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満天☆の海-2

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ブローチングのメカニズムーヨット

1.ヨットのブローチング

ヨットのブローチングには2種類ある。一つはセールを展開しているヨットならではの強風時に発生するブローチングで、もう一つは動力船と同じく高波時に発生するブローチングだ。

1-1強風時に発生するブローチング

 強風時のブローチングはフリー帆走のスピンランでは頻繁に見かける光景だ。

 

フリーではセールを外側に出すのでCE(セールの効果中心)CLR(艇の側面抵抗中心)から外側に離れてウェザーヘルムが増大する。そして風が強まれば強まるほどウェザーヘルムが増大するのだが、それに加えてヒールすれば(ローリングした場合も)、CE(セールの効果中心)CLR(艇の側面抵抗中心)から外側にずれるので、更に増大する。

 

強風下ではこのように強いウェザーが発生するので、スピン帆走時はもちろんのことスピンなしのブロードリーチでも、強いブローを受けてオーバーヒールさせてしまうと舵も効かなくなり、一気に風上に切り上って、へたをするとそのまま横転する。これが強風時の一般的なブローチングで、当然だがスピン展開時の方が派手にブローチングする。 幸いにしてヨットの復原力は大きいので海難にまで至る例は稀だが、波高の高い時はちょっと厄介なことになる。

ブロードリーチ(クオーターリーとも言う)は、アビームより下(シモ)の帆走の中では最も速く走れるゾーンで、ほとんどアビームと変わらないスピードが出るが、その分、強風時は非常に強いウェザーヘルムで風上に切り上るのを舵で防ぎ切れなくなることもある。KAKESU-3ではワンランク上のオートパイロット(ST2000)を付けているが、激しい力で抑えつけられてティラーから外せなくなり、フリーズ状態になったまま急激に風上に切り上り、非常に怖い思いをしたことがあった。強風時のオートパイロットの使用は要注意だ。

1-2高波時に発生するブローチング

  ブローチングのメカニズムー小型船に書いたが、ブローチングは船尾後方20°から40°からの斜め追い波時がもっとも発生しやすいとのことだ。風と波が同方向とするならば、それはヨットではブロードリーチくらいかと思われる。

船尾後方20°から40°方向からの斜め追い波に追いつかれたヨットは、船尾が波の谷間から頂部に至る過程で前傾姿勢になる。バウが沈みスターンが上ればCLRが前方に移動するので、1-1記載のフリー帆走時のウエザーヘルムに加えてまた新たなウェザーヘルムが発生する。

そして追い波時にはヨーイングも発生している。ヨーイングを誘発する波の回転運動の水流は、この波の谷間では波の進行方向とは逆向きに流れるので、右舷斜め後方から追い波(&風)を受けるヨットはバウを右方向に振られ、左舷斜め後方から波(&風)を受けるヨットはバウを左方向に振られる。すなわち、波と風が同方向とするならばウェザーヘルムと同じ風上方向に振られるのだ。

波の回転運動の強大な水のエネルギーとウェザーヘルムが重なってバウは一気に切り上りながらヒールする。ヒールすれば更にウェザーは増し、舵を切っても効かず、オーバーヒールしてそのまま横転ということになる。



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水流のエネルギーとウェザーヘルムは共に波が高いほど強くなるし、傾斜もきつくなるので波乗り(サーフィン)状態になって舵効を失いやすい。蛇効を失ってバウがフラフラしてる時に、上述のようなヨーイングが発生すれば横転しやすいことは容易に想像つく。

これが斜め後方からの追い波時のブローチングだ。そこに波が崩れて来て覆いかぶさるとかなり深刻な事態に発展する。

 

 

2.ブローチングを防ぐには

ブローチング防止策を、ウェザーヘルム対策、ヨーイング対策、両者に共通する対策の三つに分けて整理してみた。

2-1 ウエザーヘルム、ヨーイング共通対策

  大舵は厳禁、小舵角ですばやく対応

波の下り斜面ではバウを振られやすいが、大舵を取ると水流が乱れて舵が効かなくなるので大舵は禁物だ。周囲の状況を注意深く観察し、船首尾が振られる予兆を感じたら素早く小刻みに対応して針路修正する。

