前のページ 1/3 次のページ

帆(ほ)とは、風により船の推進力を得るための器具である。ヨットなどの洋装帆船において英語「sail」からきたセイル(セール)またはこれが訛ったスルなどと呼称される。

◆帆の構造

帆は幾つかの支持棒で支えられており、船から垂直方向に帆を支えるための柱を'マスト'と呼ぶ。また帆を水平方向に上方から支える支柱をヤードまたは帆けたと呼ぶ。帆を下から支える支柱をブームと呼ぶ。

帆を張ったり、畳んだり、マスト等に固定する際にはロープが欠かせない。大型のセイルは滑車(プーリー)等を使用して張ることが多い。ロープの結び方としては、帆を張る目的で生み出された様々な方法が存在する。

ヨットでは、後述する縦帆を使用するが、その主帆では、セイルの前辺をラフ、セイルの後辺のことをリーチと呼ぶ。

◆帆の起源

帆の起源ははっきりしていないが、人類が船の使用を始めた直後に現れたと言われている。古代エジプト時代の墳墓から出土した花瓶(紀元前4000年頃のものと推定されている)の絵柄に帆をもつ船が描かれていた。初期は、追い風の時のみに使用する補助的な動力源であったが、その後の改良により帆のみで航行可能な帆船があらわれた。

◆帆の力学

帆が風により力を得る原理は、航空機や鳥あるいは風力タービン(風車)といったものの翼と基本的に同じである。風を受けている帆には、気流との相互作用により空気力が働いている。流体力学ではこの力を、流れの向きと垂直な成分の揚力と平行な成分の抗力に分けて扱うことも多い。風をはらんで張り出した帆の断面形(翼型)は適度な曲率を持っており、前縁付近での気流の剥離を抑制しうるため、平板状の翼よりも効率がよい平板状の翼よりも効率がよい - レイノルズ数がより小さな場合は、状況は異なってくる。たとえば紙飛行機や昆虫の翅のスケールになると、流線形よりも平板に近い翼型の方が効率がよいと言われている。例えば[外部リンク] 河内微小流動プロジェクトを参照。。

帆走においては、帆の張りを曲線状のままで安定させることが、うまくスピードを出すための条件となる。風が弱くては帆が上手く張れず、適切な翼型を維持できずにスピードが出ない。一方、風が強すぎても帆がはためいてしまい、好ましい翼型を維持できずにスピードが出ない。

船の進行方向と風上方向との間を成す角度と、理論帆走速度と風速の比を示したものを帆走ポーラー線図(ポーラーダイアグラム)と呼ぶ。この線図はヨットなどの帆船の基本性能を評価するために一般的に用いられるものである。

直感的には完全に追い風の状態、すなわち船の進行方向と風上方向の成す角度が180度の時、最高速度が出るように感じられるが、抗力だけでなく揚力も利用した方が合力が大きくなるため、実際のヨットなどでは100度から120度付近で最もスピードが出る。実際の帆走速度は、海流や波なども大きく影響するため、理論値通りになることは無い。レース用のヨットなどでは、風向や風速の好条件がそろえば風速以上の帆走速度が出る場合もある。

◆帆の種類

ほとんどの帆は、帆の張る方向で区別される、横帆(角帆、)と縦帆()のいずれかに属する。ヨットなど小型帆船では縦帆のみで構成されるが、遠洋航海を目的とした大型の帆船では横帆を主として縦帆と組み合わされた帆装が施されている。

◇横帆

横帆(おうはん)とは、船の中心線と交差する方向に帆を張るものである。西洋帆船ではその形状から角帆とも呼ばれる。いつごろ人類が最初に帆を発明したかは定かではないが、追い風の力を船の動力に得ることを目的としたいわゆる帆掛船が最初で、横帆が最初の帆のスタイルであると推定されている。

横帆は、追い風だけでなく、帆の向きを風の向きに交差する方向に変えることである程度対応できることが経験則から分かってきたようだ。風の方向が一定している遠洋での帆走では、横帆が有利であった。初期のころは、1本のマストに1つの横帆を張っていたが、帆が大きくなるとその扱いは難しくなる。そこで、横帆を複数の帆に分割して張るようになっていく。

一方で、横帆は進行方向前方からの風を受けると、風上側の帆の縁がはためいてしまい、帆の張りを維持するのが難しい。このため横帆による帆走は風上に向かっては不向きで、また風の向きが変化しやすい沿岸部の帆走にもあまり向いていない。

以上の特徴により横帆は、大洋航海を目的とした大型帆船の主帆として用いられることが多い。また風の状況や作業性の向上のため、1本のマストに複数の横帆を張る構成がとられるようになっている。

◇縦帆

縦帆(じゅうはん)とは、船の中心線に沿った方向に帆を張るものである。横帆の欠点である、進行方向前方からの風を受けた時に風上側の帆の縁がはためいてしまう現象を防ぐため、風上側の縁を極端に短くしたもの(ラグセイル)または、なくしてしまったもの(ガフセイル)が現れた。その後、用途に応じて改良が加えられ様々な種類が現れた(以後に述べる)。

縦帆は、横帆に比べて風力を推進力に変換する効率の面では劣る。一方で風上方向への推進が行い易く、帆の向きを変えることで船に旋回力を与えることが容易である。一般に小型船は縦帆のみの構成が多い。大型帆船ではシップ帆装の場合は、ジブやスパンカー(後述)などに用いられるが、18世紀頃には、オランダで3本マストすべてに縦帆を用いた大型帆船のスパンカー(スクーナー)と呼ばれるものも存在した。

◆縦帆の種類

◇ラテンセイル

ラテンセイル(ラティーンセイル、)は、その形状から大三角帆ともいわれ、最も古くから存在する縦帆の一種である。

ラテンセイルは上述の縦帆の長所を持ち、イタリアのジェノヴァやヴェネツィアの船にも広く採用された。大航海時代の大型帆船には最後尾のマストにラテンセイルを張り、船の操作にたいしの機能を果たすようになった。一方、ラテンセイルの欠点は帆を張り出す面を変えるとき帆の向きを変えるための作業が発生することである。特に帆を大型化するとこの作業は困難を極めるようになった。

ラテンセイルの発明はアラブ人の手によると言われ、7世紀から8世紀頃から、アラブ人が東アフリカからインドにまで航海を行っていたダウ船に使われていた。また、東インドからインドネシア付近では、「プラオ」と呼ばれる帆船にラテンセイルに似たものが使われており、ここに起源を求める説もある。

前のページ 1/3 次のページ

・帆 page1

・帆 page2

・帆 page3