津軽丸 (2代)
津軽丸(2代)は1954年(昭和29年)の洞爺丸事件や、1955年(昭和30年)の宇高連絡船 紫雲丸事件を教訓に、安全性をより重視して建造された船であった。津軽丸(2代)建造当時の日本の造船・海運界は、世界に先駆けて船舶の自動化や遠隔操縦化を導入し始めた時期で、とりわけ、津軽丸(2代)は青函連絡船初の自動化船だけに留まらず、当時の造船・海運界の最先端技術を先取りした船として、後続の国鉄連絡船のみならず、その数年後から登場する長距離フェリーにも多大な影響を与えた。
従来の青函連絡船は青森 - 函館間を4時間30分程度で運航し、各船はそれぞれ1日2往復していた。これを3時間50分に短縮できれば1日2.5往復が可能となり、運航効率が上がって、隻数も少なくて済む。しかし3時間50分で運航するには航海速力を従来の14.5ノットから18.2ノットに上げる必要があり、エンジン出力は約2倍の10,500馬力が必要となった。客載車両渡船は機関室天井高さが低いため、背の低い中速ディーゼルエンジン8台搭載のマルチプルエンジン方式を採用することでこの大出力化を実現した。
津軽丸型では機関冷却のため毎時600トンもの海水を取水しており、この海水管内にムラサキイガイ等が付着成長し、これを閉塞して運休に至ることが年数回も発生していた。1965年(昭和40年)10月当時、檜山丸型では、28日間運航後には2日間の機関整備休航がとられており、海水管取り外し清掃でこれに対応できたが、当時半年間連続運航の津軽丸型ではこれもできず、深刻な問題となっていた。その頃三菱重工が「海洋生物付着防止装置」(M.G.プリベンタ Marine Growth Prevention System)を開発したため、1967年(昭和42年)2月と4月に羊蹄丸(2代)と大雪丸(2代)に設置したところ、良好な成績が得られた。このため、1968年(昭和43年)には残り5隻にも順次これが設置された。この装置では、発電機室右舷中段に設置された電解槽に海水を引き込んで電気分解し、陽極に塩素Cl2、陰極に水酸化ナトリウムNaOHと水素H2を発生させ、その塩素と水酸化ナトリウムはさらに電解槽内で反応して次亜塩素酸ナトリウムNaClOとなるが、これは海水中では次亜塩素酸イオンClOで存在し、これが海洋生物付着成長を阻害した。これを適切な濃度で海水管系の取水口へ流すことで海洋生物付着が抑制され、放水口では次亜塩素酸イオンはほとんど消費されてしまい環境への影響もなかった。これがなければ1年間のロングラン運航はできなかった。
1等出入口広間の売店前を直進すると右舷遊歩廊へ達するが、この通路の船尾側、前部機関室囲壁の前端を右舷側にかわした位置には1等自由椅子席への出入口があった。ここには、当時の国鉄特急1等車用2人掛けシートに準じながらも、幅を若干広げ、シート中央部に起倒式の肘掛けを設け、読書灯付きとし、背ずりが垂直に対して49度までリクライニングする、フットレスト付きリクライニングシートを、シートピッチ125cm(列車の1等は116cm)で、全て前向きに120席、配置された。横方向の並びは最大8席で、この部分で中通路、両側2 - 2椅子席配置の1等客車を2両横並びにした状態であった。ここでも高さ73cm幅33cmの両側から交互使用の手荷物棚による仕切りが設けられ、椅子席も半ピッチずらせて配置された。右舷側窓はシートピッチに合わせ、縦85cm横約95cmの複層ガラス大型固定窓が20個設置された。また、1等出入口広間の後方、1等自由椅子席の左舷側にはカーペット敷き定員94名の雑居席の1等座席が配置され、最前部外側の1区画は壁で仕切られ「婦人席」とされ、他は両側から交互に使える床面からの高さ143.5cmの手荷物棚と前後方向の通路で仕切られ8区画があり、外壁に面した「婦人席」を含む5区画では、縦85cm横約220cmの複層ガラス大型固定窓が1個ずつ計5個設置され、これらの窓は中央部に縦の桟が入った二連窓で、内側には両開きの軽合金サッシ、合成樹脂製障子も設置された。
