船型学50年（6） - 日本船舶海洋工学会

[本資料は船舶技術協会発行「船の科学」掲載本文の複写版]
船
の
科
学
眼
乾
験
一
０
５ 夫
暇
苫
示
苫
手
一
”
船 型
東京大学名誉教授
日本造船技術 セ ンター顧問
5 月 号 の 訂 正 と補 遺
"で
“
漸近展 開
, ど う して も
ル
“
数学 的 な話 が多 くな った。加 えて 素成 波理 論 の ス ケ
5 月 号 のサ ブタイ トル は
ッチを試み た の で , 数 式 の 数 は3 0 を超 え た。 しか も, 編
集 ・印刷 の工 程 が ち ょうどG W と 重 な った。 そ の ため,
の よ うな ミス が 出た。
ζ= 0 , の
ξ= 1 ,
t = 1 孝
l ξ= L
同 右 , 下 か ら1 5 行目
り2 )
p . 5 1 左 , 上 か ら1 2 行日
姥
U n ( q O∫
)汗
=U土
2。
s。2lnθ
Ⅲ
dθ
=1-2 En(qO)十
En(2 qO), 2) (6。
,2,dnθ
瓦
n ( q O )ギ
=々e岸X pq(O一s)ecco2lsθ
Ⅲ
ζ= 0 は 下添 えで活字 を 1
(qO=KOT),
(6・
3)
θ=
A √ギ2 c o s鈍加
ヽ る。
号 / ! とす
同 左 , 上 か ら1 1 行目
θ°= t × B / L
A l は F を 含 まな い常数 で あ るか ら, 問 題 は U l と F 数
との 関係 で あ るが, 次 式で表 わ され る。
それ ぞれで大 いに 頑張 って 頂 いたに もかか わ らず , 以 下
か ら 9行 目 側
p.50 左 , _上
で あ る。
θ°= i × B / L →
4)
(6。
こ こで ,Tは
吹 出 し分 布 の 喫 水 方 向 の 深 さで あ る。
… な どが あ り → な どがあ
Un≦
2)
述 べ る 4 ) の2 ) →述 べ る 1 4 ) の
てよい。従 って T/L=0.05で は F馬 0.12まで Cw(1)
∝ F4と して ょぃ が ,F>0.12で
は Ul<1の 影響 が出
1で あ って,と くに qO>2で
同
て ,Fnの
は Ul∼ 1と みな し
nは 4よ り小 さくなる。また (5。30)式 の 第 2
同
左 ,上 か ら16行 目 :表 面 に → 表面 上
項 が利 いて くるの は通常 F>0.20で ある(前回 の 図 5・ 8
左 , 下 か ら1 3 ∼1 2 行目 : た とえば ( 5 。3 )
( 5 。3 ) 式 の → た とえば ( 5 。3 ) 式 の
参照 )。
次 に,タ ンカ ーの よ うな低速肥大船で ,非 線形造波抵
p.52 左 ,上 か ら4行 日 :進 行 波軸 → 進行 軸
同 右 ,上 か ら10行目 :ζ2(Rlθ )→
抗 が顕著 にな ると話 が どの よ うに変 るか につ いて,一 言
ζ2(R,0)
p.55 右 ,上 か ら 8行 日 :Ul,U2→
Ul,U2
同 右 ,下 か ら12行目 :… て嵌 め も → …・
て 嵌 め)も
同 右 ,下 か ら4行 目 :for→
fbr
同 右 ,最 下行 :(平 元 4)→
(平元 ,4)
触 れてお く。文献74)の 「
抵抗成分 の分 離」 は旧試験 水
槽委員会主催 の 第 2回 抵抗 ・推進 シ ンポ ジウム (1968・
6。17/18神 戸)で 筆 者 が 担 当 した報文で あ るが,そ こ
で は次 の 設間 に対 して考察 を加 えて い る。す なわち,
単独 の 抵抗試験 だ けを実施 して,そ の 結果か ら,で
き るだ け正 しくKの 値 を推定す るには ,ど うす べ き
前回の補足 を したい。線形理論の立場では, 造 波抵抗
C w の うち, 干 渉項を除 いた基本項 C w ( 1 ) は
, た とえば前
後対称 ・喫水方向一様 ・水線方向直線分布 の吹出 し分布
状因子 ,form factor)
ただ し,条 件 と して,抵 抗試験 の さい に, ト リム ・船
体平均沈下量 ・船側波形 も当然 同時計測 されて い る もの
に対 し, ( 5 。 3 0 ) 式で与え られ る。その初項は
と し,Kの 決定 には これ らの 副計測量 を もで きるだ け積
Cw(1)∼
争F4m:AlUl
か ?(K=形
極 的 に活用す べ き もの とす る。
金抵抗係 数 曲線 の バ ラツキは前 回 に も述 べ た通 り低 速
(6。 1)
-40-
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ほど大 き い。 もヽま これ を無視 して バ ラ ツキは F 数 に対 し
ラス ト1 1 例につ いて解析 した結果 , 満 載で は n ∼ 6 , バ
不変 だ と仮 定 して話 を進 め る。 ( 6 。1 ) 式 を 一 般化 して
ラス トでは n ∼ 4 ∼ 5 と な った。 また設計速力 を こえ た
f cvtt C晦
働
C r r R 7V(2号
( 6 ・5 )
が りが急で , こ の付 近
高後 の 高速側 で は C w 曲 線 の 立 _ 上
C v ―( 1 + K ) C f ,, 。
( 6 ・6 )
Fn
( 6 ・7 )
Cwi A・
ここで , ( 6 ・ 7 ) 式 の n を n - 4 と
した の が H u g h e s l )
と P r o h a s k a 2 ) で, H u g h e s の 方 は, C t 曲 線 の 最 下点
