平面網地の流水抵抗に関する基礎的研究 III : 網
地模型の流水抵抗特性
著者
今井 健彦
雑誌名
鹿児島大学水産学部紀要=Memoirs of Faculty of
Fisheries Kagoshima University
巻
27
号
1
ページ
131-137
別言語のタイトル
Basic Studies on the Plane Net set into the
flowing Water III : Coefficent of Water
Resistance on the Metalic Net Model
平面網地の流水抵抗に関する基礎的研究一Ⅲ
網地模型の流水抵抗特‘性
今 井 健 彦 ＊
ＢａｓｉｃＳｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅＰｌａｎｅＮｅｔｓｅｔｉｎtotheflowingWater-III
CoefficenｔｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｎｔｈｅＭｅｔａｌｉｃＮｅｔＭｏｄｅｌ ＴａｋｅｈｉｋｏｌＭＡＩ＊ AbStract Ｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｍａｄｅｏｎｔｈｅｆｏｕｒｋｉｎｄｓｏｆｍｅｔａｌｉｃｍｏｄｅｌｎｅｔｓｅｑｕａｌｌｙｃｏｍ− ｐosedofcylindricalbrass-bars（dia.＝4.015ｍｍ，lengthofleg＝80ｍｍ）ｗｉｔｈｎｉｎｅｍｅ‐ ｓｈｅｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ・ Ｂｕｔｔｈｅｈａｎｇｉｎｇ−ｉｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｓｖａｒｉｅｄａｓａｈａｎｇｉｎｇ−ａｎｇｌｅ９,＝45｡；？＝37｡；９，＝30°； ？＝20．ｉｎｅａｃｈｎｅｔｍｏｄｅＬ Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｏｓｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄｏｎｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｒｅｐｏｒｔ・ Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ： １）Itispossibletodenotedrag-coefYicientCD，lift-coe缶cientCL，andfriction-coeffi‐ ｃｉｅｎｔＣＦｉｎｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓ： ＣＤ＝0.943ｓ伽5/２６ ＣＬ＝０．９６２ｓ伽3/２６ Ｗｈｅｒｅ８ｉｓａｔｔａｃｋａｎｇｌｅｏｆｎｅｔｍｏｄｅｌ・ ＣＦ＝ＫＳ伽３６'”S5/２８′ Where６'＝0.643（6＋50｡） 蝿5＝2.44；愚7＝1.74；斑0＝1.55；鰯0＝1.21 ２）Thefrictioneffectonthenetmodelshowedcomparativelylargevalueatthe smallattackanglerespectiveｌｙ・ Accordinglyitwasascertainedthaｔｉｎｃａｓｅｏｆｔｈｅｔｒａｗｌｎｅｔｓｈｏｗｉｎｇｓｍａｌｌａｔｔａｃｋ ａｎｇｌｅ，ｔｈｅｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｗａｓｎｏｔｐｏｓｓｉｂｌｅ，ａｎｄｔｈａｔｉｎｔｈｅｒｅｓｐｅｃ− ｔｉｖｅｃａｓｅｔｈｅfrictioｎ−ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｄｅｐｅｎｄｅｄｏｎｔｈｅｈａｎｇｉｎｇａｎｇｌｅａｓｓｈｏｗｅｄｉｎＦｉ９．４． 無結節網地の最小構成単位である２脚の流水特性について前報（1977)'）に報告した．