博 士（水産科学）石崎宗周
学位論 文題名キャ ン ノヾ スカ イ トを 用いた資源調査用曳網の水深制御に関する研究
学位論文内容の要旨［研 究の背景 と目的］
我 が 国は 、 1996年の 国 際 海洋 法 批准 に よ り、 翌 年か ら TAC管理制 （総量規 制）を開始 した。持 続的生産を 維持する システム の構築には、漁獲可能量を決定するための資 源量の正 確な推定の ためにサ ンプリン グ漁具の漁獲性能や漁獲位置の精度を向上さ せる必要 がある。漁 獲位置に ついては 、航海計器類の技術進歩により、平面的には 精度良く 求めること が可能で あるが、 調査漁具の水深を正確に設定する技術は未だ 不十分で あるといえ る。漁具 の水深制 御に関する研究は、曳網速度や曳網索長の調 整による ものが多く 、キャン バスカイ トの水中における姿勢によってその流体力特 性が大き く変ること を利用し た水深制 御技術に関する知見はほとんどない。本研究 では、1． 大型回流水槽における模型実験により、キャンバスカイトを用いた袋網水 深の制御 の可能性と 問題点を 明らかに した。2． 大型回流 水槽の模 型実験により、 異なる形 状のキャン バスカイ トの単純 化模型の流体力特性を求めてカイトの最適形 状を決定 した。3．海上実験において、キャンバスカイトを取り付けた簡易型サンプ リング漁 具の曳網試 験をおこ ない、キ ャンバスカイトによる水深制御特性と問題点 を明らか にした。そ して、キ ャンバス カイトを使用した資源調査用曳網の水深制御 技術に関 する基礎的 知見を得 ることを 目的とした。なお、本研究ではキャンバ
スカ イトに取 り付けたり フティン グロープ の、曳網船から繰り出した設定長を変化させ て、カイ トの展開状 態を変化 させて、 カイトを取り付けた袋網の水深を制御するこ とを想定 している。
［キ ャンバス カイトを取 り付けた 袋網の運 動］
方法 ：キャン バスカイト と袋網の 単純化模 型を作成し、リフティングロープに相当する カイトに 接続した張 り糸を、 設定長ま で一定速度で巻き上げて、袋網水深の変化と 流れに対 する袋網の 相対迎角 を計測し た。対照実験として、袋網の網枠上部中央 部に 接続 し た張 り糸 長 を変 化さ せ た場 合につい ても計測した。
結果 ：カイ卜 に張り糸を 接続した 場合、張 り糸の設定巻き上げ長を長くするにっれて、 袋網の水 深は深くな る、深く なってか ら浅くなる、深くなって浅くなってさらに深 くなる 運動を示したが、網枠に張り糸を接続した場合は、いずれの設定巻上げ長でも浅くなる運動を示した。また、カイトに張り糸を接続した場合の水深変化は、網枠 に取り 付けた場合に対して大きかった。張り糸をカイトに接続した場合は、張り糸 の設定 巻き上げ長によって、網口の迎角は初期値のままほば一定、網口上部が下部 の後方 に傾斜、網口上部が下部の後方に傾斜してから網口上部が下部の前方に傾斜 といっ た変 化を 示し 、設 定長 26 cm以下 では 10° 以内 の変 化で あった。28 cm以上 では70°以上になった。網枠に接続した場合は、いずれの場合も巻き上げの問に網 口上部 が前 方に 傾斜 する 変化 を示 した。設定巻き上げ長28 cm以上では、張り糸をカイトに接続した場合と網枠に接続した場合は、ほば同じ相対迎角となったが、設定 巻上げ 長が 28 cmよ り短 い場 合は、 前者の場合の方が迎角変化が小さかった。
［キャンバスカイトの流体力特性］
方法 ：形状 が異 なる 3種 類の キャ ンバス カイトの単純化模型（I型：三角形、n型：台形 、m型 ：長 方形 ）を 作成 し、 迎角と キャンバーを変化させて、抗力、揚カおよびモ ーメン トを三分力計を用いて計測し、抗力係数、揚力係数、揚抗比および圧力中心 係数を 算出して、流体力特性を明らかにした。また、キャンバスカイトの水深制御 効果を 示す パラ メー タPaを導 入し 、キ ャン バス カイ トの 最適形 状を決定し、この 最適形 状のカイトにっいて、異なるアスペクト比の単純化模型を作成し、迎角とキ ャンバ ーを変化させて流体力特性を明らかにした。さらに、これらの流体力特性に関する資料を実用に供するために、リフティングロープ長を変化させた場合の、迎角 とキャ ンバーとの関係について、アスベクト比の異なる単純化模型を用いた実験により明らかにした。
