※突然、追記することがあります。間違い／不適切な記述については、随時、修正します。悪しからず、ご了承ください。校正中。参照可。誤解に注意。

　船舶設計のご指導をいただいた先達様への恩返し、自己研鑚として、ある程度のメモ書きを一般公開します。ご理解くださいますよう、お願いします。特に伊勢湾周辺地域の造船系で海事情報をインターネットでオープンにしておられる会社様、団体様、当局様に、お礼を申し上げます。

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　船舶のZ係数ってなんだ？という質問に答えるわけだが、一言でいえば「船体強度係数」だ。(係数の説明は割愛)。造船業界では、船舶の横転とともに、「船体折れ損害」「折れ損」が問題になっており、この船体Z係数は、よく話題になる。しかし、海事当局や机上研究者の間では、根強い「有事を考慮しない自然環境最低値」が求められている。平和主義の悪影響だと考えられるが、本当の理由はわからない。海事では「テロ、紛争」や、あるいは「過積載、衝突」などを考慮すべきで、また、単位系も、問題になっている。すなわち、ｃｍ３やそれ以下の単位では値が大きくなり過ぎて扱いにくいということだ。HD当社では、ｍ３の単位を推奨している。しかし、業界統一基準には、なっていない。後発企業として、そのような力は無い。悪しからず御了承ください。

　ところで、この船体Ｚ係数は、値が大きいほど強度が高いことを表す。また、その値は、材料力学のZ係数と、ほぼ同じ意味だ。断面係数Ｚと、ほぼ同じ意味だが、証明と論証は難しい。ここでは割愛する。また、備忘録として書いておくが、ＳＦＤ－ＢＭＤにおいて、ＳＦＤ(shearing force diagram)の面積が、ＢＭＤ(bending moment diagram)の、どの部分と合致するかという質問に対しては「横方向の積算で考える」というノウハウがあるが・・・大変、申し訳ないが「忘れた」。「えええええええーーー」という声が聞えそうだが、原因は「過労」「いじめ」「日本国未曽有の危機」であると、そのように、悪しからず御了承ください。

・・・記述中

2021/04/16 08:37:07 2021/05/28 19:47:44

※突然、追記することがあります。間違い／不適切な記述については、随時、修正します。悪しからず、ご了承ください。校正中。参照可。誤解に注意。

　船舶設計のご指導をいただいた先達様への恩返し、自己研鑚として、ある程度のメモ書きを一般公開します。ご理解くださいますよう、お願いします。特に伊勢湾周辺地域の造船系で海事情報をインターネットでオープンにしておられる会社様、団体様、当局様に、お礼を申し上げます。

コラム：船舶設計の継承１はこちら

　物理法則１：慣性の法則：動いている物体はいつまでも等速で直線運動を行う。損失が無ければ、いつまでも直線運動だが・・・回転運動も似ている。・・・しかし、宇宙空間では、その空間曲率に従い巨大な円運動になると想像されている。しかし証明も実証もない。宇宙空間は無限に近く球状(ボール)空間と想像されており光も戻ってこないほどだ。したがって、空間が球状に閉じていることを証明することは極めて困難であり証明論の限界を超えていると言われている。すなわち、思考の果てにある。

2021/04/14 17:05:48 ここで、またしても厳しい仮説を考えておく。すなわち、ビックバンの開始点の「超時空仮説２」である。素朴な疑問に基づく、すなわち「ぼやけており、多次元化の確率がある」ということだ。もう、単なる１点という明快な仮説は古くなった。すなわち、「太陽系の軌道は楕円であり焦点は２つある」という明快な実証研究がヒントになっている。

　船舶とどうゆう関係があるんだ？といぶかる向きもあるが、はっきり言って関係ない。あえて言えば「宇宙輸送船」であるが、日本国は未曽有の危機にあり、そんな空想科学で遊んでいる場合ではないのだ。よって、次の結論だが

　物理法則２：力を加えれば物体は加速する。その力は質量に比例する？である。これではよくわからないが、F=mα と覚えておく。この意味は、加速度が０なら力は０、となり加速しない、ということになる。この考えが重要だ。船舶が加速するときは、抵抗力より推進力が大きい、ということである。

・加速度が０なら力は０である。

・加速度が０なら、推進力ー抵抗力が０となる。

・船舶が加速するときは、抵抗力より推進力が大きい。

・船舶が減速するときは、抵抗力が大きい。

　物理法則３：作用反作用の法則。ある物体に作用する力があるとき、その反作用である力が発生し、その大きさは等しく向きは逆方向である。ということ。

・船舶が水上を進むとき、水の抵抗を受けることになるが、速度が一定のとき、すなわち、加速度が０のとき、その合力は、推進力の合力と大きさが等しく釣り合っており、向きは逆向きである。と言える。

　上記の３法則は、互いに関連しあっており、互いに補う関係になっている。しかし、光速度より十分に小さい物体速度の範囲で成立するということになっている。2021/04/16 08:22:40

