金沢工業大学の夢考房について

風を使って風よりも速く
高速帆走のメカニズムを
考えてみよう
金沢工業大学
増山
豊
1
2
VB/UT
-30°
0°
1.0
γT+β[deg]
30°
0.8
0.6
-60°
60°
0.4
0.2
90°
-90°
120°
-120°
150°
-150°
180°
UT = 4m/s
UT = 5m/s
UT = 6m/s
3
U A  U T2  VB2  2U TVB cos( T   )
 UT

 A  sin 
sin( T   )  
 UA

1
また、
sin  T   
VB  U T
 U T cos T   
tan A   
したがって
VB sin  T   

 cos T   
U T tan A   
4
 A  cot 1 L D
 H  cot 1 FS R 
5
 A    A H
6
 H  0,
  0 の場合
 A A

 A   A  14 なら
VB U T  4
7
アイスヨット１
8
アイスヨット２
アイスヨット2
9
10
  A 2は ，
45
（１）風上方向への最大移動速度 VTmg(w)
の時に得られ，真風速UTとの比は次のようになる．

Vmg ( w)
UT

1 1
 
 1
2  sin  A 





90
（２）最大速度VBmaxは， T
A
の時に得られ，真風速
UT との比は次のようになる．
VB max
1

UT
sin  A




2

135
（３）風下方向への最大移動速度T Vmg(l)
は，
A
の時に得られ，真風速UTとの比は次のようになる．
Vmg (l )
UT

1 1
 
 1
2  sin  A

11
εA=14
°
6
5
VB/UT
4
3
2
1
0
0
15
30
45
60
75
90
Drag angle （εA） [deg]
Vmg(w)/UT
VBmax/UT
Vmg(l)/UT
12
13
14
90
80
εA and εH [deg]
70
60
50
40
Tornado
30
εH
εA
20
10
εH
εA
Ice Yacht
0
0
30
60
90
120
150
180
γT＋β [deg]
15
VB/UT
0°
8
γT+β[deg]
30°
6
Tornado
VB/UT=1.5
60°
4
Ice Yacht
VB/UT=7.2
2
0
90°
2
4
120°
6
8
180°
150°
Tornado
Ice Yacht
16
D Class
Crossbow
31.1kt (57.6km/h) 1975
17
18
D Class
Crossbow Ⅱ
36.0kt (66.7km/h) 1980 19
Crossbow Ⅱ
20
A Class
Longshot
43.55kt (80.6km/h) 1992
21
A Class
Avocet （Longshot と同型艇）
22
C Class
Yellow Pages Endeavour
23
46.52kt (86.2km/h) 1993
C Class
Macquarie 2004
24
Boat speed and wind speed of Macquarie on 15 Nov. 200425
26
10 sq m Class
Finian Maynard’s Wind Surfing
27
48.70kt (90.2km/h) 2005
Hi-Trot Ⅲ
20.5kt (38.0km/h) 1978
28
Hi-Trot Ⅲ
29
Twin Ducks
12.1kt (22.3km/h) 2000
30
Twin Ducks
31
水中翼 Wind surfing
32
International Moth Class
33
Iron Duck
187.7km/h (VB/UT)=3.72 1999 34
Iron Duck
35
36
Iron Duck
37
Windjet 2004
38
Windjet
39
Windjet
40
8m/s 以上の風で風のみで帆走可能
10m/s の風で最大速度 100kt
41
42
復元菱垣廻船「浪華丸」
1999
43
排水量１５０トンの浪華丸は、風速１０m/sのもとで、
約８ktで帆走した。これは約４００PSのエンジン出力
に相当する。
28
44
Let’s use the wind power again effectively!
End
45

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