セーリングクルーザー虎の巻(舵社)には次のように書いてある。波に追い越され、バウが下がり始めるとバウは風上に振られるので、その直前にベアする方向に舵を切る。少ない舵角で、舵を切るというより当てる感じだ。ヨットがラフし始めてからそれを修正しようとすると、舵角は大きくなってしまう。大きく舵を切ると大きく戻さなければならなくなり、蛇行も大きくなる。船がラフし始める前の早いタイミングで舵を切ることで、少ない舵角で済み、よりまっすぐ、ブローチングしにくく走りぬくことが出来る。

関根照久さんの「クルーザーの乗り方」(舵19922月号から連載)には次のように書いてある。舵角を大きく切り過ぎると水流が乱れて舵が効かなくなります(ストール、失速)。このような時にはヘルムスマンはラダリングするような調子で急激にラダーを動かし、水流をラダー表面から離さないようにします。

 

 

2-2ウェザーヘルム対策

早めのリーフ

後方海面に注意して海が荒れてきたら風上航の時よりも早めにリーフしてウェザーヘルムを減らす。大舵を防ぐ為にも早めのリーフが大事。

ブームバング、バックステイを緩める

ブームバングは緩めてるか?ブローチングしそうになったら直ちにバングを緩めて風を抜き、ウェザーヘルムを減らす必要がある。いくらシートを出してもセールはサイドステーやスプレッダーに当たって(スプレッダーが後にスウェプトバックしている艇は特に)それ以上セールが出ず風を抜けない。そうなると風を逃がすにはバングしかない。また、バックステイが引きっぱなしになってるならすぐにフリーにしよう。バックステイを引けばマストが後傾してウェザーが出る。バックステイは風上帆走時にセールトリムするためのもので、それ以外の時に引くのは百害あって一利なし。

メンを下しジブ1枚にする

ジブ一枚にすればウェザーが減り、追っ手なのでマストへの負担も心配ない。その後の上りのレグがなければジブ一枚にするのは良い方法かもしれない。関根さんの「クルーザーの乗り方」にも次のように書いてある。風下に向かうコースの時には、メインを下してジブだけにするとブームパンチの心配もなく、船を風上に向けないでいつでもセールを下せます(ファーラーなら更に簡単)。その上ブローチングもしにくくなって楽に走れます。この状態ならインボードエンジンを積んでいても回す必要はないでしょう。

スターントリムにする

ブローチングしそうになったら乗員がいる時はなるべくコクピット後方に集めてスターントリムにすると、バウが上ってウェザーヘルムが減り、且つラダーが深く沈んで操船しやすくなる。クルージング艇は航海用の荷物をバウバースに詰め込んでたりする。見直そう。

2-3ヨーイング対策

  ヨーイングをピッチングやローリングと同じ括りでとらえてはいけない。これは、ブローチングのメカニズムー小型船に書いた通り、舵では対抗できないほどの大きなエネルギーを持つ波の水流現象なのだ。

 

  斜め追い波を避け波に直角に

なぜかというと、ヨーイングを起こす波の回転運動の水流は波に直角なので斜め追い波(ヨットは波に対して斜めになっている)だと上記ヨーイング図の通りまともに影響を受けるからだ。船尾が振られるようなら、船尾からロープを流したりタイヤを曳航する方法も推奨されている。

尚、追い波に直角にすると、ヨーイング対策にはなるが、真追っ手(デッドラン)になるだろうからローリングが増える欠点が生じ、ワイルドジャイブが心配になる。強風下では、たとえブームプリベンターがあっても、そのロープを引きちぎられたり、ブロックを飛ばされたりする危険がある。やはりメンを下してジブ一枚にする方が良いのかもしれない。但しその後上りのレグがなければ。

波に合わせて舵を取る

波は後ろから来て追い越して行く。波に追いつかれたら①波の前斜面にスターンを持ち上げられてバウが下がり始める。②波頂が通り過ぎたら波の背面でスターンが下がりバウは上る。

