ヘリコプターが飛ぶわけとは?垂直離着陸機と短距離離着陸機とは?

ヘリコプターの役目

飛行機は、いったん空中へ上がってしまえば、すばらしい速さで自由自在に飛び回ることができますが、離陸のときと着陸のときは地面を滑走しなければなりません。

とくにスピードの速い飛行機では、できるだけ空気抵抗を少なくするために翼が小さくなっています。
このような飛行機では、よほど長い距離を滑走しないと、飛び上がることができません。


そのため、ちかごろでは、滑走路の長さは2000メートルから3000メートルくらいがふつうになり、広い飛行場が必要になりました。

そこで、滑走なしで空中へ上がり、また下りるときも滑走なしですむものがいろいろ研究されています。
そのなかでもいちばん成功し、いろいろの役目に使われているのがヘリコプターです。

ヘリコプターは滑走なしで地面から垂直に上がり空中でとどまることもでき、垂直に地面に下りることもできます。
飛行機は、スピードを出すことで揚力をえているので空中に留まることはできません。

また、ヘリコプターは、空中でまえでもうしろでも横でも、自由自在に飛ぶことができます。
しかし、飛行機にくらべてスピードが遅く、遠くまで飛べない欠点もあります。

このような性質を利用して、ヘリコプターは、道のない不便なところまで人や荷物を運んだり、海上で遭難した人をつなでつりあげて助けたりビルの屋根の上から発着したり、いろいろなことに使われています。

現在、海難救助や郵便空輸によく使われているのは、小型のベル47G型やシコルスキーS55型です。

旅客や兵隊の輸送には、30人もの人を乗せることができる大型のバードルV107型やシコルスキーS61型が使われています。

ヘリコプターの飛ぶわけ

ヘリコプターは、飛行機の翼のかわりに大きなプロペラのような回転翼を、上向きにつけています。
エンジンによってこの回転翼をまおすと、この回転翼には、上向きの揚力が起こり、これでヘリコプターの重さを支えます。

回転翼に揚力が起こるのは、プロペラに推力が起こるのと、まったく同じわけです。
プロペラのうしろに立つと、強い風が吹いてくるのと同じようにヘリコプターの回転翼の下に立つと、強い風が吹き付けてきます。

ヘリコプターには、翼のかわりになる大きな回転翼のほかに尾部に小さな回転翼が横向きについているのがふつうです。

これを補助回転翼と言います。

エンジンで大きな回転翼をまわそうとするとその反動でヘリコプターの機体が逆にまわされてしまいます。
それをふせぐために、この小さい回転翼を使っているのです。

また、ヘリコプターには、大きな回転翼を胴体のまえとうしろにつけて反対の方向にまわしているものもあります。

このようなものでは、まえの回転翼とうしろの回転翼とが胴体をまわす反動を消し合うので、補助回転翼はいりません。

ヘリコプターは、飛行機と違って、まえ向きのプロペラもジェットエンジンもつけていません。
それでいて、まえにもうしろにも進むことができるのは、上向きの大きな回転翼をまえやうしろに少し傾けることができるからです。

たとえば、回転翼をまえに傾けると、回転翼にはたらく上向きの力が、少しまえに傾きます。
このまえ向きの力で前進することができるのです。

うしろに傾ければうしろに、横に傾ければ横に進みます。
ふつうは回転翼のつけ根を蝶番にして、自動的に翼の角度をかえられるようになっています。



垂直離着陸機と短距離離着陸機

垂直に離陸や着陸ができる飛行機を垂直離着陸機(VTOL・ブイトール)と言います。
ヘリコプターでも、滑走なしで離着陸でき、空中で止まることもできますが水平に飛ぶときの性能は、ふつうの飛行機には適いません。

スピードも、時速200キロくらいで、同じ距離を飛ぶのに、燃料をたくさん使ってしまうからです。

そこで、離着陸はヘリコプターのように滑走なしでおこない水平に飛ぶときは飛行機と同じように飛ぶものが開発されてきました。

このなかにはジェットエンジンを垂直につけ、その上向きの推力で離陸上昇し、ある高さまでいったらエンジンを水平にむけ、そのまえ向きの推力と翼の揚力で飛行機と同じように飛ばすものがあります。

また、世界ではじめて実用化された、イギリスのホーカーシドレー1ハリアーはジェッ卜噴流の向きをかえて垂直に離着陸できるようになっています。

そのほか、離着陸には、大きなプロペラをヘリコプターのようにまわし水平飛行のときは、プロペラをまえ向きにして飛ぶものもあります。

短距離離着陸機は、STOL(エストール)とも言いふつうの飛行機が離着陸するときの滑走距離より、ずっと短い距離で離着陸できるものを言います。

ホーカーシドレー1ハリアーは、VTOLであるとともにSTOLでもあります。
また、アメリカのグラマンOV-1モホークも、すぐれたSTOL機です。




飛行機の用途とは?グライダーのしくみとは?

