博士（水産科学）江幡恵吾
学位論文題名曳繩漁具潜航板の振れ回り運動に関する研究
学位論文内容の要旨【目的】
曳繩漁業は，小型の漁船を用いて，釣竿，道糸，擬餌針などから構成される漁具を高速で曳き回して行う釣漁業である。釣漁業の中では最も積極的な漁業であり，主としてマグロ，カツオ，ブリ，シイラなどの遊泳カのある回遊性魚類を対象として行われる。道糸と擬餌針の問に潜航板が取り付けられ，この運動が擬餌針の動きに重要な影響を及ぼしている。漁具の運動が定量的に把握されていないために，漁獲量に個人差が 生じ たり， 漁獲 時に 魚体に 損傷 を与 えた りする など の問 題が 生じて いる。
そこで本研究では，曳繩漁具の漁獲メカニズムを解明することを目的として，国内で広く使用される先端が尖った船型の潜航板の運動を道糸結着点の運動と潜航板の回転運動に分け，回流水槽実験によって，結着点の運動軌跡の推定，潜航板の運動測定，流体力測定を行い，潜航板の振れ回り運動のメカニズムを考察した。さらに，操業時における潜航板の振れ回り運動を推定するために運動モデルを用いた理論的な解析を行った。
【結着点の運動軌跡の推定】
道糸の固定点を原点Clとする固定座標系をCユ‑xlYizi，潜航板の重心位置Gを原点とする回転座標系をG ‑X2Y222とし，X2 Y2 22軸まわりの回転角をそれぞれロール角ジ，ピッチ角9，ヨー角ヅとした。回流水槽にて，潜航板（全長31.5cm)を使用し，道糸長さ70cm，流速80cm/sとして，三分力計を用いて道糸張力疋1の3軸成分（Txl，Tyl，Tz・）をサンプリング周波数100Hzで測定した。道糸張力Tqと疋1 Tyl Tzユの比と道糸長さの関係から結着点C2の運動軌跡を推定した。結着点C2の運動軌跡のXI
Yi，ZI軸成分の振幅は0.02m，O.llm，0.021ユ二1，周期は0.39秒，0.78秒，0.39秒となった。結着点C2の運動は3次元的に振れ回る運動を繰り返し，その変位量はYi軸

成分が最も大きく，8字のような軌跡を描くことが示された。
【潜航板の運動測定】
潜 航 板 の 拡 大 模 型（ 全 長 66.0 cm)を製 作 し， そ の 中に 運 動計 測 ユ ニッ ト を内 蔵 させ，X2 Y2軸方向の加速度（ぬ，サ），ロール角ジ，ピッチ角ロの回転角，ロール角ジ，ピッチ角ロ，ヨー角ゾの角速度（p，g，′）を測定した。実験は回流水槽で行い，道糸長さを2.5m，流 速 を1.10 m/sと し た。 加 速 度ぬ， ゛は正と 負の値を 交互に繰り 返し，周 期はそれ ぞ れ約 0.71秒 ， 1.42秒で あ った 。 加速度゛ は，加速 度カの変化 と比べて 大きく，土1.3g(g：重力加速度）で変化していた。加速度（め，サ）の結果を経過時間で積分する
ことから ，速度（甜，v）を算出すると，速度甜はほば一定で約0.91 m/s，速度vは土0.32m/sの 範 囲 で 変 化し て おり ， 速 度vは速 度 甜と 比 較 して 約 3分 の1以下 と な って い た。
角速 度 p ′の 周 期 は約 1.42秒 であ り ， それ ぞ れ土 183.7 deg/s， 土210.2 deg/sの範囲で 変 化し て い た。 角 速度 gの 周 期 は約 0.71秒 で， ロ ー ル角 ジ ，ヨ ー角 ヅの角速 度と比べ て ，周 期 が 約半 分 で変 化 量 が― 16.3 ‑11.6 degsで小 さ い こと が示さ れた。角 速度（Ag，′）の結果を経過時間で積分することから，．ロール角ジ，ピッチ角9，ヨー角ゾを算出すると，それぞれ土42．6°

