２ 漁船漁業分野における主要課題のフォローアップ概要
2-4 船体の推進効率向上による省エネルギー化について
2-4-1 バウキャップ・フレンドフィンの装備
１．装備状況について
バウキャップは、ラグビーボールの様な形状をした装置であり、船首部水面下に設置することで、船首部から発生する造波現象を緩和させて、造波抵抗を減少させるものである（添付写真参照）。
フレンドフィンは、プロペラ直前の船尾管から放射状に突出する複数のフィンを設けて、プロペラ回転方向と逆向きに流れを変える様にひねりを与え、プロペラ後方に発生する旋回流を低減させることで、推進効率の向上を図る装置である。その結果、推進に必要な主機馬力を低減させて省エネ効果が得られる。また、推進効率向上効果の他に、プロペラ起振力を低減させて、船体振動を低減させる効果も同時に有している。
これらを装備することにより、8～10％の省エネが得られる。
下記にバウキャップ、フレンドフィンの図を示す。

バウキャップ設置図

フレンドフィン設置図51

２．省エネルギーについて
実証事業においては、下記漁船について試験を行った。
実施年度
船種船長（ｍ）
船幅（ｍ）
深さ（ｍ）

平成 18 年
A船

125 トン型
沖合底曳網漁船平成 18 年
B船

152 トン型
以西底曳網漁船

平成 21 年
C船

499 トン型
遠洋鰹一本釣漁船

33.12
6.60
2.90

34.00
6.70
3.10

56.77
9.50
4.45

主機関
出力

新潟 6M30FT
1300 ps x 325/216 rpm

DIESEL520 ps x 380 rpm

ヤンマー6N280－FN2
2000 ps x 680/176 rpm

実施事業主体八幡浜漁業協同組合

山田水産株式会社

旭漁業株式会社

船名

第十五・第十六海幸丸

第十五山田丸

第十一旭丸

突出バルブなし

小型バルブ付原型船首形状小型バルブ付

上記３船型においては、実証試験時 6～19％の省エネ効果が得られたが、その後の操業実績から約 8～10％の省エネ効果が得られたと思われる。このうち、バウキャップの寄与が約 6 割、フレンドフィンの寄与が約 3 割と推定される。

３．操業状況について
上記 C 船について、フレンドフィンの脱落があったが、船体への損傷もなく、構造強度の強化を図り、復旧使用している。他２船は問題なく順調に運航している。

４．漁業者の意見
A 船について、燃料の補給量から見ると省エネ効果があるとの評価であったが、船速も下げて運航しているので、省エネ比率は不明であった。航走・操業時のピッチングが減り、波に突っ込む様な現象が減った（浮く感じ）とのことである。従来は曳網時、機関回転数が 230rpm であったが、装備後、220rpm でも曳網可能との説明であった。
装備後の振動・騒音などについて、特段の変化はなく、むしろ振動は少なくなった様で、航走・操業時ともに不具合・違和感はないとのことである。但し、採用については、乗組員の理解と協力が必要である。

５．現在の普及状況
中大型漁船については、上記３隻以外に海外旋網漁船 349GT に装着して試験中である。また、小型漁船でも 29GT、35GT に船首形状を変えた船型での実証試験（他部分の52変更もある）を実施し、大きな省エネ効果を得ており、造船所の話では相談件数が結構来ているとのことであった。

６．その他
バウキャップ及びフレンドフィンの導入にあたっては、内航船等に実施事例が多いが、漁船向けは少ないため対象船ごとに個別の検討が必要なので、造船所や専門家への相談が必要である。
各装置の効果と漁船向けの特徴を示す。
① バウキャップの効果（１）漁船船型は船速と船長との比率が同程度の他船型に比べ大きいので、船体抵抗に占める造波抵抗の割合が高くなる。適切なバウキャップを取り付けることにより、船首部分から生ずる波を軽減でき、船体抵抗の減少が得られる。
（２）波浪中を航走する場合にピッチングの減少、凌波性の向上が得られ、乗り心地が改良される。
② フレンドフィンの効果（１）漁船船型は同程度の内航船に比べ、プロぺラ直径の大口径化を図っており、元々高い推進効率を有している。
フレンドフィンは、プロぺラへ入る流れをプロぺラ回転方向の反対向きに誘導し、プロぺラ推力を増加させ、船速の向上に寄与する。
（２）（１）に加え、プロぺラに起因する振動が軽減し、操舵室・居住区の振動が減少し居住性の改善が得られる。
漁業者から、波浪中におけるピッチングが少なくなり、凌波性、居住性が向上したとの意見が寄せられている。

