(cache) 木下研論文解説（その３）：VPPを用いた漕法、オールの改良（前編)

2005-02-08 木下研論文解説（その３）：VPPを用いた漕法、オールの改良（前編)

本日は、木下研究室論文解説、その３、「ローイングVPP（艇速予測プログラム）を用いた漕法、オールの改良について」を解説する。

■論文の一般情報：

著者：小林　寛、木下　健

日本造船学会論文集194号、PP75-81、2004年

■論文の目的と解説：

緒言より、「漕艇は、船体・ストレッチャー・スライディングシート・リガー・オールといった、多くの用具を使用する。それぞれの用具の寸法・特性をどのようにすれば、漕手のパフォーマンスをよりよく引き出すことが出来るか、あるいは漕手がどのように漕げば漕手の出力が効率よく艇速に反映されるのかを推定することが、艇速・機械的推進の向上を図るために必要である。（中略）本研究では、VPPをもとに、漕艇の運動に関する様々なパラメータを変更した場合、平均船体速度や機械的推進がどの様に変化するかを調べる」とある。

論文本文の詳細は割愛し、ここでは、論文中、種々のパラメーターを変化させた場合の艇速や推進効率のシミュレーション結果について、おやじの勝手な考察も交えて、紹介したいと思う。（詳細内容は論文本文を読んで頂きたい）

■VPPシミュレーションに用いたパラメーター：

VPPへの入力値や種々のパラメーターを変更することで、艇速や機械的効率の変化を調べ、どのパラメーターが大きく影響するのか、また、どのように変化させれば艇速の向上につながるのかを評価する。以下、本論分で変化させたパラメーターを記す。

A)　オールシャフトの剛性（硬さ）
B)　ブレードの面積
C)　オールの長さ比(全長固定で梃子比を変化）
D)　オールのアウトボード長（インボードを固定し、アウトボードを変化)
E)　オールの振り角（レンジ）
F)　ハンドルの引き方（ストロークポイントの変化）
G)　ハンドルを引く力
H)　ストローク中の漕手の重心移動（ボディースウィングのタイミング）
I)　フォワード中の漕手の重心加速度（フォワードの出し方）
J)　ブレードに加わる流体力係数の変化

本日は、上記パラメーターのA)～E)について解説する。

■A)オールシャフトの剛性：

オールシャフトの剛性（硬さ）をOriginalに対して±10%変化させたが、シミュレーションの結果、艇速や効率はOriginalと殆ど変化が無かったとのことである。

おやじの考えでは、ストローク中に滑らかな推進力を得る為には、ある程度シャフトの撓りが必要であるが、力の強い漕手がソフトなシャフトを使うと、キャッチハーフでのレンジが、シャフトの撓りで吸収されてしまい、キャッチハーフでのパワーがロスしてしまうこと、また、フィニッシュ時に撓りが戻るまでフィニッシュ姿勢で待たねばならないので、高いレートをキープすることが出来ない弊害が出ると考える。従って、レースで使用するオールは、違和感が無い限り、硬めのシャフトのオールを使う方が良いと考える。

■B)ブレード面積

ブレードの面積をOriginalに対して±10%変化させて、シミュレーションした結果を下図に示す。（ブレード形状は何れも相似形で変化させた）今回のシミュレーション速度4グループの何れの速度粋においても、ブレードの面積を大きくした方が、艇速、効率共に改善する結果が得られた。4つの速度グループ中で、レースペースに最も近いGroup D(2'15"/500m)の結果を見ると、艇速で0.26%の改善となっている。これを500mペースに換算すると、0.35秒であり、有意の変化ではなさそうである。おやじの考えでは、ブレードを大きくするとフェザーターン時の取り回しがやや難しくなること、強い逆風時はキャッチ前に風に煽られやすいこと、エントリーやフィニッシュ時のハンドル上下動を大きくする必要があり、操作しづらくなる方向にあるので、取り回しに問題が無い範囲で、ブレードは大きめのものを選択するのが良いと考える。

■C)オールの長さ比（梃子比）：

オールの全長を固定したときに、インボードとアウトボードの長さの比pを下の式で定義する。

p=Lin / (Lin + Lout) 但し、Lin:インボード、Lout:アウトボード

pをOriginalに対して±3%変化させて、シミュレーションした結果を上図に示す。今回のシミュレーション速度4グループの何れの速度粋においても、pを小さくする、即ち、インボードを短くして梃子比を重くすると、艇速、効率共に改善する結果が得られた。Group Dの結果を見ると、艇速で3.08%の改善となっている。これを500mペースに換算すると、4.16秒であり、非常に大きな変化である。一方、スカルのインボードをOriginalで89cmと仮定すると、3%短くすると、86.3cmとなる。幾ら効率が良くなるからといって、これだけインボードを短くすると、水中が相当重くなって、レートがキープできなくなると、おやじは考える。レートをキープし、且つ、引ききれる限り、梃子比は重くした方が艇速も効率も良くなるということを念頭に置き、自らのクルーに最適な梃子比を模索する必要があると、おやじは考える。これは、自転車で自分に最適なギアを選択するのと同じことである。