ー1．7°〜1．40，土42．2°の範囲で周期的に変化し，周期はそ れぞれ約1． 42秒，O．71秒 ，1．42秒で あった。 運動中の 潜航板のピッチ角0は
ほば o゜ で， ロール角 ジ，ヨー 角ヅを変 化させな がら運動を している ことが示 された。
【潜航板の流体カ測定】
運 動 測 定 の 結 果 をも と に ，ロ ー ル角 ジ を ―40° 〜0°の 範 囲で 10°毎 に 5段 階に ，
ピ ッ チ 角 ロ を ―10゜〜 10°の 範 囲 で10°毎 に 3段 階 に， ヨ ー角 ヅ を O° 〜50°の 範 囲
で 10° 毎 に 6段 階に 変 化さ せ て ，潜 航 板（ 全 長 33． 0cm）に 作 用す る 一門

Z1軸 方向の流体 力Cl ち1 ￠ 1を三分力 計で測定した。実験は回流水槽で行い，流速を70cm／sと し た 。 ら 1の 大き さ は ，ピ ッ チ 角pが O° で ロ ール 角 ジが − 20° 〜 0° の とき に ，ヨー 角 ヅ が 大 き くな る にっ れ て 増加 し てお り ， ヨー 角 ヅが 40゜で 最 大 とな り 50° で は減少 し た。 ピ ッ チ角 9が O° で ロー ル 角ジ が−40°〜 ―30°のとき には，ら ．の大き さは， ヨ ー角 ヅ に よる 変 化が 少 な くほ ば 一定とな っていた。 潜航板の 運動と流 体カを比較すると ，潜航板の ッ1軸方向 の往復運 動におい て，結着 点C：が往復運動の端で折り返した 直 後は 流 体 カが 小 さい が ， 端に 来 る直前で は流体カが 大きく作 用してい た。運動中の潜航 板に作用す る流体カ は時々刻 々と変動しており，潜航板の結着点C：の運動は，

単 振り 子 と は異 な る 性質 を 持っ た め に， 3次 元 的な 振 れ 回り 運動と なり8字の ような軌跡を描くことが明らかとなった。
【潜航板の運動モデルと運動推定】
水槽 実験の結果 ，潜航板 の結着点C
2の運動軌跡は，Yi軸方向の変化量が最も大きく，ZI軸方 向 の変 化 量 は， yl軸 方 向 の変 化 量 と比 較 して 約 5分 の 1程度となっ ていたこ とか ら，潜航 板の3次元 的な運動 を2次元平 面上での 運動とし て運動モデ ルを構築 した。
漁船の速度を一定（び，O，O）として，潜航板のX2，比 22軸方向の運動方程式を線形化した無次元化方程式で次式のように表した。
（m′＋m：）ぬ′=XLu′2＋ぞ（m′十所；）サ′= Yvv′十孵一（所′十m：）甜′シ′―ぞ(￠′十ヅ）（ J二 十 ゾ 二 ） チ ′ =N:v′ +N;r′ − ロ ′ ぞ （ ￠ ′ 十 ヅ ′ ）

こ こ に ， 所 は潜 航 板の 質 量 ，mx mッは X2軸， Y2軸方 向 の付 加 質 量， Xoは速 度 やに よ る X2軸 方 向 の 抵 抗 係 数 ， Tsは 道 糸張 カ ァ をxyi平 面上 ヘ 投 影し た 成 分， Eは 速度 vに よ る 此 軸 方 向 に 作 用 す る カ の 係数 ， Yは 角 速度 rに よ るy軸方 向 に 作用 す るカの係 数，Izz ん は22軸回り の慣性モ ーメント ，付加慣 性モーメン トの係数 ，Nいは速度vに よるモー メントの 係数，Nア は角速度 ′による モーメント の係数で あり，係 数右
肩 の プラ イ ム

は 無 次元 量 を 示し て いる 。

運動 測定の結 果，速度 甜はほぼ 一定であ ったこと から，運動 方程式は ，次に示 すよう な 道糸 の 振れ 角口 ′，潜航板 のヨー角ヅ ′に関する 微分方程式 で表される 。

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潜航板 の流体力 測定の結 果から弼 ＝ ‑0.2090，F＝― 0.6270，ぞ＝0.2090となり，潜航 板の 形状 からm′＝ 0.2046，m:＝0.0205，m;,〓 0.1432，匕＝0.0134と なり，拡大 模型潜航 板の運動測定の結果からゼ｜〓3.
6754，F＝0.1526，N:＝―0.8827，N;＝一0.0117−196―