①で、スターンが持ち上げられたらウェザーが強まってバウが波に対して横向きになろうとして、波の回転運動(ヨーイング)の水流をバウに受け易くなる。したがって、その前に先手を打ってスターンが持ち上げられた瞬間リーサイドに舵を取り(あるいは舵を当て)、波に対して直角を維持する。

②の波の背面では波の回転運動(ヨーイング)によってリーサイドに振られるので、波頭が艇を追い越した瞬間にウェザーサイドに舵を取る、あるいは舵を当てる。

サーフィンに注意

波は後から来る。追いついて来た波の前面でややラフしながらスピードをつけ、パンピングして勢いをつけながら波に乗る。うまく波に乗ることが出来たら一気に加速して快適なサーフィンを楽しめるのだが、それもほどほどにだ。大波になってきたら逆に波に乗らないように注意しなければならない。波速に同調して舵効を失えばヨーイングの影響を受けやすくなりブローチングだ。小型船では、波速が船速より早い場合、波に乗らないように、追いつかれた波の前面で舵が効く最低速度まで減速して、波をやり過ごすのが追波航行の基本だとしている。

また、
Practical seamanship illustrated
(舵社)にはこう書いてある。サーフィンしながらラダーコントロール出来るくらいのセール面積を選択しなければなりません。サーフィン中のブローチングが一番怖いです。

早めの進路変更

保針性が悪くなる、舵が利かない、急激な横揺れがある、などを察知したら追い波を受けない方向にコースを変更する。

ところで、池川ヨット工房の海の広場55荒天帆走にも次のような記述があるが、残念ながら理解できない。「風下側に陸地や危険なものがなければ、当然クォーターリーくらいの楽な走りで風下に大きな波をアップダウンしながら下っていく走り方になります。そのときに波の頂上で後ろから波が船を追い抜いていく時がたまにあります。アレッ ラダーが空中に出たのではと思うくらい舵が軽くなります。バラストがあるヨットではそんなことはありませんが、このときが波舵を切る瞬間です。この瞬間の後、波が船より速く走るので船は水に対してバックすることになり、いきなり今までと違う方向に当て舵をしなければ船首を大きく風上側に回されて波に横っ腹をさらすことになり、ブローチングと言う横倒しの状態になります。


上記下線部分が理解できないのだ。

波がヨットを追い越したら、すなわち波頭が通り過ぎたらヨットは波の背面にあるので、バウが持ち上がりスターンが下がった状態になるはずで、この時は、バウは風下に落とされると思うのだがなあ…??

どうも池川ヨット工房の言ってることがわからない。


3.参考資料 
Practical seamanship illustrated、セーリングクルーザー虎の巻、セールトリム虎の巻、クルーザー運用の実務―以上舵社 クルーザーの乗り方 関根照久 舵19922月号~19935月号(国会図書館デジタルコレクションで読める)
池川ヨット工房海の広場55荒天帆走http://ikegawa-yacht.com/20uminohiroba/umi55.htm



by mantenbosisan | 2018-02-22 20:42 | 帆走・機走 | Comments(0)

ブローチングのメカニズムー小型船

1、海難審判での事例

教訓海難・御前岩の北で転覆(ブローチング回避措置義務違反)で採り上げた海難審判記録では、ブローチング現象を「波速近くまで増速すると、高起した追い波を斜め船尾方から受けて、下り斜面で速力が増すとともに舵が効かなくなる」現象であるとし、回避策として「斜め追い波を受けないように針路を変えるなり,舵効のある最小限の速力に調整するなど」が必要であったとしていた。

ところが該船はそのようなブローチング回避策を取ることなく、波速よりやや遅い8.0ノットの速力で続航し,右舷船尾方約20度から寄せる高起した追い波によってブローチング現象を生じ,波頂付近の下り斜面で急激に右回頭しながら波谷に向かって左舷船首が突っ込み,通過した同波の背面で右舷側に大傾斜し,復原力を喪失して転覆した。というものだった。