( 「0 , C t O ) に 着 日 し, ( 6 ・ 5 ) 式 と次式
dCt/d「 =0,(at F― FO,Rn工 RnO,Ct=CtO),
( 6 ・8 )
とを連立 させ て , これ よ り F ― F 0 1 こお け るK の 値 ( K O )
の n は 中速以 F で求 めた n よ りも, か な り大 き くな る)
す なわ ち, C w ( 1 ) の 第 2 項 が利 いて くる) 。
"
“
以 L は 1 9 6 8 年 ( 昭和4 3 年) の 話 で , 前 回 の 漸近展開
の 時 代 ( 昭和 2 8 年 頃 ) か ら1 5 年ほ ど あ との こ とで あ る
が, さ らに 7 年 後 の1 9 7 5 年, 三 菱長研 の馬場栄 一 博士 が
SNAME一 STAR α Symposiumで
出 され た 論 文 4 )
で , い わ ゆ る低速造波抵抗理論 の 立場 か ら, 理 論 的 に も,
n の 値 が 満載で n = 6 , バ
ラス トで n = 1 6 / 3 = 5 3 と
な
ることが示 され た。 1 9 7 5 年とい うと東大 を定年退官す る
を求 めて い る。 これ に対 し, P r O h a s k a は ( 6 ・5 ) 式 l 1 5 3
5 年 前 の ことで , こ の 年 は カナ ダの O t t a w a で 1 4 t h
辺 を C f , 。で除 し,
C t / C f , 。工 ( 1 + K ) + A ・
lTTCが
9 月 2 日 か らH 日 まで開かれ , L l 記S y m p o s i ―
u m は それ に 合 わせて , そ の 高 前 に W a s h i n g t o n で 開
Fn/cF,o,(n=4),
9)
(6。
かれ た もの で あ る。会議 そ の ものの 記憶 はたた と して過
とお き, 横 軸 F n / c f , 。に対 し C t / C f , 。を置点 す る。 n
去 の もの にな って しま った が , n や K に まつ わ る思 い 出
の 選定 が よい 場 合 には , 実 験点 は ほぼ 高線 にの り, この
はいまに新 しい。 このよ うな感慨 は学 の 道 に遊 んで こそ
直線 と縦軸 ( F = 0 ) と
の 交点 か ら ( 1 + K ) が
求 ま る。
この 方 法 は H u g h e s の 方法 よ り手数 がかか る L に , F →
0 で の K 値 を求 めてい るの で , 設 計速 力 の K と 民な る可
台ヒ性 もは らんで い る。 とい うの は, g e o s i m m O d e l s ( 本目
似模型 船群 ) の 解析結 果 3 ) によ るとK は 厳密 には F 数 の
関数 と考 え るべ きで あ るとの 結 論 がえ られ て い る。 そ の
意味で は H u g h e s の 方法 も C t 曲 線 の 最 下点 の み に着 目
して い るの で , 設 計速 力 よ りは少 しく低速側 に ズ レてい
は じめてえ られ る有難 い体験 と受 け とめて い る。
水 を掴 む 工 夫
終戦時 に 中央気象台長 で あ られ た藤原咲 平博士 の 著 書
"こ
こ 「雲 を姻 む話J と い う本 が あ る。 “雲 を個 む
ヤ
とが
天気予報術 の 出発点 で あ ることを ズバ リいいあてた うま
“
い書名で あ る。水槽 試験 は フル ー ド以来 も っば ら 力 の
"に
たよ りす ぎて, 流 れ の 実体 を細 か に観 察す る こ
計測
る。 そ こで , これ を次 の よ うに拡 張 してみ る。す なわ ち,
とをお ろそか に して きた。 これ には 2 つ の理 由があ る。
( 6 ・8 ) 式 の 代 りに次 式
ひ とつ は 風洞実験 と異 な り, 水 面か ら ドの 流れ は , 人 間
d Ct/dF=ti(i=0, ±
1 , ± 2 , … ……) , ( 6 。 1 0 )
を ( 6 ・ 5 ) 式 と連立 させ る。 具体 的 には C t 曲 線 の F =
「1 ( F i は 横 軸 F 数 を適 当 な 間 隔 で 設 計 点 を十分 カバ ー
す るまで選 んで お く) で の 切線か ら t i が求 ま る。これ よ
求 ま る。n の
“
選定 が妥 当で あ るか否 か につ いては, 次 の よ うな n ―
"を
検定 法
用 い る。 なお n も , F 数 の 広 い範囲 で は, 一
り適 当 に選 ばれ た n に 対 し, K = K ( F ) が
定で はな く, F の 関数 とな る こ とは線形理 論 の 立場 に立
11)
とお き, 両 辺 の 対数
10g[Ct一 (1+K)Cf,。
]=log Cw
=logAtt nlog F,
現在 に至 るまで伝統 的 に継承 され て い る試験 水槽 の 曳 引
“
車 と模型船 , そ れ に水面 との三 者 間 の レイア ウ トが 力
ル
の 計測 には便利 だが, 模 型船 のつ くる波 , 特 に造 波抵
抗 を直接 支配す る後続 自由波 の 観察 には ま ことに不 向 き
で あ ると い う こ とで あ る。
結論 と して船型試験 にた ず さわ る者 は, 以 上 2 点 の ハ
ンデ ィがあ る こ とを常 に念 頭 において , 労 を い とわ ず,
"工
“
夫 を しな ければ , メ ク ラ試験 にな り, 思
水 を姻 む
った前 回 の 所 論 か らもい え る。