結果 ：最大 抗力 係数 、最 大揚 力係 数お よび最大揚抗比はいずれもI型が最大で、キヤン バーが 小さ い場 合に 大き くな った 。また、この時の迎角は、I型で大きくなる傾向 が認め られ た。 圧力 中心 は、 I型で 最も先端側に存在し、キャンバーの増加に伴 って 末 端 方 向 ヘ 移動 した 。I型 で安 定迎 角範 囲は 最も 広く Pa値 が大 きい ことから、 キャン バスカイトの最適形状は三角形であると判断できた。同じ三角形では、アス ベクト 比が大きい場合に、最大抗力係数、最大揚力係数、最大揚抗比は大きくなっ たが、 これらの係数が最大となる迎角はどのアスペクト比でも同じで、圧力中心に は明確 な差は認められなかった。Pa値は、アスペクト比が大きい場合に大きくなり 、アス ペクト比が大きいほうが水深制御効果は大きいことがわかった。迎角とキャ ンバー との関係は、 いずれのアスペクト比においても、初期迎角とキャンバー0を 通る 直線 で回 帰さ れ、 リフ ティン グロープの設定長によルカイトは、なびき状態、 激しく振 動する 臨界状態および安定状態に分類された。
［海上実験によるキャンパスカイトの水深制御効果］
方法 ：簡易 式サ ンプ リン グ漁 具の 袋網 に円形網枠を取り付け、この網枠上部にI型のキ ャンバ スカ イト を取 り付 けた 。曳 網索 長は 200mの一 定と し、カ イトに取り付け た り フ テ ィ ン グ ロ ー プ 長 を 205mか ら 184mま で Imず つ 巻 き 上げ て 、 網 枠 に 取り付 けた水 深計と加速度計により、袋網水深と網枠迎角を計測した。同時に、曳網索張 カと りフ ティン グロ ープ 張カ を計測した。曳網速度は対水速度2.5ノットとした。 対照実験として、カイトを取り付けずに、リフティングロープを網枠上部に直接取り付けた場合についても、同様に計測した。
結果 ：カイ卜を取り付けた場合、リフティングロープの巻き上げ長が短い場合は水深の 変動が大きく、巻き上げ長の増加に伴って水深変動が小さくなった。巻き上げ長18mで最 浅深 度と なり 、さ らに 巻き上げ長を増加させると水深は増加した。最浅水深 と初 期水 深との 差は 約80mで あった。カイトを取り付けていない場合は水深の変動 は小 さく 最浅水 深と 最深 値と の差は約13mで、カイトの深度制御の効果が認められ た。カイトを取り付けた場合は、取り付けていない場合に対してりフティングロー プと曳網索共に大きく振動し、水深が大きく減少した巻上げ長では、張カの増加が 認められた。カイトを取り付けていない場合は、巻き上げ長の増加に伴って、リフ ティングロープ張カは増加したが、曳網索張カは減少した。なお、初期状態の曳網索張カはりフティングロープ張カより大きかったが、巻き上げ長を増加すると、リフ ティングロープ張カは曳網索張カより大きくなった。網枠迎角は、カイトを取り付けた場合、初期状態では約45°であったが、巻き上げ長の増加に伴って増加し、水深 が大きく減少した巻き上げ長では90°となった。カイトを取り付けていなぃ場
合 は 、 初 期 状 態 で 約 90° で あ っ た が 、 巻 き 上 げ に 伴 っ て 減 少 し た 。
［考察と今後の課題］
キャ ンバスカイトの最適形状はアスペクト比が大きい三角形であり、この頂点を網枠側 に取り付ける方法が袋網の水深制御に適している。リフティングロープの巻き上げ による袋網水深の制御は有効であると判断できた。しかし、以下の問題点が確認 さ れ た。 1． 初 期 状 態 の 網 枠 迎 角 が90° よ り 小 さ い こ と 、 2.振 動 の 発 生 、3.
応答速度が遅いこと。1．については、漁具の調整やカイトの取り付け方法の検討、
2.に つい ては 、振動 が大 きく 発生 する 臨界 状態 を避 ける ため に巻き上げ時に臨界状態 とな る時 間を短 縮す るこ と、 3.に つい ては 、曳 網速 度、 曳網索長およびカイトを 取り 付け たりフ ティ ング ロー プ長の操作による3パラメータ制御の試み、を今後検討する必要がある。

