舵面積が船の操縦性に及ぼす影響について
著者
狩俣 忠男
雑誌名
鹿児島大学水産学部紀要=Memoirs of Faculty of
Fisheries Kagoshima University
巻
35
号
1
ページ
133-143
別言語のタイトル
Effect of the Rudder Area on the
Maneuverability of the Ship
ＶＯＬ35,No.１，pp､133∼143（1986）
舵面積が船の操縦性に及ぼす影響について
狩 俣 忠 男ＥｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅＲｕｄｄｅｒＡｒｅａｏｎｔｈｅＭａｎｅuverabilityoftheShip
＊ TadaoKARIMATA Abstruct Theauthorhadthechancetoinvestigateintotheeffectofthechangeofrudderareaonthe maneuverabilityｏｆｔｈｅｓｈｉｐ，throughthetwoships・ OneofthemnamedNo､32ＳＵＭＩＨＯＨＭＡＲＵ（Ｇ､Ｔ、131.95tons)hadherhullextendedby 2､６metersinordertoenlargeherlivefishholdAfterthat，ｏｎｔｈｅｃｌａｉｍｏｆｔｈｅｃｒｅｗｔｈａｔｔｈｅ ｍａｎｅuverabilityoftheshipgotworsethanbefore，shewasremodeledagain；theincreaseofthe rudderareabyabout８％andtheshapechangeoftherudderintosquaretype．Theothership namedNANSEIMARU（Ｇ､Ｔ､82.97tons)alsohadherhullprolongedbylmeterinorderto increasethecapacityoｆｔｈｅｃｒｅｗｓａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｆｒeshwatertank Themeasurementwascarriedoutonthosetwoshipsbeforeremodelingworkandafterthat throughZig-zagtestandtumingtrialstostudytherelationbetweentherudderareaand maneuverability・ Thefollowingresultsareobtained： 1）TheincreaseoftherudderareamadeNo.32SUMIHOHMARUimprovehertumingability andquickresponsibilityandstabilityinsteering・Andtheycangottheexpectedresult， 2）ConcemingNANSEIMARU,thevarietyofeachfactoroftheshipdependsonthelength ofherhul1．Ｓｏｗｅｍａｙａｓｗｅｌｌｒｅｇａｒｄｔｈｉｓｓｈｉｐａｆｔerremodelingworkasdifferentfromthat beforeremodelingwork,､andcomparethembyusingzerodimensionmaneuverabilityindicesK， andＴ'、 3）Evenifthevariationoftherudderarearatiomaybesmall,itseemstohaveinfluenceonthe quickresponsibilityandstabilityinsteeringofship． 船体の諸元が変化した場合は操縦性も変化するが舵の影響は特に大きい．実船において測 定するには時間，経費，労力等種々の制約があって詳しく計測することは困難であるため機 会が少なく，またその結果を単純に舵のみの影響とすることは難しいが，２隻の漁船につい て測定する機会を得たので報告する． ＊ 鹿児島大学水産学部漁船運用学研究室 (LaboratoryofFishingVesselSeamanship，FacultyofFisheries，KagoshimaUniversity， 4-50-20Shimoarata,Kagoshima,890Japan）１３４ 鹿児島大学水産学部紀要第35巻第１号（1986）
第32住宝丸（総トン数131.95トン）は，先に活漁鎗を大きくするため船体中央部を2.6ｍ
延長し，総トン数において98.65トンから131.95トンに増加した．しかし，改装後操縦性が
特に悪くなったという乗組員の訴えにより舵の形状並びに面積を変える等の改装工事を実施
した．また，南星丸（総トン数82.97トン）は清水槽および乗組員の居住区の増大を図るため船
体中央部を1.0ｍ延長し，総トン数において75.14トンから82.97トンに増加した．
この２隻の漁船について，改装工事の前後において旋回試験，およびＺ試験を実施し，
操縦性への影響について考察した．実 験 方 法