( 6 ・5 ) 式 , 右 辺 の C n を 左辺 に移項 して ,
Fn), (6。
Ct― (1+K)Cf,。 =Cw(=A・
が魚 にで もな らな い 限 り, そ う簡 単 には 見 られ ない とい
う, 至 極 あた り前 の こ とが あ る。 第 2 は , フル ー ド以来
(6。 12)
わぬ間違 い を しかねな い。 さ らに, 流 れ をよ く見 ること
によ って 机上で はえ られ ない新 しい発見 もあ りうる。 た
“
だ し, こ れ に は大 切 な 前 提 条件 が あ る。 す なわ ち 目
ル
的 意識 を もつ ことで , 他 人 の 真似で はな く, 自 分 自身
を置点 す れ ば よ い。具体 的 には K の 比 較的せ ま い範囲 で
の ア タマで計 画 し, こ この と こ ろを こ うや って 見たな ら,
3 ∼ 4 種 の K 値 を仮定 してみ る。
なにか新 しい ことが 出て くるので はなか ろ うか , と い う
"工
夫
予期 を も って 見 ることで あ る。 以下 , “水 を綱 む
上述 の 方法 で肥 大船型 の 水槽 試験結 果 を満載 1 8 例, バ
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船
の
科
学
ｒ
，キ
ギ一
﹁パ
と
fr
――
一
＼
図 6 ・ 1 船 首喫水線部 に生ず る渦度 成分 0 2
(Wigiey rnOdel′
Fn=0。289,Rn=l X106,計 算)
写真 6・ 1 白 馬 山丸 2.5 rYn模
型 の 層流域
初期 の 資料 の 一 部 を紹 介す る。
(Fn=0。 200)
の 例 と して ,特 殊塗膜 によ る模型 船表由iの層流域や剥離
まず特殊塗膜 の成分で あ るが , 層 流域等 の 判定用 には
Walkerに な ら って HydrOquinOne― diacetate(以 ド
域 の 観 察 とそ の 応用で あ る流線計測の 話 と,船 尾造波機
H一 Dと 略称す る),船 側波形等 には ,そ れ よ りも水 へ の
構 の 写 真観察 の 話 につ い て記 す。
溶解性 の よい安息香酸 (Benzoic acid)を 用 い る。 分
子式 はそれ ぞれ C6H4(0・ CO・ CH3)2,C6H4(C00H)
特 殊 塗 膜 法 とその応 用
で あ る。 と もに 自色板状 の結 晶で ,ア セ トンに溶 かす と
話 は 昭和 26年 (1951)に 戻 る。 この 年 は ワシ ン トンで
6th ITTCが
開 か れ ,戦 後 は じめて 日本か ら重川 渉
・内田 勇 laj氏が オ ブザ ーバ ーの 資格 で出席 され た
。(戦
1948年, ロ ン ドンで 開かれ た
後第 1回 の 5th ITTCは
が 日本 に は 招 待 状 が 来 な か った )。この 頃 か ら外国 の 文
献 ・情 報 が 少 しず つ 入 って きた 。 そ の なかの ひとつ に
無色 の 液体 とな る。
さて ,こ の H― Dの アセ トン溶液 を ス プ レー ガ ンで模
型表面 に 吹付 け ると,ア セ トンは数秒で揮発 し,模 型表
面 は H一 Dの 白 い 薄層 で蔽われ る。 ここで重 要 なの は ,
H― Dそ の ものの 水 に対す る可溶性で あ るが,試 験管 の
chemical film法 に 関す る論 文 があ って注
中で撹伴 した ぐらいで は常 温 の 水 に溶解 しな い が ,水 で
長 い時間洗 われ ると,H― Dは 酷酸 とハ イ ドロキ ノ ンに
目を ひいた 。 と い うのは 当時 は未 だ 現在 ほど有効 な乱流
分解 して徐 々 に溶 けて しま う。乱流境界層 内で は主流 に
walken5)の
促 進法 の 技術 が確 立 され てお らず ,ま ず も って模型 船表
直角方 向 の 混合が さかんで あ るが,層 流で はそれ がない。
面上 の 層流域 が 船型 や Rn数 ,Fn数 で ど う変 るか を し
ヽ
らべ る こ とに関 ,邑
が集 ま り,chemical filnl法 が,オ ー
従 って,一 様 な H一 D膜 で蔽 われ た模 型船 を航走 させ る
と,水 の 交代量 の 多 い乱流域で H― Dは 分解 し溶 けて し
ソ ドックス で はあ るが手 間 の かか る熱線流速 計 に代 りう
ま って も,水 の交代量 の少 ない層流域で は H一 D膜 は残
る もの と して期 待 され たので あ った。
存す る。 なお熱線流速計 によ ると層流 域 と乱流域 との 間
東大水槽で は この 年 の 夏 ,試 験水槽 委員会 の 委嘱 もあ
って ,ま ず Walkerの
方法 を追試 す ることか ら始 め,こ
に遷 移域 がみ とめ られ るが,H―
D法 で はそ こまで の 精
度 は無理で ,大 体 にお いて遷 移域 での H― D膜 は乱流 に
れ に独 自の工 夫 を加 え るな ど して層流域 の み な らず剥離
近 い状態で溶 け るよ うで あ る。 いず れ に して も乱流域 で
流 ,流 線 ,船 側 波形 の 観測 に成功 した。 なお これ には,
H― Dの 薄層 が消失 す るのは,化 学 的 な分解 によ るの で ,
この 年 の 4月 か ら大学院特別研 究生 とな った竹沢誠 二 現
決 して機械 的 な剥脱 によ るので はない。
一 方 H一 Dを 流線測定 に応
用す るには,予 め模型 表面
