まき網運搬・探索兼業漁船用電気推進システムの開発
担

当機

関名研

ヤンマー株式会社究期間

平成 19 年度〜平成 20 年度

初年度の研究成果
１．技術開発課題の目的
現在、大中型まき網漁業は一般的に 5 隻体制（本船 1 隻、運搬船 2 隻、探索船 2 隻）で操業を行っているが、原油価格高騰や魚価低迷による水揚金額の減少により、経営状態は厳しく、船団の縮小等による経費削減の対策が急務となっている。このような状況の下、電気推進システムのメリットを活かし、運搬機能と探索機能を兼ね備えかつその機能を向上した新たな漁船像の創出を目的に、運搬・探索兼業漁船用電気推進システムを開発する。

２．技術開発課題の内容（１）技術開発の実施に必要な事業
ア．基礎となる試験研究の概要及び技術開発の目的
・井上喜洋・熊澤泰生・松下吉樹：大目合まき網模型による. イワシ漁獲実験, 水工研技報, 22, 101‑104, (2000).
・井上喜洋：時代のニーズに合ったまき網漁具,海洋水産エンジニアリング,(社)海洋水産ｼｽﾃﾑ協会,40‑55,(2007.1).
・ 井上喜洋・他（複数執筆）：ポッド型推進器採用の電気推進システムの漁船への導入に関する調査研究（平成 17 年度報告書）、漁船漁業地球温暖化対策導入事業、（独）水産総合研究センター水産工学研究所漁業生産工学部（2006）
まき網船団のスリム化を達成するためには、操業作業の分担内容を検討し、船団を構成する各船の作業の削減と作業能力の複合化を図る必要がある。従来の探索船は、探索作業を主体に灯船の支援及び網船や投網されたまき網の形状を保つ裏漕ぎ等の幅広い役割を分担している。これらの機能に運搬機能を加えた複合的な作業が可能な運搬・探索船を創出するためには、操業作業（漁具・漁法）の合理化を進め作業の軽減化を図ることが必要となる。特に、運搬機能を備えるためには従来の小型探索船と異なり、大型船となるため、投網展開されたまき網の内外を自由に移動すること及びこまめな裏漕ぎ作業を実施することが難しくなるが、2 基のポッド型電気推進器を装備することにより操船性能が高まり可能となる。しかし、ポッド型電気推進器は従来船と異なり船尾に独立した突起物が設置されることになり、移動作業中に投網展開されたまき網の浮子綱、弛んだ網地等が絡む危険性が極めて高くなる。このような障害を防止解決するためには船（推進器）とまき網漁具‑ 1 ‑の干渉についての技術的対策研究が必要となる。
技術開発シーズは、まき網の構造に大目網を取り入れて従来と同様な操業が可能である
こと、網地の弛みを減少させるために網構造を、グローブ・ネット方式に変えることにより達成可能であること及び揚網中の網地の変形と船体との関係について研究されたものである。今回の技術開発を行う上で、まき網の網構造及び網地の弛み等について有益な知見とノウハウを有するこれら成果の応用研究を進めることは運搬・探索船を創出するために必要不可欠な課題である。

イ．技術開発の内容
まき網船団のスリム化を達成するため、電気推進システムのメリットを活かし、運搬機能と探索機能を兼ね備えた新たな漁船像の創出を目的に、運搬・探索兼業漁船用電気推進システムを開発する。このため、電気推進器を備えた運搬・探索船を具現化する場合の研究課題として、運搬・探索船に装備する浮子越え装置の開発及び魚汲み作業時の推進器網絡み防止についての検討が必要となる。これらの研究課題については、次のような実施計画及び方法により、開発・検討を行うこととした。
(1) 運搬・探索船の浮子越え装置

従来の探索船は、探索作業を主体に灯船の機能及び網船や投網されたまき網の形状を保つ裏漕ぎ等の幅広い役割を分担している。
これらの機能を果たすためには、投網、揚網中の網内へ自由に出入りする必要がある。また、運搬・探索船は運搬機能を備えるため、従来の小型探索船と異なり、大型船（250 トン程度）となる。大型船が投網展開されたまき網の内外を自由に移動すること及びこまめな裏漕ぎ作業を実施することは難しくなるが、2 基のポッド型電気推進器を装備することにより操船性能が高まり可能となる。しかし、ポッド型電気推進器は従来のキール船（スケグ付き船底）と異なり船尾に独立した突起物が設置されることになり、移動作業中に投網展開されたまき網の浮子綱、弛んだ網地等が絡む危険性が極めて高くなる。このような障害を防止解決するためには船（推進器）