第5船以降の摩周丸(2代)、羊蹄丸(2代)、十和田丸(2代)の3隻では、寝台車航送の準備工事として、前部機関室囲壁の船尾側にも、上記プラットホームとはつながらない短いプラットホームが設置され、その後端から船尾方向へ上って船楼甲板2等出入口広間に至る階段が設置された。しかし「旅客を寝かせたままで寝台車航送をしたい」という国鉄と、「安全上旅客は船室へ移動させるべき」という運輸省の間の折り合いが付かず、結局寝台車航送は実現できなかった。
車両甲板の船内軌道各線の終端部から船首端までの隙間部分、即ち中甲板の真下の部分は、最前部が甲板部作業室、両舷にはともに船員用トイレと車両甲板下第1船室(船員食堂・船員居住区)から中甲板へ上る階段室となっていた。また船1番線と船4番線終端から7mほど船尾寄りの両舷側には、船楼甲板の前部2等船室前方両側の広い階段室に至る階段室が、船尾右舷には車両甲板下“その他の乗船者”室から船楼甲板後部2等船室右舷最後部へ上る階段室が設置され、そのすぐ船尾側にはトイレが設置されていた。船尾左舷には船楼甲板船尾係船作業場へ上る階段室が設置されていた。
車両甲板より下の船体は、12 枚の水密隔壁により13区画に分けられ、隣接する2区画に浸水しても沈まない2区画可浸構造であった。船底は船首タンク以外の12区画が二重底で、うち船体中央部の第1補機室、発電機室、第1主機室、第2主機室、第2補機室の5区画では、側面にも、2対のヒーリングタンクと、5対のボイドスペース(空タンク)またはバラストタンクが設けられ、二重構造とし、これらボイドスペースには、片側が損傷して浸水しても、この浸水を迅速に対側のボイドスペースへも導き、非対称浸水による船体傾斜を軽減するクロスフラッディング装置も設けられていた。
操舵室の平面形状は十和田丸(初代)に準じたが、前面を7度前傾させるなどの改良もなされた。
もう一方は平均値演算回路を通らず逆相で同じ信号加算器に入ったが、これが、片舷主機械の平均負荷と各主機械の実際負荷との偏差電圧であった。また主軸の回転数に比例した電圧を主軸回転速度発信機で検出し、これと主軸回転速度設定器にセットされている基準回転数に相当する電圧との差をとり、これを速度偏差電圧としたが、これは主軸負荷を表していた。この速度偏差電圧も上記の各信号加算器にさらに加え、これらの電圧は各サーボ増幅器を経て、二相サーボモーターに送られ、各主機械の子ガバナーの設定値を調整する、という電気的なシステムで、各主機械の負荷不均衡にも配慮した方式であったが、負荷変動への追従性に問題があり、後年津軽丸方式に改造されている。
摩周丸(2代)では、主軸回転速度発信機である交流発電機の電圧と、主軸回転速度設定器による基準電圧との差で表される速度偏差電圧、これは主軸負荷を表すが、これをサーボ増幅器で増幅し、二相サーボモーターを回した。一方、各主機械の燃料管制軸偏位量はシンクロ制御発信機の回転子を回し、これが主機械用のシンクロ制御変圧機(CT)と電気的に接続されているとともに、上記二相サーボモーターは主機械用シンクロ制御変圧機(CT)の回転子も機械的に回した。ここに主軸負荷と各主機械負荷が合成されたが、この主機械用シンクロ制御変圧機(CT)の偏差電圧はそれぞれ増幅され、各主機械の子ガバナーを駆動する二相サーボモーターを駆動して各主機械の燃料噴射量を調節した。
津軽丸では、自動化・遠隔操縦化の多用で、設備が複雑となり、警報だけでは区別がつかず、その都度表示灯を確認しなければならない煩雑さを避けるため、音声による警告が導入された。
ボイスアラーム本体は無線通信室左舷の電気機器室に設置され、録音再生には写真用35ミリフィルムをベースに磁性鉄粉を塗布したエンドレステープを用い、これに6トラックで録音、この 35ミリテープ8本を並べて合計48トラックとし、これらを1組の駆動装置で動かしたため、警報発声時は全テープ48トラック全てを録音再生ヘッドと摺動させ、該当トラックのみ再生する仕組みで、津軽丸(2代)では、うち32トラック32種類の警報発声が設定されていた。しかし、これでは警報と無関係なトラックも毎回警報ごとに録音再生ヘッドと摺動させられ、音質劣化著しいため、第4船の大雪丸(2代)からは、1警報が1台の機械部分だけのエンドレステープ内蔵テープレコーダーにユニット化され、これが48台ボイスアラーム本体に差し込まれていた。増幅はボイスアラーム本体で行われ、警報発声時は該当ユニットだけが動いて再生された。