※突然、追記することがあります。間違い／不適切な記述については、随時、修正します。悪しからず、ご了承ください。

　船舶設計のご指導をいただいた先達様への恩返し、自己研鑚として、ある程度のメモ書きを一般公開します。以下の記述に対して、ご高配を賜ることは、私利私欲ではありません。(わかりにくとの批判で削除)何卒、ご理解くださいますよう、お願いします。特に伊勢湾周辺地域の造船系で海事情報をインターネットでオープンにしておられる会社様、団体様、当局様に、お礼を申し上げます。

・重心は、全長方向の中央付近にあるべきである。しかし、その理由は不明確であり証明は難しい。

・前、または、後部に偏ると操舵室の位置により極端に操船しずらくなる。また、船の前後をぶつけやすくなる。後部に操舵室がある貨物船が多いが、船全体が見えて前方が見えるためである。2021/01/19 01:40:06

・重心は、全長方向の中央付近で、その高さは低いほど良い。これは、横転転覆を防ぐためであり・・・しかし、その証明は難しい。重力と浮力が鉛直方向で釣り合うとき、船は静止するが、横に傾いたとき、浮力の中心は傾いた方向にずれる。これにより復元力が発生し、復元するときは、その復元速度は復元力に比例して増大する。

・さらに、復元速度は加速し鉛直付近で最大になるはずであるが証明は難しい。つまり運動力学の第2法則により「復元力が回転方向であるときは加速する」はずである。鉛直付近を超え、反対側に傾くと浮力の中心が反対側に移動して、今度は回転を止める向きに働くようになる。こうなると逆に揺れが減速することになるが、ここで波の挙動が加わるため、実際の動きを思考実験だけで推測することは困難であり危ない。丁寧な「観察と洞察」、経験が必要であり、机上での推測は止めておく。

・また、傾いて荷崩れが無いとき、重心位置は変わらず、しかし、船の排水体積が変化するため、浮力は変化することになる。断面図を観察すると、明らかに、より横幅が広いとき、大きな角度でも、より大きな復元力が発生する。これは、重心位置と浮力中心の距離が大きくなることなどが原因である。が、しかし、より詳しい分析は「復元性理論(メタセンタ理論)」を理解しないといけない。一般に、浮力の回転円周成分×重心までの垂線距離、で表現される重心周りの回転力(トルク)が大きいほど復元力がある。できれば図解したいと思うが・・・。

・船員に聞いた話だが「恐ろしい荷崩れ」ご存知だろうか？傾くことで船内の荷物が崩れると、当然、重心位置は傾いた方向に移動して、場合によっては浮心位置よりも、さらに外側に移動することがあるだろう。そうなると確実に転覆する。横転転覆を防ぐためには「絶対に荷崩れを起こさない」ことが必要だ。

・一般に必要十分な分析と精度がある基本原理の概要を理解することが先で、精度の高い解析は必要に応じて、ということになる。いずれにせよ、「運動力学の３法則」をいろいろな角度から解いてみて、その本質を理解することが必要。あとは、複雑な波の挙動を模型や実験で観測／観察する必要がある。筆者も水流実験で、流れをよく「じっと」見ていた。机上の思考実験では限度がある。理論と実験は両輪であり、どちらも欠かせない。

・「もっと荷物を積まないと返って危ない」の理由は、「軽いと小さな力で動く」ことに起因していると考えるが、波の挙動は複雑で経験が要る。喫水が深くなると、当然、甲板が下がる。このとき、波を被りやすくなる。したがって、丁度良い喫水深さがあるらしいが、実船による経験が要る。満載喫水は誠実に国際総トン数、国内総トン数を厳守すべきで、これに、誤魔化しや錯誤、間違いがあると転覆の危険が増す。海上は想像以上に孤立するところで、突然の大波により転覆しても、すぐに助けは来ない。低温症や大波による溺死、など現実は厳しい。したがって、設計者／船主は、無理な設計をせず、学歴は低くともベテラン航海士の意見を存分に取り入れる必要がある。

・船体の慣性モーメントは小さい値であるべきだが、その証明は困難。船体の質量分布は中央付近に寄せるべきである。その方が転回性能はよくなるが、船体船殻強度が不足すれば破断沈没となるので強度とのバランス／兼ね合いが重要である。2021/02/25 13:12:46

・船体の断面係数Zは大きな値であるべきで、しかし限度があり、また、全長方向の分布は「上に凸」であるべきとの意見が多いが、設計のノウハウであり各社の統一基準はまだ無い。しかし、下に凸とは論外と思う。中央から破断するのではないか？当社の最低基準は「全長１００ｍで中央値２００(ｍ３)ほど」である。2021/02/25 13:07:19

・安全性と軽快な運動性能／高速力の両立は難しい面があり、まだまだ、造船各社の意見は分かれる。

・重い船が高速で走るということは危険が増加する。

・質量の大きな船舶が、より高速力で進むということは、衝突力が増大するので、より危険である。

・質量が大きいということは、その運動エネルギーが大きいということで、衝突時のエネルギーは速度の二乗に比例するため、速力が大きいということは大きな危険を伴う。つまり衝撃力は速度の二乗に比例する。このことを証明することはかなり難しいので、ここでは割愛する。当社企業グループでは、安全運行管理、ブレーキングにも力をいれている。