プロペラ・ガード・キール
図 1 浮子越え装置を保護する浮子越え装置が必要となる。ポッド型電気推進器を備えた運搬・探索船の浮子越え装置として、図 1 に示すプロペラ・ガード・キールを考案した。この装置の実用性を検証するために、次の 2 種類の模型実験を実施した。
①大型模型による浮子越え装置のセミフィールド実験

実験材料：浮子越え装置としてプロペラ・ガード・キールの実用性を実証化するためには実際のまき網及び運搬・探索船を類推できる程度の規模の実験が必要となる。セミフィールド実験用の模型まき網漁具としては、実物まき網の一部を約 1/15 縮尺で作成した。この場合、模型は浮子綱長 30m（実物換算 450m）とし、網丈は浮子側を中心に約 5m（実物換算 45m）とした。（図 2 参照）‑ 2 ‑また、想定される運搬・探索船の規模を 250 トン、長さ45m として、この 1/15 縮尺の大型模型船に市販の長さ約3m のミニボート（Walker bay 10）を使用することにした。
また、模型船のポッド型電気推進器模型として 1.47kW（2PS）出力の Honda 船外機（BF2D）2 台を準備した。
（写写 1 大型模型船

1 参照）

大型模型船は、竹竿を使用し図 3 に示す従来のキール船（スケグ付き船底）を想定したキール船及び 2 本の竹竿製プロペラ・ガード・キールを装備した運搬・探索船模型の 2 種類とした。これら 2 種類の模型の詳細図は図 4,5 に示すとおりである。

図 2 まき網浮子側部分模型

図 3 従来船の模型（左図）及びプロペラ・ガード・キールを装備した運搬・探索船模型（右図）

‑ 3 ‑

2950

2950
4255006352025

100 170

220 1703908265013080460620620

1640

100300425

1400
3000
10 mm

2090
260

3809050 mm

8243 mm図 4 キールを備えた従来船模型

図 5 プロペラ・ガード・キールを装備した運搬・探索船模型

実験方法：浮子越え装置としてプロペラ・ガード・キールを装備した模型船及び比較検討のためにキール構造の従来船模型船を使い模型のまき網浮子綱を乗り越える実験をセミフィールド水域で行い、まき網の浮子綱及び浮子綱近辺の網地がポッド型電気推進器を想定した船外機（2 台）に絡まないことを検証する。
（図 6 参照）
セミフィールド水域は鹿児島市鴨池地先の堤防で囲まれた港湾施設の一部である自然海域（通称：長水路）をあてた。実験ではこの長水路両側の堤防にまき網部分模型の浮子綱を取り付け、まき網部分模型を海面に設置した。模型まき網の実験条件としては、模型浮子綱の張力を、約 5kgf と無負荷の 2 種類とした。また、まき網の水中形状として、A：浮子綱から鉛直に網地が吊り下がる状態及び網地が潮や潮流で吹かれて浮き上がった状態を想定し、
B：浮子綱から水平距離約 1.5m 離れた網地水深を約 30〜40cm に浮子で保つ網吹かれ状態の 2種類とした。
一方、従来キール船模型及び運搬・探索船模型が浮子綱を越える際の航走条件としては、船速を高速（平均 6.5m/sec）、低速（平均 4.1 m/sec）及び一旦停止の 3 種類とした。航走は浮子綱に対して直角になるように操船し、同一条件で往復航走をした。また、航走時はほぼイーブンキールを保つために操縦者の外にバランス保持者を船首側に乗船させた。更に模型船が浮子綱を乗り越える際の水中状況を把握するため、ダイバーによる水中撮影を行い、映像記録を検討資料とした。
図 6 浮子越え実験イメージ図‑ 4 ‑17001000119012601450

15001450640

②水槽模型による浮子越え装置と浮子綱の干渉実験
実験材料：実験には、セミフィールド実験で用いたまき網の抽出模型から更に浮子綱のみを抽出した模型を用いた。想定される実物に対する模型の幾何学的相似比を 1/15 とした。浮子の直径と余剰浮力は 9cm と 0.5 kgf であり、浮子の取付け間隔 23 cm に合せて浮子形状を計測するための計測点を設定した。この浮子綱を大型回流水槽に浮かべ、まき網を浮子越え装置が水中に抑え込む状態を再現するために、装置間隔と水深を変化させることが可能な浮子抑え装置を水路上に取り付けた。浮子抑え装置と装置が浮子綱に作用してい