津軽丸型の操舵機で使用された油圧ポンプは、回転方向、回転数一定のまま、吐出量も吐出方向も無段階に調節できるアキシャルプランジャ式可変吐出量型油圧ポンプで、2台のポンプは並列に左右の油圧シリンダーにつながり、ポンプが1台から2台になっただけで、その基本構造は洞爺丸型以来、変化はなかった。操舵室のジャイロパイロットからの舵角指令は、電圧信号として操舵機室のジャイロパイロットパワーユニットに達し、ここで機械力に変換され、この2台の油圧ポンプの傾転角を、±8度の範囲内で一括制御した。このため、2台のポンプは舵角指令に応じて、作動油を同じように右または左の油圧シリンダーに送り込んだり吸い出したりした。左右二つの油圧シリンダーは、船体中心線を中心に、左右対称、進行方向横向き水平対向に設置され、ともに油室を外側に向けた単動式で、両シリンダーのピストン軸は、船体中心線上をまたいでつながる一体物であった。このピストン軸が両シリンダーへの作動油の出し入れによって左右動し、この動きがピストン軸中央を起点とするクランク機構を介して、両側の舵軸を回転させた。このように、国鉄連絡船の2枚舵は、互いに機械的に結合されており、また操舵機も1台だけで、左右別々に動かすことはできなかった。操舵機は重要機器のため、主発電機停電時には、瞬時かつ自動的に、右舷主軸回転中は必ず発電している主軸駆動発電機からの電源に切り替わって運転継続できた。このため、1955年(昭和30年)建造の檜山丸型以降の新造船、修復船などの電動油圧式操舵機に付設された蓄電池を電源とする非常用直流電動機は不要となった。
また、左右の主軸間隔よりも左右の舵の間隔を狭くしたことで、入渠時、舵の有無にかかわらず推進軸抜去が可能となった。
船体の大型化で軌道有効長も伸び、左舷側から船1番線95.8m、船2番線111.6m、船3番線85.4m、船4番線95.8mとなり、車両積載数は船1番線から ワム換算で、順次12両、14両、10両、12両の合計48両と、当時の国鉄連絡船最多となり、1,000トン列車1本をほぼそのまま積載できた。
船内軌道船首端には、翔鳳丸型以来自動連結器の装備された車止めが設置されていたが、入換機関車に押されて来た列車の、たび重なる衝撃で、車止め自体が損傷されるため、宇高連絡船 讃岐丸(初代)では、この連結器と車止め本体との間に油圧緩衝器が装備された。津軽丸型では、これの細部を改良した同一性能の、重量50トンの列車が時速6kmで衝突したエネルギーを、約9cmのストロークで吸収できる油圧緩衝器が、同様に装備された。また積載列車のブレーキ管とつないで、ブレーキの締め直しができるよう、機関車用自動ブレーキ弁も設置された。なお油圧緩衝器付き車止めの場合は、列車先頭車両の最前部車輪に、レール上に載る小型車輪止めのヘムシューをかます必要があった。
油圧緩衝器の装備を受け、津軽丸(2代)では従来の機関車用坐付連結器に代わり、通常の上作用式の並型自動連結器が設置された。さらに車両甲板船尾から、車止めの自動連結器の遠隔解錠ができるよう、自動連結器上側の解錠レバーにつないだワイヤーを、車止めの船首側に設置したエアシリンダーで、テコと滑車を介して引っ張って解錠する仕組みとした。しかし構造が複雑なため、第2船の八甲田丸以降では、連結器内部が改造された特殊な自動連結器が設置され、連結器直下に置かれたエアシリンダーで、連結器の下側に突出した解錠レバーを直接押すという単純な構造になった。
