漁船の転覆メカニズムと転覆防止に関する研究北海道大学 水産科学院 博士 3 年
中村 充博

GM(m)

付加物を設置した場合の向波中(波長船長比/Lpp=1.2，1.はじめに
日本では，毎年，60 隻程度の漁船が転覆事故を起こし， 波岨度 H/=1/18)の GM を Fig.2 に示す。横軸が波の山多数の犠牲者を生んでいる。これは他の商船と比較し が位置する S.S.No.を示し，縦軸がそのときの GM を示て，考えられない隻数であり，船型自体に転覆要因が す。波の山が船体中央(S.S.5)にあるとき，復原力減少が存在していると考えるのが，ごく当然である。漁船の 起きていることがわかり，付加物によって，それが幾船型を考える上で，漁業管理の一環として，総トン数 分抑えられていることがわかる。計算結果は，割愛すが制限されている点が重要である。その中で，漁労ス るが，平水中でも付加物によって，最大復原梃が 5~9%，ペースのために船幅，船速維持のために船長の確保が 消失角も大きくなることが計算され，予備浮力設置相行われた。総トン数は概ね，船長×船幅×深さに比例 当の効果も持つと言える。
するため，深さの小さな船型となった。この影響は，1.8乾舷の縮小に直結し，予備浮力が小さく，消失角が小GM in calm water
さいのが漁船の特徴である。漁業形態を考えると，オ1.5
リンピック方式と呼ばれる「採った者勝ち」のため，漁業者はより速い漁船を求める。その結果，船尾の喫水を削って，より後方まで船長を伸ばした極端なオー
1.2App. A
バーハング船型が生まれた。このような船型は，波浪App. B中で復原力減少を起こしやすい。また，多少の時化で0.9App. Cあっても，オリンピック方式に従い，高速で航行する
App. D
S.S.No.
ため，波乗り・ブローチング現象に陥りやすい状況に0.6あると言える。以上を踏まえ，転覆対策及びブローチ
0123456789 10ング発生機構の検討を行った。
Fig.2 Effects of 4types appendage on GM in heading seas.

2.転覆防止に関する研究

3.ブローチングに関する研究

復原力減少は，波浪中に船尾船底が露出し，水線面積追波中を比較的高速で航行している場合，波乗りし，が小さくなり，それに依存する復原力も小さくなるこ 操舵とは反対方向に回頭するブローチングに陥る場合とが原因である。極端なオーバーハング船型を持つ漁 があることが知られている。このとき，急激な回頭運船では，より顕著に発生すると言え，ある 135GT 旋網 動を伴うため，大きな横傾斜が発生し，転覆の危険性漁船が漂泊中に転覆した原因の一つと考えられた。
がある。波による回頭モーメントが，最大操舵力を上そこで，波浪中に船尾船底が露出した場合においても， 回ることが，この発生要因の一つとされているが，そ水線面の幅を確保するために Fig.1 に示すように，船尾 れらの関係を実験的に計測した例は少ない。そこで，船底への付加物設置を検討した。付加物の密度は，流 追・斜追波中の自由航走/拘束模型試験を行った。
体密度と同程度とすることで，喫水・トリムへの影響を小さくしている。また，平水中においても，船体が 3.1 追・斜追波中の自由航走試験
傾斜し付加物が露出した場合，その部分にかかる重力ブローチング中の船体運動・航跡・船速・舵力等を計が復原モーメントを生むことが特徴である。
測するために，追・斜追波中の自由航走試験を行った。
向波中で行った模型実験の結果，付加物を設置すると， ブローチングは，波乗り中に発生するため，実験中は，危険な状態が少なくなり転覆限界となる波高が大きく 船速が平水中と比べて大きくなる。したがって，航走なることがわかった。本報では，135GT 旋網漁船を対 範囲の制限が大きいため，小型模型船が有用と考えた。
象に，小さいほうから A～D の 4 種類の付加物を設置 しかし，通常，自由航走試験には多くの装置を模型船した場合の GM 計算を行った。に搭載する必要ある。筆者らは，装置の小型化や土木Fig.1 An image of appendages and water plane areain heading seas.