飛行機の用途

飛行機には、いろいろの使い道があります。

民闘機には、旅客や貨物や郵便物を遠くまで運ぶ輸送機、空の旅行をしたり空のドライブを楽しむ自家用機、空から写真をとって地図をつくる測量機、種まきや虫をとる薬をまく農業機などがあります。

また、教官といっしょに乗って操縦の練習をする練習機や新聞社などがよく使う、空中から写真を撮ったり無線電話で本社へ急ぎの原稿を送ったりする飛行機もあります。

そのほか、軍用機としては、戦闘機・爆撃機・偵察機・しょうかい機・軍用輸送機などがあります。


輪送機

輸送機にはジェッ卜機とプロペラ機があります。

ジェッ卜輸送機は大勢の乗客を載せて長い距離を飛ぶのに主に使われプロペラ輸送機は、小型で、近い距離を飛ぶのがふつうです。

なかでも、ボーイング707や、ダグラスDC-8などという大型ジェッ卜輸送機は100人から140人くらいの旅客を乗せて、太平洋や大西洋をいっきに飛ぶことができます。

しかも、1時間に900キロメートル以上の速さを出すことができます。
飛行機の重さは140トンもあり、よくもこんなに重いものが空を飛べるものだと思わずにはいられません。

このごろの輸送機の座席は、たいへんすわり心地がよくできています。
また、ジェッ卜輸送機では1万メートルの高いところをターボプロップ機でも、4000から6000メートルの高いところを飛びますから、こういう空気のうすい、酸素の少ないところを飛んでいても旅客の体に差支えないように、客室の中の気圧を高くする装置がついています。

温度も、ちょうどよく調節され、旅客はゆっくりした気分で空の旅を楽しむことができます。

輸送機の中には、胴体のまえやうしろに大きな扉がついていて貨物を楽に積み込めるようになっている、貨物輸送機もあります。

また、まえが貨物室、うしろが客室になっていてお客が自分の自動車をもって、旅行できるようになっている飛行機もあります。

自家用機

我が国でも、このごろ自家用車をもつ人が増えてきましたがアメリカでは、自家用機が10万機もあって空のドライブを楽しむ人がたくさんいます。

自家用機に使われるのは、100馬力から3000馬力くらいまでの単発機で軽飛行機と呼ばれています。
自家用機は、安全で操縦しやすく、値段も安く、燃料費もあまりかからないという点がすぐれています。



グライダー

グライダーは、発動機もプロペラもない航空機で、滑空機とも言います。
自分で離陸できませんが、いったん空中に上がれば
主翼にはたらく揚力によって大空を滑るように飛べます。

グライダーは、その性能によって初級機(プライマリー)
中級機(セコンダリー)・高級機(ソアラー)の3つにわけられます。

このうち初級機は練習用で、胴体は骨組みがむきだしですが、取扱いがやさしくなっています。
中級機は初級をおおったものが、さらに高級な技術を練習するもので
高級機になると機体も流線形になり性能はいっそうすぐれています。

グライダーには、ひとり乗りの単座機のほか、ふたり乗りの複座機もあります。

グライダーが飛べるのは、機体にはたらく重力の一部が推力としてはたらくからです。
空に浮かんだグライダーは、機体自身の重さで、下に滑り落ちようとします。
このとき、図のように、重力の分力が推力になって、機体をまえに進めます。

すると、翼に揚力ができて、機体の重さを支えるようになるのです。
このため、グライダーは必ず水平方向より下向きに飛びます。
しかし、途中で上昇気流にのれば、上に上がることができます。

また、図のように同じ高さから滑空したとき、滑空角が小さいほど遠くまで飛ぶことができます。

高級機ほど、翼が細長くなります。

このような形にすると、抗力に対して揚力の割合が大きくなり滑空角を小さくして遠くまで飛ぶことができるからです。

グライダーを離陸させるには、いろいろな方法かありますがその1つは、太いゴムのつなを機体の先端にかけて、つなをひっぱります。

ゴムがはりつめたところで機体から外すと、ゴムの縮む力でグライダーが飛び上がります。

また、ワイヤーロープを機体にかけ、このロープをウィンチでまきとる方法や飛行機にロープをつけ、これでグライダーをひいて飛び上がり適当な高さでロープを外す方法もあります。

これだと、充分な高さまで上がれます。




ジェット機とプロペラ機とは?単発機と多発機とは?