新造時より、トイレからの排出物等は、航海中も停泊中もすべてそのまま船外へ垂れ流していたが、海洋汚染防止法の改正により1974年(昭和49年)6月25日からは、積載人員100名以上の船では、海岸または港の境界線から10km以内の海域では、粉砕のうえ、3ノット以上で航行しながら海面下に投棄しなければならなくなった。津軽丸型7隻はこれに該当したため、1973年(昭和48年)9月から1974年(昭和49年)6月にかけ順次、汚物処理装置が設置された。この装置は、船内トイレからの汚物を車両甲板レベルの異物分離タンクで混入した金属異物等を分離し、いったん船底の汚物貯蔵タンクに貯蔵し、港外運航中、カッター付汚水排出ポンプが全自動で適宜運転され、貯蔵された汚物は粉砕され、海中に排出される仕組みであった。装置は3組あり、第1系統は遊歩甲板前部の高級船員居住区と寝台室区画のトイレ、船楼甲板前部の高級船員居住区と普通船室前部のトイレ、車両甲板前部の船員用トイレからの汚物を担当し、第2船室下の船艙に容量5.6mの貯蔵タンクと120リットル/分のカッター付汚水排出ポンプ2台が設置された。第2系統は遊歩甲板グリーン船室中央部のトイレ担当で、第1補機室左舷中段に2.2mの貯蔵タンクと第1系統と同能力のカッター付汚水排出ポンプが2台設置され、第3系統は船楼甲板普通船室後部トイレと車両甲板船尾右舷トイレ担当で、第3補機室右舷中段に3.2mの貯蔵タンクとやはり第1系統と同能力のカッター付汚水排出ポンプが2台設置された。
船の造波抵抗を減らす球状船首は決して新しいものではなく、1929年(昭和4年)建造の北ドイツ・ロイド社の客船ブレーメン(51,656総トン)での採用を嚆矢とし、日本でも1939年(昭和14年)に建造開始された日本郵船の橿原丸級客船(27,700総トン)や大和型戦艦に採用されていた。
太平洋戦争後は理論的研究も進み、本船基本計画中の1961年(昭和36年)3月には、その前年に建造された関西汽船 阪神 - 別府航路の高速客船 くれない丸(2,928総トン)に巨大な球状船首を仮設して実船試験が行われ、従来からの小型球状船首では5,400馬力で18.45ノットのところを、巨大球状船首では19.0ノットを記録し、また同じ18.45ノットなら4,690馬力で達成できたと報告された。また、1963年(昭和38年)建造の日本郵船の高速貨物船山城丸(10,466総トン)以降は、球状船首が各社建造の高速貨物船に本格的に採用されるようになった。
航走中の船が受ける全抵抗のうち、造波抵抗の占める割合は高速になるほど増加し、青函連絡船の場合、14.8ノットでは約10%のところ、18.
これらのチェーンホイール軸上で、錨鎖を巻き上げる左右のチェーンホイールがそれぞれ遊転する構造で、チェーンホイール軸の回転力は噛合い式クラッチを介してチェーンホイールに伝達された。津軽丸(2代)では、クラッチは空気圧でつながり、バネの力で切れ、松前丸(2代)では、クラッチはつなぐのも切るのも油圧が用いられ、それ以外の5隻では、つなぐのも切るのも空気圧が用いられた。津軽丸(2代)と松前丸(2代)では各チェーンホイールの外側に一体構造のブレーキドラムがあり、八甲田丸と大雪丸(2代)以降の5隻では内側にあった。ブレーキはチェーンホイールと一体構造のブレーキドラムの約3/4周をブレーキバンドで締め付ける構造で、津軽丸(2代)では、バネの力でブレーキをかけ、空気圧でブレーキを緩め、松前丸(2代)では、重錘の重みでブレーキをかけ、その重錘を油圧で持ち上げて緩めた。それ以外の5隻では、津軽丸(2代)とは逆に、空気圧でブレーキをかけ、バネで緩めた。
揚錨機のチェーンホイールには片舷あたり、1連25mの錨鎖12連、全長300mが掛けられており、この錨鎖は揚錨機前方の船楼甲板を斜め前外側に貫くホースパイプを通って船首船体側面のベルマウスに至り、重量3,910kgの国鉄型錨を船首船体側面のへこみ(アンカーリセス)に懸架収納していた。この間、錨鎖は揚錨機の直前で、意図しない投錨を防ぐ制鎖器の溝の中を通り、通常はカンヌキでロックされていた。揚錨機後方では錨鎖は船楼甲板から垂直に下るチェーンパイプを通り、車両甲板下船底二重底上部まで達する錨鎖庫に収納されていた。制鎖器のカンヌキを外し、揚錨機のクラッチを切り、ブレーキを緩めれば、錨の自重で錨鎖の掛けられたチェーンホイールは遊転し、錨鎖庫から錨鎖が繰り出され、無動力で投錨できた。