この 場合の平面網地模型は枠にとりつけられており，網地面と流れの成す角（迎角）が小さな場 合，枠の後流の影響を受け，実験値に誤差が生じた．従って嚢網類の場合のように，迎角が小 さな場合についての網地模型の流水抵抗特性は明らかにできなかった． 本実験は，迎角が小さな場合を含めて，網地面微小部分の流水抵抗特性を明らかにするため に，真鋪棒で試作した網地模型について前報と同種の実験を行ない解折したものである． ＊鹿児島大学水産学部漁具学研究室（LaboratoryofFishingGear，FacultyofFisheries，Kago‐ shimaUniversity,Japan)．】 ｡ Ⅱ 、 毎 n d n r 佃 鹿児島大学水産学部紀要第27巻第１号（1978）
興薗
実 験 方 法網地模型はいずれも９目で，脚長ノは８０ｍｍ，脚の直径αは4.015ｍｍであり，縮結角
ゆを４５。（内割縮結：２割９分３厘)，３７°（２割１厘)，３０。（１割３分)，２０°（６分）の４
種とした．従って網糸直径と目合長の比。/2ノは0.0251であった．これ等の網地模型について０∼90°の範囲で5°毎に迎角を設定し，網地模型の抗力成分，
揚力成分を同時に測定した．実験時の流速は0.278ｍ/ｓで，レイノルズ数は１．０１×103であ った． 抗力成分，揚力成分の検出装置は，前報とほぼ同一であり，迎角設定板にとりつけた２軸自 由のジンバルに網地模型支持棒の支点が固定されている．支持棒の上端にとりつけた２個のＵ ゲージ（新興通信：UT-600-120）で流水抵抗の抗力成分，揚力成分を検出し，ストレンメー ター（横河電機：3126型）に入れ，ペンレコーダー（横河電機：3052型）に記録させた．(Fig.１参照）検出部の試作に当っては，入念に行ない，種々の調整を試みたが，迎角設定
板の軸受部等に間隙があり，中心差等を除去できなかった．従って，流水抵抗の抗力成分 Ｄ鰯，揚力成分Ｌ鯉は次式に依って求めた． 戸 一 一 一 一 一 一 ＝ ー 一 一 一 一 − や − ‐ 一 一 一 一 一 一 可蕊
3.9℃侭 ◎ｆ Ｃｎｇｎ１ ｒ ー 一 一 画 132 Ｄ鯛＝(ＤＴ−ａ‘)−のＢ−ａ‘） Ｌ縦＝(Z,ｒ−ﾙ)−(Z,８−J‘） " fｌｏｗ Ｆｉｇ．１．Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｒａｗｉｎｇｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅntalequipmentsfor measuringwater-resistanceofthenetmodel． 結 果 及 び 考 察 今回の実験では，微小部分の網地の流水抵抗特性を明らかにすることを目的とした．測得さ れた網地模型面の抗力成分Ｄ鯉，揚力成分Ｌ鰯は前報と同様な流水抵抗の解析を行ない，抗力 (1.1） (1.2） 但し ＤＴ（Z,Ｔ)： α‘（ﾙ）： ＤＢ（Z,B)： α‘（い： 全流水抵抗の抗力（揚力）成分 全流水抵抗の止水時における中心差等に基く抗力（揚力）成分 支持棒の流水抵抗の抗力（揚力）成分 支持棒の止水時における中心差等に基く抗力（揚力）成分ＣＤ Ａｔｔａｃｋ ａｎｇｌｅ （｡）
０１７９６２７０１８２５２５１１４１７
０００２５０５３１７６２９４０３３０９０００００１１２３３４６６７８８８９８
■●●●●●●●●●●●●●●●●●●
０３７２９９８７８８７５４０２９２４０００１４７２８４１９８７４０９３８８８
０００００１１２３３４５６７７８８８８
●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
係数ＣＤ，揚力係数ＣＬ，摩擦係数Ｃ膝を求めた．即ち各設定迎角の測得値Ｄ卿，Ｌ鰯を，次式
に従い無次元化して，それぞれの係数を求めた． ２，鯛 （2.1）ｃ
､
”
＝
万
百
万
百
０５０５０５０５０５０５０５０５０５０
１１２２３３４４５５６６７７８８９
Ｃ " = 蒜 （ 2 2 ）
この場合ＩＣは回流水槽の水の密度であり，101.86ｋｇｓ２/ｍ４，Ｕは実験時の流速で，０．２７８
