小型高速旅客船
省エネマニュアル
【運航編】（独）鉄道建設・運輸施設整備支援機構

1

1. はじめにこのマニュアルは、⼩型⾼速旅客船を対象として、運航等の省エネルギー化を⾏うため、具体的な省エネルギー対策について示しています。
マニュアルの最後には、省エネ効果を⾃分で簡単に確認できる試算シートの使⽤⽅法と省エネルギー対策のチェックシートを設けていますので、⽇常の運航、整備の確認などに、是非ご活用ください。

2. 小型高速旅客船におけるエネルギー消費
⼩型⾼速旅客船の省エネルギー化を⾏うにあたって、⼩型⾼速旅客船のエネルギーの使われ方を知ることが⼤切です。いつ、どのようにエネルギーを使われているのかを知ることによって、どのように省エネルギーを⾏えば効果的であるかがわかります。
図１は、実際に就航している小型高速旅客船 A 船（表１）のエネルギー消費の内訳です。航⾏時、⼊出航時、アイドリング時、停泊時それぞれにおいて、各機器が稼働しているときの 1 分当たりの燃料費を⽰しています。また、図２は、標準的な運航における A 船の⼀航海当たりの燃料費内訳を⽰しています。停泊時以外は、主機関の割合が⼤きく、特に航⾏時は主機関の燃料費が多くなっていることが再確認できます。

表 1 小型高速旅客船 A 船の要目概要と運航形態
要目等
全⻑
垂線間⻑
幅
深さ
満載喫水線
総トン数

A 船の値
約 26m
約 22m
約 5m
約 2m
約 1m
約 58 トン

要目等
満載排⽔量
連続定格出⼒速⼒
航⾏時間（⽚道）
1 日の運航数
備考

航行時

A 船の値
約 55 トン
約 600kW × 2 基
約 20 ノット
約 45 分
4 往復
バウスラスタを装備

その他 21
バウスラスタ 87

入出航時

機関室通風機
空調装置
照明装置、テレビ
主機関
バウスラスタその他

アイドリング時

停泊時
0.0

100.0

200.0

300.0

主機関

12,706

照明装置、テレビ 111
空調装置 308
機関室通風機 147(円)400.0(円)02,5005,000

7,500燃料費

10,000 12,500

いずれも A 重油 1kg100 円として計算

図１ A 船の各機器の 1 分当たりの燃料費
2

図２ A 船の一航海当たりの燃料費

3. ⼩型⾼速旅客船の省エネルギー対策
そこで、実際の省エネルギー対策として、まず、主機関でできることを、運航前、運航中、運航後のそれぞれで考えていきます。主機関でエネルギーを無駄にしないためには、航⾏中に船にかかる抵抗をいかに抑えるかが⼤きなポイントとなります。
次に、燃料費に占める割合は⼤きくありませんが、その他の機器で省エネルギー対策としてできることを考えていきます。
⼩型⾼速旅客船省エネルギー対策⼀覧
1) 主機関
① 運航前

2) その他の機器

a. 排⽔量及びトリム管理① 運航前

b. 主機関の起動時刻管理
c. 減速航⾏

② 運航中

② 運航中

d. 航海計画の⾒直し

i. 照明の合理化
j. 稼働台数の合理化
k. 発電機の性能保持

e. その他の合理的運航③ 運航後

h. 空調の合理化③ 運航後

f. 主機関の停⽌時刻管理

l. 船体の洗浄
m. プロペラの洗浄

g. 主機関の性能保持
なお、小型高速旅客船の特性について知ると、特に主機関の省エネルギー対策についての理解が深まりますので、付録として最後に解説を掲載しました。

1) 主機関
① 運航前の対策
a. 排⽔量及びトリム管理

図 3 は、A 船の 50%載貨状態から満載状態まで排⽔量を変化させたときの主機関の燃料費を⽰しています。A 船の場合、排⽔量が 1 トン増えると燃料費が 1 分当たり 7円程度増加することが⽰されています。このように、エネルギー消費において排⽔量を少なくすることは重要です。
また、適正な滑⾛姿勢を確保することが効率的な航⾏につながります。
(円)
360350340330320310495153(排水量)55

