１７弓削丸を使った錨泊時の帆の効果について高岡
村田俊輔*・豊田 利彦*・岩崎 和志*********
航***・笹健児****・久保 雅義****Effect of Sail on Anchoring of Yuge-Maru
Shunsuke Takaoka*, Toshihiko Toyota*, Kazushi Iwasaki**
Kou Murata***, Kenji Sasa**** and Masayoshi Kubo****１ はじめに２ 錨泊実験

環境問題，エネルギー保全の問題が世界的にクローズアップされている中，著者らは普遍性に富んだクリーンエネルギーである風力を利用する帆装船の研究（１）〜（８）を行ってきた。この研究を通して，帆の利用が錨泊時の安全性を向上させることを検証（３（）６）してきた。この検証は小型艇での実船実験とシミュレーションでの検証によったが，小型艇の実船実験（３）が９m カッターによるものであった
ことや，錨泊シミュレーション（７）での検証は，対象とした船舶の流体力の推定が十分になされていなかったところに問題が残っていた。そこで今回は神戸商船大学，弓削商船高等専門学校及び三井造船とで共同開発した「船体運動測定装置」を使用する機会を得，帆の効果を２４０ton の練習船弓削丸で測定することができたのでその計測結果を報告する。

２．１ 船体運動測定装置の概要
実験に使用した「船体運動測定装置」は，現在，人類が持つ位置表示情報を最高の精度で示すことのできるRTK 方式の GPS を採用しており，波浪周期４秒から１２０秒の波浪中で，対地速力３０ノット以下で航走中の船舶の動揺，船首方位および船位の計測が精度よく測定できるものである。
本装置は陸上側ユニットと海上側ユニットから構成されており，そのシステム構成を図１，図２に，計測データの収録系統状況を図３に示す。また，計測する各測定量に対しては表１に挙げる性能を有す測定精度の非常に高い装置（９）である。

図１ 船舶側ユニットの構成＊商船学科＊＊実験実習第１係＊＊＊三井造船株式会社＊＊＊＊神戸商船大学

２．２ 実験対象船および実験海域
実験船は弓削商船高等専門学校の練習船「弓削丸」で行った。弓削丸の主要目を表２に示す。実験海域は図４

図２ 陸上側ユニットの構成

平成１３年９月２８日受理１８弓削商船高等専門学校 紀要 第２４号（平成１４年）

図３ 計測データの収録状況
表１ 各装置の単体性能
要素名

レ ン ジ

分 解 能

３軸角速度 ±１００度／秒
０．
４度／秒
±４５度
０．
１度
（ロール・ピッチ）角 度
０〜３６０度（絶対方位角）３軸加速度 ±２G
０．
０１G
移動速度
変 位
RTK 時
変 位
DGPS 時
計測間隔

精度（１σ）±３％＋１度／秒
±０．
２度
±０．
５度
±０．
０２G

３０ノット以下±０．
０２m＋２ppm（上下）±０．
０１m＋２ppm（緯度・経度）
±２．
０m
（上下）
±１．
０m
（緯度・経度）
最低０．
２秒（５回／秒以上）

表２ 弓削丸の主要目
長

４０．
００m

垂線間長

３５．
００m

幅（型）

８．
００m

深さ（型）

３．
３０m

満載喫水（型）

２．
８０m

総トン数

２４０t

主 機 関

１，
３００ps×７５０rpm×１

最大速力

１３．
７５knot上部風圧面積（正面×横）６２×１８８m２

全図４ 実験海域に示したように弓削島北端，馬立ノ鼻ピークの三角測量地点に陸上側ユニットを設置し，そこから１．
５マイル離れた坊地ノ瀬付近（水深１４m）に船を錨泊させて実験を行った。船体運動測定装置の海上側ユニットを船に設置した様子を写真１に，陸上側ユニットの設置状況を写真２

弓削丸を使った錨泊時の帆の効果について（高岡・豊田・岩崎・村田・笹・久保）

写真１ 海上側ユニットの設置状況１９

写真３ 帆を設置した弓削丸の外観

写真４ デッキクレーンによる三角帆の展帆状況

写真２ 陸上側ユニットの設置状況に示す。
２．３ 実験方法
実験船を先に述べた海域に錨鎖進出量１３５m で単錨泊（右舷錨使用）させ，以下に示す錨泊状態で実験を行った。
１ RTK 状態で通常の単錨泊２ １の状態で三角帆を展帆
帆は長さ７．
５m×７．
５m の二等辺三角形で強化ビニール 