となった。
実物潜航板（全長工： 33.0cm，朋′〓0.
1484，m:＝0.
0148，m;,〓0.
1039，匕＝0.
0098）と 拡大 模型 潜航 板の形 状は同じであるため，流体カに関する微係数（xL，ソ，ぞ，F，N； ，N；） は拡 大模型 潜航 板と 同じ 値を 用い て， 実際 の操 業時 （船 速4ノ ット ，道糸長 さ20 m)に おけ る道 糸の 振れ 角口 ，潜 航板 のヨー 角ヅ を推 定し た。 振れ 角￠ ，ヨー角 ヅの 推定 値か ら潜航 板後 端の Yi軸 座標 C3ッ 1の振 れ幅（C3ylの振幅の2倍と定義）を求 めと ，結 着点 の位置 C2が 先端 から O.lOL（ 工：潜 航板の全長）では振れ幅が32.1 cm
で ， 0.30Lで は 18.2 cmと なり ，結 着点 の位 置C2が先端 から 離れ るに した がっ て振 れ
幅 は減 少し ，結 着点の 位置 C2に よっ て振 れ幅 を制 御できることが示された。結着点の位 置 C2が 先 端 か ら 0.27L,船 速 が 4ノ ッ ト で は ， 道 糸 長 さ が 5mか ら 25mの 範 囲 で変 化 し て も ， 潜 航 板 後 端 の 振 れ 幅 は ほ ば 一 定 で 約 20.2 cmと な っ た 。

本 研究 で得 られ た潜 航板 の運 動の 定量的 な把 握は，漁業者が長年の経験や勘を頼りに潜 航板 を用 いて いた こと に科 学的 な根拠 を与 えるものであり，潜航板の使用がこれまで より 容易 にな ると 考え られ る。 また， 本研 究で把握することができた潜航板の運動状 態を もと に， 潜航 板の 運動 が擬 餌針に 与え る影響を定量的に把握した上で，潜航板や 擬餌 針の 漁具 の運 動と 漁獲 され る魚種 やサ イズの関係を明らかにできれば，対象魚種 やサ イズ に適 した 漁具 の制 御方 法を漁 業者 に対して提案できる可能性がある。さらに 漁具 の運 動状 態と 漁獲 の関 係か ら，対 象と する魚種やサイズの魚が好む運動状態を推 定す るこ とが でき ，漁 具の 設計 に取り 入れ ることで，新たた漁具漁法の開発にも寄与 でき ると 考え られ る。

