において,bは水中における浮子の浮力,αは水中にお ける網と沈子の水中重量)と,流れによる抗力P(同表10欄,水平分力)との比,叉はそ れに似た量であると思われる. (2)土俵綱に働く力の水平分力係数CP cPと流速との関係は,Fig.6−a及び6−bに示した通りで,この図は左端から順に,土 俵綱の長さが60cm,90cm及び120cmの場合を示す.これから得られる結論は,本論 文の概要(3)に述べた通りである. 平面網及び箱網以外の網について,単に全体の平均値を求めることは余り意味が無いの Fig.3 (1) (1o) (3−a) (3−b) (l−a)(2−b)

(5)

74 鹿児島大学水産学部紀要第9巻(1960) Scm2 700 600 500 400 300 200 LOU Scnl2 700 600 500 400 ;BOI) 20【1 lI1U FItlt-NetA(B徴/W=0.51 I=90cm k=0.032 ○ Scm2 700 600 500 400 3011 200 IOD 0 5 ‘ 1 2 1 0 ‘ 2 5 1 5 ‘ 3 5 2 0 , 5 0 5 . 1 2 1 0 . 2 5 1 5 . 3 5 2 0 . 5 0 V c ' ' 1 / s e c v c m / s e c I7IH1t-NetBrB拳/W=1.0) S c m 2 S c m 2 S c m 2 700 600 500 400 700 600 500 m0 300 200 100 l毒60cm k=0.032 700 600 500 400 300 2〔川 100 05.1210.2515.3520.5O Vcm/SCC SCm2 SCmg 70U 600 500 400 300 200 100 I=60cm k=0.035

700 600 500 400 300 200 100 、031 300

o

2Ⅲ] 100 5 . 1 2 1 0 . 2 5 1 5 . 3 5 2 0 . 5 o Vcm/scc

F

l

m

t

-

N

C

t

C

B

*

/

2

,

0

I=90cm

lE0.034 国 70U 600 500 400 300 200 100 5.1210.2515,妬2().5V【、m/s“ l=120cm k=0.031 5.1210.2515.3520.5Vcnl/RCC 0 5 . 1 2 1 0 . 2 5 1 5 . 3 5 2 0 . 5 0 5 . 1 2 1 0 ‘ 2 5 1 5 ‘ 3 5 Vcmたec Fig、1.Therelationshipbetweenthe projectedareaofflat-ners. 20.505.1210.2515.3520.5Vcm/§cc VcWSeC currentvelocityandthe で,全体の傾向をみるために,Table血に示した網の型式別(1-a,b及び2−b)のC刃と 流速との関係を図示すると,第4図のようになる.この結果から次のことが言える. 1)CPは,同じ網でも流れを受ける方向,即ちox,一ox及びの(Fig.2−.参照)に よって異る.

(6)

‘1UO 300 75 300 S(Iualre-NctA(B噸/W=0.5) Scmz Scm2 Scmz 200 700 600 500 400 I=60cm 70U 6UO 500 400 0 5 . 1 2 1 0 . 2 5 1 5 . 3 5 2 0 . 5 0 5 . 1 2 1 0 . 2 5 Vc、/SCC I=90f、 700 600 ”0 ‘100 15.3520.505.1210.2515,3520.5Vcm/Sec Vcm/SCC

﹃一■

k=0,025 3UU 300 30U 靴Ⅲ 200 201) 0 05.1210.2515.3520.505.1210.2515.3520.55.1210.25 V c m / S e c V c m / S c c 15.3520.5Vcm/SCC S(lu;1rc-NclB(B龍/W=1.0) I−90clI1

70U 600 500 400 700 600 500 ‘IOU 1=60cm 7110 600 棚. 700 600 500 ‘100 l=120cI11 300 k=0.018 金森音(統)定置網に働く流水抵抗に関する研究 2 . 0 3 ‘ 0 4 . 0 1/,(D=30cm) 3UU 200 I : 200 200 B*/W,FlaL-Net. S【lu81rc-NetC(B漁/W=2.0) 0.01

00007654

& 700 600 500 400 B*/W,Square-Net. 05,1210.2515.3520.505,1210,2515.3520.505.1210.2515.3520.5Vcm人eC V c m / s c c V c m / S e c Fig、2.Therelationshipbetweenthecurrentvelocityand theprojectedareaofsquare-nets. 0.05 300

11

500500 ●●合●●■ 012012 □c■●■巴●■■●■■ ●■。●●■ ○×④燭①① 20 200 Ⅱ_U2 Fig.3.Therelationshipbetweenl/D andthecoeflicientofdeforma‐ tion. R ●⑪山 鋤⑪① ①⑪山

曾魯:

0.04 0.03

(7)

10 76 8 Iype・韮a,1−1J Iypa2−b Cp、 22×10−4 Cp、 22×10-4−

64

甲 邪: 剛: 18

86421111

642111

10 鹿児島大学水産学部紀要第9巻(1960)

底層式網(2戸b)のCPは,中層式網(1-a,1−b)のCPよりも概して小さい.

2)中層式網(1−a,1−b)のCPは,底層式網(2 b)のCPに比し,流速による変化の

割合が概して大きい.

(3)網に働く流体力学的な上下方向の力(これを揚力と略称する.)

この力を〃*と定義すれば, が≦/i=Q+α−6

(TablenIにおいて,Qは垂直分力,bは水中浮力,αは水中重量,/iは揚力)で,全体

の沈子が水底を離れている時にのみ〃が全揚力を与えることになる.全体の沈子が水底を

離れるのは今回の実験では,平面網のB鞭/〃=2.0で,流速が10.25cm/sec以上の時,及

び箱網のB*/”=2.0で,流速が15∼20cm/sec以上の時である.それ故に,これらの場

合にはc〃を網の揚力係数とすることができる.この時の揚抗比cル/cPを求めると第3

表のようになる.