日本造 船学会 会 長 の 功績 が大 き い こ とを付 記す る。 また
関連 す る論 文 ・報文 は16)。20)。23)。25)。28)。29)・
33)。36)・37)。42)。49)・54)・56)と 13編 もあ る。最
後 の 2つ は 田古 里 さん の 乱流促 進法 に関 す る論 文 の 一 部
に適 当な高 さの 人 工 突起 を適 当な間隔で植 え こん で ,こ
れ に H一 D塗 膜 を施 し航走 す ると,突 起か ら生 ず る乱れ
で , こ こで も熱線流速 計 と相侯 って 層流域 ,乱 流域 の 判
によ って ,突 起後方 の H― Dが 線状 に溶 け る。 この 乱れ
の 線 の 方 向 を追 跡す ることによ って流線 が求 め られ る。
定 に役 立 って い る。以 下紙 面 の 都 合 で ,昭 和 27∼28年の
当然層流域 の 方 が楽で ,微 小 な突起 で も後方 に長 い流線
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がえ られ る。 乱流域 では最 初 に H 一 D 膜 を厚 くしておけ
セ トン性 を もつ 適 当 な ド4り 塗 料 が
lac"で あ る。 llhlア
ば, 突 起 によ る乱 れ は著 しく強 い か らH 一 D 膜 が全面 的
え られ なか った ため,木 製模 型 の 表面 に直接 Bodelacを
に溶解 す る前 に乱れの 線 が現れ初期 の 目的を達 しうる。
吹付 けたが ,そ の ため重ね塗 りの 回数 が多 くな り, 6∼
なお , H ―
8回 行 った。 Bodelacは 乾燥 がおそ く,塗 装 1回 につ き
D も 安息 香酸 も東大 工 学部応 用化学科 の加藤
信八郎助教 授 ( 当時) の ご好意 で 特 に製造 して頂 いた り,
24∼36時間 の 乾燥時間を必要 とす るの で ,こ の 準備 には
入手 先 につ いて ご紹介頂 い た り して大変 お世 話 にな った。
大変手 間 ど った。 この外 に準備す べ き もの と して模 型船
竹 沢 さんが苦心 を重 ねた こ との ひ とつ に模型 船表面 の
c o a t i n g が あ る。 ア セ ン トは低 沸点溶剤 の なかで もも っ
の 吊上 げ装 置 と固定装 置 とが あ るが 省 略す る。
写真 6・ 1は 北見銀 一 ・久保正大 (日
召27)両 君 の卒 論 6)
と も強力 な もので , 通 常 の ラッカ塗膜 で は ア セ トンの 吹
か ら引用 した もの で 白馬 山丸 2.5m模 型 の V=1.00m/s
付 けで簡単 に侵 され て しま う。 この 点 を重視 し, か つ 仕
(「n=0,200)に
上げ面 の 平 滑性 をも考慮 して検討を重 ねた結果 , W a l k e r
図で船 首水面か ら乱流域 が発生 して い るが ,十司様 の 現象
おけ る層流域 を示 す。写 真 (L)の 側 1面
が使 用 した A l k y d r e s i n 一b a s e d e n a m e l と 同系統で比
は鉛 直平板で も見 られ る。 当時 は,船 首水面付近で なん
較 的入手 しや す い もの と して , 人 造樹脂 系塗料 の ひ とつ
らか の 強 い 初期乱れが生 ず るので あ ろ うと,漠 然 と想像
で あ る 「酸化乾燥 型 の フタル酸 レデ ン塗料J を 採用す る
“
こ とに した。 そ の 商品名 は 日本 ペ イ ン ト製 黒色 B o d e ―
る。対 象船製 は Wigleyで ,船 体 と自[的表而 の 1両
方 に適
して い たが , これをよ り明確 に示 した の が図 6。 1で あ
合 させ た曲線境界適 合格子 を使 った有 限体横法 (WIS―
DAM―
V)に よ る計 算 で , y軸 方 向 (船幅方 向)の 渦
の
度成 分 2を 示 す。 N一 S方 程 式 を時開 発展 的 に解 い た
106,格 子 点 数 は約 10万
もので Fn-0289,Rn=1×
点 で あ る (平成 3年 3月 ・渡辺 修 君 の 修士 論文 7)ょり)。
白馬 山丸は マ イヤ ー ・フ ォー ムで 普通型船 首 に比 し膚流
域 が長 い。 また写 真 (F)の 船側 か ら船 首船底部 へ の 流 れ
の 入 り方 はおだやかで あ る。 これ に反 して,こ こには 省
略 したが ,wall sided modelの
場 合 ,デ ル タ翼 に 見
られ るよ うな剥 離域が観測 されて い る 8)。
写真 6・ 2と 図 6・ 2は 同 じく白馬 山丸 2.5m模 型 船
の 流線測定 の 結果 で ,伊 藤康 弘 ・川井 力 (昭28)組 に
よ る もの で あ る9)。
船 尾 造 波 機 構 の写 真 観 察
4月 号 の 最後 に図 4・ 9と して Inuid model S-101,
S-201の 抵抗試験結果 と計算 との 比 較 を示 してあ る。模
型 の 長 さはそれ ぞれ L=2.40, 1.75mで
あ る。この 抵抗
試験 は再現性 を確 かめ るために,通 常 よ りもて いねい に
何 回か の 繰返 し試験 を行 った の で あ るが ,S-201で い う
と Fn=0.26の ホ ローか ら Fn=0.31の ハ ンプに至 る。
写真 6 。 2 白 馬 山丸 2 . 5 m 模 型 の流 線
( F n = 0 。1 7 2 )