速⼒は 20 ノット、A 重油 1kg100 円として計算

図3A 船の排⽔量と主機関燃料費の関係
3滑⾛姿勢と抵抗の詳細
は付録の解説をご覧ください。

喫水船尾トリム水面排⽔量及びトリム管理では、次の対策を⾏いましょう。
搭載している燃料の重量を抑えましょう。
可能な限り運航に最低限必要な燃料のみ搭載する補給スケジュールとします。
ただし、燃料タンク内の燃料が少な過ぎて主機関が燃料と⼀緒に空気を吸い込んでしまうことは絶対避けなければなりません。
燃料タンクが船⾸船尾両⽅に複数ある場合は、適正トリムとなるように、それができない場合は、できるだけ船尾位置で左右均等に搭載するような燃料搭載計画としましょう。
ビルジの陸揚げを滞りなく計画的に実施しましょう。
ビルジは、排⽔量を増加させるだけでなく、FRP 船の場合は、構造材である合板等に吸収され重量増加と構造材の脆弱化を引き起こし、アルミ船の場合は、電食の要因になります。
また、船底⻲裂を確認するためにもビルジの陸揚げは必要です。
清⽔、船具、予備品、乗組員の荷物は、使⽤実績を踏まえて船内に保管する量は最⼩限とし、それ以外は陸置きとしましょう。
これら船具や予備品を船内に保管する場合は、適正トリムとなるように、かつ、左右均等に搭載することが重要です。
b. 主機関の起動時刻管理
主機関の起動時刻を出港時刻から適正に判断しましょう。

② 運航中の対策
c. 減速航⾏
図４は、満載排⽔量 55 トン時の A 船の速⼒と主機関の燃料費の関係を⽰しており、速⼒が増すと燃料費が顕著に増えることがわかります。
図５は、A 船と類似の B 船での減速航⾏の効果を試算した結果です。B 船は 27 ノッ
ト片道 20 分で航⾏していますが、約 24.5 ノット 22 分で航⾏すれば 10%の燃料消費削減、約 21.5 ノット 25 分で航⾏すれば、20%の燃料消費削減が⾒込まれることが⽰されています。このように、減速航⾏は、エネルギー消費を減少させる⽅策としての効果が大きくなっていますので、許容される範囲での減速運航を検討しましょう。
なお、運⽤時には、利⽤者との協議、時刻表の改訂等が必要になります。

4

(円/分)
500450
燃料費 400350300250181920212223 （ノット）

速力

A 重油 1kg100 円として計算

図４

B 船は主機関連続定格出⼒約 800kW×2 基

A 船の速⼒と燃料費の関係

図５B 船の減速運航の効果の試算

d. 航海計画の⾒直し安全航⾏のために気象・海象情報、潮流情報の⼊⼿が実施されていますが、安全を確保した上で、運航の合理化を図ることも必要です。
波浪状況が悪いときに定時運航を確保するために速⼒を維持すると、⼤きなエネルギーが必要となります。そこで、波浪と速⼒・必要⾺⼒、⾵圧側⾯積の影響といった⾃船の特性と照らし合わせ、波浪状態が悪いときには、減速や最適となる針路を選択するな
ど、航海計画を⾒直すことにより安全で合理的な航⾏をしましょう。
e. その他の合理的運航
定時出港による航海時間の確保をしましょう。
余分な燃料を消費する急激な加減速は回避しましょう。
予定時刻に合わせた"Just In Time"の計画的入港をしましょう。
エネルギー消費の大きいバウスラスタの使用を最小限とするような岸壁への進入コースを検討しましょう。
主機関のオーバーロードを防ぎましょう。
主機関各部への負担を減らし、オーバーホール間隔を保ち交換部品の減少にも繋がることから、主機関の適正負荷による運航を実施する必要があります。

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③ 運航後の対策
f. 主機関の停⽌時刻管理
着桟後、主機関は、アフタークーリング後の速やかな停止をしましょう。
なお、主機関の稼働時間の短縮は、オーバーホールまでの期間延⻑が図られ、メンテナンスコストの削減にも寄与することとなります。
g. 主機関の性能保持
夏季においては、主機関の冷却海⽔の管系が海洋⽣物により閉塞され、冷却効果が低下することがあることから、これを防止するため、冷却海⽔管系等の清掃を定期的に⾏いましょう。
メンテナンスについては、主機関・減速機メーカー推奨の点検整備項目やオーバーホール間隔を踏まえつつ、オーバーホール結果を詳細に⾒直した上で、点検・整備計画及び部品交換計画を適正に策定し、的確に実施しましょう。