飛行機には、たくさんの種類がありますが、そのわけ方も形や使い道によっていろいろあります。

ジェット機とプロペラ機

ジエッ卜機は、ジェットエンジンをつけたものプロペラ機にはピストンエンジンをつけたものと、ターボプロップをつけたものとがあります。

第二次世界大戦の終わりころまでは飛行機といえばピストンエンジンをつけたプロペラ機ばかりが使われていました。

しかし、飛行機のスピードがだんだん速くなってくるとプロペラの羽根の空気をきる速さが速くなりすぎ、そのはたらきが鈍ってきます。


そのため、このプロペラ機では、1時間に800キロメートルくらいまでの速さがせいぜいです。
そこで、もっと速い飛行機をつくるために、ジエットエンジンが発明されたのです。

ジエッ卜機の特長は、スピードが速いことと上昇力が大きいことです。

ジェット機のなかには、音の速さの2倍以上のスピードをもち1万メートルの高さまで、2分たらずでのぼってしまうものがあります。

プロペラ機では、とてもこんな力はありません。
そのかわり、プロペラ機は、滑走距離が短く、せまい飛行場でも上がり下りできるのが特長です。

しかし、ジエッ卜機が音の速さ(時速1236キロメートル)に近い高速で空気の中を飛ぶと飛行機のまわりを流れている空気に、乱れが起こります。

そして、翼の上面に、空気の密度が急にかわる部分ができるので揚力が減って抗力が増え、飛行が危険な状態になります。

この危険を切り抜けるために、飛行機の形にも、特別な工夫が必要です。

そこで、翼や胴体の先をできるだけするどくとがらせたり翼を矢羽根のようにうしろに曲げた後退翼を使うようになりました。

後退翼を使うと音速を越しても、空気の乱れるのが遅くなり、抗力も小さくてすみます。

さらに後退翼のうしろのはしを直線で結んだ、三角形の翼(三角翼)をもった飛行機もできました。
こうすると、構造のうえからも丈夫になり、後退翼の長所を伸ばすことができます。

単発機と多発機

エンジンを1台つけた飛行機を単発、2台つけたのが双発、3台のが3発、4台のが4発です。
これ以上エンジンをつけたものもありますが、あまりエンジンの数が多いと取扱いが不便なので、いまでは軍用機にしか使われていません。

単発は、小型機だけに使われます。

これは、もし飛んでいるときに、エンジンが故障すると、すぐ着陸しなければならないからです。

双発以上だと、どれか1つのエンジンが故障しても片方のエンジンで飛べますから、ずっと安全です。




飛行機の動力とは? ピストンエンジン・ターボプロップとは?

飛行機の動力

プロペラをまわすには、これまでピストンエンジンを使うのがふつうでした。
しかし、1945年ころから、ジェットエンジンが使われるようになりました。

さらに1953年ころには、ジェットエンジンの原理を利用して、それでプロペラをまわすやり方が使われるようになりました。

これをターボプロップと言います。


ピストンエンジン

これは、自動車やオートバイに使われているものと、同じ原理です。

シリンダの中をピストンが上下に往復するようになっていてピストンがいちばん上の圧縮位置まで上がるとシリンダの中のガスがせまい室に閉じ込められて、圧縮されます。

このガスは、空気にガソリンの蒸気をまぜたもので、これに電気火花で火をつけると、すごい勢いで爆発します。

すると、この爆発の力でピストンが下に押し下げられます。

ピストンの運動は、クランクを通してクランク軸に伝えられるのでピストンがシリンダの中を1回往復すると、クランク軸も1回転します。

クランク軸が回転すると、プロペラもまわるようになっています。

飛行機に使われるピストンエンジンは小さいものは50馬力くらいから大きいものでは、3500馬力くらいまで、いろいろの大きさのものがあります。

シリンダの数も、大きさにしたがって、4つから18までいろいろあります。

また、シリンダの中では、いつも激しい爆発が起こって熱がでるのでシリンダのまわりに風をあてて冷やします。
これを空冷式と言います。

水で冷やす水冷式は自動車では使われていますが飛行機では使われていません。
これは、飛行機はスピードが速いので、エンジンを冷やす風が充分にえられるからです。



ジェットエンジン

この形の飛行機では、まず、先端から吸いこんだ空気を圧縮機で圧縮して、圧力を高くします。
これにガソリンや灯油をまぜて燃焼室の中に入れ、点火して爆発させるものです。
この場合、圧力を高くしてから点火するのは爆発の勢いを強くするためです。

爆発したガスは、勢いよく後方にふきだされ、その反動でまえ向きの推力がえられます。
このガスは途中でタービンをまわします。

タービンは、羽根のたくさんついた風車のようなもので、この力は、まえの圧縮機をまわす力に使われます。

ピストンエンジンでは、シリンダの中をピストンが往復しているので振動が起こりやすくなります。
これにくらべて、ジェットエンジンは、往復する部分がまったくなく、構造もずっとかんたんです。
そのため、振動が少なく故障も少ないという利点があります。