い わゆ る Cw曲 線 の 上 り坂 の と ころで ,日 によ ってル ー
プを 回 く ことが確か め られ た。逆 に,こ の ハ ンプを超 え
て次 の 035の ホ ロー に至 る Cw曲 線 の 下 り坂で は抵抗値
は 非常 に安定 して いて, ド ン ・ピシ ャ リー 致す る。 この
こ とが 下地 に あ って,一 方,と きお り曳引車 に乗 って ス
タ ー トか ら定常航走 にな るまで の 船尾付 近 の 流れ を見 る
となか なか 面 白 い。 つ ま り,プ ラ ン トルの 教科書 の なか
に あ る翼 の 出発渦 の 写真 を連想 させ るよ うな ダイナ ミッ
図 6。 2 流 線図 (白馬 山丸 2.5m,Fn=0,228)
クな変化 がみ られ るので あ る。 それ は船尾付 近 の 粘性流
-43-
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船 の
科
学
写真 6 ・ 3 ( a ) 船 尾 波波紋 ( S - 1 0 1 , S - 2 0 1 ,
写真 6 。 3 ( b ) 船 尾 波波紋 ( S - 1 0 1 , S - 2 0 1 ,
Fn=0,289)
F n = 0 。2 1 3 )
C w の 理論計算 に導入 した粘性修正 ( β, δ ) の うち の δ
の 値 を示 した ( 下) も の で あ る。 両者 はか な りよ く似 て
い る。
元来 , δは 船 のは るか 後方 にお け る船尾波 の 漸近 的性
質 に関 与 す る もの で あ り, 一 方 X s / L は 船 尾局部流 に関
係 す る量 で あ る。従 って, 両 者 を直接 に結 びつ け る こ と
は, さ して物理的な意 味 もない し, ま た当時 と しては ,
図 6 ・ 3 船 尾波 の 起点 と F n 数 との関 係
これ に単純 か つ 合 理 的 な 物理 的解釈 を下 しえなか った が ,
それで もなお , こ の よ うな類似性 がみ られ るとい う こ と
(S-101, S-201)
は, 両 者 が , お そ らく後流間 の 合成 自由波 の 伝播 の 過程
が定常 状態 に達 す るまで に, な にが しか の 有 限時間 を必
を介 して, 間 接 的 に密 接 な関係 に立 って い る もの と推察
要 とす る こと と, 一 方 で , 船 首波 が定常波形 にお さま る
され た。
ため に も, さ きに文献 1 2 ) で も触 れ たよ うに, 水 深が十
この 写真観察 は実験手法 はま こ とに簡 単 な もので あ っ
分深 い場 合 で も, 定 常波長 の 数倍 の 助走距離 を必 要 とす
たが , 着 眼 とい う点 と, え られ た収穫 の 予想外 の 大 き さ
fLl者
る。 この 「
が相互 にか らみ あ って, 最 終 的 に船尾流場
とい う点 とで , 印 象 に残 る ものの ひ とつ で あ る。 これが
がや っ と定常状 態 に到達す るので あ るが , ほ ぼ剥 離点 と
成功 した要因 と して , 模 型 が単純 船型 の I n u i d で あ った
覚 しき辺 りで の 定常船首波 の 位 相 によ って , 船 尾波 ので
ことが挙 げ られ る。 す なわ ち, 単 純船型 の ため船首波 が
きか たが 予想外 に大 き く異 な る ら しい と気 が つ い た。 そ
s i m p l e で あ った こ とと, I n u i d で あ るた め , c r u i s e r
こで , 上記 2 種 の I n u i d m o d e l に つ い て , 船 尾付近 だ
s t e r n などと異 な り, 真 上 か らの 視察 が容 易で あ った か
けの 局部 的 な波紋 写 真 を とる ことを思 いつ いた。 それが
らで あ る。
文献 3 5 ) で あ って 昭和 3 2 年春 の 学会で発 表 した。 これが
そ の 後 , 2 0 年 以上 も経過 して, 筆 者 が定 年 退官す る直
波紋撮影 の 第 1 号 で あ って , 対 象水域 が局 限 されて い る
前 , 現 広 島大学助教授 の上 井康 明博士 が , 2 年 ほど東大
水槽 に助手 と して見えた ことが あ り, こ の 問題 に興 味 を
ので , 水 面 に白天丼 の カゲをお とす方式で成功 した。 撮
影は Fn=0.100(KoL=100)か
ら 「n = 0 . 6 5 ( K o L =
もたれ , S - 2 0 1 の l m と 2 m の 相 似模型 をは じめ, 計 8
2 . 3 7 ) に お よぶ2 7 種の速 度 で行 った。写 真 6 。 3 は そ の
一 例 で , ( a ) は F n = 0 。 2 1 3 , ( b ) はF n = 0 . 2 8 9 に 対す る も
種 の I n u i d 船型 と 1 隻 の w a l l ―s i d e d m o d e l を 用 い詳
しい研 究 を され , 学 位論文 1 0 ) に
ま とめ られ た。 これ らは
の で , ( b ) の場 合, 船 尾波 の 起点 が ( a ) に
比 し, 船 首方 向 に
文献 リス トの 下記 に報 告 されて い る。
前進 して い ると同時 に船尾波 の c u s p l i n e が弱 め られて
い る ことが 判 る。 図 6 。 3 は この 船尾波 の 起点 X s / L を
