フェリーが すすむのは、プロペラが 水を うしろへ おすからです。うしろへ おされた 水の はんたいがわ、つまり まえへ、ふねが おされます［1］。

プールの かべを けると、からだが うしろへ すすみますね。あれと にた かんけいです。ただし ふねは、かべでは なく、水を おしています。

プロペラの 羽根は、水の 中を まわる つばさの ようなものでも あります。つばさに うまれる 力の うち、まえに すすむ ぶぶんが、ふねを すすめる 力に なります［1］。

水を押して、その反動で進む

船のプロペラは、回転して水を後ろへ押します。水を押した反動で、船が前へ進みます［1］。プールの壁を蹴ると体が後ろへ進むのと、似た関係です。ただし船が押しているのは、壁ではなく水です。

同じことは、翼の考え方でも説明されます。羽根は水の中を回る翼のようなもので、翼に生じる揚力のうち進行方向の成分が、船を進める推力になります。「水を押す」と「揚力」は別々の話ではなく、同じ現象を2つの見方で見たものです［1］。

強く回せば、よく進むとは限らない

羽根の表側と裏側には圧力の差ができ、その差が水を後ろへ流します［2］。ところが回転や羽根の角度を大きくしすぎると、羽根のまわりの圧力が水の蒸気圧（水が泡になる圧力）より低くなると、水の中に蒸気の泡ができます。これがキャビテーションで、推力が落ち、音や振動が出て、羽根を傷めることもあるとされます［2］。

水をどう押すか、その押し方を調整できることが、このあとの話の鍵になります。

船のプロペラの推力は、2通りに説明される。羽根を翼とみなせば、翼に生じる揚力の軸方向の成分が推力になる。回転によって水を後方へ押し、その反動で船が進む、という言い方もできる［1］。前者は翼の断面に生じる力に注目し、後者はプロペラ全体と水の運動量のやりとりに注目しており、同じ現象の2つの見方であって、どちらかが誤りということではない。

羽根の表と裏に圧力差ができて水が後ろへ流れるのだが、ここには限界もある。回転数や羽根の角度（ピッチ）を上げすぎると、羽根表面の圧力が水の蒸気圧を下回り、蒸気の泡ができる。これがキャビテーションで、推力の低下、騒音、振動、羽根表面の侵食を引き起こすとされる［2］。そのため、「強く回せばよく進む」とは限らず、船の速さや負荷に合わせて水の押し方を調整することが課題になる。

ふつうの ふねは、バックする とき、プロペラの じくを ぎゃくむきに まわします［5］。

ところが、フェリーなどの 大きな ふねには、じくを ぎゃくに まわさない ものが あります。かわりに、羽根の かたむきを かえます［3］。

うちわを おなじ はやさで あおぎながら、うちわの むきだけ かえると、かぜの むきが かわりますね。それと にた ことを、水の 中の 羽根が します。かたむきを ぎゃくに すると、水を まえへ おして、ふねは うしろへ すすみます［4］。

かたむきの 大きさを かえれば、はやさも ちょうせつ できます［3］。

ふつうは、軸を逆に回す

船がバックするとき、ふつうは推進軸を逆に回します［5］。エンジンの回る向きを変えるか、逆回転のための歯車を入れる必要があります。

羽根の角度を変える

これに対して、羽根の取り付け角（ピッチ）を変えられるプロペラを可変ピッチプロペラ（CPP）と呼びます。軸の回転方向を変えずに前進も後進もでき、ピッチを調整すれば速度の加減もできます［3］。大型船では、羽根の位置を油圧装置で動かします。ピッチをマイナスにすると、軸の回転方向はそのままで、後ろへ進む推力が生まれます［4］。フェリーにも使われています。

うちわを同じ速さであおぎながら、うちわの向きだけを変えると、風の向きが変わります。それと似たことを、水の中の羽根が行います。ただし本物のプロペラは、羽根を動かす機構がプロペラの中心（ハブ）に入っています［5］。