ターボプロップ

このエンジンの本体は、ジェットエンジンとほとんどかわりません。

ただ違うところは爆発したガスがうしろにふきだされるときタービンをまわしますが、このタービンで圧縮機とプロペラの両方をまわすようになっている点です。

このため、ガスの勢いはプロペラをまわすのに大部分使われてしまい、うしろからふきだされるときのジェット推力は、ごくわずかです。

つまり、ターボプロップは、ほとんどの推力をプロペラが出し、これにごくわずかなジェッ卜の推力が加わるだけです。

ターボプロップはピストンエンジンにくらべて、構造がかんたんで振動の少ない点がすぐれています。

また、同じ力を出すのにも、目方がかるく、形も小さくてすみます。
なかには1台で、6000馬力も出せるものがあります。

現在では、おもに馬力の大きいものだけが使われています。
しかし将来はそのほとんどが、ジェットエンジンにとってかえられるでしょう。




尾翼のはたらきとは?胴体と脚のはたらきとは?

尾翼のはたらき

尾翼のはたらきを調べるために、つぎのような実験をしてみましょう。


実験

1本の棒を図のように糸でつってみましょう。
ちょうどその重心のところをつるしてやれば、棒はうまく水平につりあいます。

しかし重心からはなれたところをつるすと、棒は傾いてしまいます。

そこで、もう1本別の糸を使い、上の図のように上からひっぱるようにしてみましょう。
こうすれば、うまく水平に保つことができます。

1本の糸で重心のところをつるすよりも、ずっと安定で、傾く心配がありません。
たいていのものは、1つの点で支えるより、2つの点で支えたほうが安定します。

水平に保つはたらき 尾翼は、このもう1本別の糸のはたらきをします。

主翼にはたらく揚力は、飛行機が飛ぶ速さによって、はたらく位置が前後に少しずつ動きます。
このため揚力は、いつでも重心の真上にはたらいているとはかぎりません。

そこで揚力が重心よりまえにはたらいているときは尾翼に上向きの力をはたらかせるようにします。
また、揚力が重心よりうしろにはたらいているときは尾翼に下向きの力をはたらかせるようにします。

こうすれば、うまくつりあいを保つことができます。

この場合の尾翼は、主翼と同じように胴体に水平についているので、水平尾翼と言います。

水平尾翼のうしろの部分は蝶番で取り付けられ上にも下にも動くようになっています。この部分を、昇降だと言います。

昇降だを上げると尾翼には下向きの力が起こり、機首は上を向きます。
また、昇降だを下げると、尾翼に上向きの力が起こって、機首は下を向きます。

ですから、昇降だの角度をちょうどよく加減すれば、飛行機は水平にうまくつりあいが保てるのです。

方向を保つはたらき

尾翼には、水平尾翼のほかに垂直尾翼があります。
これは、飛行機をふらふらさせないで、目指す方向にまっすぐ進めるものです。

垂直尾翼のうしろの部分も、やはり蝶番いで左岩に動くようになっていて、これを方向だと言います。

方向だを左に曲げると、飛行機は左を向き、方向だを右に曲げると飛行機は右を向きます。
飛行機によっては、2枚の垂直尾翼と、2枚の方向だをもったものもあります。

3つのかじとフラップ

飛行機には、昇降だと方向だのほかに、補助翼というかじがあります。

補助翼は、左右の主翼のうしろ側に、蝶番でついています。
そして、一方を下げると、もう一方は上に上がるようになっています。

いま、右の補助翼を下げ、左を上げた場合を考えてみましょう。
このときは右の翼の揚力が左より大きくなって、飛行機は左に傾きます。

つぎに、補助翼をこの反対に動かせば飛行機は、右に傾きます。

かじを操るしくみ

飛行機の操縦席には、操縦桿(またはハンドル)とペダルがあります。
操縦桿をまえに押すと、昇降だが下がって、飛行機は下を向きます。
うしろに引くと昇降だが上がって飛行機は上を向きます。

操縦桿を左に倒すかまたは、ハンドルを左にまわすと左の補助翼が上がり右の補助翼が下がって飛行機は左に傾きます。

また、右のペダルを足で踏むと方向だが右に動いて飛行機は右を向き、左足を踏むと飛行機は左を向きます。

このようにして、操縦する人は、飛行機を自由に操って宙返りや、横転などのいろいろの運動をさせることができるのです。

フラップ

主翼のうしろ側には、補助翼のほかに、もう1つ動く部分がついています。
ここをフラップと言います。
フラップは、補助翼と違って、左と右が同時に下がるようになっており、上げることはありません。

