平面網地の流水抵抗に関する基礎的研究 I : 網地
素材の比較実験
著者
今井 健彦, 平川 栄一
雑誌名
鹿児島大学水産学部紀要=Memoirs of Faculty of
Fisheries Kagoshima University
巻
26
ページ
157-164
別言語のタイトル
Basic Studies on the Plane Net set into the
flowing Water I : Comparative Experiments on
the Netting Materials
Ｍｅｍ・Fac・Fish.，KagoshimaUniv･ ＶｏＬ２６ ｐｐ､157∼164（1977）
平面網地の流水抵抗に関する基礎的研究−１
網地素材の比較実験
今 井 健 彦 ＊ ・ 平 川 栄 一 * ＊
BasicStudiesonthePlaneNetsetintotheflowingWatel-I
ComparativeExperimentsontheNettingMaterials
TakehikolMAI＊andEiichiHIRAKAwA*＊ Abstract Althoughvariousdefbrmationsmaybenotedonnetting,whenitissetintotheHowingwater， ｉｔｉｓｎｏｔｉｍｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｒｅｇａｒｄａｓｍａｌlportionofthenettingasaplane・Ｉｔｉｓｐｒｏｐｅｒｆｂｒｕｓｔｏ ｍａｋｅｃｌｅａｒｔｈｅHuiddynamicpropertiesofthenetting,byusingasimplifiednet-models・ Forthepurposeofthis,itwasplannedtomaketheknotlessplanenet-models,usingvinyl-chlo-ridecylindrical-barinsteadofnettingtwine・ Inthispaper，somedescriptionsweremadecomparativeexperimentsonnettingmaterials consistingofthevinyl-chloridecylindrical-bar,andthecremonanettingtwine・ Ｔｈｅmeasurementswerecarriedoutwiththehand-madeequipment，whichwascapableof measuringsimultaneouslyboththedraggingcomponentandthelimtingcomponenttobede-rivedfromthenettingmaterial,ｗｈｅｎｔｈｅｙｗｅｒｅｓｅｔｉｎｔｏｔｈｅＨｏｗｉｎｇwater･ Thedrag-coeHicientCD，thelift-coe缶cientCL,andfi.iction-coeHicientCFaretobecalculat‐ edfromthemeasuredvaluesofCDmandCLmasinthefbllowingfbrmulae：− ＣＤ＝ＣＤｍ−ＣＦｃｏｓａ ＣＬ＝CLm＋C"ｓｉｎａ ＣＦ＝CDmcosa-Qmsina ThevaluesofCDandCLobtainedconcerningthevinyl-chloridecylindrical-barshowedfigures about２０％lessthanthoseobservableinthenettingtwine,whilethevaluesofCF,showedfi‐ guresabout50％lessthanthose．平面網地の流水抵抗の研究は，寺田等'）に端を発し，田内等2)，三宅3)，田内4)，藤田等5)，
宮本等6)，及び宮崎7）により研究されて来た．
網地は流れによって種々の網成りを形成するが，網地の微小部分は平面と看倣すことがで
きるので，平面網地模型について基礎的知見を得るために水槽実験を計画した．
先ず網地模型素材の流水抵抗特性を解明するために，網糸（直径４ｍｍ：クレモナ，２０番
＊鹿児島大学水産学部漁具学研究室LaboratoryofFishingGear,FacultyofFisheries,Kagoshima
University,Japan*＊長崎県水産改良普及員FisheriesofYicerofNagasakiPrefecture,Japan
158 鹿児島大学水産学部紀要第26巻（1977）
手，２６本，３×３）と円柱形状の塩化ビニール溶接棒（同径）について比較実験した．