天気予報では,風力3、有義波高約1.5mの東寄りの波浪があったということなので、その海域では10-20分おきに1.5倍の高波が、23時間おきには2倍の高波が来ていた事になる。しかし、水深が変化することで生じる波の浅水変形の特徴は、浅くなるにつれて、波長が短く、波速は遅く、波高は大きくなるので、海難現場の御前岩の浅瀬では波高はもっと高くなっていたはずだ。


2.小型船舶のブローチング

小型船舶のブローチングはネットで探すと海保他いろんなところで採り上げられており、それらをまとめるとだいたい次のようになる。

荒天時に斜め後方からの追い波に押されて下り斜面で加速し、波の速度に同調していわゆる波乗り状態になって舵が効かなくなることがある(注:船と波が同じ速度になれば停止しているのと同じ状態なので舵は効かない)。この状態に陥った船は、船尾が波の谷間から頂部に至る過程で、波の回転運動による水流によってヨーイングが誘発されて船首が瞬間的に振られ、横向きになったところで波に叩かれて横転する。これがブローチングという現象で、波の回転運動による水流のエネルギーは舵効をはるかに超える大きな力とのことだ。

われら海族(http://www.wareraumizoku.com/safetyproceeding.html)のサイトでは次のように解説している。
追い波順走中に高速(特に
20knt以上、小型ボートなどでは15knt以下でも注意)航行する場合※、船は波に押され波に同調するかの速度まで加速されることがある。いわゆる波乗り状態であるが、この状態に陥った船は、船尾が波の谷間(低部)から頂部に至るタイミングで、(1)急激なヨーイング運動が誘発されると共に(2)復原力喪失状態が持続する。この結果船は波の進行と直角方向に回頭しつつ大傾斜する。つまり波間に横たわろうとする。ここに横波がデッキに打ち上げる、積み荷が崩れる、自由水影響、突風などの他の傾斜モーメントが重なると船はさらに傾き、ついには耐航性が損なわれる。復原モーメントの限界を超え転覆するということになるのです。小型・高速船で起こりやすい。

※波速を沖合で18-20knくらい、浅瀬で15knくらいと想定しているようだ。



3.ヨーイング現象とは

われら海族のサイト http://www.wareraumizoku.com/safetyproceeding.htmlで以下のようにわかりやすく解説してくれている。

波には回転運動(水の移動)が起こっていて、波頂部ではその伝搬方向に、波底部ではそれとは逆方向に水が移動している。この力は瞬間的に船を回頭させるモーメントとなり、船が針路から逸れる現象を起こす。これをヨーイングという。 1 軽貨のとき、2 波長が船の長さと同程度で影響を受けやすい。


上記解説を読んで次のように理解した。

波の回転運動の水流は、波の谷では波の進行方向とは逆方向に流れ、波の頂では波と同方向ということなので、仮に右斜め後方からの追い波を受けて走ってる船は、下り斜面の波の谷で船首は左斜め前方から水流を受けて右方向に振られ、波頂にある船尾は左方向に押されるので、船は右向きに旋回しようとする。左斜め後方からの追い波ならこの逆に振られる。

この水流の力は、瞬間的に船を回頭させるモーメントとなり、船が針路から逸れる現象を起こす。舵で対抗できるような力ではない。

しかし、この強大なエネルギーを持つ水流は波に直角に流れるので、船の針路を波に対して正確に直角に維持して走ることが出来ればこの影響を免れる。ブローチングを避けるために波に対して直角に走れと言われるのはそのためなのだろう。