ここにαは第5図のように網の迎角に相当する角度である.

第3表から次のような傾向のあることが知られる.

1)平面網の土俵綱の長さが異っても,流速が増大すると揚抗比は小さくなり,迎角は

小さくなる.

2)平面網が或る同じ流速を受けるときは,土俵綱が長くなれば揚抗比は小さくなり,

層 1520Vcm/否cc inpl-acticaluse、 numberofnet 6 4 ( 210 閉 I Il Ⅱ 0 5 1 0 1 5 2 0 V c m / S e c O 5 1 0 Fig.4.Horizontalcoemcientofmodelsofnetswhichare Numeralsinroundbrackets()showthenameand inTablell;ox,一oxandoy,showthecurrentdirection.

(8)

Flat-Net B*/〃=2.0 金森:(続)定置網に働く流水抵抗に関する研究 ぴぴ“ 532 0.073 第 3 表 9 0 1 2 0 . 5 0 1 9 . 2 1 0 . 6 7 1.3 1.25 2.23 /cmlycm/seclCplC′‘lOz/Cpla Net 10.25 15.35 20.50 これによって,水底についている沈子の数を〃とすれば,水底と接している部分に働く水 平力及び下向きの力は, 泌 泌 zFicos6j及びZ]<‘jb-Bsin6i) 1=1 t=1

で求めIうれ,これだけの値の修正を行うことにより,今回の資料から,網にかかる純粋の

αbsin‘

(

1

×

迎角は大きくなる. (4)沈子に働く力 網と水底との間に働く力は,今回は特殊な場合のみについて測定したが,この力を特別 に測定しなかった今回の実験値からも,次のような仮定のもとに,沈子に働く力を求める ことが出来る. 1)沈子以外の部分の網と水底との接触部に働く力は無視できる. 2)沈子の位置での網の方向は,静止摩擦角の方向にある.いま一つの沈子に働く水中 重力を‘j6,j番目の沈子が網によって引かれる力をFi,網と水底とのなす角度を6‘,沈子 と底面との摩擦係数を〃とすると,上記仮定により, 〃(‘jb−Fisin6i)=Ecos6# であるから,

.

s

,

S

i

m

となる. 摩擦角を‘とおくと,〃=tan‘ 1.6×10-4 1.8 3.6 0.22 0.22 0.19 50. 30. 23。 10.25 15.35 20.50 Fig.5.Angleofattackofthecurrent−deformednet. 60 77 120 ⑪ Square-Net B*/〃=2.0 120 0.059 0.038 6.4 7.8 18.7 7.3 7.7 15.8 0.18 0.16 0.14 90 0.45 0.36 0.22 0.13 0.12 52. 35. 24.5。 1.4 1.0 2.66 10.25 15.35 20.50 7.7 9.4 15.35 20.50

(9)

78 鹿児島大学水産学部紀要第9巻(1960)

流体力学的な力を取り出して,流体力学的解析を行うことができる.このことは,(1)変

形係数の項で述べた事項と共に,別の報告として発表の予定である. 謝 辞

本論文のとりまとめに当って,広島大学理学部教授藤原武夫博士,同じく前川力博士よ

り夫為御懇切なる御指導と御校閲を賜り,叉鹿児島大学水産学部教授藤田親男博士より数

々の御助言を賜った.鼓に深甚の謝意を表する孜第である. Errataoftheformerlyl'eport P・l47Linel7th,For‘(b)4),read‘(b)14)';P,l50Linel8th,For‘thesand-bag, read‘thesand-bag,;P,l52Line26th,For‘10.1cm/sec∼1.5cm/sec,read‘0.1m/sec ∼1.5m/sec';P、15dLine23rd,For‘brakets’read‘brackets,;P・l53Line29th,For ‘conditinos,read‘conditions,;P、153Line38rd,For‘Asshownintheformer paragraphasshowninFig3,,read‘AsshowninFig3,ineachlixed−net,net-deformationchanges,;P、l54156TablelI,NameandcharacteristicsofNet,(4)(5) (6)(7)(8),For‘Middle-RayeryellowtailSet-Net,read‘Middle-LayeryellowtailSet‐ Net,;P、161Bottomline,For‘9arerepresentativeones',read‘9showtheS7〃 diagramsemi-logarithmicallyplotted’;P、165Fig.4−C、A,For‘alateralviewof 20、5cm/sec,shouldbeexcept;P,175Line9th,For‘sand-ropes,read‘sand-bag ropes,;P,l75Line21st,For‘component,read‘components,;P・l76TableV, Colum、AtrightangleLine3,andLine4,For‘(4.2),read‘〔4.2〕,;P、l77Table VI,ColumCBFor‘4.9,7.6,read‘6.3,10.2,;P・I77TableVI,ColumC9,For‘1.9, 1.7,2.7,read‘2.3,2.1,2.2,;P・l774thlimefl−omthebottom,For‘atthesection 6,inthelineofTablelll,itisdenotedwith*;,shoudbeexcept.;P、1778rdline fromthebottom,For‘(Q−B)inthel5thlineinnegative,read‘(Q−B)inthe l5thlineofTablelllisnegative,;P,l789thlinefromthebottom,For‘Tablell andIII,read‘Tablelll,;P、l784thlinefl−omthebottom,For‘anditsdirection 妙’read‘andingeneralitsdirectiond,;P・l79Line4th,For‘Thismagnitude decreases,read‘Thismagnitudeincreases,;P、18OLine4th,For‘through,read thorough,.

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