53

２ 漁船漁業分野における主要課題のフォローアップ概要
2-4 船体の推進効率向上による省エネルギー化について
2-4-2 まぐろ漁船における船体付加物（流線形化）
1.装備状況について漁船の船体付加物(ビルジキール、送受波器カバー)の改造を試み、推進性能(省エネ性)の向上技術を開発した。最近、水産工学研究所は本技術の可能性を見いだし実用化のための取組を精力的に実施しているが、いまだ不明点も多く完成されていない。そこでまぐろ延縄漁船 7 隻(近海 5 隻、遠洋 2 隻)を供試漁船とし、船舶流体力学の手法により船体付加物の改良を図り、実際に実船を改造することにより省エネ効果を調べ、普及に必要な知見を求めた。
2.省エネルギーについて省エネ効果として以下の結論を得た。
1)模型試験で全隻に対し効果を得ることができ、通常の航海速力(遠洋漁船:10.5kt、近海漁船:10.0kt）において制動馬力(BHP)で 2%程度になった(図 1 参)。ただし模型船と実船の境界層厚さが異なり(実船がうすく、付加物は大きな流体エネルギーの中におかれる)、検討の結果、実船効果は模型船の 1.5～2.5 倍のオーダーとして推定3～5%とした。
2)湾内における実船試験では、近海漁船に対し主機馬力オーダー10%の効果を、燃料消費量はオーダー4～6%の効果を得た(ただし安全サイドで低めに評価)。しかし同型船であっても同レベルの効果が得られない事例を見いだし、本技術が複雑であることが明らかになった(図 2 参、近海 A と近海 B、近海 C と近海 D は同型船)。これは就業漁船に伴う課題で、船体劣化、プロペラ劣化、エンジン劣化の作用による可能性が高く、もしそうであれば同船型であっても劣化による力学的条件の違いを考慮しなければならない。

図 1 模型試験による効果量(改造前後で同速力 10kt で比較)

図 2 実船試験による効果量(改造前後で同速力 10kt で比較)

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3)就業漁船の改造では船体の表面粗度の修正(汚れ、生物付着、塗装の欠損)、船体の補修(局所変形)、プロペラ翼の補修、舵と舵まわりの補修などを伴い、ときに CPP 翼の機構修正、自動操舵機械の補修も加わる。この様子は漁船毎に異なり、省エネ効果量に数%(1～3%オーダーと推定)の作用として加わる可能性が高い。
4)遠洋漁船ではバルブが浮いた軽荷状態でしか実施できず、波浪影響を直に受ける外洋での試験でもあり比較評価はできなかった。遠洋漁船の模型試験と近海漁船の実船試験結果を総合すると、燃料消費量は推定 2～4%の減少となる。
5)付加物改造の評価に際し付加物の抵抗軽減だけでなく、主機馬力の評価では付加物の抵抗減少のプロペラ効率に及ぼす作用、燃料消費量の評価では付加物の抵抗減少のエンジン効率に及ぼす作用を加えなければならない。
6)馬力計測が困難で(ラックによる簡易法の限界、波、風、潮流の影響を避けることができない)、10%馬力削減で船速は0.2～0.4ktレベルの変化でしかなく、この程度の値は海象の影響で簡単に覆われてしまい省エネ効果の評価を困難にする。
7)主機関の燃料消費量について、改造前後の航海時(沖だし､操業､的水､帰港)の一日当りの消費量を比較すると(-は減少､+は増加)、遠洋A(-1%)､遠洋B(-7%)､近海A(+4%)､近海B(+11%)､近海C(+9%)､近海D(-3%)､近海E(-22%)となった(図3参)。操業時のみの一日当りの消費量の比較では、遠洋A(-5%)､遠洋B(-9%)､近海A(-1%)､近海B(-0.5%)､近海C(-0.2%)､近海D(-2%)､近海E(-13%)となった(図4参)。ただしこの数字は操船条件の作用が介在し絶対的な評価ではない。

図 3 航海時の燃料総消費量(改造前後の実航海で比較)

図 4 操業時の燃料消費量(改造前後の実操業で比較)