図５ 弓削丸への三角帆の設置状況

製の帆である。設置は船体中央から船尾側に１３m 離れた地点にあるデッキクレーンを利用して図５に示した形で帆を張った。帆の寸法を７．
５m の二等辺三角形とした理由
は，デッキクレーンが７m 伸長するタイプであったことから船尾のオーニングステイを利用して展帆することにしたため，この長さとした。実際に展帆した状況を写真
３，写真４に示す。
２．４ 実験結果
帆を装着していない状態での振れ回り状況を図６（a）に示す。風速が６〜１３m/s と弱い中での錨泊実験であったが，単錨泊特有の８の字を描く運動を起こして振れ回るのが計測された。このような振れ回り運動が幾つか得られたが，帆を装着した場合と比較することを考え，８の字運動の軌跡が整っているものを取り出し，これを振れ回り運動１周期の基準とした。図６（b）に基準とした１周期の８の字運動を示す。振れ回り幅を８の字運動の長軸方向に取ると，約３１m であり，周期は５．
１分であった。
通常の錨泊状態での計測が終了後，帆を装着して計測を行った。帆を装着時の振れ回り状況を図７（a）に示す。図からわかるように，帆を装着しての振れ回りは８の字運動を起こさず，楕円を描いて振れ回る運動となっ２０

弓削商船高等専門学校 紀要 第２４号（平成１４年）（a）振れ回り状況（b）一周期の振れ回り

図６ 帆が無い状態での振れ回り運動（a）振れ回り状況（b）一周期の振れ回り

図７ 帆を展帆時の振れ回り運動た。このような楕円運動を繰り返す軌跡の中で，１周期を取り出したものが図７（b）である。振れ回り幅は約５．
９m であり，その周期は３．
３分であった。
帆がない状態と比較すると，振れ回り幅においては約１／５となり極めて振れ回りが小さくなっていることがわかる。帆がある状態と無い状態との振れ回り状況の比較を図８に示す。また，周期は帆がない状態の振れ回り

図９ 錨泊中の船首方位の振れ角

図８ 帆の有無による振れ回り運動の比較

幅から換算すると，やはり非常に遅くなっていることがわかる。これより，帆を付けた錨泊状態は錨鎖張力がかなり緩和された錨泊となっていることが推測される。この錨鎖張力緩和の裏付けとして，つぎの２点が考えられる。
まず第一点目は，船首方位の振れ角の減少である。図９に両者の船首方位の振れを示す。帆が無い状態での船首方位の振れ具合は約６５°であるのに対し，帆があるときは約２３°であるため，振れ角は６５％の減少を示すのがわかる。これは錨泊時の左右振れの折り返し点で風下に落とされる時に衝撃張力がかかることから，船首振れ角の小さくなる形の方が錨鎖張力緩和につながると考えられたからである。
第２点 目 は，船 の 並 進 運 動 中，SWAYING 速 度 及 び
SURGING 速度の減少である。図１０に SWAYING 速度

