長 崎大 学 水 産学 部 研 究 報告 第62号(1987)
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波浪中における平面網地の挙動(予 報)
山 根 猛,*西 ノ首 英 之,中 才 啓,西 岡 進*
Behaviour of a Plane Net Exposed to Regular Wave (Preliminary Report)
Takeshi YAMANE, Hideyuki NISHINOKUBI,
Kei NAKASAI and Susumu NISHIOKA
The attention is focused on the feasibility and advantage of using simulation technique in the study of fishing gear motion.
Plane model net whose upper and lower ends were fixed by the ropes was sub- merged parallel to the wave in the experimental water tank,and washed by the wave whose period was changed in the range of 0. 9-1. 4sec.
The horizontal displacement of the knots was measured and the results were compared with the values calculated by the finite element method (FEM).
It was obtained that the direction of net motion of upper portion represents the opposite direction in the lower portion of the net,and it is in good agreement with the second mode of the FEM analysis.
It has been found that finite element method is much easier to examine the mesh configuration as the first approximation.
Key words :
波 浪Wave ;
刺網Gill net ;
網 目変 形Mesh behaviour ;
有 限要 素法Finite element method
波 浪 中に おけ る漁具 の運動 特性 を知 る事 は合 理 的 な漁 具 の設計,運 用 に際 して重要 で あ る。特 に水面 近 くにお いて使 用 され る刺網 類 の場合,網 地が 水面 下 に垂 直 に展 開 して使用 され るので 浮子綱,沈 子綱 の運動 方 向,振 幅 がそ の網成 りに大 き く影 響す る。
さらに波 浪 に よる浮子綱 の上 下動 の く り返 しは網地 部分 の緊張 弛緩 運動 を生 じさせ,網 目形状 を大 き く 変化 させ てい る もの と考 え られ る。
実 物 網 に よ る試験 結 果ｹ粉)は 波 浪 条件 に よ り浮 子綱 と沈 子綱 の運動 方 向が 同調 しない場合 が あ る事 を示 した。 さ らに網 地部 分 が上層 か ら下層 にな るに 従 って網 目の開閉 の程度 が大 き くな り,下 層部 程羅 網 率が 低 くなる傾 向 を示 したｹ)。二 重 刺網 を使 用 し て の 水槽 実験 結 果ｳ)も 波 浪条 件 に よ り浮 子 綱 と沈 子綱 にお ける運動 の位相 に差 が生 じ,浮 子 綱 の運動
の 山 と沈子 綱 の運動 の 谷 とが一 致 した場 合 に は網 丈 の上層 で は波 浪 に よる上下 運動 が大 き く,下 層 は水 平運動 が 大 き くな る事 を示 した。 これ らの結 果 は実 験条 件が 異 なる に もかか わ らず 網地 の よ うに比較 的 柔軟 な格 子状物 体 が波 浪 に よ り運動 す る場合,波 浪 条件 によ り程 度 は異 な るが,基 本 的 には網 地部分 は 緊張 弛緩 を くり返 し,下 層 程網 目形 状 の変化 の程 度 が大 き くな る こと を示 唆 して い る。 従 って刺 網 の漁 具機 能(網 目に魚 を刺 させ る,絡 ませ る)を 考 えた 場合,網 目形状 は漁獲性 能 に密接 に関係 して くる。
網地 の よ うな柔軟 な物体 の波浪 の影 響下 にお ける網 目形状 の 変化 につ いて の厳密 な取 り扱 いに は非常 に 困難 な問 題が あ り,過 去 の研 究 で は主 に網 目の平 均 的 な伸 縮 量 と波 浪 との 関係 につ い て整 理 され て お り,刺 網 の運動(網 目の 開閉 を中心 と した もの)に
*近 畿 大学 農 学 部 水産 学 科(〒577東 大阪 市 小若 江3‑4‑1)
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山根，西ノ首，中才，西岡：波浪中における平面網地の挙動ついては基礎的な資料は得られているがまだ十分に は究明されていない。
そこで，本研究では問題を単純化するために網地 部分に着目し，格子状物体の面内運動として，枠に 取り付けられた平面網地の網目形状変化と波浪との
・関係について水槽実験により検討する事を目的とし
た。
材料と方法
実験に使用した網地は2重蛙又φナイロン単繊維 で，網糸直径0．7mm，脚長3。8cm，幅59cm×網丈49cm
（縮結率4割）の平面網地としてロープ（直径4mm）
に取り付けたものを模型網とし，Fig．1に示すよう な方法で鉄枠に取り付けた。
結果と考察
ここでは網目の形状変化についての基礎資料を得 るために，網羅方向の7目に着目し，各結節の位置 の変化と波浪との関係について整理した。
結果の代表例を波高／波長（H／L）の関数として Fig．2に示す。結節の水平方向の移動量（最大値）
は移動量が最大となる最上段の結節について示し た。Fig．2より移動量が大きくなる波浪条件（H／L）
では網丈方向における各結節問の位相差が小さい。
ラ
￠
m
@博05 0
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9