１．第32住宝丸について Ｔａｂｌｅｌは，同船の船体ならびに改装前後における舵の要目を示したものである． Table１．Principalparticularsof“No.３２ＳＵＭＩＨＯＨＭＡＲＵ，， Lengthoverall Lengthb.ｐ・ Breadth（mld.） Depth（mld.） Grosstonnage Nettonnage Mainenginｅ Propeller Rudder：Area Aspectratio 〔Beforeremodeling〕 ３５．０５ｍ ３０．９０ｍ ５．８０ｍ ２．８５ｍ １３１．９５ｔ ６５．２６ｔ ４CycleDieselEngine ８５０ｐｓ×ｌ２００ＲＰＭ ＦＰＰ４Ｂｌａｄｅｌ８００ｍｍ Ｒｉghthandedsinglescrew ２．３００㎡ １．７２６ 〔Afterremodeling〕 ３５．０５ｍ ３０．９０ｍ ５．８０ｍ ２．８５ｍ １３１．９５ｔ ６５．２６ｔ ｌｓｅｔ 2.485㎡ １．７３９また，Ｆｉｇ．１に舵の構造図を示す．舵面を後方に38mm，上方に105mm引き伸ばし，舵面積を
2.300㎡から2.485㎡に約８％拡大した．また，舵面後部の形状を図のごとく角型に改造した．
図において，斜線の入った部分が改装された個所である．実験は舵改装前は愛媛県法花津湾
において，改装後は鹿児島湾奥のいずれも極めて平穏な水域を選び，ほとんど無風に近い状
態で実施した． 試験は，Ｚ試験と旋回試験により，満載状態および軽荷状態において次に示す項目につ いて実施した．Ｚ試験について，速度は高速（１０ｋt.）と中速（７∼８ｋt.）の２種類，舵角は10.Z，２０.Z，
30.Ｚの３種類について行なった．旋回試験は，浮標方位盤法により，速度は６ｋt.，８ｋt.，１０ｋt、において，舵角10.,20.,
30.について右旋回，左旋回をそれぞれ１回ずつ実施した．〕 ④③8‘、ＰＬＡＮ
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Ｆｉｇ．１．ＲｕｄｄｅｒｐｌａｎｏｆＮｏ､３２ＳＵＭＩＨＯＨＭＡＲＵ・ Ｔｈｅｈａｔｃｈｉｎｇｓｈｏｗｓｔｈｅｎｅｗａｒｅａｏｆｉｍprovedrudder． 試験時の同船のコンディションはＴａｂｌｅ２に示す通りである．本船は活魚運搬船であるため前後２臆の活魚鎗に海水を潅水することにより短時間で容易に所定の喫水とすることが
できるので満載状態および軽荷状態の設定に好都合であった．舵改装後の試験においては船 のコンディションに特に細心の注意を払い，燃料タンクおよび清水タンクの状態をほぼ同じ くすると同時に活魚鎗を調節して改装前とほとんど同じ状態で試験することができた． ２．南星丸について南星丸の船体延長工事前および工事後の船体主要目をＴａｂｌｅ３に示す．
実験は，鹿児島湾奥の平穏な海域において無風に近い状態の時を選んで行なった．実験時
の本船のコンディションをＴａｂｌｅ４に示す．本船は延長工事により船の長さが変わっているので，工事の前後ではＢ／Ｌ，ｄ／Ｌ，Ｃｂ，
排水量等も変わっている．従って，改装工事前後の喫水を等しくすることは出来ず，両者共
に通常航海時の平均的な喫水を選んで設定した．舵面積比は船体延長に伴い浸水面積が変わ
るので1/23.6から1/25.3に変化した． 操縦性試験は第32住宝丸同様，Ｚ試験および旋回試験を実施した．Ｚ試験は，船速を4.5Ｋt，６．５Ｋt，８．５Ｋtの３種類とし，舵角５.Z，１０.Z，１５.Z，２０.Z，
１３６ 鹿児島大学水産学部紀要第35巻第１号（1986） Table２．Testcondition“No.３２ＳＵＭＩＨＯＨＭＡＲＵ，， L妙z”'２j伽〃 Weather Windforce Seacondition Draft：Fore After Mean Trim Displacement Rudderarearatio LOazJcひ7zｆ"吻祁 Weather Windforce Seacondition Draft：Fore After Mean Trim Displacement Rudderarearatio 〔Beforeremodeling〕 Cloudy O ∼ １ Ｖｅｒｙｓｍｏｏｔｈ １．０８５ｍ ３．０３５ｍ ２．０６０ｍ １．９５０ｍ 219.1ｔ ｌ/27.67 Cloudy O ∼ l Verysmooth １．８８５ｍ 3.260ｍ 2.573ｍ 1.375ｍ 302.5ｔ l/34.56 〔Afterremodeling〕 Ｆｉｎｅ Ｏ ∼ l Verysmooth １．０９０ｍ ３．０４０ｍ ２．０６０ｍ １．９５０ｍ 219.5ｔ ｌ/25.67 Ｆｉｎｅ Ｏ ∼ l Verysmooth １．８７５ｍ 3.275ｍ 2.575ｍ １．４００ｍ 302.8ｔ l/32.01 Table３．Principalparticularsof“ＮＡＮＳＥＩＭＡＲＵ” Lengthoverall Lengthb.ｐ・ Breadth(mld.） Depth(mld.） Grosstonnage Mainengine Propeller Rudder：Area Aspectratio 〔Beforeextension〕〔Afterextension〕 ２５．３０ｍ ２６．３０ｍ ２０．７０ｍ ２１．７０ｍ ５．７０ｍ ５．７０ｍ ２．５５ｍ ２．５５ｍ ７５．１４ｔ ８２．９７ｔ ＹＡＭＭＡＲ６Ａ−ＵＴ４ＣｙｃｌｅＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅｌｓｅｔ ４００ｐｓ×１２００ＲＰＭ ＣＰＰ３Ｂｌａｄｅｌ６００ｍｍ Ｌｅｆｔｈａｎｄｅｄｓｉnglescrew 1.980㎡ 1.980㎡ １．６３６ １．６３６