フラップを下げると、翼の揚力が急に増えるので着陸のときなどスピードを落として、ふわりと着陸することができます。



胴体と脚

胴体の中には、操縦席や、客席や荷物を入れるところなどがあります。
脚(着陸装置)は、飛行機が離陸したり、着陸したりするとき、地面を滑走するのに使われます。

このごろの飛行機では、重心の少しうしろに2つ(または2組み)の大きな車輪、ずっとまえのほうに、小さい1つ(または1組み)の車輪をつけたものが多くなりました。

これを前輪式と言っています。

このほか、重心のまえに2つの大きな車輪と尾翼の下に1つの小さな尾輪をつけた尾輪式もあります。
この形では、着陸のとき、車輪と尾輪が同時に地面につくように着陸姿勢をかえないと機体が跳ね上がることがあります。

そのため、速度の大きい機体では、尾軸式による着陸は難しくなります。

飛行機が飛んでいるときは、脚はいらないわけですから翼や胴体の中にひっこめておくのがふつうです。
脚を出しておくと、大きな空気抵抗がはたらき、速度が減って損をするからです。

また、水上を滑走して、離水したり、着水したりする水上機には車輪のかわりにフロート(浮舟)をつけたものや、胴体をボートのようにしたものもあります。

胴体をボートのようにしたものを、飛行艇と言います。

水上機に対して、車輪のついている飛行機を水陸両用機と言います。




飛行機にはたらく力とは?飛行機のしくみとは?

飛行機にはたらく力

どんなものでも空中で手ばなすと、重力のために下のほうに落ちていきます。
物が下に落ちないようにするには、重力と同じ大きさの上向きの力で支えなければなりません。


飛行機1台の重さは、小さいものでも400~500キログラム大きなものでは100トン以上のものもあります。

こんなに重いものが、うまく空中を飛ぶことができるのは、それにはたらく重力とつりあうだけの上向きの力がはたらいているからです。

この上向きの力を揚力と言います。
飛行機に大きな翼があるのは、この揚力をつくりだすためなのです。

ところで飛行機は、空気の中をすばらしい速さで飛びます。
すると同じ速さの風が、飛行機のいろいろな部分にあたります。

飛行機の速さが、1秒間に100メートルなら、飛行機にあたる風の速さも、1秒間に100メートルです。

こんなに強い風があたると、主翼には強い空気の力がはたらきます。
この翼にはたらく力は、図のように、ななめ上にむいています。

この力を上向きの力とうしろ向きの力にわけてみましょう。
上向きの力が揚力、うしろ向きの力が抗力、または空気抵抗です。

翼以外の部分、たとえば胴体や脚などには揚力はほとんどはたらかず、抗力だけがはたらいています。

翼に揚力がはたらくためには、飛行機は空気の中を、ある速さで進まなければなりません。

また、飛行機のいろいろな部分に、空気の抵抗がはたらくので、これに打ち勝つだけの、まえ向きの力で、ひっぱってやることが必要です。

このまえ向きの力を、推力と言います。



飛行機が推力を出すには、プロペラを使うやり方と、ジェットを使うやり方とがあります。

プロペラのはたらきは、扇風機と同じです。
エンジンでプロペラをまわすと風が起こります。

言い換えれば、プロペラの羽根が空気をうしろ向きに押しやるのです。

すると、その反面でまえ向きの力がはたらきます。
この力がプロペラによる推力です。

ジェットのはたらきも、これとよく似ています。

ジェットエンジンの中で、空気とガソリンや灯油をまぜた圧縮ガスに火をつけて燃やすと熱いガスがものすごい勢いでうしろ向きにふきだします。
この反動で、まえ向きの推力がはたらきます。

このように.飛行機の飛ぶわけを考えてみると飛行機には揚力をつくる翼と
推力を出すプロペラかジェットがあれば、それで飛び上がることができるのです。

ところが、飛行機には、このほかに尾翼・胴体・脚(着陸装置)などの部分があって、それぞれ大切なはたらきをしています。




潜水艦・連絡船・砕氷船・水中翼船・原子力船の特徴とは?

潜水艦

潜水艦が沈んだり浮かんだりするには船の横につけた水平のかじと、船の中にある海水タンクを使います。

水上に浮かんでいるときは、このタンクは空ですが水を入れると船が重くなるので、だんだん水中に沈むのです。

タンクの大きさは水をいっぱい入れたとき、ちょうど船が水面に隠れるくらいにしてあります。
このときには、船の重さと浮力がつりあって、水中のどの深さにでも、浮いていることができます。

船をもっと潜らせるには、水平のかじをまえに傾けて走ります。
すると、かじの上面に水の圧力を受けますから船首が下のほうに押し下げられ、だんだん深く潜っていきます。

このかじを、これと反対に傾けると船首が上がり水面に近づきます。
浮き上がるには、タンクの水を船の外にだして船の重さを軽くするのです。

水中で用いる推進機関には、空気のいらない電動機を使います。
この電動機は、蓄電池で動かします。

また、潜水艦は海中に深く潜るので、大きな水の圧力を受けます。
この圧力にたえるため、船の断面は円形にし、厚い鋼板で丈夫にしてあります。


連絡船

これは、陸上の列車と連絡するように、決められた時間で航海する船ですから速力が大事です。
また、1日に何回も往復するので、桟橋につけるときに時間がかかってはたいへんです。