4.ブローチングを避ける上での留意事項

いろんな解説書に書いてあるが、大雑把にまとめてみた。

①斜め追い波を避け、追い波に直角に走る

斜め追波は危険なのでさけるべきだ。特に後方2040度からの斜め追い波が危ない。

ブローチングを避けるためには、追い波に対し直角に走るのが良い。

とはいうものの、一般的に追い波では波頂で船体が不安定になり、下り斜面でサーフィン状態(滑走)となり舵効を失って転覆する危険があることは忘れないように。

②早めの進路変更

保針性が悪くなる、舵が利かない、急激な横揺れがある、などのブローチングの兆候を察知したら、直ちに追い波を受けない方向に進路を変更する。

③船速が波速より少し速く、ゆっくりと波を追い越して進む場合

下り斜面を避けて波の上り斜面にはり付くように速度調整して進むのが良い。

④船速が波速より遅く追い波に追い越されて進む場合

波より少し遅い位の速度が追い波の下り斜面で波速に同調しやすいもっとも危険な速度なので、舵効が効く最低速度に落として危険なサーフィン状態となるのを避け、なるべく早く波を通過させ、次の波の上り斜面ではできるだけ長い時間波の斜面につかまるよう増速する。

⑤大舵は厳禁。小舵角で素早い対応が大事

下り斜面はバウを振られやすい。大舵を取ると水流が乱れて舵が効かなくなるので大舵は避ける。船首尾が振られる予兆を感じたら素早く小刻みに対応して針路修正をすればある程度ブローチングは防げる。

⑥その他気が付いたもろもの。

後方海面のワッチ

バウトリムを避け重量物を船尾方向に集めてスターントリムにする。

重心を下げる

荷物の固縛

小さく浅い舵は波浪で舵が水面から出て舵が効かずブローチングをおこしやすいので大きな舵に変える。



5.参考資料

小型船舶安全運航の為の観天望気を入れた気象海象の話 

http://www.shoankyo.or.jp/kisyou/pdf/khn2.pdf

気象の話波の話 

http://www13.plala.or.jp/oosimakisyou/3nami.html

楽しい気象学入門

https://www.padi.co.jp/scuba-diving/columns/weather-abc/5/ 

われら海族

http://www.wareraumizoku.com/safetyproceeding.html

追い波を受けての航行 関東小型船安全協会

http://www.kaiho.mlit.go.jp/09kanku/koutsubu/anzenkakuho/kantousyouan.pdf

ブローチングを回避するために 中部小型船安全協会

http://www.kaiho.mlit.go.jp/09kanku/koutsubu/anzenkakuho/tyubusyouan.pdf

追い波でこわいブローチング 日本海難防止協会 高松海上保安部

http://www.kaiho.mlit.go.jp/06kanku/takamatsu/d_safety_navigation/d_04anzen/d_4_16iroha/d_4_27_o/d_4_27.html

日本財団図書館「銚子地区安全講習会」事業実施記録書・テキスト

https://nippon.zaidan.info/seikabutsu/1997/00428/mokuji.htm

宮崎海上保安部-小型船事故防止のポイント 転覆のメカニズムと対策について

http://www.kaiho.mlit.go.jp/10kanku/miyazaki/uminoanzen/kogatasen-point/date/tenpukuziko/kogatasen-point.htm

海保の記事はほとんど小安協などからの転載だが、宮崎海上保安部の記事は独自の視点でまとめたもののようで力作だ。






by mantenbosisan | 2018-02-19 14:45 | 帆走・機走 | Comments(0)

有義波高

気象庁が発表する波の高さとは有義波高のことで、これは、ある地点で連続する波を観測した時、観測した波ののうち波高の高い方から順に全体の3分の1の個数の波を選んで、それらの波高の平均をとったものなので、10-20分に1回は1.5倍の高さの波が、そして2時間から3時間に1回は2倍の高さの波が来るということだ。すなわち、天気予報で波高が1.5mとなってたら、最大波高を3mと想定する必要がある。(宮古島市HP有義波高・うねりについて


しかしこれは沖合の波の事であって、岸寄りや岬のそばそして浅瀬には当てはまらない。波というのは、水深が浅くなるほど波高が高まる性質をもっているからで、沖合よりも陸寄りの方が波が高いということを忘れてはいけない。