■D)アウトボード長さの変化とE)振り幅（レンジの変化）：

前述のオールの梃子比ｐを変化させた場合では、オールの振り角も変化してしまうため、両者の影響が混在している。ここでは、インボードの長さを変えずに、アウトボードの長さのみを変更した場合と、オールの振り角（レンジ）のみを変更した場合の両者のシミュレーションを行い、個々の変更が及ぼす影響を調べた。

D)アウトボード長さ：インボード長を一定とし、アウトボード長をOriginalに対して±3%変化させた場合のシミュレーション結果を下図に示す。全ての艇速域でアウトボードを長くした方が、艇速も効率も改善している。Group Dでの艇速改善は0.46%、500mペース換算で0.62秒で、有意性としては微妙な改善である。一方、スカルのアウトボードをOriginalで200cmと仮定すると、3%長くすると、206cmとなる。要するにオールの全長を6cm長くするということであるが、Originalの全長289cmと仮定すると、295cmである。これだけ全長を長くすると、水中が相当重くなって、レートがキープできなくなるとおやじは考える。おやじの考えでは、前述のC)での考察同様に、レートをキープし、引き切れる限り、梃子比を重くすることが艇速改善に繋がると考える。

E)振り角（レンジ）：オールの長さを固定し、キャッチからフィニッシュまでのオールの振り角（レンジ）をOriginalに対して±3%変化させた場合のシミュレーション結果を下図に示す。尚、ハンドルを引く力は、ストローク中の入力エネルギーが変化しない様に振り角に合わせて変化させている。この結果を見ると、レンジを長くした場合の変化量よりも、レンジを短くした場合の艇速及び効率悪化が著しいという結果が出ている。3%レンジを切った場合のGroup Dでの艇速悪化は-1.41%、500mペース換算で1.90秒で、有意な艇速悪化である。当たり前のことだが、「レンジを切るな」と良く言われるのは、このことを経験的に知っているからである。

本日の考察はこれまで。

コメントを書く

おやじ本人 2005/02/09 00:42 本日、会社を定時で上がり、帰宅後、エルゴメーターのトレーニングを実施した。メニューは今度の日曜日のパルテ会開催の2000mエルゴ記録会に向けて、500m漕*6発（レスト4分）。結果は、①1’40.8”(SR35)、②1’40.2”(32)、③1’41.0”(32)、④1’42.0”(34)、⑤1’44.0”(33)、⑥1’46.0”(36)だった。6発平均で、1’42.3”。コンセプト社のHPによると、500m*6のペースは2000m漕のペースより2～3秒早いペースとあるので、今日の結果は概ね7’ジャストのペースに相当すると考える。最後の2発は腹が減って力が出せなかったので、この変を勘案すると、7分を切れそうだ。7分切るぞ！

C.T. 2005/02/09 17:54 オヤジ殿に今回の連載記事をお願いしたパルテ会のＴです。見事な解説ありがとうございます。さて、振り角についてですが、論文にある「Original」の振り角がデータからみて実用上最適に近い振り角であることは分かりますが、ではこの角度は何度なんでしょうか。この論文の一つ前のVPP構築の論文にあるデータから推測するとキャッチ角７５～７０度、フィニッシュ角３５～４０度付近であると思われます（オールが艇と直角になった状態を０度として）。私の感覚ではキャッチ角が絶対値で７０度というのはスカルだからこそ可能な数値であり、スウィープでは精々４５～５０度位ではないかと思います。漕手が極端に疲れていない状態でパワーを出すことの出来る最長のレンジ（有効レンジ）は経験的に会得することになるのだと思いますが、チームボートで体格にバラツキがある場合はこのデータを見る限り長いレンジの漕手にできるだけ合わせる方がよいことになりますね。背の低い私には結構きつい結論かも。

おやじ本人 2005/02/09 22:55 CTさん、コメント有難うございます。被験者のAさんは身長190cm以上の大柄な人ですので、この様な大きなレンジで漕ぐことができたのでしょう。艇速4グループの速度を見ても分かる通り、ライトパドル以下の艇速・レートで漕いだので、このように大きなレンジで漕いでいますが、レースペースの場合はもっとレンジが短くなると考えます。特にキャッチレンジが。スウィープのキャッチ角は短い55～45度くらいでしょうか？背の低い漕手も水中のレンジをあわせる必要がありますが、極端に体格差が大きい場合には、小さな漕手の梃子比を重くして水中のレンジを長くする手もあります。しかし、これはクルーと使用艇が1対１の場合に出来る対策であり、共用艇の場合は、やはり、小さいものが、多少無理しても大きく漕ぐしかありませんね。

プロフィール