それで、スクリューを2本にしたり、フォイトシュナイダープロペラという特別の推進器を使ったりして、楽に操縦ができるようにしてあります。

列車をそのまま積む船では機関室の上の甲板にレールをしいて船尾の大きな口から列車をひき入れて運びます。

砕氷船

海面にはった氷を割りながら航海する船です。
水面から下の船首は傾斜がつけてあり、なだのような役目をします。

ここで氷を押し割ったり、氷の上に乗り上げ、船の前方のタンクに海水を送って、その重さで氷を割ったり、船を左右にゆさぶったりして進むのです。

船尾は、かじやスクリューが氷で壊されないように保護されています。

また、水面下の船体の形がまるく丈夫につくってあること機関の馬力が大きいことなども、この船の特色です。

水中翼船

水中翼船は、ふつうの高速艇と同じような形をしていますが、船底に翼がつけてあります。

速力が増すにしたがって、翼の揚力により、船体が水上にもちあげられて走ります。

このとき、水の抵抗を受けるのは水中翼と、これを支える支柱だけになりますから全体の抵抗は、ふつうの船よりずっと少なくなり、小さな馬力で高速を出すことができます。

翼によって、船体が持ち上げられるのは飛行機が空中に飛び上がることができるのと同じ原理です。

しかも、水の密度は、空気の密度の800倍もありますから翼の面積も、飛行機にくらべてずっと小さくてすみます。

水中翼には、いろいろな種類の形がありますが現在実用化されているものは、水中に貫通フープ型と水中貫通分離型の2つです。

この形式の水中翼船は、水面を飛び跳ねたり、横波で船体が傾かないように工夫ています。

水中翼船は、全速力で走ってもほとんど波をたてず、また、発進や停止がかんたんです。
そのため、運転しやすく、少しの波ならば、ほとんど揺れずに走ります。

ヨーロッパでは川や湖や静かな沼で遊覧船や旅客船として、さかんに利用されています。
近頃では、日本でも開発が進み、たくさんの水中翼船がつくられています。



原子力船

原子力船は、船に積んである原子炉から発生する熱を利用して蒸気をつくり、この蒸気をタービンにあてて、推進器をまわします。

原子炉は、ほとんど燃料を納給しないで長いあいだ活動を続けますから、これまでの船のように、たくさんの燃料油を積んで走る必要がまったくありません。
そのため、大型の高速船では、とくに有利です。

また原子炉は、重油を燃やすときのように空気を必要としませんから水の中に潜って走る潜水艦などには、とくに便利です。

船に積まれた原子炉は厳重にしきられていて乗組員が放射能の害を受けないように工夫されています。

また、船が衝突したり、座礁したときでも、原子炉が壊れたりすることのないように原子炉を包んでいる部分は、特別に丈夫な構造になっています。

すでに、原子力潜水艦や原子力砕氷船・原子力貨客船もできました。
船の形のうえでは、これまでの船のような煙りを吐き出す煙突がないのが特色です。

特別な役目をもつ船

船にはこのほか、モーターボート・測量船・観測船・灯台補給船・ケーブル敷設船など、いろいろな種類があります。




漁船・貨物船・客船の特徴とは? わかりやすく解説!

漁船

漁業に携わる船にも、さまざまな種類があります。

魚とりだけに使われる船のほかに、これらの船でとった魚を集めて塩づけにしたり、冷凍や缶詰にして運んでかえる船もあります。


捕鯨船と捕鯨母船

捕鯨船は、捕鯨砲でもりを打ち出して、クジラをとる船です。

捕鯨砲は、船首についていますが、この位置を高くするため、前方は急に高くなっています。
また、マストには、クジラの見張り所があります。

船は、300~500トンの小さいものですが、クジラを遠くから見つけ3、400メートルの近くまで追い詰めてからうつので機関の馬力も大きく、速力は16ノット以上もでます。

捕鯨母船は捕鯨船がとったクジラを引き上げてクジラの缶詰をつくったり、油をとったりする船です。

貨物船

貨物船は、荷物を運ぶのが勤めですから、貨物倉と荷物の積み下ろしの設備がいちばん大切です。

このため、船の中は、機関室のほかは、ほとんど貨物倉になっています。
貨物倉の上の甲板には四角な大きい口が開いていて、そこから荷物の出し入れをします。

この口をハッチと言い、航海中は厳重にふたをします。
荷物の積み下ろしの機械は、上甲板のハッチのわきに取り付けます。

油送船(タンカー)とは、原油・重油・ガソリンなどの油類だけを運ぶ船です。
油は、火に近づけると、爆発する恐れがありますから、船のしくみには特別な注意が必要です。

そこで、火がうつる危険を避けるため機関室や煙突はうしろのほうにあり機関室よりまえのほうは、ほとんど全部油タンクになっています。

デッキの上には、たくさんのパイプがならび、わたりばしごがかけてあります。

原油を運ぶ大型油送船では、タンクは縦に3つ、横に7つ以上にしきられ、甲板は1枚です。
原油の出し入れには、1時間に300から3500立方メートルの原油が送れるポンプを使います。