学位論文 審査の要旨
主査
副査
副査
副査

教授

梨本 勝 昭教授

山本勝 太郎助教授

平 石 智 徳助教授

山 下 成 治学位論文題名キャンノヾスカイトを用しゝた
資 源 調 査 用 曳 網 の 水 深 制 御 に 関す る 研 究

我が国では1996
年に国連海洋法を批准し丶1997
年より新たな漁業管理制度であるT
AC管理制が導入された。持続的に海洋生物資源を生産維持する生産システムを構築するには漁獲可能量を決定するための基礎資料となる資源量や生物学的な許容漁獲量を正確に推定することが必要である。資源量推定は実際の漁獲資料に基づくことが多い。
この場合は漁具効率が明らかで、また漁獲場所が正確でなければ正しく資源量推定は行えない。従って資源調査用漁具は濾水量が常に一定であるか、常に把握する必要がある。この問題については予め漁具効率を調べることによって対応可能である。さらに漁獲場所については航海計器や魚群探知機の技術開発により、意図した場所に正確に到達することが容易にでき、対象魚群の存在や大きさ、水深を正確に把握することが可能である。漁具に取り付けた水深計から回収後に正確な曳網水深を読み取るか、音響技術を応用した漁具監視システムを用いて漁具水深を監視しながら、曳網索長を加減したり、曳網速度を調整して漁具水深を設定している。しかし、魚群探知機で発見された魚群の組成を解析するためには魚群が存在する水深に漁具を正確にかつ迅速に設定し資料採取をすることが必要であるが、これらの技術は十分に確立されていないのが現状である。資源調査用曳網漁具を応答良く正確に所定の水深に短期間で設置する制御技術の開発が強く要望されている。申請者は曳網漁具の水深を制御するためにキャンバスカイトに注目した。キャンバスカイトはオッターボードと異なり柔軟なため、流れを支えて展開させるためには、ロープなどをキャンバスカイトの頂部や底部に取り付けて支持する必要がある。またこの時、キャンバスカイトは変形し、長さは縦横ともに流れを受けないときより短くなる。従って支持しているロープの長さを調節することによってキャンバーや流れに対する迎角を任意に変えることが可能である。これに伴って流体力特性も変わってくる。キャンバスカイトを曳網の網口上部に取り付 け曳 網船 上か らりフティングロープの長さを操作することによってカイトの流体力特性は変化させることができ、効果的に曳網の水深は制御できるものと想定される。
本論文ではキャンバスカイトを用いた調査用曳網漁具の水深制御技術を確立するた
めに、形状とアスペクト比が異なるキャンバスカイトの単純化した模型を用い、大型回流水槽において模型実験を行い抗力係数、揚力係数、揚抗比および圧力中心係数を求めた。またキャンバスカイトの水深制御効果を示すパラメータを導入して最適形状とアスベクト比を決定した。またりフティングロープの巻上げ長を変化させた場合のカイトの迎角とキャンバーの関係を解明した。さらにキャンバスカイトを簡易式資源調査用曳網に取り付け、リフティングロープを操作して海上実験を行い、キャンバスカイト による水深 制御の有効 性と問題点 を検討した 。
特に審査 員一同が高 く評価した 点は以下の 通りである 。
1） 形状とアス ペクト比の 異なる縮小した模型のキャンバスカイトについて迎角とキヤンバー別に抗力係数、揚力係数、揚抗比、圧力中心係数をそれぞれ求めた点。
2） キャンバス カイトの水 深制御効果を表すパラメータをカイトと取り付ける網の代表面積、抗力係数、揚力係数、沈降力係数、流速との関数として導入して最適形状とアス ベクト比を 決定した点 。
3） リフティン グロープの 長さを変化させた場合のキャンバスカイトの迎角とキャンバーの関 係について 実験的に明 らかにした 点。
4） 形状が三角 形のキャン バスカイトは最大抗力係数、最大揚力係数および最大揚抗比は最も大きくなり、キャンバーが小さぃ場合には小さくなることを見い出した点。
5） 水深制御に 用いるキャ ンバスカイトの形状はアスベクト比の大きい三角形で、頂点を網枠 側に取り付ける方 法が最も適してい ることを指摘した点 。
6） 簡易な資料 採取用曳網 にキャンバスカイトを取り付け、リフティングロープの調
整に より 水深制 御の手法として有効であるこ とを確かめた点。
以上の成果は資源調査用曳網の水深制御についてキャンバスカイトの技術を確立するための重要な基礎的知見を得たものであり、高く評価できる。よって審査員一同は
本 論 文 が 博 士 （水 産 科学 ） の学 位を 授 与さ れ る資 格 ある もの と 判定 し た。