実 験 方 法網地模型素材の面が流れと成す角αが任意に設定でき，流れに平行な抵抗成分、伽と，
流れに直角な抵抗成分Ｌ"が同時に測定できる構造の抵抗測定装置を試作した．（Fig.１.参
照） 『一･･−一 ｡｡.ー−−ーーーー一一−一ー司 り ●ひga5雪
砦f§［
！
日 CurmQnI 一 S瞳Ｇ１Ｗ前０ ： Ｃ 、 Fig.１．Schematicdrawingofexperimentalequipmentsfbrmeasuringwaterresistance ofthenettingmaterials．網地素材取付枠支持棒の支点は，２軸自由のジンパルとし，軸受部にはボールベアリング
を用いた．ジンバルは角度設定板の上に取付けてあるので，素材は流れの中に任意の角度で
設定できる．流れに平行な方向と，流れに直角な方向にＵゲージ（新興通信：UT-2K-120）
を取りつけ，枠の支持棒の頂点に取付けたリングとＵゲージの受感部を真錆棒で接続した．
Ｕゲージはストレンメーター（横河電機：3126型）に接続され，それぞれの流水抵抗をフ
ラットベッドレコーダー（横河電機：3052型）に記録した．（Platel,２参照）
角度設定の範囲は０∼90oであり，設定角度は，０．，３o，５．，１０．，１５．，２０．，３０．，40.,
45.,50.,60.,70。，７５．，８０．，８５．，９０。の16段階であった．
素材の長さを500ｍｍとし，取付枠（直径5ｍｍ,610×610ｍｍ）にFig.１.のように固定し
た．素材相互の干渉を考慮し，且つ枠と素材の流水抵抗を勘案して，素材の数を３本にした．
素材の流水抵抗値は全抵抗値より枠の抵抗値を差引き，モーメント計算し，素材１本の、"，
Ｌ"を得た．資料処理に当って，軸受部の摩擦抵抗は無視できるものとした．
実験は本学部回流水槽にて行ない，水槽の水深は８０ｃｍ，水温10.6.Ｃ，流速２８ｃｍ/seｃで，
レイノルズ数は1.009×108であった．蕊熱 159 今井・平川：平I､網地の流水抵抗に関する』世礎的研究−１ Ｄ:Dragforce L：Ｌｉｆｌｆｏｒｃｅ Ｆ:FricIionforce qfMeasureddragfoにｅ ＬＩｎ：MeasuredIiflforce 〆:Altackan91eofcylinder Fig,２．rorcc(D』Ｌ’五,Ｄ,鵬,Ｌ,腿)andaLtackanglc(α･),observableoncylindrical-barin theHowingwaLel.．
腫鋤磯蝋罫；⋮鰯
l上守蕊瀧騨鍵灘
鷹歴 dｅｒ職
Ｃｕ｢ｒｅｎｔ 〆、
ＨａｔＣｌ・Totalsystemofm(､asul･ｌｎｇｃｑｕｌＰｍｃｎｔｓ、 １．Dctcctingdcvice ２．Strain-mctcl、 （Yokogawa,Typc3126） ３．Pcn-1･cco1･der （Yokogawa,Typc3052） ＰｌａｔＧ２，Ｔｈｅｄｃｔｅｃｌｊｎｇｄｃｖｉｃｃｏｆｔｈｃｎｏｗｉｎｇ ｗalcrresl5tancc, ４．Sensol･ordragging-comlponcnt （U-gaugc） ５．Scnsororlining-componcnL （U-gauge） ６．Ｇｉｍｂａｌｒｉｎｇ ７．Settinglplatemor5xingthc attackangle． 流 水 抵 抗 の 解 折綱地を椛成する脚が独立に流水抵抗を受け相互の干渉が無いと仮定すると，脚は単純な円
柱形状の物体と考えることができる．物体の受ける流水抵抗はレイノルズ数の小さな場合はストークスの抵抗法則に従い速度Ｕ
に比例し，レイノルズ数の大きな場合は，ニュートンの抵抗法則に従い速度の２乗に比例す
る．円柱の受ける流水抵抗が，ストークスの抵抗法則からニュートンの抵抗法則に遷移する
のは，レイノルズ数が１×102∼５×102の範州であることをＳ､Goldstein等8）が示している．
160 鹿児島大学水産学部紀要第２６巻（1977）
一方藤田等5）は漁網で実験を行ない，この遷移域に対するレイノルズ数は，４．５×102∼7.5
×102であることを報告している．本実験のレイノルズ数は，トロール網の曳網状態に合せ
１×103としたので，ニュートンの抵抗法則に従うと考えた．
１本の網地素材が受ける流水抵抗Ｒを法線方向分力Ｐと接線方向分力Ｆに分けると，Ｐ
は圧力抵抗，Ｆは摩擦抵抗である．Ｐは更に流れに平行な抵抗成分，（抗力）と，流れに直
角な抵抗成分Ｚ,（揚力）に分解できる．（Fig.２.参照）
Ｒ＝Ｐ＋Ｆ＝Ｄ＋Ｌ＋Ｆ（
2
.
1
）
素材の流水抵抗は流れに平行な抵抗成分、,,と，流れに直角な抵抗成分Ｌ耐として測得さ
れる．、,,,Ｌ耐とＤ,Ｌ,Ｆの間には，Ｄ加＝Ｄ＋Ｆｃｏｓα
（
2
.