客船

客船は、客を運ぶのがいちばん大切なつとめですから安心してたのしい旅行ができるように、いろいろの設備がしてあります。

船のなかには、食堂・社交室・読書室のほかプール・郵便局・銀行などもあり、ちょうど、海に浮かぶホテルのようです。

そして、速力は貨物船よりも大きく、推進機関もずっと大きな馬力がいります。
スクリューも大型客船では、4本も必要になります。

船内は、ほかの船より多くの壁(止水隔壁)でしきられています。
また、火事が起きたときの消火設備も整っています。

甲板はたくさんあって、客室は、ふつう水面より上の甲板につくります。
いちばん上の甲板には遭難したときに乗り移るボートが、行儀よくならんでいます。

また、乗客のほかに貨物も積めるようにつくられた船があります。
このような船を貨客船と呼んでいます。




船の動力とは?スクリューや舵のはたらきとは?

船の動力

船の推進器を動かす動力機関としては、はじめ、蒸気機関車と同じように蒸気住復機関が使われました。

これは構造がかんたんで、運転しやすく、故障も少ないので、すぐれた熱機関でした。
しかし、燃料をたくさん必要とし割り合いに大きな場所をとるので近頃では、あまり使われなくなりました。

現在おもに使われているのは、蒸気タービンとディーゼル機関の2つです。


蒸気タービン

船にそなえつけてあるボイラで重油や石炭を燃やして蒸気をつくり、この蒸気をタービンの羽根車にふきつけて回転運動を起こします。

しかし高圧蒸気の流れをそのまま使うと回転数があまりに大きくなってしまうので、歯車で減速したりしています。

また、蒸気タービンは、逆転できないので、逆転タービンを別につける必要があります。

蒸気タービンは、蒸気機関のように往復する部分がないので振動が少なく、しかも、わりあい小型で大きな力を出すことができます。

そのため、大型の客船やタンカーによく使われています。

ディーゼル機関

ディーゼル機関は、シリンダの中で重油を爆発させて、その力をピストンに伝え回転運動にかえるものです。

ディーゼル機関は、ほかの熱機関にくらべると熱が力にかわる割合が高く燃料も少なくてすむので、運転費が安くなります。

また、ガソリンと違って引火点も高いので、安全です。

ディーゼル機関は、蒸気タービンにくらべると、機械の値段が高くやかましい音がするなどの欠点はありますがボイラがいらないので、それだけ場所が少なくてすみます。

また、圧縮空気で始動でき、逆転もかんたんにできるので、たいヘん便利です。
近頃では、大馬力のディーゼル機関がつくられるようになり大型の船にもどんどん使われるようになりました。

また、高速回転のディーゼル機関では発電機をまわして電気を起こし、モーターで推進器をまわす方法があります。

そのほかの機関

小型の漁船やモーターボートでは、かんたんなやきだま機関や回転の速いガソリン機関などが使われます。

また、特別な使い道の船には小型ではあるが数十馬力から数万馬力までの大きな力をだすことのできるガスタービンを使ったものもふります。



スクリューのはたらき

推進器には、いろいろな種類がありますが、スクリューがいちばん多く使われています。

スクリューには、扇風機の羽根のようなものがついていてスクリェーをまわすと、この羽根が水を強くうしろのほうへ押しやります。

そのため、船はまえに進むことができます。
これは、ちょうど、もくねじのはたらきと同じです。
もくねじでは手の力でこれをまわしますが推進器では、機械によってまわしています。

かじのはたらき

かじは、船の進む方向をかえるとき用いられるもので自動車のハンドルと同じはたらきをする大切なものです。

ふつう、スクリェーのすぐうしろに取り付けられています。

かじにはたらく力

船が走っているとき、向きをかえるには船のいちばん高いところにあるブリッジで、だ輪(かじをとるハンドル)をまわします。

すると機械の力で、船尾の底のほうにある大きなかじが左右に動きます。

たとえば、かじを右に傾けると、船の右側の水の流れが、かじの右表面にあたります。
そのため、かじは左のほうに押され、船はその中心を軸として、右のほうへ曲がるのです。
反対に、かじを左に曲げ石と、船は左にまわります。

このように、船の方向をかえるのは、かじの表面にぶつかる水の力ですが
この力は、かじの広さや傾けた角度、かじにあたる水の速さなどが大きいほど大きな力になります。

そして、船の方向を速くかえることができます。

かじの形

かじの形は、船の方向をかえやすいようにすることが大切です。
また、スクリューでかき乱されたた水の流れを都合よく導くような形にすれば、船の速力も増します。

そのためかじには、いろいろな形かわりますが
断面が図のように流線形になっているのが、いちばん多く用いられています。

スクリューが2つある船では、一方のスクリューを前進にまわし他方を後進にまわすと、かじのはたらきと同じように、進む方向がかえられます。




船体のしくみとは?船の形と抵抗の関係とは? わかりやすく解説!