ｍ/s,Ｓは網地模型の面積で結節部も脚の一部と看倣し，次式で求めた．Ｓ
,
=
'
8
．
‘
(
2
‘
-
蒜
:
毒
『
）
実験に供した網地模型の面積は，Ｓ45＝0.01127ｍ２，Ｓ37＝0.01126ｍ２，s30＝0.01122ｍ２ｊＳ２０＝
0.01111,2であった． 前報と同じ手法を用い，次式によりＣＦ，ＣＤ，ＣＬを求めた． Ｃ Ｆ ＝ Ｃ Ｄ 蝿 ･ ” ｓ ６ − Ｃ Ｌ , , , s 伽 ６ （ 2 . 3 ） Ｃ Ｄ ＝ Ｃ Ｄ 噸 一 Ｃ 脹 ・ ” S ６ （ 2 . 4 ） TableEmpiricalvalueofCD，ＣＬ，ａｎｄＣＦａｔｔｈｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ ａｔｔａｃｋ−ａｎｇｌｅｏｎｅａｃｈｎｅｔｍｏｄｅｌ．５６３２６３９９９７８０２４６８８５０１１４９４１７２５７８７９５１４６８０
００００１２２３３３３３３３３２１００
●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
−．０３０ −．０１３ ．０５７ ．１０７ ．１５４ ．２２０ ．２７２ ．２７７ ．３７０ ．３７８ ．３８８ ．３８５ ．３７７ ．３４８ ．２９１ ．２２３ ．１５８ ．０７８ ．０００１０８７６７６２８８９３２６８５６７０２３９５１７２５７９００７２８２５７０
０００１２２３３３３４４３３２２１００
●●●●●●●●●●●●●●●●●●■
一．０１０ ．０６５ ．１３２ ．１８７ ．２７０ ．３１５ ．３６０ ．３９９ ．４２８ ．４３３ ．４３５ ．４２０ ．３９５ ．３９５ ．２７９ ．２３２ ．１５８ ．０９７ ．００００６３０５７８９０３９０３２６８７０８００２５９４０７６３１０８６１６９３４
０００００１２２３４５６６７８８８９９
●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
ＣＤ：drag-coe缶ｃｅｎｔＣＬ：lift-coefficentCF：friction-coefficent 9，：halfanglebetweentwoadjacentbarｓｏｆｍｅｓｈ ＣＦ ＣＬ ？＝４５．９＝３７．９＝30。９０＝２０．９＝４５．９＝37。？＝３０．９＝２０．９＝４５．９＝37。９ワー30。？＝20。 、２７９、２０６、１７６、１２３ ．３０２、２３１．１８１．１３２ ．３３２．２５１．２０４．１４９ ．３６１．２４７．２１８、１６２ ．３６８．２３２．２２１．１６７ ．３１６．２４０．２２０や１７３ ．３１０、２２３、２１８、２０３ ．３０５．２２０、２０９、１６４ ．２７８．２０４、１９６．１５９ ．２５２、１９２、１８３．１４２ ．２５４、１７９、１５２、１２４ ．２２６、１５５、１１５、０８２ ．１８１．１２７、０７７、０６９ ．１５３．０７３、０４１．０５２ ．１１２．０５９−．０１８．００９ ．０６７、０３６−．０５２、０１１ ．０３６．００５−．０７９−．００５ −．００８−．０１９−．１１０−．０４９ −．０４６−．０３４−．１２９−．１０００１８５３９８０２７３８８９８４５３３０００２５９２３０７６２７５６２５７０
００００００１２３３４５６７８９９９０
●●●●●●●●●●●●●●●●●●Ｃ
ｌ､:ダニ３７． ，:ダニ３０。 鹿児島大学水産学部紀要第27巻第１号（1978）
Ｌ４３２ＪＯＣ００００
134 ＣＬ＝ＣＬ鯛十ＣＦｏｓ伽６ （2.5） 各設定迎角毎の各係数の計算結果をTable に示した．尚，迎角６と抗力係数ＣＤの関係 をFig.２に，迎角６と揚力係数ＣＬの関 係をFig.３に，迎角６と摩擦係数ＣＦの 関係をFig.４に示した． ＣＤの値は，迎角０°の場合は０で，迎角の 増加と共に増し，迎角９０･付近で最大値を示 した．今，ｃ，をｓ伽６の函数として表わす ことができるものとして，最小自乗法を用い 回帰曲線式を求め次の式を得た． ＣＤ＝0.936s"2.426 ＣＬの値は，迎角の増加と共に増し，５０。付 近で最大値を示した後，迎角９０．でその値は ０となる、今，ＣＬをｓ伽６．”ｓ６の函数で表 わされるものとして回帰曲線式を求め，次の 式を得た． ＣＬ＝0.928s伽1.426.”S0.99β これ等の結果から前報に習い，ＣＤはｓ伽5/2 6,ＣＬはｓ伽3ﾉ26.“ｓ６で表わされるものとし て，回帰曲線式の係数を求めると，次式が得 られた．叱旭叩叩”叩““叩哩、Ｏ
