潜水艦の浮上方法。
teruo Takeuchi
━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 1999/12/27 Takeuchi ━
（ kikuchi eiji ）さん wrote: news:fj.rec.ships
news:386018AE...@akita-pu.ac.jp
> おもしろい話題なので、少しまじめに follow します。
どうも～。ご参加ありがとうございます。今回は、少しフォーロー
記事を書くのが、遅れてしまいました。
> 私がその方面の本で読んだ限りでは、現在実用化されている潜水
> 艦のほとんどは、強力なポンプで排水して浮力を調整していると
> 言うことです。
なるほど～。すなわち「隔壁外タンク」の「排水容積の調整」では
無く、「耐圧隔壁内のタンク」の、取り入れた「海水重量の調節」
と、言う事になるわけですね。
> 潜水艦の浮力調整用のタンクには、耐圧構造になっている (耐圧
> の中にある) ものと、耐圧構造になっていない (耐圧殻の外にあ
> る)ものの二種類があります。
これでやっと、潜水艦浮上方式の正確なイメージが、つかめて来ま
した。感謝。！！！！
> そこまで浮き上がるにはどうするかというと、上げ舵を取って推
> 進器の力で浮上してくるのです。
そうなると、japan.fusigiで、「潜蛇の調整と推進力だけでは浮き
上がらないのでしょうか？ジェット機の離陸時の原理とはちがうの
かな？」と言ってられた（ T.Aoki ）さんの考え方も、一部分は正
しかったことになりますね。
> 元々潜水艦は海中でも正の浮力 (沈もうとする力より浮き上がろ
> うという力のが強い状態)を維持しています。とは言っても水中
> 排水量が二三千トンの潜水艦でもこの浮力はせいぜい数百kgだそ
> うです。
「元々潜水艦は海中でも正の浮力」と言う、その《元々》の言葉の
意味は、「隔壁外タンク」に「空気が入ってい無い状態」の事を、
言うのでしょうか。
もしそうだとすると、（ kikuchi eiji ）さんも後に書いておられ
ますように、「急速に潜航するために浮力を負にして強制的に潜り、
途中で圧縮空気で排水して沈降を止めるタンク」と言う、そのタン
クは、「隔壁外タンク」の事では無い、と言うことになりますね。
そのように、「急速に潜航するために浮力を負に」できるようなタ
ンクは、比較的大きなものが必要かとも思いますので、そう言うよ
うなスペースが、「耐圧隔壁内タンク」として、確保できるのかと
言う点が、少し疑問な気もします。
> 潜水艦が完全に浮上状態で航行しようとする場合には、メインタ
> ンクを排水しそれによって大きな浮力を得て浮き上がり、船体上
> 部まで水面上に出すのです。
これはその通り、理解できますね。
> つまり、最近の潜水艦は完全に浮上しようとする時と、非常事態
> 以外は圧縮空気を使わずにポンプで海水を出し入れしてるだけと
> 言うことになります。
考えて見れば、浮力を調整するために、仮に６０気圧もの圧力下で、
空気を出し入れするようなシステムだとすれば、空気には圧縮性が
有るためにエネルギーが熱に変わりやすく、これでは、効率が悪い
ものになってしまいます。
> 昔の潜水艦も、圧縮空気を節約するために、メインタンクを全部
> 圧縮空気で排水せず（略）ある程度排水して浮き上がったら、艦
> 橋頂部の空気取り入れ口を開いて空気を取り入れてそれをポンプ
> でメインタンクに送り込んで排水し
恐らく、その圧縮空気を作るには、大きなエネルギーを必要とした、
と言うことなのでしょう。送風ポンプなら効率は良いですね。
> もっとも、急速に潜航するために浮力を負にして強制的に潜り、
> 途中で圧縮空気で排水して沈降を止めるタンクとか、自動懸垂装
> 置とか、他にもいろいろ細かい複雑な機構があるそうです。
この部分の、「浮力を負にして強制的に潜り、途中で圧縮空気で排
水して沈降を止めるタンク」と言うものが、もし、基本的なタンク
以外に、別に存在するのだとすれば、下のような、３種類ぐらいの
タンクが、考えられることになります。
------------------------------------------------------------
Ａ．「耐圧隔壁外タンク」 ＝ 「急速浮上用」 空気による動作。