2) その他の機器① 運航前の対策
h. 空調の合理化
旅客船において客室用の空調設備は通常欠かせない設備ですが、設備の清掃を定期的に⾏うとともに、運航中も含め、次のような対策を⾏いましょう。
まずは、設定温度と電⼒消費量を把握し、⽇々の天候・気温を確認しましょう。
乗客の乗船時刻を考慮した適時の空調設備の稼働開始と適切な設定温度管理をしましょう。
モニター温度計の設置位置を適正にしましょう。
空調中は可能な限り扉を閉めておきましょう。
停泊中など乗客がいないときには窓カーテンを徹底しましょう。
i. 照明の合理化
照明器具については、乗客の乗船前の客室をはじめ、不在時の消灯は必須です。

6

② 運航中の対策
j. 稼働台数の合理化
船舶の電気機器は使用状況が最も厳しい状態を考慮して設計されているため、季節または運航状況によっては能⼒が過剰となります。よって、この点を考慮した節電を図ることが可能です。

③ 運航後の対策

例えば、機関室通風機は、主機関の燃焼に必要な空気量の確保や機関室の冷却を目的として設置されているため、停泊中や⼤気温度の低い季節の航海中に機関室通風機を１台休止する等の可能性について検討を⾏うことが有効です。

k. 発電機等の性能保持発電機をはじめその他の機器も、主機関と同様に性能保持を図りましょう。
l. 船体の洗浄
船舶の推進抵抗は、入渠後の就航時間とともに悪化します。推進抵抗の増加は、直接主機関の負担の増加につながります。これを防ぐため、水中または乗架して、船体の洗浄を⾏いましょう。
毎⽇運航する定期航路の⾼速旅客船の場合は、フジツボ等の海洋⽣物の付着まで⾄らず、清掃しやすい海苔やスライムの付着に留まっていることもありますので、浮上中の清掃方法（水中清掃を含む）についても検討してください。ただし、船体は洗浄により塗装面が荒れるため、洗浄直後は抵抗が減りますが、汚れがつきやすくなる場合もあることに注意してください。
m. プロペラの洗浄
また、船体と同様に、プロペラの汚れもエネルギー消費を悪化させます。高速船のプロペラは回転数が高いので汚れが少ない傾向にありますが、プロペラの状態を確認して、汚れている場合は洗浄を⾏いましょう。

４．省エネルギー対策の実施
運航に関するデータを収集し、表計算のソフトを使ってグラフ化することで、自船の運航の状態やエネルギー消費の情報を実感することができます。是非、定期的にデータを収集し、電子ファイル化しましょう。これらのデータを何カ⽉、何年と蓄積することで、計画的なメンテナンスや新造船の建造時に役に⽴ちます。そして、継続的に、チェックシートにより自船の省エネルギー対策に取り組みましょう。

7

「自分で簡単に確認できる試算シート」の使い方
試算シートに、⾃船の陸上運転試験成績表や海上運転試験成績表等を⼊⼒することで、自船の燃料消費率や⾃船速⼒に対する機関出⼒がグラフ表⽰されます。また、⾃船が実際に航⾏した時刻と機関回転数を⼊⼒することで、速⼒変化や燃料消費量変化のグラフが表示されます。試算シートは、「http://www.nmri.go.jp/institutes/distribution_system/operational_analysis_tech/miyazaki/download.html」から Zip ファイルをダウンロードしてください。
自分で簡単に確認できる試算シート
Step 1：陸上運転試験成績表データの入力
600 kW
2100 min-1
2 機
176

回転数 [min-1]
出力 [kW]燃料消費量 [kg/h]
燃料消費率 [g/kWh]
左舷機関
負荷率 [%]
回転数 [min-1]
出力 [kW]
燃料消費量 [kg/h]
燃料消費率 [g/kWh]