● ｏ ２ ０ ４ ０ ６ ０ ８ ０ ｅ ・ Ｆｉｇ．３．Relationshipbetweenthelift-coefYicientａｎｄｔｈｅａｔｔａｃｋａｎｇｌｅｏｆ ｔｈｅｎｅｔｍｏｄｅｌ・ Ｄｏｔｔｄｅｎｏｔｓｅｍｐｉｒｉｃａｌｖａｌｕｅａｎｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｕｒｖｅｄｅｎｏｔｓｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｅｑｕａｔｉｏｎ． L 】、 ｏ ２ ０ ４ ０ ６ ０ ８ ０ ｅ ・ Ｆｉｇ．２．Relationｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｒａｇ− ｃｏｅｆＹｉｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅａｔｔａｃｋａｎｇｌｅｏｆ ｔｈｅｎｅｔｍｏｄｅｌ・ Ｄｏｔｔｄｅｎｏｔｓｅｍｐｉｒｉｃａｌｖａｌｕｅａｎｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓcurvedenotsempirical equation． g:ダニ45。Ｆ４３２１１
● ● ●０．
Ｃ０００００
− ５７００４３３２ 一一一一一一一一 ●ｐ ● ０ ２ ０ ４ ０ ６ ０ ８ ０ ｅ ・ Ｆｉｇ．４．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｒｉｃ− ｔｉｏｎ−ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄａｔｔａｃｋａｎｇｌｅｏｆ ｔｈｅｎｅｔｍｏｄｅｌ・ Ｄｏｔｔｄｅｎｏｔｓｅｍｐｉｒｉｃａｌｖａｌｕｅａｎｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｕｒｖｅｄｅｎｏｔｓｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｅｑｕａｔｉｏｎ． 。。。、 ” ＝ ２ ０ 巴 ｐ謎
噂
ＲＯ９８７６５４３２Ｊ
︵し１００００００００００
０ ● ● ● 〃 Ｃ Ｄ ＝ 0 . 9 4 3 s 〃 5 ﾉ 2 ６ （ 2 . 6 ） Ｃ Ｌ ＝ 0 . 9 6 2 s 伽 3 ﾉ 2 6 . ” S ６ （ 2 . 7 ） Ｆｉｇ．２，Ｆｉｇ．３に示した曲線はそれぞれ（2.6)，（2.7）式を示している． 一方摩擦係数は縮結によりその値に差違が有り，縮結角の減少と共にｃＦの値は減少して いる．また迎角が小さな範囲のＣ仮の値は，いずれの縮結の場合でもＣＤ，ＣＬに比べ比較的大 きな値を示している．（Fig.４参照）即ち迎角０°の場合の網地模型の流水抵抗は流体摩擦だ けであり，迎角が増加するとＣＤ，ＣＬと共にＣＦも増加する．ＣＦの場合は迎角２０。付近で最 大値を示し，以後漸減する曲線を描く．実験値は迎角９０｡付近で負の値を示しているが，理論 的に負の値は有り得ないので，実験誤差と考えた． 今，ＣＦを迎角２０・で最大値を示し，９０°で０になるような角度６′の函数であると考え， ＣＦを次式で表わされるものとした． ＣＦ＝Ｋ９，ｓ伽鯛6′･”s"6′ 但し６'＝0.643（6＋50･）である．ＣＤ，ＣＬの場合と同様な手法を用いて，それぞれの回帰曲 線式を求めた結果，〃の値を３，〃の値を５/２で表わされると考えられる．従って摩擦係数 は， ＣＦ＝Ｋ‘,Ｓ伽36′､”S5/26′ （2.8） で表わされると仮定できる．それぞれの網地模型のＫ・の値を求め，Ｋ45＝2.44,Ｋ3?＝1.74, Ｋ30＝1.55,Ｋ20＝１．２１を得た． 即ち，Ｆｉｇ．