3.操業状況について
1)まぐろ延縄漁船の工程は、航海、適水、投縄、揚縄で構成される。このうち最も燃料消費の大きい揚縄では、｢低速、急速減速･加速｣の状態にあり船体抵抗は二次の作用であることから本技術の効果は薄い。ただし航海、適水、投縄時における本技術の適用性は高い(図 5 参)。
2)従って航海時を含め速力の設定が重要で、近海漁船では 10kt を基準にすると、この近傍は船体抵抗が急増する速度領域で、このため 11kt にするには主機馬力を 62%(420PS→680PS)アップしなければならない。逆に 9kt への減速では 29%(420PS→300PS)ダウンが56可能になる(図 6 参)。0.5kt の減速による主機馬力削減量は付加物改良の効果と同オーダーで、速力の低減はコストも伴わず最も有効である。

図 5 航海時の燃料消費量(近海 A)

図6主機馬力(模型試験､近海 D)

4.漁業者の意見
本技術に対する漁業者の評価は以下であった。
1)船体付加物改造による省エネ技術の採用によるマイナス要因はない。
2)送受波器カバーの改良により気泡障害を誘発した事例はない。
3)ビルジキールが波浪により変形した事例が認められるが、これは取付法の強度不足によるもので本質でない。横揺減衰が変化するなどの支障は生じておらず、揚縄時に縄がビルジキールに絡むなどの不都合もきたしていない。
4)本技術の適用により、船齢 20 年以上の漁船でも省エネ励行の意識が前向きになった。
5.現在の普及状況
本技術の開発過程で近海漁船に対し、模型試験結果を用い船型学によるシミュレーションを行い、船体の洗浄とプロペラのメインテンスの必要性を明らかにした(表 1 参)。また操船条件も重要で、ハード面の省エネ技術だけでなく操船の工夫なくして省エネの実現のできないことを同シミュレーションで証明した(図 7 参)。
1)船体汚損、プロペラの主機馬力の及ぼす作用は大きく、メインテナンス(エンジン、操舵機含む)は重要で、省エネ推進に不可欠である。
2)可変ピッチ装備の漁船では、エンジン回転数とピッチ角の最適化の効果が大きく、省エネに有効で、船体の劣化、プロペラの劣化が進むほど有効である。
3)船体付加物の改良で仮に 10%オーダーの抵抗減少を可能にしても、同条件での操船では(同エンジン回転、同プロペラピッチ角の設定)、主機馬力は変化なく燃料消費につながらず、本技術の効果は得られない。

574)省エネの実現には、本技術の採用と合わせ操船の改良(速力の低減、可変ピッチの最適化)が不可欠である。
表１ シミュレーション結果(近海 A)

図 7 シミュレーション結果(近海 A)
6.その他
燃料総消費量による評価は現実的であるが、波浪状況の影響、操業条件と人的影響(乗組員の技術、船速、加速減速の条件)が加わるので注意が必要である。定量的には模型試験と湾内の実船試験結果が信頼できる。また本技術の効果は、同漁船種、同規模の漁船、類似船型に対して一律でない。それは｢省エネ･･･%｣の表現、漁船種毎に一律｢･･･%｣の捉え方が本質でないことを意味する。本技術のポテンシャルは高いが、メカニズムが複雑で、船型学、船舶抵抗推進論、船舶流体力学を骨子に、線型計算、数値計算、模型試験、実船試験の結果を総合し、物理考察を基盤に検討しなければならない。

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２ 漁船漁業分野における主要課題のフォローアップ概要
2-4 船体の推進効率向上による省エネルギー化について
2-4-3 その他
2-4-3-1 船底球形型漁船（概要）従来型船型に対し、抵抗軽減及び推進効率の向上を目的に船尾船型は船尾フレームとボックスキールを滑らかなフレーム形状（半卵形キール）を採用することにより、船底での渦抵抗の大幅減少並びに船体伴流をプロペラ面で有効に回収可能となり船殻効率を向上させ、又、従来技術の改善項目として船体幅を広げ肥痩係数を下げ、船首バルブは側面形状等を考慮し改善することにより最適化を図り、船体前半部、船体後半部も改善した新型船型（船底球形型）漁船を建造し、省エネルギー効果を得る。
実証試験は従来船との比較になるが、条件を合わせ（積載条件や喫水等が異なるため計測データからの修正が必要）算出すると、満載時 12kt で 14.6％の削減効果を得た。なお、導入にあたっては最適なプロペラ設計を含め、造船所等に相談することが必要である。

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