用の測距装置の活用により，小型模型船による自由航走試験方法を確立・実施した。
実験は，波向角=0°，船速 U=0(m/s)とし，所定の回転数でプロペラを回転させ，水槽に波が伝播した後，模型船を開放した。開放と同時にオートパイロット操船に切り替え，所定の方向に保針操船させた。
ブローチング中の計測結果の例を Fig.3 に示す。この
実験例の波条件は，/Lpp=1.4, H/1/12 である。また，プロペラ回転数は，平水中で U=1.45m/s となるように設定し，波の進行方向に対する保針方向 c=-5°とした。
最大舵角(+35°)時に，操舵とは反対方向の負の Yaw Rate

が発達していることから，ブローチングが発生していると判断できる。このとき，船速と共に，プロペラ・舵流入速度が大きくなるため，プロペラ推力が小さくなる一方，舵力が大きくなっていることがわかった。
ただ，舵力の変化をみると，舵角 30°以上は舵力が上昇しておらず，失速等が発生している可能性がある。この点は，ブローチング発生に深く関わる可能性があるため，詳しく検討を進める予定である。

5040302.0
Ship speed
in calm water

Ship speed

Max. Rud. Ang

Rud. Ang.

Propeller
thrust20

Ship speed(m/s)

Ang.(deg),Rate(deg/s),Force(N)60

例として，/Lpp=1.2 における，に対する近似係数の変化を実験値と近似曲線を用いて Fig.5 に示す。近似曲線は，6 次の偶数もしくは，奇数項からなるの多項式を用いている。図より，に対する各係数の変化が，多項式でよく表現できていることがわかる。
以上より，ブローチング中に，船体が受ける波浪強制力を得ると共に，を変数とする関数表現することができた。今後は，この関数を運動シミュレーションモデ
ルに組込み，シミュレーションと自由航走試験の結果を比較し，妥当性を確認したうえで，対策の検討を行う予定である。

1.50.06
a0X'w
Y'w'N'w

1.00.04

0.5

Rud. Force

100.020-100.005101520

Yaw. Rate-200.00

25



-0.5

-0.02

Pitch Ang.

-30

-1.0-60-40-2000.10
Ak

Yaw. Ang.

-40-1.5-500.00-60-2.0

Fig.3 An example of model test in quartering seas.
(/L=1.4, Fn=0,43, c=-5°)-0.10

3.2 追・斜追波中の拘束模型試験
ブローチング中に船体が受ける波浪強制力を計測するために，拘束模型試験を行った。模型船を小型ジンバル・3 分力計・ヒービングロッドを介して電車で拘束し，徐々に波に追い抜かれるように，波向角 を種々に変えて曳航した。前後・左右・回頭方向の波浪強制力(Xw,Yw,Nw)を計測し，波高計で船体重心の位相位置を計測した。結果の整理に用いた座標系を Fig.4 に示す。
Owave trough-0.20-60-40-20

00.50



X'w
Y'w'
N'w

0.250.00


-0.25

Nw

-60

GXw

y-200x

4.おわりにFig.4 Coordinate systems.
Xw,Y w,Nw を流体密度，重力加速度 g，波振幅a，船幅B，垂線間長 Lpp を用いて無次元化し，X’w,Y’w,N’w とした。また，無次元値を波の谷から谷までを基本周期としたフーリエ級数展開し，平均値・振幅・位相を示す
係数 a0/2,Ak, (以後，近似係数と呼ぶ)を用いて，G を変数とする(1)式で表した。

Fw (G )  a0 2  Ak sin k (G   )



-40

Fig.5 Variation of approximated coefficients
to wave direction angle.

Ywk  2 / G wave direction 

X'w
Y'w'N'w(1)

本報では，転覆対策の提案及び，ブローチング発生機構解明の第一歩として，自由航走・拘束模型試験を行った。取り扱いの見直しが徐々に進められている漁船であるが，昨年度も多くの転覆事故が報道されている。
漁業者の無理な操業(ソフト面)も一因であるが，筆者らは，船型(ハード面)における対策強化が，ソフト面のバリアにもつながると考えている。本報で試みた転覆原因の解明と対策提案は，特にハード面での転覆対策に寄与するものであり，有用な研究結果を得ることができたと言える。