歯車や逆回転の装置を設けたくないときに、この方式が選ばれます［5］。

後進時には通常、推進軸を逆回転させる［5］。軸を逆に回すには機関自体の逆転機構か、逆転用の歯車装置が要る。これに対して可変ピッチプロペラ（CPP）は、羽根の取り付け角を変えられるため、推進軸の回転方向を変えずに前進も後進もでき、ピッチの調整によって速度の加減もできる［3］。

大型船のCPPでは、羽根の位置を油圧装置で動かす。ピッチがマイナスの側へ入ると、軸の回転方向は変わらないまま後進の推力が生じる［4］。羽根の向きが変わるので、水を押す向きも変わる、というのが仕組みの核心である。逆回転用の歯車を設けたくない場合に、この方式が採られる［5］。

ここで注意したいのは、フェリーのすべてがCPPだとは限らない点だ。今回の資料では、フェリーにも使われると確認できたにとどまる［4］。個々の船の方式は、船ごとの諸元で見る必要がある。

羽根の かたむきを かえる そうちは、プロペラの まんなかに はいります。その ぶん、まんなかの ふとい ぶぶん（ボス）が ふとくなり、すすむ 力が すこし おちます［5］。

かたむきが きまった ふつうの プロペラは、やすくて じょうぶです。きまった はやさでは、よく はたらく ともいわれます［4］。

いっぽう、かたむきを かえられる ほうは、エンジンに むりな 力が かからない ように できます。メーカーの せつめいでも、おもい ときも かるい ときも、エンジンを まもれると されています［6］。

かたむきを かえられる ほうは、とまる ときの ききめが よく、はやさも えらびやすい ことが、いい ところと して しょうかいされています［10］。

効率が少し下がる

羽根を回す機構がハブに入るので、ボス（中心の太い部分）が大きくなります。その分、推進効率が多少下がります［5］。羽根の角度が決まった固定ピッチのプロペラは、安くて丈夫で、決まった速度や負荷では効率が高いとされます［4］。万能の装置ではないのです。

エンジンを守れる

一方、角度を変えられるCPPには利点もあります。メーカーのヴァルチラは、ピッチを変えて水を押す力を調整することで、重い負荷でも軽い負荷でもエンジンの過負荷を避けられる、と説明しています［6］。

止まりやすく、速さも選びやすい

鹿児島大学の研究を紹介する資料では、CPPの長所として、停止性能がよいこと、羽根の角度を変えやすく任意の速度が得られることが挙げられています［10］。ただしこれは研究の要約で、すべての船で当てはまる話ではありません。

CPPは便利だが、代償もある。羽根を回す機構がハブに内蔵されるため、プロペラボスの径が太くなり、推進効率が多少下がる［5］。固定ピッチのプロペラは安価で丈夫で、特定の速度・負荷では効率が高いとされる［4］。つまり、機構が単純なぶんだけ、使いどころが決まっている船には固定ピッチが向く、という見方ができる。

CPPの利点として、機関メーカーの説明では、ピッチを変えて推力を調整することで、重い負荷でも軽い負荷でも機関の過負荷を避けられる［6］。さらに、鹿児島大学の研究の紹介では、CPPの長所として停止性能のよさと、翼角を変えやすく任意の速度が得られることが挙げられている［10］。

とはいえ、これは研究の要約で述べられた長所であって、すべての船に当てはまるわけではない。ボスが太くなって効率が少し下がることと、停止や速度調整のしやすさのどちらを重くみるかは、船の使い方しだいで変わる。

ほんとうに ある フェリーの 数字を 見て みましょう。「第十二おおすみ」という フェリーは、ながさが 76.9メートル。25メートルプールを 3つ ならべた ながさより、すこし ながい ふねです［9］。