0
1
2
34
495 6
76．5 59
Fig． 1． Model of webbing
（Unit ：cm）
実験はフラッター型造波水槽（長さ50m，幅3．5m，
深さ1．8m）の中央部に波の進行方向に平行に模型 網を設置して行った。波浪条件として，波高は16cm
−44cm範囲の7種類，周期は0．9sec−1．4sec範囲 の7種類である。模型網の運動と水面の上下動は水 槽側面の観測窓（縦1m×横2m）を通してビデオ装 置により毎秒30コマで記録した。網地形状変化は Fig．1に示す網地中央部の結節52点の移動量として 波が定常状態に達した時から2周期分ビデオデジタ イザを用いてビデオテープから読み取った。
01234567
一〇こ逗 ↑O C2起ωO飢
O・051 0063 O・087 0092 O・12 O・13 O・15
H／LFig． 2． Displacement of the uppermost knot and phase lagat each steepnees
Fig．1に示したように模型網は枠にロープを介して 取り付けられているから，結節は各水深における波 動に従って運動しているとして差しつかえないと考 えられるので共振している可能性がある。一方，移 動量が比較的小さい波浪条件の場合についてみると 各結節問の位相差は顕著になっている。ここで，各 波浪条件における位相差についてはデータの読み取 り時間の原点が異なっているので直接比較はできな いが，水粒子軌道の径が網丈方向において指数的に 減少してくることから最上段の移動量が小さい場 合，相対的に他の結節の水平方向の移動量が微少と なり見かけ上位相差が大きくなったと考えられる。
実験：条件は異なるが流し網の洋上試験結果1 2）は波 浪条件により上層と下層では網地の運動方向が異な る事を示している。また，二重刺網を使用した水槽 実験結果3）も波浪条件により上層では上下運動が 大きく下層では水平運動が大きくなる場合がある事 を示している。これらの実験では網の移動量が比較 的大きいので付加質量効果4）について検討する必
長崎大学水産学部研究報告 第62号（1987）
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要があるが，各層における運動方向と移動量の違い は基本的には上層と下層における運動の位相差に起 因している事を示している。
各結節の水平方向への移動量について調べた結果 の例をFig．3に示す。ここで，評点における移動
ヴO⊆名 一〇⊆O；旧ωO匡
o
1
2
3
4
5
6
7
σ03015050周
O・4 5（cm）
↑O⊂X↑O⊂O⁝ωO住
一9−6 一3 O 3 6 9
0
1
2
3
4
56 7
︑
﹀ ﹀
Fig． 3． Representative result of the harmonic analysis
量は最上段の結節位置を座標原点とした。雪中の丸 印は実験値で，実線は調和分析によって得られた計 算値である。Fig．3から移動量は小さいが枠に固定 した平面網地は2次の振動モードを示すようであ る。今回の実験のように網全体の移動量が比較的小 さな場合においても上層と下層との運動の位相差に よる網目形状変化が生じていることから考えると，
漁業の現場において水面近くに展開される流し網の ようなものは波浪の条件により網目形状変化が著し くなる場合が予想される。
以上述べてきたように小数例ではあるが枠に取り 付けられた平面網地の運動は基本的には2次の振動 モードを示すことが推察されるが網目形状変化につ いての詳細な情報は調和分析結果のみからは得られ ない。そこで，得られた資料を基に網目形状変化を 調べるために有限要素法5）の適用の可能性につい て検討した。
数値計算結果の例をFig．4に示した。破線は静
．止状態における網目形状を示し，実線は2次の振動 モードにおける網目形状を示す。前述したように今
Fig． 4． Result of the finite element method （case of the
2nd mode）
回の実験結果はそのほとんどが2次の振動モードを 示したことから網地のような格子状物体の波動中に おける振動モードは2次のものが主となっているも のと考えられるので数値計算結果の2次モードにつ いて考える事にする。
Fig．4に示したように網目形状の変化は中層と下 層で大きい。Fig．3と比較すると各結節の移動量は 大きくなっているが，枠に取り付けられた平面網地 ではこのような変化量はその取り付け方法からして 生じ得ないと考えられる。この点については種種の 要因が考えられるが，計算に使用した網糸の弾性定 数の値が白きぐ結果に影響したものと考えられる。
ここでは網地の弾性定数を求める事は非常に困難で あるのでその近似値として網糸の弾性定数を基本定 数として遂次近似を行って計算を進めた事の他に網 地の付加質量効果を無視『した事などが結果に大きく 影響したものと考えられる。
網地の付加質量，弾性定数などについて今後詳し く検討する必要があるが，変化のパターンが実験結 果とほぼ同一のパターンを示した事から近似的には 有限要素法による数値計算により網目形状の変化を 調べられるのではないかと考える。
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山根,西 ノ首,中 才,西 岡:波 浪 中 にお ける平 面 網 地 の 挙動要 約
波 浪 中 に置か れ た平面 網地 の運 動 につ いて解 析 し た結 果 を取 りま とめ て みる と,
1,枠 に固定 した平 面網 の運 動 は上層 部 と下層 部 で はそ の方 向が波 浪 条件 に よ り逆 の場 合が 生 じた。
2,中 層 か ら下層 へ行 くに従 って結節 の移 動量(水 平 方 向)は 各層 にお け る水 粒子 の移 動量 よ りも大
き くなる傾 向 を示 した。
3,有 限 要素 法 に よる数値 計 算結 果 は実測値 よ り大 き くな ったが,網 目形状 変化 のパ ター ンは近 似 的 に測 定結 果 と同様 で あ った。
謝 辞
実験 水槽 使 用 に便宜 を与 え られた北 海道 大学 水産 学部佐 藤 修教授,実 験 に際 し種種 ご援 助 いた だい た 同梨 本勝 昭助教 授,山 本勝 太 郎助 手,有 限要素 解析 に際 しご助 言 い ただ いた長 崎大 学工 学部 岡林 隆 敏助 教授 に深 く感謝 いた します 。