駿河湾から遠州灘に出る際、波がある時には御前岩東方の大根バエ近くを通らず、出来るだけ離れて大回りした方が安全だ。また、クルージング中に波が高くてどこかの港に逃げ込む場合は湾内が良い。岬のように突出した地形があると、海底地形の等深線が海に向けて凸レンズのように張り出すため、波が岬に集中するようになり、波の高さが高くなるが、逆に、湾のように湾入した地形があると、海底地形の等深線が凹レンズのように湾入するため、波が発散し、波の高さが低くなるからだ( NHKそなえる防災 第2回  水深によって変化する波の高さとエネルギー http://www.nhk.or.jp/sonae/column/20120625.html )。


上記で1020分に1回は有義波高の1.5倍の高さの波が、そして2時間から3時間に1回は2倍の高さの波が来ると書いたが、これはある一つの地点で観測される波高のことだから、ヨット、ボートのように一ケ所に留まらず広い海域を移動する場合は、いつ1.5倍、2倍の波が来ても不思議ではないということだろう。


尚、波のもつエネルギーは、波の高さの2乗に比例するらしい。例えば4メートル波のエネルギーは、2メートルの波のエネルギーの4倍になるのだそうだ。

資料

宮古島市HP有義波高・うねりについて

http://www.city.miyakojima.lg.jp/kurashi/bousai/bousaijyouhou/bousaimemo/catetemp5_bousai/117.html


by mantenbosisan | 2018-02-02 23:00 | 気象・海象 | Comments(0)

教訓海難・御前岩の北で転覆(ブローチング回避措置義務違反)

横浜地方海難審判所裁決22yh043

総トン数1.1トン、登録長6.77mの地頭方漁港所属の小型漁船岡村丸は、御前崎港東方沖合の御前岩周辺海域でイサキやタイの一本釣りを毎週末に1回程度行っており,以前帰航中に追い波を受けて下り斜面で速力が増すとともに舵が効かなくなるブローチング現象を体験し,仲間からも追い波についての注意を受け,危険性について承知していた。そして,当日は,電話で清水海上保安部発表の気象情報や天気予報を確認し,東寄りの風で波高が約1.5m程度であったことから,釣りができる状況と判断して出港したものであった。

07時59分少し過ぎ釣りをやめて帰港の為御前岩北方の新根と称する岩礁(御前岩灯標から358度(真方位,以下同じ。)1,200mの地点)から発進し,針路を防波堤(A)南側の港口に向く291度に定めたとき,付近海域には,東寄りの波浪があり,波速近くまで増速すると高起した追い波を右舷船尾方から受けてブローチング現象が生じるおそれのある状況であったが,この程度の波高なら無難に航行できるものと思い,斜め追い波を受けないように針路を変えるなり,舵効のある最小限の速力に調整するなど,ブローチング現象を回避するための措置を十分にとることなく,船外機を微速力前進にかけ,8.0ノットの速力(対地速力,以下同じ。)で手動操舵により航行した。

 こうして,岡村丸は,08時00分わずか前波速よりやや遅い8.0ノットの速力で続航していたところ,右舷船尾方約20度から寄せる高起した追い波によってブローチング現象を生じ,波頂付近の下り斜面で急激に右回頭しながら波谷に向かって左舷船首が突っ込み,通過した同波の背面で右舷側に大傾斜し,08時00分御前岩灯標から350度1,350mの地点において,復原力を喪失して転覆した。

当時,天候は曇で風力3の東風が吹き,付近には有義波高約1.5mの東寄りの波浪があった。

追記
気象庁、または海保で御前崎沖のピンポイント波高を発表してないはずなので、上記波高は静岡県西部かまたは東海海域東部の波高ではないかと思う。いずれにせよ御前崎を含むかなり広い海域を対象にした天気予報で、その有義波高が1.5mだったのだから、最大波高はその2倍すなわち3mだったことになる。
しかし、転覆事故を起こしたのは御前岩北方の水深10m未満の浅瀬だ。波は浅瀬に来ると急激に高くなる性質を持ってるのだから、事故現場の最大波高が3mだったと考えてはいけないはずだ。計算方法を知らないが、天気予報対象海域の波高よりもっと相当高い波に襲われた可能性がある。

御前岩回航ルートの設定は慎重に!!


by mantenbosisan | 2018-02-01 17:52 | 海難 / 緊急時対応 | Comments(0)