この フェリーには、エンジンが 2つ、じくも 2ほん あります。2つぶんの 力を あわせると、2940キロワットです［9］。

はやさは、16.4ノット。じそくに なおすと、30キロメートルほどです［9］。

ただし、この ふねの しりょうには、羽根の かたむきを かえる そうちや、よこむきの プロペラは かかれていません。どの フェリーも おなじ くみあわせとは かぎりません。

2機2軸という組み合わせ

フェリー「第十二おおすみ」は、総トン数1500、全長76.9メートルの船です。ディーゼル機関を2基積み、プロペラの軸も2本ある「2機2軸」の船です［9］。

連続最大出力は1470キロワットが2基で、合計は1470×2＝2940キロワット。速力は16.4ノットで、1ノットは時速1.852キロメートルなので、16.4×1.852＝約30キロメートル毎時です。記事では試運転での最大速力で、航海速力としても書かれています［9］。

この例で言えること

この船の記事には、羽根の角度を変える装置や横向きのプロペラについての記載がありません。フェリーはみなCPPだ、とは言えません。船によって、軸の数も、推進の組み合わせも違います。

実在の例として、内海造船が建造したフェリー「第十二おおすみ」（総トン数1500、全長76.9m）を見る。ダイハツの6DKM-26e型ディーゼル機関2基を積む2機2軸で、連続最大出力は1470kW×2、つまり合計2940kWである。航海速力は16.4ノットと記され、試運転での最大速力でもある［9］。

16.4ノットは、1ノット＝1.852km/hなので、16.4×1.852≒30.4km/hになる。長さ76.9mの船を、およそ時速30kmで走らせる船である。ここでの2940kWは、2基の連続最大出力を足した数値であって、常にこの出力で走るという意味ではない。

ただし、この資料にはCPPや横向きのプロペラの記載がない［9］。2軸という事実と、後進の方式や横向きの推力の有無は、別々に確かめる必要がある。

フェリーが きしに ちかづく ときは、ゆっくり ちかづきます。そのとき、ふねの さきを よこへ むけたいことが あります。

ふねは、まえに すすみながら、かじで うしろの ほうを ひだりや みぎへ ふる ことが できます。でも、かじだけでは、さきの ほうを よこへ うごかしにくい、と いわれます［8］。

そこで、ふねの さきに「バウスラスター」という そうちを つけます。ふねの 水の 下を よこに つらぬく トンネルの 中に プロペラが あり、そこから 水を おしだして、ふねを よこへ うごかします［7］。

ただし、ふねが はやく はしって いる ときは、ほとんど ききめが ありません。ゆっくり うごく ときの そうちです［7］。

船首は、横に振りにくい

船は、舵とプロペラを使って、前に進みながら船尾を左右へ振ることができます。ところが、舵だけでは船首を横へ動かしにくい、と説明されています［8］。そこで、船首の側に横向きの推力を出す装置を付けます。

水の下の、横向きのトンネル

サイドスラスターは、水面の下で両方の舷を貫くトンネルの中にプロペラを置き、その流れで船体を横へ動かす装置です［7］。船首側にあるものはバウスラスター、船尾側にあるものはスターンスラスターと呼びます。

タグボートを減らせることもある

基本的に低速で使う装置で、高速で通常に航行しているときはほとんど効果がありません［7］。ある程度大きな船では、港で船を押すタグボートを減らしたり、省いたりするために付けられます［7］。

港で問題になるのは、前進中の操舵ではなく、ほとんど止まっている船の向きの調整である。船は舵とプロペラによって、前進しながら船尾を左右へ振れる。しかし舵だけでは船首を横へ動かしにくいとされ、そのため船首側に横向きの推力を設ける［8］。ただしこの因果の説明は、Q&A形式の個人回答にもとづくため、強くは断定しない。

サイドスラスターは、喫水線の下で両舷を貫くトンネル内にプロペラを取り付け、その排出流によって船体を横方向へ動かす装置である。船首に付けたものはバウスラスター、船尾はスターンスラスターである［7］。