船の形と抵抗

船が水面を楽に走るためには、水の抵抗がなるべく少ない形にしなければなりません。
船は、まず水の流れによって、大きな抵抗をうけます。


また、船尾にうずのできるようなときには、そこの水の圧力が低くなって、船をひきもどすような力がはたらきます。

そのため、船の形は、できるだけ流線形に近い形にして圧力による抵抗をなくすようにしてあります。

とくに、鋼船などでは船体だけでなく、かじなどの部分の形も、流線形に工夫されてします。

このほか、船が受ける抵抗には、波によって起きる抵抗があります。
船がゆっくり進むときは、波があまり立たないので、この抵抗もほとんどありませんが速力が真下につれて、船首が起こす波は非常に大きくなります。

つまり、波をつくって船が進むということを船のほうから考えれば走る力のうえに、波をつくるぶんだけ、余計に動力が必要となることになります。

たとえば、いま長さ150メートルの船を考えると10ノッ卜くらいまではほとんど水との摩擦による抵抗だけですが20ノットを越すと波による抵抗が急に増え、これが全体の抵抗の80パーセント近くをしめるようになります。

そのため高速の船ほど波をつくらないような船の形を考える必要があります。

波による抵抗を減らすには、船の形をできるだけやせ形にすると効果があります。
また、船首にまるみのある船は大きな波を立てますから波切りをよくするように、船首と船尼を細長くとがらせます。

船体の長さも、批抗の大きさに関係していて、いっぱんに細長くすればするほど、抵抗は減ります。

競走用の船が細長いのは、このためです。

また最近では、船首の底の部分を、球形にした船が多くつくられています。
これは、この球形の部分で船首が起こす波か打ち消すような波をつくり、これによって抵抗を減らすようにしているのです。

船の重心と安定

広い大洋を航海している船が、波や風を受けて、転覆するようなことがあったら、たいへんです。
そのため、船では安定ということが大切な条件になっています。

船がまっすぐに浮かんでいるときは、重力と浮力がつりあって、安定しています。

そして船が傾くと、水面下の形がかわるので、浮心の位置もかわります。
このとき重心が低いと、重力と浮力は、船がひとりでにもとにもどるようにはたらきます。
ところが、船の中心が高いと重力と浮力は両手でハンドルをまわすようにはたらいて船をひっくり返してしまいます。

このように、船は重心が高いほど不安定で、低いほど安定がよいのです。
そのため船をつくるときは、できるだけ重心が低くなるように工夫しています。



船体のしくみ

下の図は船の中をしめしたものです。
船の底に二重になっていて、丈夫な横のしきりで、細かくわけられています。

これは、船が衝突したり、浅瀬に乗り上げたりしたとき海水がほかの場所に入らないようにするためです。

甲板は、船の中でいちばん丈夫につくられている上甲板のほか、その上や下に何重にもなっています。

また、二重底の中のたくさんにしきられたところには燃料油・潤滑油・海水・飲料水などを入れます。
二重底の中の海水は、船の傾きを調整するために利用されます。

機関室は、船の中央に近いところにあるものと、うしろのほうにあるものがあります。
この中には、推進機関のほかにボイラ・発電機などの大きな機械や、たくさんのポンプ・冷却器・加熱器などがすえつけられています。

推進機関の軸は、うしろのほうまで伸びていて、その先にスクリューがついています。
軸は、ふつうアーチ型のトンネルの中に入っています。

機関室のまえやうしろは、荷物を積む大きな貨物倉になっています。
甲板とか甲板のあいだも、貨物倉に使います。

また、乗組員や旅客の食料などをしまっておく冷蔵庫や倉庫などは、下の甲板の上にあります。

かじは、スクリューのすぐうしろに取り付けてあり、これを動かすかじとり機械は、その真上の甲板に、据え付けてあります。

いかりは、船の前方(船首)にあります。
それをつなぐくさりを入れる倉庫は、船首にあります。
また、大きなタンカーでは、船の後方(船尾)にもいかりがあります。

また、いちばん高い甲板のまえのほうには、ブリッジという、船を操縦する部屋があります。

ここは、船のいちばん大切なところで、船が安全に航海するのに必要な計器が集められています。




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