F n に 対 して プ ロ ッ トした もの ( 上) と, 前 述 の 図 4 ・ 9 で
134), 147), 154), 177), 210), 213)
今回同博 士 か ら本誌掲載用 にかな りの数 の原写真を送 っ
て 頂 い たが , 紙 面 の 都合 でその ご く一 部 だ け拾 ったのが,
[本資料は船舶技術協会発行「船の科学」掲載本文の複写版]
Vol.441991-6
と ]021
Ｏ Ｐ
Ａ
幣￨
写 真 6 。 4 船 尾 波波紋 ( S - 1 0 3 )
図 6 ・ 4 船 尾 波 の起 点 と F n 数 との関係 ( S - 1 0 3 ) レ
写真 6。4で ある。模 型 は深喫水のInuid model S-103
(a=04,T/セ =05,セ =1/2・ L)の 2m模 型である。速力
で は再 び船尾波 は明瞭にな る。 これ以 L「 n数 が _Lるに
は左 上か ら右 下 にかけて4種 ,す なわ ち 「n=026,027,
乱れ た領域 が現われ る。 Fn=0.31で
028,029で
つ れ て,波 の 陰影 は強 くな り,船 尾近傍流場 には 波 面 の
そ れ は最大 とな り,
この ときの 船尾波 は船首周 りの 波 とは全 く様相 を異 に す
あ る。ま た図 6・ 4は 同 じ模型 につ いて ,
船尾波 の 起点 Xs/セ を示 した もので あ る。 これ らお よび,
る。 さ らに高速 にな るに従 い船尾 波波 面 の 舌Lれ,お よび
波 の 陰影 は弱 ま る……。第 3点 は,あ る Fn数 域 で ,波
020か ら0.39まで の 16種の Fn数 に 対 す る船 側 波 形 と
ここで は省 略 した全波紋 の写 真観察 を含 めて ,同 氏 は次
面 に乱れ を伴 った特異 な船尾波 が存在 す るとい う こ とで
の よ うに船尾 波波紋 の 特徴 を挙 げ てい る。 そ の 第 1は ,
あ る。 た とえば写真 6。 4の Fn=0.28で
の 乱れ
は波 1面
すで に述 べ た通 り,Fn数
は 船尾端近傍 に局 限 されて い るが ,Fn数
の とるに つ れ
〇31を ピ ー ク
に よ り船 尾 波 起 点 位 置が前後
て,乱 れ の 強 さとその領域 はま し,Fn二
す る こと。 第 2に ,船 尾波 の 様相 が船速 によ り変化 し,
た とえば Fn=0.25で
と して ,以 下再 び減少 に 向 う。 なお宮 田助教授 の 話で は
明瞭に見 られ る船尾波 は Fn=0,26
で ,波 の 陰影 は少 し弱 くな り,さ らに Fn=0.27で
図 6。 1に 例示 した WISDAM―
は船
尾波 は 不 明瞭で波 は 消 えたか に見える。そ して Fn=0.28
〔参
Vで も この 現 象 に対
し,い まひ とつ 分解能 が不足気 味 との ことで あ る。
考
文
献〕
(STAR)Symposium,(Aug。
1)Hughes,G.:The influence of forIIl and
1975,Washington)
scale on model and ship resistance,Proc.
5)WValker,WV.P.:Detection of laminan flOw
10th
on ship models,TINA,Vol.91(1949)220
6)北 見鋲 ― ・久保正大 i Chemical filmに よ る層 流
ITTC(1963,Londoll)
2)PrOhaska, C.W.:A silllple method for the
域 の 決定 (1952)
7)渡 辺 修 :数 値 シ ミュ レー シ ョ ンによ る船体周 りの
evaluation of the forIII factOr and the low
1lth ITTC(1966,
speed wave resistance,Proc。
波 と粘性流 (1991,東 大)
3 ) 谷 回 中 i S t u d y o n s c a l e e f f e c t o f p r o p u l s i v e 8)坂 元 直家 ・南崎邦夫 :薬 品塗膜 によ る層流域 の 判定
並 びに流線測定 につ いて (1953)
perfOrmance by use of geosilns of a tanker,
Tokyo)
9)伊 藤康 弘 ・川井 力 :模 型船 の 流線測定 (1953)
造学 論 120号 (1966)
10)土 井康 明 :粘 性 および波 の 非線形性 を考慮 した船尾
4)Baba, E.:Blunt bo、 v forms and wave
breaking, First Ship Technology and Research
-45-
波 の 造波特 性 に関 す る研 究 (1986,東 大 )
[本資料は船舶技術協会発行「船の科学」掲載本文の複写版]
船 の
科
学
Vave
127)H.Kajitani,M.Nitoh and Y.Doi:ヽ
periIIlental investigations on the 、vave
making in the near‐ Fleld of ships,
analysis applied to improvement of ane
container hull fOrms,
J. Kansai SOc. Nav. Archit. Jpn, 173
(June 1979),95‐ 107
International JOint Research
Report
1979(April 1980),81-102.