４に示すように摩擦抵抗は，縮結の増加と共に増加することが明らかになった． （2.6)，（2.7)，（2.8）式を実証するために，各設定迎角の実験値より網地の抵抗係数ＣＲ を次式で計算し，Ｆｉｇ．５．に点で示した． ｏ １ ０ ２ ０ ３ ０ ４ ０ ５ ０ ６ ０ ７ ０ ８ ０ ９ ０ ｅ ・ Ｆｉｇ．５．Ｒｅｌａｔｉｏｎshipbetweenresistance-coe缶ｃｉｅｎｔａｎｄｔｈｅａｔｔａｃｋ ａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｎｅｔmodel・ Ｄｏｔｔｄｅｎｏｔｓｅｍｐｉｒｉｃａｌｖａｌｕｅａｎｄｃｕｒｖｅｄｅｎｏｔｓｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｅｑｕａｔｉｏｎ．"
』巴136 鹿児島大学水産学部紀要第27巻第１号（1978） ＣＲ＝,／ＣＤ鯛2＋ＣＬ剛２ （2.9） 一方（2.6)，（2.7)，（2.8）式から逆算して得たＣ鷹を曲線で示した． この曲線は迎角０．の場合摩擦係数に等しく，迎角90.の場合抗力係数に等しくなる．従っ て迎角の小さな範囲では，いずれも摩擦係数が利き縮結の影響が現われるが，迎角が増加する に従い摩擦係数は小さくなり，縮結の差が無くなることを示している．即ち，刺網等のように
網地面と流れの成す角が大きな場合は縮結による影響は無視してよく，トロール網等迎角が小
さな状態で操作される漁具では摩擦係数の影響は比較的大きく，縮結による流水抵抗値には差
が生じることが分かる．宮崎等（1964)2）は平面網地について風洞実験を行ない，流れに直角に置かれた網地の抗力
は，縮結の相違による影響はほとんど認められなかったと報告し，一方小長谷（1971)3）は流 れに平行に置かれた網地模型の抵抗は，縮結の増加と共に増すことを示している．また谷口(1969)4)は各種の嚢網の抵抗を測定し，蕊網の抵抗は縮結の増加と共に増大することを示して
いる．本実験結果はこれ等の報告と一致している． 然し，Fig.５．を詳細に検討すれば，導いた実験式は必ずしも実験値と一致していない．そ の理由は，試作した検出部の中心差等を修正できなかったためと思われる．結果として実験値 がばらつき，抗力係数，揚力係数の実験式を導くにあたり，これ等の係数は縮結に無関係と仮 定して資料処理せざるを得なかった． 摩擦係数の実験式を導くにあたっても，（2.8）式の６′の設定，及び抑，〃の値の設定等に 検討の余地が残されている． 要 約 １）網地と流れの成す角を０∼90°の範囲で，５°毎に変えて網地模型面の流水抵抗成分 Ｄ卿，揚力成分Ｌ側を同時に測定した． 抗力係数ＣＤ，揚力係数ｃＬ，摩擦係数ｃＦを求める実験式は， ＣＤ＝０．９４s〃5/２６− ＣＬ＝０．９６sj"3/２６.”Ｓ６ ＣＦ＝ＫＯ,｡S伽36'.”S5/26ノ であった．但し’６'＝0．６４（6＋50｡)，Ｋ45＝2.44,Ｋ37＝1.74,Ｋ30＝1.55,Ｋ20＝１．２１であり， 実験時の流速は0.278ｍ/ｓで，レイノルズ数は1.01×103であった． ２）網地と流れの成す角が大きな場合は流水摩擦による抵抗は無視できるが，トロール網や 巾着網等の場合のように迎角が小さな場合は摩擦抵抗は比較的大きく，迎角０。の場合の流水 抵抗は摩擦抵抗に等しい．尚，摩擦抵抗値は縮結により差違を生じ縮結角が大きい程大きな値 を示すことが明らかとなった． 終りに本研究の御指導〆御校閲を賜わった本研究室教授肥後伸夫博士，並びに実験，資料処 理に多大の協力を下さった左近充浩一君に，深甚の謝意を表する．文 献 1）今井健彦・平川栄一（1977)：平面網地の流水抵抗に関する基礎的研究-Ⅱ、鹿大水紀要．２６，１６４− 171. 2）宮崎芳夫・高橋正（1964)：網地の流体抵抗に関する基礎的研究一Ⅲ．JournTokyoUniv・Fish、 ５０(2)，95-102. 3）小長谷庸夫（1971)：巾着網の設計理論に関する基礎研究．三重県大水紀要．８(3)，209-296. 4）谷口武夫（1969)：水中における各種蕊網の抵抗について-Ⅶ、日水誌．３５(7)，641-643.