2
）
Ｌ加＝Ｌ−Ｆｓｉｎα
（
2
.
3
）
の関係がある．但しαは設定角度（。）である．Ｄ,Ｌ,Ｆ,、",Ｌ卿を無次元化したＣＤ，（抗力
係数)，ＣＬ（揚力係数)，ＣＦ（摩擦係数)，Ｃ",､，ＣＬ,,,を求めると，
ＣＤ"＝ＣＤ＋ＣＦＣOSα
（
2
.
4
）
ＣＬ"‘＝ＣＬ−ＣＦｓｉｎα
（
2
.
5
）
(2.4)，（2.5）式より，ＣＤ＝ＣＤ"‘一ＣＦＣOSα
（
2
.
6
）
ＣＬ＝ＣＬ",＋ＣＦｓｉｎα
（
2
.
7
）
尚Ｄ＝Ｐｓｉｎａ，Ｌ＝Pcosaであるから，Ｃ
Ｌ
ｃＤ−−型ムー
（
2
.
8
）
ｓｉｎα一ｃｏｓａ (2.6)，（2.7)，（2.8）式より，ＣＦ＝ＣＤ"’ｃＯＳａ−ＣＬ"Ｓｉｎａ
が導かれる．このようにして測得値Ｄ1,,,Ｌ,"より，ｃ､,ｃＬ,Ｑを求めることができる．
(
2
.
9
）
結果及び考察
前述の実験方法で網地模型素材の抗力成分、"と揚力成分Ｌ”を測定した．測定値は乱れ
や剥離渦等のために可成りの幅があった．塩化ビニル棒の場合のＣＤ”の値をFig.３．に，
同ＣＬｍの値をFig.４．に示した．黒丸印は，いずれも平均値ＣＤｍ,ＣＬ",の値を表わしている．
クレモナ網糸の場合も同様にしてCDI､,ＣL耐を求め，（2.6)，（2.7)，（2.9）式を用いて各設
定角度別のＣＤ,Ｑ,Ｃ”を計算した．塩化ビニル棒素材の結果をTable１．に，クレモナ網糸
今井・平川：平面網地の流水抵抗に関する基礎的研究−１ CD、 CD、 1.2 1.0 ８ ､ ６ ､ ４ ０ ２ ０ 5 ０ ７ ０ ８ ０ ９ ｍ ５ Ｕ ７ ０ ８ ０ ９ ｍ 〆 （ 。 ） 〆 ( ｡ ） Fig.３．Relationshipbetweenthemeasureddrag-coeHicient(CD､)andtheattackangle(α･)． ＣＬｍ CLm ２ ２ ０ ０ Ｕ ６ ０ ７ ０ ８ ０ ｇ Ｃ ０ １ ０ ２ ０ ３ ０ ４ ０ ５ ０ ６ ０ ７ ０ ８ ０ ９ ０ 〆(。） α ( 。 ） 〆 ( 。 ） Fig.４．Relationshipbetweenthemeasuredlift-coeHicient(CL")andtheattackangle(α･)． １６１
素材の結果をTable２．に示した．縦軸にＣｂ,ｑ,Ｇをとり，横軸に設定角度αをとって，
前者の計算値をFig.５･に，後者の計算値をFig.６．に示した．
田内等2）は網糸の流水抵抗について，接線方向分力Ｆが法線方向分力Ｐに比らべて小さ
く無視できると考え，圧力抵抗Ｐを，
Ｐ＝Ｒ,Lsinα
（
3
.
1
）
で表わした．この場合Ｒ上は，流れと成す角が直角の場合の流水抵抗値である．
Landweber等9）は円柱について実験し，
P=RLSin2α
（
3
.