写 2．浮子綱と浮子抑え装置る状態を写 2 に示し、実験装置の模式図を図7 に示した。
実験方法：浮子綱両端には 1 kgf 刻みで 0 か浮子抑え装置

ら 5 kgf まで錘を作用させ、浮子綱に作用する張力を 6 段階変化させた。浮子抑え装置の間隔は 80 から 150 cm までの 4 段階に設定し、浮子綱装置水深は水面を基準として 20 から 50 cmまで 4 段階に設定した。これらの組合せによ錘る 96 条件について浮子綱形状を計測した。
計測点の座標計測は電子式墨出し器を用図 7．実験装置概要いて行った。
(2) 魚汲み作業時の推進器網絡み防止運搬・探索船が操業中のまき網の内外において活動する場合、操業時の潮流によるまき網の網地の撓み形状（吹かれ）状況と船底及び推進器への影響を検討するため、まき網全体模型を用いた水槽実験を実施した。
実験材料：実在するまき網の縮小モデルを作成した。全体の縮尺比は 1/260 で目合比は 1/3.3とした。網地は材質をテトロンとし、12 節 22 本撚りとした。実物の重量と余剰浮力はそれぞれ 7,246kgf と 8,260kgf であったが、模型則にしたがって沈抗力を設定すると網裾が速やかに沈降しないため、32.5g から 117.5gf に増量した。
実験方法：実験は鹿児島大学水産学部大型回流水槽で行った。水路上で円形に模型網を投網するのは困難であるため、あらかじめ浮子縄長に合わせた円形枠を作成し、これに模型網を取り付け、水路上に固定した。この模型網に 0 から 30cm/s までの範囲で流れを与え、流速の変化に伴う網成りの変化を観察した。また、実験中に撮影された網成りの画像から網地の吹き上がり角を計測した。

‑ 5 ‑ウ．技術開発の実施結果(1) 運搬・探索船の浮子越え装置①大型模型による浮子越え装置のセミフィールド実験

2007 年 8 月から 12 月の期間中に従来キール船模型及び運搬・探索船模型によるまき網の浮子越え実験を実施した。まき網浮子綱乗り越え実験は、浮子綱張力の有無及び網地状態 A、B（網吹かれの有無）について航走条件（高速、低速及び一旦停止）毎に繰り返し実施した。
従来キール船を想定した竹竿キール船模型によるまき網浮子綱乗り越え実験は、浮子綱張力の有無及び網地

写 3 まき網浮子綱乗り越え実験
水上（上）と水中（下）が吹かれた状態においても模型船は、まき網浮子綱を支障なく乗り越えた。一方、運搬・探索船模型に装備した竹竿製プロペラ・ガード・キールも、基本的にポッド型電気推進器を想定した船外機プロペラへ浮子綱及び網地が絡むことなく、いずれの条件下においてもまき網浮子綱を乗り越えた。
（写 3 参照）従来竹竿キール船模型の場合、船底と竹竿キールの角度は約 16 度、竹竿製プロペラ・ガード・キールでは約 12 度と緩い。いずれの角度でも浮子綱を乗り越えに支障は生じないが、後者の方がスムーズな動きであった。また、推進器と竹竿キールとの間隔は従来竹竿キール船模型で、220mm、竹竿製プロペラ・ガード・キールで 100mmであったがいずれも浮子綱及び網地が絡むことは無かった。
これらの試験では、従来キール船模型及び運搬・探索船模型に使用した竹竿キール及び竹竿製プロペラ・ガード・キールの基本的な構造に問題は認められなかったが、工作上の問題点が生じて、度々浮子綱及び網地が竹竿を支える金具及びビス等に絡む現象が認められた。
これら竹竿キールを支える金具との隙間及び取り付けビスは 2〜6mm（実物換算 30〜90mm）の段差となる。これら絡みの防止は、写 4,5 に示すような金棒によるガード及びビニールテープによるカバーにより解消した。

隙間
ビス
写4 竹竿プロペラ・ガード・キール支持具改良 改良前（左）と改良後（右）ビス段差
写5 従来船竹竿キール支持具改良 改良前（左）と改良後（右）‑ 6 ‑②水槽模型による浮子越え装置と浮子綱の干渉実験作用させた錘の重量を変化させた場合の浮子綱形状の変化を-250.0-200.0-150.0-100.0-50.00.0

50.0

100.0

装置間隔が 150 cm で水深が 50 cmの場合について図 8 に示した。浮-10子綱形状は、装置の作用点と作用-20点の間については錘重量の増大

0kgf
1kgf
2kgf
3kgf
4kgf
5kgf

-30に伴って逆カテナリーの弛みが-40減少し、錘重量が 3 kgf 以上でその変化が小さくなった。作用点外については錘重量の増大に伴っ-50間隔：150ｃｍ
水深：50cm-60

