船の旋回半径を理解する

操船は船舶にとって重要な側面の 1 つです。 これは、船が以前の軌道から針路または方向を変更する能力として定義されます。 どの船も、必要に応じて方向転換したり、方向感覚を変えたりできなければなりません。 要件は次のとおりです。

船舶の進水後、海上試験の一環として操船試験が行われ、さまざまな運用モードでの船舶の操縦能力と性能を評価するのに役立ちます。 これらの操縦試験は、船がその生涯にわたって遭遇する可能性のあるさまざまな状況下で経験しなければならないもっともらしい操縦に基づいています。

IMO の MSC 76 コードの操縦試験のガイドラインに従って、長さ 100 メートルを超えるすべての外洋船舶はこれらの操縦試験を受ける必要があります。 また、長さに関係なく、すべてのガスタンカーとケミカルタンカーは進水後、顧客に引き渡す前に検査を受ける必要があります。

すべての計画船および高速船は、運動の流体力学がまったく異なるため、操縦試験の要件が免除されます。 一般的な操縦試験には、旋回、ジグザグ、スパイラル、逆スパイラル、および完全後進停止テストがあります。

以前の記事ですでに述べたように、海上試験を実行する際には次の条件が必要です。

船舶の流体力学的特性を取得するための試験のほとんどが、タンクやトンネル内の縮小された小型モデルで行われ、本格的な試験が義務付けられていない抵抗や推進とは異なり、操縦試験には当てはまりません。

IMO ガイドラインによれば、前述のカテゴリーに該当する船舶がモデルスケールで試験を実施した場合でも、船の準備が完全に整った後に本格的な試験を受けなければなりません。 さらに、モデルと本格的な試験の結果は、許容範囲内で若干の差異はあるものの一致している必要があります。 言い換えれば、ほとんどの船舶では、操縦のための模型試験は不要です。 ただし、モデルスケールでのこれらのテストについては、ITTC によって指定された特定のガイドラインがあります。

何もない平らな地面で車を運転することを想像してください。 ハンドルをゆっくりと回し始め、一定の位置に固定してください。 車はハンドルを切った方向に回転し、半径の円を描き始めます。

あるいはもっと簡単に、サッカー場やオープングラウンドでランニングを始めてみましょう。 横に向きを変え始めます。 また前を向かないと、同じところをぐるぐる回り続けてしまいがちですよね。 これは単純な自然法則です。常に特定の側に向かう傾向がある有限の物体は、円形の軌道を描くのです。

しかし、やはり単純な自然の法則から、物体や物体がたどる最小の円は物体のサイズに直接関係します。 つまり、回転体が描く円の最小半径または直径は、移動体の重心の軌跡に依存するため、サイズが大きくなるほど大きくなります。 常識的に考えて、野原を走っているときにたどる最小の円は、常に回転する SUV よりもはるかに小さいでしょう。

船舶の場合、旋回円は、一定の旋回モーメントを加えることによって作られる最小円の範囲として旋回能力を測定します。 簡単に言うと、浮遊船が障害物を迂回または迂回する際の容易さまたは速さを決定します。

明らかなように、障害物に遭遇した小型ボートはばら積み貨物船よりもはるかに早く障害物を回避できるはずです。 技術的な意味では、船舶の旋回円は、特定の側に向けて明確な旋回モーメントを加えたときに船舶の枢軸によってたどられる軌跡です。

私たちが知っているように、この回転モーメントは、舵の力やその他の回転機構の適用によって引き起こされます。 したがって、特定の角度で舵を特定の側に回すと、船を同じ方向に回転させるモーメントが発生します。

回転の段階は何ですか?

ここで、一定の旋回モーメントを考慮して、船舶の旋回円に影響を与える要因を調べてみましょう。

繰り返しになりますが、ご存知のとおり、サイズが大きくなるほど回転円も大きくなり、その逆も同様です。 ただし、船体の形状も重要な役割を果たします。 水中の船体の形状が精細であるほど、旋回半径は大きくなります。 したがって、コンテナ船やフリゲート艦は、同じ速度、舵モーメント、海況で同じ長さのばら積み貨物船と比較して、旋回中により大きな円を描くことになります。

水深と船の喫水も、結果として生じる船の回転モーメントに重要な役割を果たします。 浅瀬では船の底と川や海底との間のクリアランスが小さくなるため、流れのパターンと流体力学全体が影響を受けます。 水中のクリアランスが減少するため、圧力が上昇し、抵抗値が高くなります。 また、前後部に波模様が生まれます。 さらに、速度も大幅に低下します。

これらすべての要素が最高潮に達すると、力のパラメーターがさらに大きく増加し、方向転換するための努力の度合いが大きくなります。 これはより大きな回転半径につながります。 同様に、船舶の喫水が大きくなると、回転円も大きくなります。 また、船尾にトリムがある場合、船舶の回転円の直径も大幅に増加することも観察されています。 逆に、船首によるトリムがある場合には回転円直径は減少します。

これは、ほとんどの船舶と同様に、その船体形状により、ピボット点または幾何学的な重心が船体中央部の後方に偏っているという単純な物理学によって説明できます。 後部によるトリムの場合、この点に関する適切な喫水は、条件によるトリムと比較して高くなります。 そして、どの船舶の回転円も深度と喫水に正比例することはすでにわかっています。

排水量と速度も、船舶の旋回円を決定する上で重要な役割を果たします。 これは単純なニュートンの慣性原理から来ており、運動が大きくなるほど質量も大きくなります。 ボディが以前の状態に留まる傾向が強ければ強いほど、回転に必要な力が大きくなり、回転円の直径が大きくなります。

最後に、予想通り、旋回円や旋回傾向も外部条件に影響されます。 海況や気象条件が荒れると、流体力学や風力、圧力が増大するため、船の向きを変えるのに必要な力が倍増します。 大型の上部構造を備えた船の場合、表面積が大きくなるため風の抵抗が大きくなり、旋回に必要な運動量に悪影響を及ぼします。 したがって、回転円直径は再び増加する。

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Subhodeep は造船および海洋工学の卒業生です。 海洋構造の複雑さと目標に基づいた設計の側面に興味を持ち、この分野での共通の技術知識の共有と普及に専念しています。この分野は今まさに、かつての栄光に戻るために方向転換を必要としています。