117)T.Inui:
128)H.Miyata,T.Inui and H.Kajitani:Free
序 論, 船 型設計 の ため の抵抗 ・推進 理論 シン
ポ ジウ ム テキ ス ト ( 1 9 7 9 年7 月 ) , 1 - 8 .
surface shock waves around ships and
their effects on ship reSiStance、
118)H.Kajitanit
International Joint
非 線形影響 を考慮 した船型設 計,
船 型設計 の ため の抵抗 ・推進 理 論 シンポ ジウ
Research
Report
1979(April 1980),103-130.
129)H.Miyata,Y.J.Lin and T,Hino:Eval‐
ム テキ ス ト ( 1 9 7 9 年7 月 ) , 3 7 5 6
uation of resistance increment due to
119)N.Kato:
静止 か ら瞬間的 に 出発 した二 次元 平板 の後流
の計 算,
propeller and itS application to hull
form design,
第 2 9 回応 用力学連 合講 演会議 演論文抄 録集
International Joint
Research
Report
1979(April 1980),157-199.
( 1 9 7 9 年1 0 月) , 9 5 9 6 .
120)H,Miyata,T,Inui and H.Kajitani:
130)H.Miyata,T.Inui and H.Kajitani:Free
深水域 を進 行す る浮体 の非 線形 造波現象,
第 2 9 回応 用力学連 合講演会 議演論文抄 録集
surface shock 、 vaves around ships and
( 1 9 7 9 年1 0 月) , 9 7 9 8 .
J. SOc.Nav. Archit.Jpn, 147(June
1980),1-9.Nav. Archit.Ocean Engng`
their effects on ship resistance,
121) T.Kitazawa and H`Kajitani: COmpu‐
tations of wave‐ resiStance by the low
18(1980),1-9.
131)N.Kato:A study on separated flow be,
speed theory ilnposing accurate hull
hind bluFf bodieS by inViSCid Vortex
surface conditiOn,
Resis‐
Proc. ヽVOrkshop on Ship Wave‐
01. 2.
tance Computations ヽ ア
models (IIrSt report),
Bethesda(Nov.1979),288-305.
「
ave_reSiSt‐
122)H.Miyata and H.Kajitani:ヽ
ance calculations
」.SOc.Nav.Archit.Jpn.147(June
1980),43-52.
132)H.Miyata, Y.J.Lin, T. Hino and S.
Fujitai On the optinlization of the
by the 10W Speed
theory and Guilloton's method,
aft,part of ine hull forms(flrSt report),
Proc. ヽVorkshop on Ship Wave_Resist‐
J.Kansai SOc.Nav.Archito Jpn.177
(June 1980), 37-50.
133) H.Miyatai Characteristics of free suface
shock waves around ヽ Vedge models.
ance COmputatiOns V01.2
Bethesda(Nov.1979),354-369.
123)T.Inuit
Proc. Continued Workshop on Ship
船 舶 の造 波抵抗 に関す る研究,学 術月報 32
巻 8号
WFave‐Resistance Computations,
(1979年 11月 ),528-533.
Izu Shuzenji(Oct. 1980).
124)T.Inul,H.Kajitani,H.Miyata,M.TSu‐
134)Y.Doi:Observation of Stern wave gen―
ruoka,A.Suzuki and T.UShio:Non_
linear
prOperties
of
Wave
eration.
making
Proc. Continued Workshop on Ship
resistance of wide‐beam Ships,
Jo Soc.Nav.Archit, 」
Wave,Resistance Computations.
pn. 146(Dec.
Izu Shuzenji(OCt.1980),155-172.
1979), 18-26.Nav.Archit.Ocean
135)M.Takahashi,H.Kajitani and H.Miya‐
Engng.17(1979),38-46.
tai Characteristics Of free surface
125) Y.Shimomura,T.Kitazawa,T.Inui and
H.Kajitani: The low Speed wave
shock waves around wedge modelS,
resistance
J.SOc.Nav.Archit.Jpn.148(Dec.
1980), 1-9.
theory imposing accurate
hull surface condition,
136)Hゃ Miyata, Y.Tsuchiya and T.Inui:
bulb
end‐
Resistance reductiOn by stern‐
船体表面 条件 を厳密 化 した低 速造波抵抗理論,
J,SOc.Nav.Archit.Jpn.146(Dec.
(irSt repOrt),
1979), 27-34.
J, sOc. Nav. Archit.Jpn. 148(Dec
1980), 10-16.