Ｂ．「耐圧隔壁内タンク」 ＝ 「バランス用」 海水ポンプ動作。
Ｃ．「隔壁内補助タンク」 ＝ 「急速潜行用」 圧縮空気の動作。
------------------------------------------------------------
そうすると、前回の話にも出た、「スレッシャー号」の沈没事故は、
３番の「隔壁内補助タンク」の排気バルブが、全開してしまったと
言うことなのかも、知れませんね。
今回お聞きしたことから、あらためて考え直して見れば、潜水艦の
操縦方式も、「相当に複雑なものだなぁ。」と、感心させられます。
恐らくこれ以外の単に浮上する場合にも、「走行中か」「停止時か」
などの違いによって、「前部のタンクのみの排水」とか、そう言う
細かいオプションが有って、「機首上げ」「機首下げ」などの制御
を、細かくしていると言うことなのでしょう。
昔のことであれば、これらの操作は、すべて多くの乗り組み員の連
携プレイで行われたとは思うのですが、現在ならコンピューターの
力を借りて、完全に自動化されているのだろうと、想像できます。
ところで「自動懸垂装置」とは、想像するに、水中で「一定の深度」
を一定に保つための、そう言う装置なのでしょうかね。？
> 上記は、いわゆる「軍用潜水艦」の場合についてです。最近活躍
> している深海探査用の潜水艇などは、おもりを持って潜り、おも
> りを捨てて浮上するなど上記の方法と根本的に異なる方法で潜行
> ・浮上をするそうです。
まあ、これらの「潜水艇」などの場合は、一般的に低速航行ですし、
短時間の作業ですから、そのような方法も可能だ、と言うことなの
でしょう。
＃ 回答が遅れましたので、メールにも送りましたが、ご返事が有
りましたら、ニュースの方にお願いします。
teruo Takeuchi
━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 1999/12/27 Takeuchi ━
（ Shirou TOIDA ）さん wrote: news:fj.rec.ships
news:83qhmm$d49$1...@newsgw7.odn.ne.jp
> 耐圧殻は微妙に変形しますか? わずかながらでも変形すれば、船
> 体が 2、3千トンだと結構浮力の差が現れませんかね。
> ＃ 数百kgは無理ですかね(^_^;)
そう言う構造物の「変形量」は、「応力」（単位面積当りの力）と、
耐圧殻構造物の「材質」から、簡単に計算で求めることが出来ます。
「ヤング率」と言う名称の、「材質」に関係した、「比例定数」を
使えば、求められます。工業高校の、機械科程度で学ぶ学問です。
船体が「鉄」で出来ていると仮定すれば、そう大きな変形は無いで
しょうね。もしそう言う変形が大きいとすれば、もっとほかの部分
に、悪影響が出てくると思います。
それはともかく、もし変形して浮力が変わったとしても、常に浮力
を監視するセンサーさえ、船体に備え付けておけば、海水ポンプの
作動によって、速やかに調整できますから、何の心配も無いですよ。
teruo Takeuchi
□ 「牛乳」を潜水艦で運ぶ話。（潜水艦の浮上方法）
━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 2000/01/03 Takeuchi ━
1999/12/28 news:38688AEC...@i.bekkoame.ne.jp （転送記事）
（ kikuchi eiji ）さん news:fj.rec.ships
> ニュージーランドは牧畜が盛んな国です。搾乳した牛乳は３日以
> 内ならそのまま輸送しても品質を保てるそうです。
> で、ある乳製品メーカーの人が、ある造船工学の先生のところに
> 潜水艦で日本まで輸送できないかと聞いてきたそうです。
> 牛乳は非耐圧のタンクに積めます。機械部分や乗組員のいる部分
> だけを耐圧にした潜水艦を造ったら、と言う話でした。
お正月の「初夢」として考えると、なかなか面白い話ではあります。
それが、もし仮に実現できたとすると、一度に運ぶその牛乳の量は、
効率の面から考えても、そうとうに多量になるのだと思います。
そうなれば、そう言う「大きな潜水物体」が高速で移動すると言う
ことで、安全性の面に少し心配な感じもします。
例えば、高速の水中翼船などで、その「大きな牛乳タンク」を牽引
