小型高速般の復原性能と転覆機構に関する研究

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本年度は最終年度として主に次のような研究を実施した。まず高速艇が航走しているとき、水面とどのような形で接し、水から力を受けているかを透明模型により調べ、つぎに艇が水面で跳躍する状態に関して実験的に調査し、最後にそれらの結果と昨年度の成果とをあわせて転覆のメカニズムの考察を行った。(1) 透明モデルによる実験アクリル樹脂で透明模型艇を製作し、種々の姿勢で舫走している場合の浸水面積形状やスプレイの状況の調査を行った。この結果、小型模型艇で高速舫走の実験を行う場合、表面張力が現象の相似性に影響を与えている疑が濃厚であった。もしこれが事実ならば模型船サイズに縮小の限界が存在することになり、力の計測結果をも再検討を要する。(2) 艇の水面における跳躍状態に関する実験艇が通常の姿勢で通常の航走をしている場合には簡単には転覆しないことがほぼ明らかになったため、艇の転覆は水面上での跳躍のためと限られてきた。そこで、如何なる場合に艇が水面から離れるのかを調べようとしたが、先述の表面張力の存在のため、離水の現象や、波との相対位置のコントロールが極めて困難であることが判明し実験は成功しなかった。しかしながら、波というほどでない僅な水面の凹凸に対しても艇は大きな上下加速度を受けて跳躍することが明らかとなった。(3) 艇の転覆のメカニズムについて総合的に艇の転覆のメカニズムを考えると、滑走中、小さな風波や他船の曵波のため水面上に跳躍して姿勢が変化し、空気力学的に大きい揚力を受けるが水面上に無いため復原力が発生せず転覆に至るケースが非常に多いことが考えられた。しかしながら、本研究ではその限界を定量的に示すまでには至らなかった。