図 8．浮子綱形状（綱張力を変化させた場合）て曲線的な形状がより直線的な形状となり、錘重量が 3 kgf 以上-250.0-200.0-150.0-100.0-50.00.0でその変化が小さくなった。これ

0らの結果から、浮子越え装置実装-10の設計には浮子綱に作用してい-20る張力がより小さい条件に注目

50.0-50

錘： 0ｃｍ
水深：50cm-60

図 9．浮子綱形状（装置間隔を変化させた場合）

ついて図 9 に示した。浮子綱張力に差がないため、装置外において150.080cm
110cm
130cm
150cm-40

装置の作用点間隔を変化させ重量が 0 で水深が 50 cm の場合に100.0-30する必要があるといえる。
た場合の浮子綱形状の変化を錘

150.00-250.0-200.0-150.0-100.0-50.00.0

は浮子綱形状に大きな差が認め0られないが、装置の作用点と作用-10点の間については概ね装置間隔50.0

100.0

150.0-20の増加に伴って逆カテナリーの-30弛みが増加する傾向が認められ-40た。装置間隔が 110 cm の場合においては、これを除く他の場合の装置間隔の増加と弛みの増大の傾向から大きく外れて弛みが大錘： 0ｃｍ
水深：50cm-5020cm
30cm
40cm
50cm-60

図 10．浮子綱形状（装置水深を変化させた場合）きくなったが、これは装置間隔を80、110、130 cm と変化させた場合の浮子綱長が約 80、138、138 cm となり、浮子綱長の変化が他の変化の傾向と異なったためと考えられる。
装置の作用点深さを変化させた場合の浮子綱形状の変化を錘重量が 0 で装置の作用点間隔が 150 cm の場合について図 10 に示した。装置間の弛みを読み取ると、作用点水深が 50 から‑ 7 ‑30 cm まで減少した場合、弛みは 17.4 から 19.9 cm まで線形的にわずかに増加した。作用点
水深が 20 cm の場合は 16.4 cm で最小となったが、これは浮子綱中央部が水面に達していたことによる。
図 11 に錘重量が 0 の場合の装置作用点水深および間隔と弛みとの関係を示した。この結果
より、浮子綱に作用する張力が小さい場合、弛みは作用点水深に応じてわずかに変化するものの、作用点間隔に対しては大きく変化することがわかる。また、間隔 110 cm では他のものと比べて間隔に対する綱長が相対的に長くなっていること

25から弛みは多くなっており、て余剰浮力が均等で滑らかな綱と考える事はできないこと、
浮子越え装置と浮子綱の作用20弛み（cm）

この事は浮子綱が全体を通し部位との間には｢ひっかかり｣として作用する力が存在し、装置間の浮子綱形状を推定す

15●：80cm
10▲：110cm■：130cm

5◆：150cm

010203040

る上で無視する事ができない装置水深（cm）ものであることを意味する。

図 11．装置水深と弛み5060(2)魚汲み作業時の推進器網絡み防止

設定流速に対する網成りを写
70れた吹かれ角を図 12 に示す。こ60

こで、吹かれ角は網と流れの成す角とする。網裾を閉じた状態での計測であるため、流速が 0 であっても吹かれ角は 62°程度であっ吹かれ角（°）

6 に示す。また、画像から計測さ50403020た。流速が 30 cm/s では実際には10およそ 1kt に相当するが、この場

005合吹かれ角が 13°まで減少し、1015202530

流速（cm/s）

角度として 1/3 程度、網裾水深と図 12．設定流速と吹かれ角して 1/4 まで減少した。

これらのことから、操業中漁船がまき網の浮子綱の中に入った場合、プロペラに網地が接触する可能性が非常に高く、操業中に浮子綱内に入らない操業方法の確立や入った場合であってもプロペラに接触しない構造の開発が必要であると言える。一方、運搬船として魚汲み作業に従事する場合、網の潮下側に位置することになれば、船底下に網が吹かれてくる。従って、推進器と網地の関係は前述の網内作業に従事する場合と同じとなる。