25%
1323
150
25.5
170.0

50%
1667
300
48.5
161.7

75%
1908
450
72.6
161.3

90%
2028
540
89.4
165.6

100%
2100
600
101.3
168.8

110%
2168
660
111.4
168.8

25%
1323
150
25.5
170.0

50%
1667
300
48.7
162.3

75%
1908
450
72.6
161.3

90%
2028
540
89.4
165.6

100%
2100
600
101.3
168.8

110%
2168
660
115
174.2

Step 2：海上運転試験成績表データの入力
負荷率 [%]

25%
1667
300

回転数 [min-1]
合計推定出力 [kW]往路速力 [kt]
復路速力 [kt]平均速力 [kt]

50%
2100
600
14.5
15.1
14.875%
2404
900
18.6
18.8
18.790%
2555
1080
20.0
20.2
20.1100%
2646
1200
21.0
21.1
21.1

110%
2731
1320
21.8
22.0
21.9

右舷機関

174
燃料消費率 [g/kWh]

右舷機関
負荷率 [%]

6.47878E-08
172
170
168
166
164

162
6.47878E-08
1600%

1400
1200
1000
6.47878E-08
800
600
400
20000

Step 3：燃料消費量とコストの概算

航海速力を得るための機関出力
そのときの燃料消費量
1航海の燃料消費量
1日の燃料消費量
1ヶ月の燃料消費量
1年の燃料消費量

234.4
937.7
28.1
342.2

LLkL
kL

83.3 min866.2 kW140.1 kg/h

72.2 %
168.8 L/h

1航海の燃料価格
1日の燃料価格
1ヶ月の燃料価格
1年の燃料価格

18,753 円
75,013 円
225 万円
2,738 万円

138.4
553.5
16.6
202.0

LLkL
kL

y = 2.8704x2 - 3.5455x1020
平均速力 [kt]

30

5
7:30

7:45

8:00
時刻

8:15

8:30

8:45

7:30

7:45

8:00
時刻

8:15

8:30

8:45

7:30

7:45

8:00
時刻

8:15

8:30

8:45

300
200
100068.2 %1航海の燃料価格
1日の燃料価格
1ヶ月の燃料価格
1年の燃料価格

11,069 円
44,278 円
133 万円
1,616 万円

燃料消費量 [L/h]

1航海の燃料消費量
1日の燃料消費量
1ヶ月の燃料消費量
1年の燃料消費量

100%

10

2007:15「航路シート」に1航海の時刻と速力を入力し てください。
17.5 kt
818.9 kW50%75%
負荷率 [%]

1504007:15

Step 4：詳細航路の設定と燃料消費特性の推定

最高速力
最高機関出力25%

20
1航海の時間

速力 [kt]18 kt
25 mile4 回
80,000 円/kL

推定出力 [kW]航海速力
1航海の距離1日の航海数
燃料の価格

左舷機関

y = 53.765x2 - 69.483x + 183.75

出力 [kW]

最大連続出力
定格回転数
主機台数

150
100
50
07:15

⼩型⾼速旅客船省エネマニュアル【運航編】は、（独）海上技術安全研究所が（独）鉄道建設・運輸施設整備支援機構
空の受託研究を受けて作成しました。2012 年度(財)九州運輸振興センター殿からの請負研究で作成した省エネマニュ
アル【⽇常編】に新たに省エネ効果を「⾃分で簡単に確認できる試算シート」を作成し追加しました。