2
）
を得ている．先達に習い圧力抵抗Ｐをｓｉｎａの函数を考えると，
0.030 0.002 0.005 0.022 0.049 0.131 0.279 0.340 0.373 0.516 0.716 0.731 0.742 0.781 162 0.057 0.019 0.028 0.094 0.134 0.226 0.307 0.340 0.324 0.322 0.260 0.196 0.131 0.068 Table１．ＶａｌｕｅｏｆＣＤｍ,CLm,ＣＦ,,Cpand CLatthevariousattackangle(α･） oncylinder． Table２．ＶａｌｕｅｏｆＣＤｍ,ＣＬｍ,ＣＦ，CDand CLatthevariousattackangle(α･） ontwine．
２５３７２９７５２５１０７９００１２５５２２１２７５５２
０００００１３４５７８９９０
●●●●●●●●●●●●●●
０００００００００００００１
0.020 0.010 0.054 0.190 0.160 0.213 0.269 0.239 0.187 0.226 0.195 0.181 0.150 0.085 “(。） ｏｆ(◎） Fig.５．Therelationshipsofdrag-coefIicient(CD)，Fig.６．Therelationshipsofdrag-coe田cient(CD)， lift-coefBcient（ＣＬ）andfriction-coe缶cient lift-coefIicient（CL）ａｎｄ髄ction-coe缶cient （CF)ofthevinyl-chloridecylindrical-barto （CF)ofthecremonanettingtwinetothe theattackangle(α･)．attackangle(ａ｡)． ａ 。 Ｃ Ｄ ｍ Ｃ Ｌ ｍ Ｃ Ｆ ＣＤ ＣＬ α 。 Ｃ Ｄ ｍ Ｃ Ｌ ｍ Ｃ Ｆ Ｃ Ｄ ＣＬ７３６２４６９５９９７４９０４６７０４７８２２１１５６９
０００１１２３４４４３２１０
●●●●●●●●●●●●●●
００００００００００００００
Ｕ０３５０５０００５０００５０５０
１１２３４４５６７７８８９
肪挫旧肥羽師叫的皿別Ⅳ師的弱即明
００００１１２３４４６７７７７０●●●●●●●●●●●●●●●●０００００００００００００００８
０側川州陥川畑珊別泌皿即側側００
●●●●●●●●●●●●●
０００００００００００００
０３５０５０００５０００５０５０
００００００００００００００１１
００００２２３５５６８９９９００
似羽陥砧Ⅱ佃糾羽別駆犯切開開拓師
１１２３４４５６７７８８９
６２７３９９６５６３４０１
０肌船舶朋肥肥別妬肥塑旧肥似００
●●●●●●●●●●●●●
０００００００００００００
0.014 0.018 0.024 0.112 0.093 0.107 0.172 0.099 0.105 0.’'6 0.120 0.106 0.099 0.072 鹿児島大学水産学部紀要第26巻（1977） ＤＬＦ ＣＣＣ 恥ｑ味 ● 『 ］今井・平川：平面網地の流水抵抗に関する基礎的研究−１ 163
Ｃ
Ｄ
=
.
/
・
(
S
i
n
α
）
（
3
.
3
）
ＣＬ＝ｇ(sina・cosa）
（
3
.
4
）
となる．Ｇは表面粗度や迎角等の函数と想定され，実験値から次の式で表わされると考え
た．ＣＦ＝ん(sina･cosa）
（
3
.
5
）
Table1.,Table２．の実験値について，最小自乗法により曲線式を求めた．
塩化ビニル素材の場合ＣＤ＝０．７８ｓｉｎ2.6α
ＣＬ＝０．８１ｓｉｎ１．６α・cosl､Oa
CF＝０．２２ｓin1.0α･ＣＯＳ０．５α
クレモナ網糸素材の場合ＣＤ＝１．０２ｓin２．６α
ＣＬ＝０．９７ｓin１．６α･cosl,Ｏａ
ＣＦ＝０．４３ｓin１．０α･coso､７α
前述の実験式を一般式に直すと，ＣＤ＝αＳin２．６α
（
3
.
6
）
ＣＬ＝６ｓin１．６α･COSα
（
3
.
7
）
ＣＦ＝ＣＳｉｎａ・COSo･６α
（
3
.
8
）
が得られ，求めた曲線式は実験値と良く一致した．
係数α'６の値は，後者に比べ前者は約20％小さく，係数ｃの値は約50％小さな値を示し
た．即ち，表面の滑かな塩化ビニル棒素材は，クレモナ撚糸に比べ圧力抵抗で約20％，摩擦
抵抗で約50％小さいことを示している． 要 約 １）網地素材の抗力成分Ｄｈと揚力成分Ｌ噸を測定し，ＣＤ耐,ｑ耐を求め，次式により素材の抗力係数ＣＤ，揚力係数ＣＬ，摩擦係数らを求めることができる．
ＣＤ＝ＣＤ沈一ＣＦＣＯＳａ
ＣＬ＝ＣＺ,"‘＋ＣＦｓｉｎａ
ＣＦ＝ＣＤ郷ＣＯｓａ−ＣＬ伽Ｓｉｎａ
164 鹿児島大学水産学部紀要第26巻（1977）
