雑誌シーホース2022年6月号掲載記事​

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ACTの金井亮浩は、IRCやHP30クラスで競争力のある現代の30ft木製レーシングヨットK30Wの開発について、船体と構造の建造材料として主に木材を使用した持続可能な建造方法について説明しています。

 

2021年12月に進水した新しい木造レーサーK30Wは、2012年に設計した24ftの木造艇で最初に検討したアイデアを発展させたものです。その目的は、現代の木造船の造船技術が提供する利点を生かしながら、最新のレーシングヨットの高い性能を実現することでした。K30Wは、オールカーボンレーサーK36-Samuraiの設計をベースに性能を向上させ、ビルダーとしてWood Frienderの梅川尚敬氏、構造エンジニアとしてK36-Samuraiで共に働いたSDKのスティーブ・クープマンを迎えました。

 

このプロジェクトを提案したきっかけは、以前の24ft'erよりもさらにエクストリームな木造レーサーを作り、その結果、軽量で剛性が高く、IRCのレーティングシステムにおいてFRPで作られたヨットに対抗できることを示すことにありました。IRCの枠組みの中でデザイナーに許された自由と柔軟性は、木造プロジェクトの設計において創造性を発揮するための大きな基盤となりました。24ft'erのオーナーである神野佳樹氏は、このプロジェクトに全面的に賛同してくれました。私は30年前にCFDの研究者として、造波抵抗低減の研究に始まり、アメリカズカップ艇やその後のヨットの開発でCFDをツールとして活用し、性能の追求に努めてきました。こうした取り組みは、商船における新しい船型の設計や帆を推進力として使うことで、燃料消費量の削減や燃費の向上につながっています。また、昔の帆船への回帰という点から、Wood Frienderといっしょに10年前から木造船の可能性を考えてきました。その結果、最新の木造レーシングボートとしてK30Wが誕生しました。K30Wは、木造でありながら、船体＆デッキ形状、構造配置、建造方法など、最新の技術を駆使した新しいレーシングボートです。

 

標準的な設計プロセスとして、風上と風下の条件下で、船体とアペンデージの流体力学的性能とデッキの空力性能をCFDとVPPで徹底的に研究し、合計約250種類の船型とデッキ形状を設計しました。各風速における船体抵抗、安定性、セールパワーのバランスは、船型とセールプランを決定する上で重要な要素の一つです。ダウンウインドでは、風速に応じて前後トリムが大きく変化するため、CFDでは特にプレーニング時に適切なグリッドを用いてその点を考慮し、より精度の高い計算を行う必要があります。風下、風上の各条件で変化するCpカーブは、他の局所的な船体形状と合わせて、最終的な船型を決定する重要な要素です。フロントデッキの形状は、風圧抵抗が少なく、ジブセイルに渦の少ない良い流れを与えるように慎重に設計しました。複雑な3次元曲面形状を木材でどのように実現するか、設計開発の過程でビルダーと適宜相談する必要がありました。

 

深いバルブキールとレール上でのクルーハイクによる安定性を備えた現代のレーシングヨットは、伝統的な木造船と比較して、はるかに大きな構造荷重を受けています。プランキング材、フレーム、アペンデージに関する従来のスキャントリングのルールは正しく適用されません。K30Wでは、ISO122215（カテゴリーB、オフショア）をガイダンスとして、適切な荷重、材料特性、安全係数を設定し、構造を慎重に設計する必要がありました。船体、甲板、内部構造は主にマホガニー、レッドシダー、バルティックバーチ合板で、その他のキールフィン、ラダー、バウスプリット、マストなどはカーボンファイバー／エポキシで構成されています。

 

構造レイアウトは、現代のコンポジットレーシングヨットに似ていますが、FRPの厚いコアパネルに対してより薄い木材のプランキング材で対応するため、縦方向のフレームの間隔を狭くしています。トランサムとメインバルクヘッドの間には、コックピットと船体パネルの両方を支える2本の縦方向のウェブが走っています。深くアスペクトの高いキールフィンがもたらす大きなヒーリング荷重と座礁荷重は、キールフィンの上部をコックピットソールの下側まで延長することで支えています。これにより、キール荷重を支えるためにビルジ内の大型木製キールフレームを使用する必要がなくなりました。キールフィンは薄いグラスファイバー製のトランクに収められ、水密性を保ち、キールトランク下部の厚い一体型フランジがキール荷重を周囲のプランキング材に分散させるようになっています。キールフィンはまた、マストステップの圧縮荷重をメインバルクヘッドの高さ方向に分散させるために使用されています。

 

船体は、第1層の板材を含む4層の木材を、それぞれ真空バッグでエポキシ接着するコールドモールド製法で作られました。レッドシダーとマホガニーの内側と外側の単板は、横方向のフレームを介して縦方向に配置され、クリア仕上げのため視覚的な美しさを出しています。レッドシダーの内層単板は、剪断力と横方向の強度を確保するため、±45°の向きに配置されています。フレーム、デッキ、コックピット、面取りパネルはすべてバルティックバーチ合板です。

 

シュラウドチェーンプレートは、船体側面にラッピングされたカーボンユニストラップ構造です。しかし、木材の剥離強度が相対的に低いため、カーボンユニストラップは板材の中に挟み込まれ、接着面積を2倍にし、複合材構造よりも長く、トップサイドの下まで伸びています。

 

カーボンボートに比べて木造ボートの全体的な剛性は、カーボンの弾性率は木よりもはるかに高いのですが、木の厚さはカーボンボートの外皮と内皮を合わせた厚さの何倍もあります。したがって、全体のグローバルな曲げ剛性は同等で、Eガラスラミネート艇よりはるかに高いのです。

 

Wood Frienderの梅川氏は、自然に作られた木の構造の活用を探ることこそ、カーボンニュートラルの時代に必要なことだと考えています。この時期は、デジタルファブリケーションが大きく発展した時期と重なるため、3D CAD、CNCルーター、レーザーカッター、3Dプリンター、3Dスキャナー、リバースエンジニアリングなどの新技術により、伝統的な木造船の造船技術とデジタル技術を容易に融合させることができたのです。バルティックバーチ合板のフレームは、すべてCNCで切断・加工されたため、精度が高く、大幅な時間短縮が実現しました。3Dスキャンは、カーボンキールのトランクに合わせてマストステップのブロックを切断する際にも非常に役立ちました。

 

広いコックピットを人間工学的に効率よく使うために、デッキレイアウトを工夫し、スライドハッチをデッキ上ではなくコックピットの床に配置しました。最小のスモールピットはマストの後に配置され、コックピットの前方垂直壁はマストバルクヘッドの後部となり、軽量化と低重心化に寄与しています。

 

ボートマネジャーの笹木哲也氏は、最新のB&Gネメシスディスプレイ、スピンロックソフトグリップクラッチ、スピンハリヤード用アンリールレボリューションリール、スピンシート用ブラザーシステムなど、最新のデッキギアやコントロールシステムを導入しました。また、ブッシュやドッグボーンなどのカスタムパーツは、メンバーが独自に開発したものです。

 

最初のセーリングは、日本の真ん中にある琵琶湖で、とても冷たい北風20ktの下でしたが、艇のバランス、剛性、波に対するソフトなフィーリングを示し、きしみ音は全くありませんでした。木造艇は波に対する振動吸収の仕方が違うのだと感じています。

 

K30Wのキャンペーン開始にあたり、今年の英国カウズウィークでのHP30レースに参加する予定でしたが、この不安定な状況などから来年に予定を変更せざるを得ませんでした。早くK30WがIRCやHP30フリートで他の高性能艇と一緒に走れるようになることを期待しています。