8小型高速旅客船

主機関

運航前

その他の機器運航中主機関その他の機器
主機関

運転後
その他の機器

計測・記
録・報告
書の作
成と報
告状況

航海・機関日誌と撮要
整備記
録

自船の省エネルギーチェックシート□燃料油を必要以上に搭載していませんか。【P.4】□燃料油の搭載位置はトリムを意識していますか。【P.4】□燃料油の搭載位置は左右均等になっていますか。【P.4】□ビルジの陸揚げを計画的または適時実施していますか。【P.4】□清水を必要以上に搭載していませんか。
□船具、予備品、乗組員の荷物などの内、不要なものを陸上げしていますか。
【P.4】□清水、船具、予備品、荷物を船内に保管するときには、トリムと左右均等を意識していますか。【P.4】□主機関の起動時刻を出港時刻から適正に判断していますか。【P.4】□空調設備のフィルタ、ファン、コンデンサを清掃していますか。【P.6】□⽇々の天候・気温を考慮して定時及び適時の空調設定温度管理をしていますか。
【P.6】□乗客の乗船時刻を考慮した適時の空調設備の稼働開始をしていますか。【P.6】□モニター温度計の設置位置は適切ですか。【P.6】□自船の形態・状況に応じて、可能な限り扉は閉めていますか。【P.6】□停泊中等乗客がいないときには窓カーテンを徹底していますか。【P.6】□停泊中の不要な照明を消灯していますか。【P.6】□効果的な減速航⾏を検討していますか。【P.5】□気象海象、潮流情報の取得及び活⽤⽅策を検討または実施していますか。【P.5】□波浪状況を考慮し、最適となるような速⼒や針路で航⾏していますか。【P.5】□定時出港により航海時間を確保していますか。【P.5】□急激な加減速をしていませんか。【P.5】□予定時刻に合わせ"Just in Time"の計画的入港をしていますか。【P.5】□省エネルギーになる岸壁への進⼊コースを検討していますか。【P.5】□主機関のオーバーロードをしていませんか。【P.5】□機関室通⾵装置の運転状況（台数制御）は適切ですか。【P.7】□その他の補機、ポンプ類も季節に対応した運転状況ですか。【P.7】□アフタークーリング後の速やかな停止をしていますか。【P.6】□冷却海⽔管系等の清掃を定期的に⾏っていますか。【P.6】□点検・整備計画及び部品交換計画を適正に策定していますか。【P.6】□点検・整備が適切に⾏われていますか。【P.6】□発電機をはじめその他の機器の点検・整備計画及び部品交換計画を適正に策定していますか。【P.7】□発電機をはじめその他の機器の点検・整備が適切に⾏われていますか。【P.7】□船体に汚れはありませんか。【P.7】□防汚塗料及び塗装状況は適切ですか。【P.7】□入渠以外の船体の洗浄計画は適切ですか。【P.7】□プロペラ及びプロペラ軸に汚れはありませんか。【P.7】□プロペラ及びプロペラ軸防汚塗料及び塗装状況は適切ですか。【P.7】□⼊渠以外のプロペラ及びプロペラ軸の洗浄計画は適切ですか。【P.7】□船位、コース、速⼒、主機出⼒と回転数、燃料消費量、電⼒、主要補機の運転時間と燃料消費量等記載内容は適切ですか。【P.7】□電⼦ファイル化が⾏われていますか。【P.7】□電子ファイルのデータをグラフ化して、運転状態を確認したり、時間経過による変化を確認したりしていますか。【P.7】9付録

エネルギー消費を含む高速船の特性

滑⾛型と排⽔量型
船が静かに水に浮かんでいるとき、船の重量は船を下から上へ押し上げようとする水の⼒（浮⼒）とちょうど釣り合いがとれている。船が走り出すと、この重量と浮⼒の他に、船底を流れる⽔流による圧⼒変化によって上向きの⼒（揚⼒）が船体に作用するタイプの船がある。どんどん速⼒を上げていくと最後には船の重量の⼤部分が、この揚⼒によって⽀えられるようになる船を滑⾛型、速⼒を増してもそれほど揚⼒を発⽣しない船型を排⽔量型と呼ぶ（図-付録 1 参照）。小型高速旅客船の多くは、この中間の特性を持つ半滑⾛型に分類される。
排⽔量型

速⼒大きい

速⼒⼩さい
滑⾛型

図-付録 1 排⽔量型と滑⾛型の滑⾛姿勢

船の抵抗
船が走るときに、船体に対していろいろな抵抗が発生する。図-付録 2 は排⽔量型と滑⾛型の速⼒と抵抗の関係を⽰す。抵抗のなかでも最も影響が大きいのが、摩擦抵抗と造波抵抗の 2 つである。
船が低速で走っている時は、水と船体とが接触することによって生じる摩擦抵抗が抵抗の大部分を占めている。船底にフジツボ等がつくと速⼒が落ちるのはそのためであり、船底を洗浄して滑らかにすることにより摩擦抵抗を⼩さくすることができる。滑⾛型の船型では、揚⼒により船を浮かすことにより水と船体の接触面積を小さくして、高速時の摩擦抵抗を減らしている。
排水量型