‑ 8 ‑35流速 06cm/s

12cm/s

18cm/s24cm/s30cm/s

写 6．流速に対する網成りの変化

エ．考察(1)運搬・探索船に装備する浮子越え装置の開発

大型の運搬・探索船模型によるセミフィールド実験により、まき網の浮子越え装置として、両舷に船首側船底から推進器の下側に伸びる棒状のキール（プロペラ・ガード・キール）が、船の進行に伴い浮子綱及び網地を押し下げ、プロペラに絡むことを防止する機能を充分持つことが明らかになった。すなわち、このような構造を持つ浮子越え装置（プロペラ・ガード・キール）を運搬・探索船が備えることにより、従来のキール船と遜色の無い機能を発揮する。
基本的な構造としては推進器下に棒状のキールが船主側船底から段差の無い状態で連続的に伸びていれば充分と考えられる。但し、浮子綱及び網地に直接触れるキールの両側面及び下面に突起物、段差等があると絡みを生じやすいので工作上の精度の高さ及び注意が必要である。
実際に浮子越え装置の実装を考える際には、図 13 に示すような装置水深、装置間隔および浮子綱と水面に接触することのない最大内接円の直径との関係が必要になる。ここの最大内接円は実装されるプロペラ直径を想定する。カテナリーの弛み自体は装置間隔に大きく依存していたが、最大内接円は逆に装置水深に大きく依存すると言える。
プロペラの取付け位置を自由に決定できる場合にはこの資料は有効といえるが、実際には取付け位置が浮子越え装置間に制限されることを想定すれば、浮子綱の弛みを中心とした議弛みを抑える浮子越え装置の構造とその弛みの値を知ることが重要となる。
カテナリーの弛みは一般に次式としてあらわすことが出来る。
D =

WS 2
8T

(1)

ただし、装置間隔を S m、浮子綱長をL m、たるみを D m、ロープの水平張最大内接円の直径（cm）論が必要となる。すなわち、装置間の21●：幅 80cm13▲：幅 110cm■：幅 130cm◆：幅 150cm

520

力を T N、浮子綱 1m あたりの余剰浮40
水深（cm）

力を W N/m とする。

図 13 内接円の最大直径‑ 9 ‑60

(1)式において、W と S は定数となり D は T に依存すると言える。すなわち、一般に浮子越え装置は浮子綱との間を滑らかにやり過ごす必要があると考えられがちだが、浮子越え装置間の浮子綱張力を如何に大きくするかが必要となり、逆に浮子越え装置と浮子綱の作用部位との間の長さ方向の｢ひっかかり｣が生じるような浮子越え装置の構造とする必要があると言える。また、装置により生じる T を明らかにしておけば、装置間の D を推定することができ、装置間隔に対応する必要装置水深を求めることができると言える。
(2)魚汲み作業時の推進器網絡み防止

この実験には沈抗力を実際より大きく調整した模型を使用した。この模型においても大きな吹かれが生じたことは、実際の操業時に網内における作業では網とプロペラが接触しないような構造、または漁船の下に網が入り込まない操船・操業方法を確立する必要があるといえる。また、運搬船として魚汲み作業に従事する場合も船位が潮下になれば船底下に網地が吹かれて推進器との接触が懸念される。しかし、この操業段階は網揚げ作業を伴うので網地は徐々に網船（本船）の船上に引き上げられていくので、運搬船の船底下にある網地も短時間で消失する。従って、この間は、推進器の作動を控えるか、推進器周辺に網地との距離を保つ装置を備えることにより推進器への網絡みを防止できる。

オ．まとめ
運搬船を活用するためには、運搬船が操業工程の一部機能を担う必要がある。従来のまき網船団における運搬・探索船機能を融合するには、運搬・探索船が操業中の網内で自由度の高い移動能力と網内外へ自由に出入りする能力を具備することが必要となる。複数のポッド型推進器を備えることにより自由度の高い操船は可能となるが、逆に網内外への移動には支障を生じる。
本年度実施した一連の浮子越え装置開発実験により、運搬・探索船が備えるべき浮子越え装置としてプロペラ・ガード・キールの基本的な構造を把握することができた。特に、人間が乗れる大型模型船で実施した浮子越えセミフィールド実験は実際の操業に近い感覚での検証となり、結果の有効性に対するまき網漁業者の高い評価を得た。また、浮子越えセミフィールド実験に基づく水槽実験により、浮子越え装置（プロペラ・ガード・キール）と浮子綱の干渉の詳細を把握することが可能となり、プロペラ・ガード・キールの設計指針が得られた。更に、魚汲み作業時の推進器網絡み防止を検討するための水槽実験により、操業時の潮による網地の吹かれ状況を検証することができ、この種の運搬・探索船が操業中の網内外において活動するために浮子越え装置の必要性とその妥当性を明らかにすることができた。

カ．今後の問題点今年度得られた結果を元に、強度や抵抗面を加味した実船の網除け装置の開発に取り組む。

キ．特許出願、学会発表等なし。

‑ 10 ‑