Table４．Testconditionof“ＮＡＮＳＥＩＭＡＲＵ，， Weather Windforce Seacondition Draft：Fore After Mean Trim Displacement Rudderarearatio 〔Beforeextension〕 Ｆｉｎｅ Ｏ ∼ １ Ｖｅｒｙｓｍｏｏｔｈ １．６５０ｍ ３．０００ｍ ２．３２５ｍ １．３５０ｍ 153.5ｔ ｌ/24.3 〔Afterextension〕 Ｆｉｎｅｂｕｔｃｌｏｕｄｙ Ｏ ∼ １ Ｖｅｒｙｓｍｏｏｔｈ １．６８５ｍ ２．９２５ｍ ２．３０５ｍ １．２４０ｍ 162.3ｔ ｌ/25.3 25。Z，３０.Ｚで実施した．速度はＣＰＰの翼角を変化して設定した． 旋回試験は浮標方位盤法により，船速4.5Ｋt，６．５Ｋt，８．５Ｋtにおいて，舵角10.,20., 30.,35。で右旋回および左旋回を１回ずつ行なった．
結 果 と 考 察
１．第32住宝丸についてＦｉｇ．２は満載状態，Ｆｉｇ．３は軽荷状態におけるＺ試験の結果で高速（１０ｋt）および中
速（満載状態７ｋt，軽荷状態８ｋt）における舵改装前後の旋回性指数Ｋ及び追従安定性指 数Ｔを示したものである． 図において満載状態ではＫは高速で約18％，中速で約14％大きくなっており，Ｔは高速 で約21％，中速で約26％小さい値を示している．また，軽荷状態ではＫは高速で約15％大 きい値を示しているが，中速ではほとんど変化していない．Ｔについては高速で約27％， 中速で約30％小さくなっている． 以上の結果から，舵の改装により全般的に旋回性，追従安定性共に改善されているが，軽 荷状態ではＫはほとんど変化はなく，Ｔのみ小さい値となり，舵面積の僅かな変化に対し ては旋回性については変化が少なく，追従安定性に影響が現れるものと思われる．次に，Ｆｉｇ．４に満載状態，Ｆｉｇ．５に軽荷状態における旋回試験の結果を示す．図はそれ
ぞれ右旋回，左旋回におけるＤＡ／L，ＤＴ／Ｌ，Ｄ／Ｌを示したものである．その結果10.,20., 30.いずれの舵角における旋回でも全て舵改装前より改装後のものが小さい値を示している． 以上の結果より，改装後は舵面積比において満載状態で8.0％，軽荷状態で7.8％増加した が，この程度の舵面積の変化でも十分に操縦性が改善されることが分かった． ２．南星丸について 本船の場合は，前述の通り船体延長工事により改装の前後では船の長さＬが変化するのでＢ／Ｌ，ｄ／Ｌ，Ｃｂが変化し，通常航海時の喫水，排水量も異なった値となる．従って，
２隻の異なる船として取り扱い，操縦‘性について比較する場合は無次元化した指数Ｋ'，Ｔ′ とすることが適当である．Ｆｉｇ．２． 鹿児島大学水産学部紀要第35巻第１号（1986） ComparisionbetweenNo､３２ＳＵＭＩＨＯＨＭＡＲＵｂｅｆｏｒｅｒｅｍｏｄｅｌｉｎｇｒｕｄderandthat afterremodelingonindexKandTintheloadcondition．
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６ ２ ０Ｆｉｇ．６はＺ試験の結果を示したものである．本船の場合は舵についての改装はしていな
いが船体延長により舵面積比は５％小さくなっている．図においてＫ'はほとんど変化がな く，旋回性については影響がない．Ｔ'については延長後の値が11％大きくなっており追従 安定性が僅かながら悪くなったことを示している．ここでも，舵面積比が僅かに変化した場合は旋回性よりも先ず追従安定性にその影響が現
れることを示している．K色T《
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142２
Ｆｉｇ．７は旋回試験の結果を船の長さに対する定常旋回径の比で示したものである．
図では舵面積比が小さくなったにもかかわらず船体延長後の値が小さくなっている．これ
は船体延長により抵抗が増加したため延長前と同じ速力で走るためには機関の出力を大きくしなければならず，そのため舵の受けるプロペラ流が大きく働いて舵圧が大きくなるためと
考えられる．､
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鹿児島大学水産学部紀要第35巻第１号（1986）4.5
２
4.5
Rudderangle舵面積を大きくする改装を行った第32住宝丸および船体延長工事を行なった南星丸の２隻
船について，改装前および改装後にＺ試験および旋回試験を実施して操縦性の変化を調
の船について， 要S ､ ５ a 5
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３５。 … … … △ … … … Beforeextension………○………□………△-…-…・ A f t e r e x t e n s i o n − ■ −● ▲ − Ｆｉｇ．７．ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎＮＡＮＳＥＩＭＡＲＵｂｅｆoreextensionandthatafterextensｉｏｎＤ/Ｌ、 約 20。 ３０。 ………□…．．…。４） 査し，次の結果を得た．