学位論 文審査の要旨
主査
副査
副査
副査
副査

教授

山本勝 太郎

教授

三浦汀 介

教授

芳村康 男

教授

不破助教授

平石智 徳茂 （ 鹿 児島 大 学）

学 位 論 文 題 名曳 繩漁具潜 航板の 振れ回り運動に関する研究
曳繩漁業 は，小型 の漁船を 用いて，釣 竿，道糸，擬餌針などから構成される漁具を高速で曳 き回して 行う釣漁 業である。 釣漁業の中では最も積極的な漁業であり，主としてマグ ロ，カツ オ，ブリ ，シイラな どの遊泳カのある回遊性魚類を対象として行われる。道 糸と擬餌 針の問に は擬餌針に 自然の魚に似せた運動を与えるために潜航板が取り付け られてお り，この 潜航板の動 きが漁獲を左右すると言われている。しかし，潜航板の 運動が定 量的に把 握されてい ないために，漁獲量に個人差が生じたり，漁獲時に魚体 に損傷を 与えたり するなどの 問題が生 じている 。
本研究は ，曳繩漁 具の漁獲 メカニズム を解明することを目的として，国内で広く使用さ れ て いる 先 端が尖っ た船型の 潜航板の 運動を道 糸結着点の 運動と潜 航板の回 転運動に分 け，回流 水槽実験 によって， 結着点の運動軌跡の推定，潜航板の運動測定，流体力測 定を行い ，潜航板 の振れ回り 運動のメカニズムを明らかにし，さらに，操業時に お け る潜 航 板の振れ 回り運動 を推定す るために 運動モデル を用いた 理論的な 解析を 行っ た もの であ る。得られた 結果は以下のように 要約される。
1） 実 物 の潜 航 板（ 全 長 31.5 cm)を 使 用 して 回流水 槽実験を 行い，三分 力計を用いて 道 糸 張カ の 3軸成分を 測定し， 道糸張カ と3軸成分 の比と道糸 長さの関 係から道糸と潜航 板の結着 点の運動 軌跡を推定 している。その結果，結着点の運動軌跡の振幅は左右方 向成分が最も大きく，前後方向成分，上下方向成分は左右方向成分のほば1/5程度 で あ るこ と ，ま た 前 後方 向 ，左 右 方 向， 上下 方向の運動 周期の比 は1：2：1であり ， こ のた め 潜航板は 左右方向 に1往復運 動する問 に前後方向 ，左右方 向には2往復分 の 運 動を 行 い，結着 点は3次元 的に振れ 回る運動 を繰り返し ながら8字 のような軌跡を描 くことを 明らかに している。
2） 潜 航 板の 拡大 模型（全 長66．Ocm)を製 作し，そ の中に運 動計測ユニ ットを内蔵させ， 振れ回り 運動にお ける潜航板 の前後方向，左右方向の加速度と運動姿勢を測定し て い る。 加 速度から 得られた 左右方向 の速度は 前後方向の 速度の約 3分の1以下で，左右 方向速度 の変動周 期は前後方 向周期の 2倍となっ ている。 また，潜航板の重心軸 回 り の回 転 はピ ッ チ 角が ほ ば0゜で ， ロ ール角 とヨー角は 約40°の振 幅で変動

し て おり ，主 にこ の2つ の回 転角 の変 化に よっ て潜 航板 は流 れに 対す る姿勢 を時 々刻 々 に 変 化 さ せ な がら 振 れ 回 り 運 動 を し て い るこ と を 明 ら か に して いる。
3） 運 動姿 勢 測 定 の 結 果 を も と に ，ロ ール角 を‑40° ｀O° の範 囲で 10° 毎に 5段
階 に ，ピ ッチ 角を ー10°‑v10° の範 囲で 10゜毎 に3段階 に， ヨー 角を O°‑50°の 範
囲 で10゜毎 に6段 階に 変化 させて，潜航板に作用する流体カを三分力計で測定している。その結果，潜航板の左右の往復運動において，潜航板が往復運動の端で折り返した直後は流体カが小さく，端に来る直前では流体カが大きく作用している。このため潜航板が両端に向かって運動する時には外向きの流体カが作用し，一方道糸張カは常に内向きに作用するために潜航板を回転させるモーメントが発生し，潜航板の運動は3次 元 的 な振 れ 回 り 運 動 と な り 8字の よう な軌 跡を 描く こと を明 らか にして いる 。
4）次 に， 潜航 板の 重心 位置 にお ける 運動 を剛体 の6自由度運動方程式を基礎に，
水 槽実 験に おけ る潜航 板の 運動 計測 結果 から ，潜 航板 の3次元的な運動を2次元平面上での運動として単純化した運動モデルを構築し，潜航板の運動を道糸の振れ角と潜航 板の ヨー 角に 関する 無次 元化した連立2階線形微分方程式で表している。そして，この運動方程式中の係数に運動計測によって得られた値と既知の値を代入して解き，
実 操業 時（ 船速 4ノッ ト， 道糸 長さ 20m） にお ける 道糸 の振れ角と潜航板のヨー角を推定している。その結果，擬餌針の結着点となる潜航板後端の振れ幅は道糸の結着点が先端から離れるにしたがって振れ幅は減少し，結着点の位置によって潜航板後端の振れ幅を制御できることを示している。
本研究で得られた潜航板の運動の定量的な把握は，漁業者が長年の経験や勘を頼りに潜航板を用い．ていたことに科学的な根拠を与えるものと高く評価できる。また，本研究で把握することができた潜航板の運動状態をもとに，潜航板の運動が擬餌針に与える影響を定量的に把握した上で，潜航板や擬餌針の運動と漁獲される魚種や魚体長の関係を明らかにできれぱ，対象魚種や魚体長に適した漁具の制御方法を漁業者に提案できる可能性がある。
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のあるものと判定した。