限界もある。基本的に低速時の装置で、高速航行中はほとんど効果がない。ある程度大きな船では、タグボートの省略や削減のために付けられる［7］。つまりスラスターは、タグボートの助けを減らせる場合がある。

みじかい きょりを はしる 小さな フェリーには、ふねの まえにも うしろにも、プロペラと かじが ある ものが あります。「りょうとうカーフェリー」と いいます［11］。

この ふねは、みなとで むきを かえません。りょうはしから、くるまが でたり はいったり できます。まえも うしろも ない ふね、と いえそうです［11］。

向きを変えずに、行ったり来たり

小型で航路がとても短いフェリーには、船の前と後ろの両方にプロペラと舵を備えたものがあります。「両頭カーフェリー」と呼ばれ、向きを変えずに、両方の端から車が出入りできます［11］。

これに対して、船首にスロープ（ランプウェイ）を持つ中型・大型のフェリーはRO-RO船と呼ばれ、車が自分で走って車両甲板へ入ります［11］。同じフェリーでも、港での動き方に合わせて、推進装置の置き方が変わります。

航路が極めて短い小型のフェリーでは、船の前後にスクリュー・プロペラと舵を備えた「両頭カーフェリー」がある。向きを変えずに、両端から車両が出入りできる［11］。

これに対し、船首側にランプウェイを持つ中・大型フェリーはRO-RO船と呼ばれ、車両は自走して車両甲板に入る［11］。航路の長さや船の大きさに合わせて、港で向きを変える船も、向きを変えずに行き来する船もあり、それに応じて推進装置の置き方も変わる。

おうちで できる ことを ひとつ。せんめんきに 水を はって、からの 牛にゅうパックを うかべます。したじきを 水に いれて、うしろへ おして みましょう。

パックは どちらへ うごくでしょう。したじきの かたむきを かえると、どうなるかも みて みます。水を こぼさない ように、ゆかには タオルを しいて おきます。

フェリーに のる ときは、きしを はなれる ときと つく ときに、ふねの うごきを みて みましょう。どんな そうちが どこに ついて いるかは、そとからは わかりません。それでも、ゆっくり よこへ うごく ところは、ぜひ たしかめたい ところです。まどから 手や 頭を 出さない ように します。

家でできるのは、洗面器の実験です。水をはった洗面器に空の牛乳パックを浮かべ、下敷きを水に入れて後ろへ押してみましょう。パックはどちらへ動くか。下敷きの傾きを変えると、どうなるか。水をこぼさないように、床にタオルを敷いておきます。

フェリーに乗る機会があれば、岸を離れるときと着くときに、船の動きを見てみます。どんな装置がどこに付いているかは、外からは分かりません。それでも、ゆっくり横へ動く場面は、スラスターの出番かもしれない、と考える手がかりになります。デッキでは、柵から身を乗り出さないようにします。

造船所の新造船の記事には、機関の型式や軸の数が書かれていることがあります。第十二おおすみの記事［9］のような資料を、1隻ずつ読み比べると、船ごとに組み合わせが違うことが見えてきます。

家でできる確認として、洗面器に水を張り、空の牛乳パックを浮かべて、下敷きで水を後ろへ押してみる。パックが逆向きに進めば、水を押す反動で進む、という説明の確認になる。下敷きの傾きを変えたときの動きも見られる。水をこぼさないよう、床にタオルを敷く。

港では、岸を離れるときと着くときの船の動きを見る。外からは装置の種類は分からないが、低速での横への動きは、サイドスラスターの役割を考える手がかりになる。デッキでは柵から身を乗り出さない。

資料を読むなら、船の諸元は造船所の新造船の記事［9］、CPPの構造は解説資料［3］［4］、メーカーの考え方はヴァルチラの製品ページ［6］が読める。今回の資料には、1隻のフェリーについてCPP・横向きのプロペラ・2軸の全部をそろえた公式の主要目は含まれておらず、船会社や造船所の公式資料で確かめる余地がある。