弓削丸を使った錨泊時の帆の効果について（高岡・豊田・岩崎・村田・笹・久保）

２１

図１０ 帆の有無による SWAYING 速度

図１２ 帆の有無による PITCHING 状況

図１１ 帆の有無による SURGING 速度

図１３ 帆の有無による ROLLING 状況

を図１１に SURGING 速度の状況を示す。SWAYING 速度については，帆がない場合は両舷方向に０．
５ノット内の速度を持つ。これに対し帆がある場合は，右舷方向，左舷方向共に０．
２ノット内の速度である。これは錨泊時の振れ回り中，横移動速度が緩やかになっていることを意味する。また，SURGING 速度については，帆がない場合は船首，船尾方向共に０．
５ノット内であるのに対し，帆がある場合は船首，船尾方向共に０．
２ノット内であるため，その減少度は SWAYING 同様顕著に現れている。因みに，HEAVING 速力については両者に顕著な変化は見られなかった。
上述した２点から考えても帆の効果による錨鎖張力の緩和は明らかであろうと考えられる。
つ ぎ に 船 の 運 動 中，回 転 運 動 と な る PITCHING，ROLLING，YAWING について帆の効果を考察する。
PITCHING に つ い て は 図１２に 示 し た よ う に，最 大 のPITCHING 角及び通常の PITCHING 角を比較してみても約５０％の減少が見られる。これは帆の影響で振れ回りが小さくなったことから，錨鎖にかかる衝撃張力が減り，一定な引っ張り張力を保って振れ回りを起こしていることが原因と考えられる。また，YAWING については先に述べた船首方位の振れ角の所で説明しており，これをYAWING と見れるため，帆の効果は顕著と言える。
錨泊中の船の回転運動中においては ROLLING が最も帆の効果が顕著に現れている。この状況を図１３に示す。
帆が無い状態での周期的な傾きはある状態と比べると約１／２であり，PITCHING と同じ傾向を示す。しかし，最大の傾きを見てみると，帆が無い状態では最大０．
６１°の傾きが計測されたのに対し，帆がある場合は全ての左右の揺れを含めてもほぼ０．
２°内の値を示している。この状態では約１／３の減少であるため，帆の効果で ROLLING量が減少することは明らかであると考えられる。
３ おわりに通常の船舶で行われている荒天下の錨泊は，風波の影響を受け難い島影等に錨泊し，走錨を防ぐために錨鎖進出量を長くしたり，振れ止め錨を入れたり，船首トリム

２２弓削商船高等専門学校 紀要 第２４号（平成１４年）をつけ，喫水を深くして荒天を凌ぐことが通例であった。 （８）高岡俊輔，村山雄二郎，久保雅義：帆装型船舶の機帆装時の船体運動特性，日本航海学会論文集第１０１
今回はこのような荒天下の錨泊時に安全に錨泊できる１号 pp．１２１〜１３０，平成１１年９月
方法として帆を利用することの有効性を測定することを試みた。実験に使用した帆の面積が２８．
１m２と小さかった （９）三井造船株式会社特機設計部：船体運動・環境分析
装置取扱い説明書，平成１２年３月ため，弓削丸の船体上部構造物の風圧面積１８８m２に対しては１４．
９％しかなく，錨泊時の効果が懸念されたが良好な結果がえられた。現在運行している中型及び小型の船舶においては船尾付近に作業用のクレーンを持つ形に設計された船は多いことから，帆の設置を試みることは容易であると思われる。
以下に本研究で得られた知見をまとめる。
１ 帆を設置した錨泊は振れ回り軌跡が８の字運動とはならず，楕円軌跡を描く運動となる。
２ 帆の設置により振れ回り幅が通常の錨泊時の１／５に減少する。
３ 振れ回り幅の減少に伴い振れ回り周期が３５％程度遅くなる。
４ 帆の設置により船首方位の振れ角が１／３近く減少する。
５ ６自由度の並進運動中，SURGING，SWAYING の速度が帆の設置により減少を示す（両者とも最大で１／３の減少）。
６ ６自由度の回転運動中，PITCHING，ROLLING 共に減少を示すが，ROLLING の減少が顕著であり，帆がない状態の約１／３まで減少を示す場合がある。
７ 帆の大きさは船体上部構造物の面積の１５％程度でも効果が得られる。










参考文献
（１）久保雅義，高岡俊輔：帆装商船の運航実態とその問題点について，日本航海学会誌，第１２０号 pp．１〜
８，平成６年６月（２）久保雅義，高岡俊輔：帆装商船の日本海航路適用性について，日本航海学 会 論 文 集 第９２号 pp．２３１〜２３９，平成７年３月（３）久保雅義，高岡俊輔：新型帆装装置の開発，日本航海学会論文集第９４号 pp．１〜８，平成８年３月（４）久保雅義，高岡俊輔：新型帆装装置の開発― ，日
本航海学会論文集第９６号 pp．２０３〜２１０，平成９年
３月（５）高岡俊輔，村山雄二郎，久保雅義：帆装型船舶の帆の利用による操船能力について，日本航海学会論文集第９８号 pp．２６５〜２７６，平成１０年３月（６）高岡俊輔，村山雄二郎，久保雅義：帆装型船舶の帆を利用した錨泊法について，日本航海学会論文集第９９号 pp．２１５〜２２６，平成１０年９月（７）高岡俊輔，村山雄二郎，久保雅義：帆装型船舶の制御とその評価，日本航海学会論文集第１００号 pp．９１〜１０１，平成１１年３月