することにして、「タンク」の方のみを、水中航行させると言う方
法でも、良いのでは無いでしょうか。
あるいは、その「牛乳タンクと動力部のみ」を「潜水体」として作
り、それを水中走行させ、人間の方は、「一般的な高速艇で、海上
からその潜水体を無線操縦する。」などと言う方法は、安全面から
も何か良さそうに思えます。
しかし水上より「水中を航行」させる方が、「造波抵抗」と言う面
から見ても、確かに「抵抗の減る有利な方法だ。」とは思います。
もしその牛乳を入れるタンクが、「布やプラスティック」で柔らか
く作れるなら、万が一の事故の時でも、被害が少なく出来るかも知
れません。
牛乳なら、もし事故で漏れ出しても、そう大きな公害にはならない
でしょうから、こう言う方法も容認されるのではないかと思います。
> ニュージーランドから日本まで三日で運ぶには９０ノット
> (１６７km/h) 以上の速度が必要で、現在の技術では逆立ちして
> も無理、と言うことでしたが。夢はある話ですね。
http://www.education.ne.jp/mitaka/higashidai-es/stady/sakana/maguro.htm
ちなみに、水中での海洋動物の最高速度は、瞬間的な値だとは思い
ますが、「マグロ」では（１６０Ｋｍ／ｈ）も有るのだそうです。
正確には覚えていませんが、ＴＶで聞いた話で、「クジラ」の場合
でも、確か「７５Ｋｍ／ｈ」程度とか言っていました。
考えて見ると、これらの動物は相当に早いスピードを持っています。
ですので、高速走行できる「水中走行体」の可能性は、まだまだ夢
のような話ではありますが、未来には充分に可能性のある話だとは、
言えるでしょう。
新型のアメリカの潜水艦も、「予定していた最高スピードを、大き
く上回る性能がでた。」と、ＣＳＴＶの番組では紹介されてました。
何か新しい技術を、取り入れているのかも知れませんね。
現在、私の知っている「水中走行体」のスピードを上げる方法とし
ては、次のようなものが有ります。
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１．水中走行体表面を、イルカのように柔らかく作り抵抗を減らす。
以前何かで読んだのですが、水に接する部分を柔らかく作れば、
水の圧力波などを吸収して抵抗が減る、とかと言う事らしいの
ですが、間違っているかも知れません。
２．水中走行体先端から、粘液状物質を出して水との摩擦を減らす。
この方法は、アメリカの潜水艦でも過去に実験したことがある
方法なのだそうです。
３．水中走行体表面に微細な溝を付け、水流を整えて抵抗を減らす。
これは、今回調べていて分かったことなのですが、そう言えば
「クジラ」のお腹にも、溝のような部分が多くありますよね。
４．水中走行体先端から、微量の空気を出して水との摩擦を減らす。
この技術は比較的最近の技術らしく、水をはじく能力が極端に
高い「超撥水機能を持った表面」を作ることによって、実現し
ます。
先端から出された空気は、この表面に薄い膜となって保持され、
結局、「水」と「水中走行体の表面」が、直接触れ合わなくて
も良くなる、と言う原理なのだそうです。
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http://www.mes.co.jp/Topics/NewsFlsh/97J09.html
超撥水材を使用した撥水塗料を塗布した撥水性表面は、
水中に浸漬すると、その表面上に薄い空気膜を形成する
ことにより、水中でもまったく濡れない表面を作ること
ができます。
低速域の７ノット以下では、摩擦抵抗の８０％以上が、
さらに高速域の２０ノット付近でも４０％近くの摩擦抵
抗の低減が得られました。
http://www.jpo-miti.go.jp/shoukai/2890340.htm
本発明は、撥水性の材料からなる微細な凹凸表面の膜を
船舶の表面に形成することにより、空気の膜を保持し、
少量の空気を補給するだけで、空気膜を維持できるよう
にしたものである。
と言うことで、（kikuchi eiji）さんの言われる（１６０Ｋｍ／ｈ）
ものスピードも、「未来には、決して夢のような話では無い。」と
は、言えますよね。
＃ 本年よりメールアドレスが変わりました。
mailto:take...@mx2.wt.tiki.ne.jp