126) H.Kajitani and T.Kitazawa:Improve,
ment Of 10W Speed wave resiStance
137)N.Kawamura, H.Kajitani, H.Miyata
theory by SatiSfying hull surface con‐
and Y.Tsuchiyal Experimental inveS‐
dition,
International Joint Research
tigation on the resistance component
Report
due to free surface shock waves On
1979 (April 1980), 23-42_
- 4 6 -
[本資料は船舶技術協会発行「船の科学」掲載本文の複写版]
Vol.441991-6
pOrt),
J. Soc.Nav. Archit. Jpn, 150(Dec.
1981),19-29.
series ship modeis,
J. Kansai Soc. Nav. Archit. Jpn. 179
(Dec,1980),45-55.
138)Y.J.Lin,H.Kajitani,H.Miyata and M.
Kanai: On the optil■lzation of the aft・
147)Y.Doi,H. Kajitani, H, Miyata and S.
Kuzumi:Characteristics of Stern waves
ple hull form
generated by ships of sil■
part of ine hull forms(secOnd report),
(IlrSt report),
J.Kansai Soc.Nav. Archit.Jpn.179
J.Soc.Nav.Archit.Jpn, 150(Dec.
1981),30-39.
(Dec.1980),57-65.
139)T.Inui and H.Miyata:On the optimi‐
148)H.Miyata,Y.Tsuchiya, T.Inui and H.
zation of overall performance of rud‐
Adachi: Resistance reduction by stern‐
ders, Nav. Archit. Ocean Engng. 18
end‐bulb, Nav. Archit. Ocean Engng.
(1980), 10-20.
19 (1981), 16-28.
140)J.Kasahara, S.Nagumo, S.Koresawa,
149)H.Miyata, A. Suzuki and H.Kajitani:
T.Daikuhara and H.Miyata:
Experilnental results of vortex genera‐
Numerical
tion around ocean‐ bottom seismograph
due to bottom current,
nondispersive waves around bow,
Proc。3rd lnternational Conference on
底層流 によ る海底地震計周 囲 の 渦 の発生 の実
Numerical Ship Hydrodynamics, Paris
験 的観察,
Bull.Earthq.Res,Inst。
,Univ.of Tokyo
Vol.55(1980),169-182.
船 の造 る非線形波動, J . F a c u l t y o f E n g i ‐
neering,University of Tokyo(A)Vol.
19(Nov.1981),26.27.
waves in the near‐ fleld of ships and
their effects on resistance,
PrOc. 13th SymposiuE1 0n Naval Hydro‐
142) T.Inui:From bulbous bow to free‐
Trends of twenty
face shock wave一 ―
sura
years research on ship waves at the
Tokyo University Tank (3rd Georg
Weinblum memorial lecture),
Institut fur Schirbau der universitat
Hamburg,Bericht Nr。
151)H.Kajitani:
船体形状 (省エネルギ ー船のための要素技術
3.1.1)
日本造船学会誌 632号 (1982年2月 ),32-35.
ル プ (省エネルギ ー船 のための
152)H,Miyata:バ
要素技術 3.2.1.)
日本造船学会誌 632号 (1982年2月 ),41-43.
153)H.Miyata,A, Masuko,H.Kajitani and
K.Aoki:Characteristics of free sur‐
face shock waves around wedge models
402(Nov.1980)
Jo Ship Research Vol.25 No.3(Sept.
1981),147-180.
(SecOnd report),
J. Soc.Navo Archit. Jpn.151(July
1982), 1-14.
143)H. Miyata, Y.Tsuchiya and T. Inui:
Resistance reduction by stern‐ end‐bulb
(SeCOnd report),
154)Y.Doi,S.Takeuchi,S.Hong,H.Kajitani
and H.Miyata i Characteristics of stern
J. Soc. Nav.Archit, 」 pn.149(June
1981),1-10.
waves generated by Ships of simple
hull form (seCOnd report),
144)Y. J. Lin, H. Kajitani, H, Miyata, S,
J. SOcc Nav. Archit Jpn, 151(July
1982),23-32.
Takeuchi and H.Adachi:On the opti‐
mization of the aft‐part of ane hull
forms(third report),
155)Ho Miyata:
自由表面衝撃波の研究,
船 の科学 35巻 10号 (1982年10月),46-47.
J.Kansai Soc.Nav.Archit. Jpn. 181
(June 1981),63_75.
145)A.Suzuki,H.Miyata and H.Kajitani:
Numerical analysis of free surface
156)H. Kajitani: Development of ship hull
forms and its technical background for
fuel conservation,
Fuel Conservation Se■linar for Shipp‐
ing in Singapore,Singapore(Nov。 1982)
shock waves around bow by modined
MAC‐ method(arst report),
J. Soco Nav. Archit.Jpn.150(Dec.
1981),1-8.
146)M.Nito,H.Kajitani,H.Miyata and Y.
of noniinear
(1981), 37-52.
150)H.Kajitani and H. Miyata: Nonlinear
、
vaves generated by ships,
141) H,Miyata i Characteristics of nonlinear
dynamics,Tokyo(1980),335-351,
explanation
157)A Masuko,H, Miyata and H.Kajitani:
Numerical analysis of free surface
shock waves around bow by modifled
MAC‐ method(SeCOnd report),
Tsuchiya:
Free surface shock waves and methodS
J. Soc. Nav. Archit. Jpa. 152 (Jan.
for hull form improvement(arst re_
- 4 7 -