抵
抗滑走型

速力

図-付録 2 船の抵抗
10一方、造波抵抗は、船が波を起こすことで生じる抵抗のことである。摩擦抵抗が速⼒の⼆乗に⽐例して⼤きくなるのに対し、造波抵抗は速⼒の三乗に⽐例して⼤きくなるので、ある程度以上の速⼒では、造波抵抗が抵抗の大部分を占めている。
ただし、造波抵抗は速⼒に⽐例して単純に増加するのではない。船首付近の起こす波と船尾付近の起こす波が互いに干渉して、波を強め合ったり打ち消し合ったりするので、速⼒が増すと造波抵抗は増加しながらも速⼒の変化に応じて山と谷が繰り返し現れる（図-付録 3 参照）。この最後の山をラストハンプとよんでいる。

船尾波

船首波
ハンプ
ラストハンプ

造波
抵
抗山
山

谷
谷
速力

図-付録 3 造波抵抗
排⽔量型と滑⾛型の⼀般的な速⼒を考慮し、速⼒と抵抗の関係を整理すると図-付録
4 のようになる。排水量型の船は造波抵抗のラストハンプより遅い速⼒で航⾛し、B よりも A の位置で航⾛することが効率がよいといえる。⼀⽅、半滑⾛型や滑⾛型の船では、造波抵抗のラストハンプより速い速⼒で、摩擦抵抗の増加を抑え航走している。滑走状態でも速⼒が増すとエネルギー消費は増加するという傾向は排⽔量型と変わらないものの、最適な航⾛状態では速⼒の割にはエネルギー消費が抑えられる。さらに速⼒を増すとエネルギー消費の増加が再び著しくなり、速⼒に⽐してエネルギーの無駄が⼤きくなるので、D よりも C の位置で航⾛することが効率がよいといえる。

半滑走排水量型

抵抗滑走CABD

造波抵抗

ラストハン プ

摩擦抵抗

速力

図-付録 4 速⼒と抵抗の関係

11適切なトリム
船のトリムとは船首喫水と船尾喫水の差をいう。排⽔量型船では平水中のトリムを考えればよいが、半滑⾛型船や滑⾛型船で重要なのは⾛⾏時のトリムである。排⽔量型船のトリムが浮⼒と重⼒のバランスのみで決まるのに対して、半滑⾛型船や滑⾛型船の走⾏トリムは重心・浮⼒・揚⼒のバランスによって決まる。速⼒に応じて適切なトリムは少しずつ異なるが、一般に⼩型⾼速旅客船の滑⾛時は、やや船尾トリムの状態が適切といえる。
「とも曳き」といって船尾トリムが大きすぎる状態になると、船尾から出る波が船首からくる波より大きくなり、舵効きが悪くなり、速⼒も低下する。一方「前突っ込み」といって船首トリムが大きい状態では、追い波により舵が効かない状態となり、速⼒を落とさなければ横向きになってしまうブローチング現象を引き起こしやすくなる。また、水に浸かっている浸水表面積が過大となり速⼒が伸びることはなく、船首における波かぶりも多くなる。
図-付録 5 は一般的な高速船のトリムと抵抗との関係である。適切な滑⾛姿勢を確保するための船尾トリムは、船型、⼤きさ、速度によって異なるが、概ね 3 度から 5 度程度である。このような適切なトリムを確保することが重要であり、そのためには、完成重量重⼼表に記載されている⾃船の設計上の搭載状態を確保するとともに、重量物を搭載する場合は、初期トリムを維持するまたは若⼲船尾トリムとなるように設置し、左右舷のバランスにも留意する必要がある。

抵抗

喫水
船尾トリム
水面トリム角

図-付録 5 一般的な高速船でのトリムと抵抗の関係

波浪の影響
また、⾼速船の速⼒は波浪状態に⼤きく影響される。波浪状況が悪いときに定時運航を確保するために速⼒を維持すると、⼤きな出⼒を必要とする。よって、波浪状態が悪い場合は、速⼒を落とし、安全に十分注意した上で最適となるような針路を選択することが重要である。

12