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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

タグボートは、どうして 大きな 船を うごかせるの?

タグボートはなぜ巨大な船を動かせるのか ── 力の測り方と、ゆっくり動かす技

タグボートの曳引力とアジマス推進 ── ボラードプル、低速での押し引き、Z型駆動の役割

分野:技術

みなとで、とても 大きな 船を、ずっと 小さな 船が おして います。大きな 船の 長さは 300メートルより 長い ものも あります。タグボートは、その 10分の 1ほどです。

どうして 小さな 船で、大きな 船を うごかせるのでしょう。力の はかり方と、ふしぎな プロペラを、みて いきましょう。

港の中で、全長300メートルを超える船に、20〜40メートルほどの小さな船が寄りそって、押したり引いたりしています。長さでいえば、およそ10分の1です。

この小さな船の強さは、馬力だけでは分かりません。「綱を引く力」という測り方、ゆっくり動かすという考え方、向きを自由に変えるプロペラ。この3つの手がかりから、タグボートの力の出し方を見ていきます。

タグボートは全長20〜40m前後、大型船は全長300〜400mに達するものもある[1]。この小さな船が、載貨重量で数十万トン級の船の離着桟を助ける。強さの指標は馬力よりも曳引力えいいんりょく(ボラードプル)で、低速で働く船に合った測り方だと説明されている[2]。

このメモでは、ボラードプルの意味と大きさ、必要な隻数の目安、ニュートンの運動方程式による理想的な加速の見積もり、360度旋回する推進装置の役割を、日本語の解説と英語の用語集をつき合わせて追う。数値のうち、加速の見積もりは自分で計算した理想値であり、実際の船の動きではない。

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1. 大きな 船は、なぜ 手だすけが いるの?

1. 大きな船は、港の中で自由に動けない

1. 全長300m級の船と、20〜40mの曳船えいせん ── 離着桟に助けが要る理由

タグボートの 長さは、20から 40メートルほど。大きな 船は、300から 400メートルに なる ものも あります[1]。

大きな 船には、自分の プロペラが あります。でも みなとの 中では、ゆっくり すすむので、かじが きき にくく なります。まわりも せまくて、自分だけで むきを かえるのは むずかしいのです[1]。

そこで、タグボートの 出番です。おして もらったり、ひいて もらったり して、船を 手だすけします。

長さの比べ

タグボートの全長は20〜40メートルほど、機関は3,600〜5,000馬力ほどです。相手になる大型船は、全長300〜400メートルに達するものもあります[1]。

なぜ、自力ではだめなのか

大型船は、港の中では速度を落とします。速度が落ちると舵が効きにくくなり、その巨体では細かい操船も難しくなります[1]。だから岸壁に着けるときと離れるときは、タグボートの力を借ります[4]。

ここからは、「小さな船なのに、なぜ動かせるのか」を3つの手がかりで考えます。

タグボートの全長は20〜40m、機関出力は3,600〜5,000馬力ほど。相手の大型船は全長300〜400mになるものもある[1]。ただし馬力の数字は船や出典で幅があり、3,000〜4,500馬力とする資料もある。

大型船は港内で速度を落とすと舵が効きにくくなり、その巨体のために細かい操船が難しい。そのため着桟ちゃくさん・離桟りさんではタグの力を借りる[1][4]。

問いは、20〜40mの船がどうやってその相手に力を及ぼせるのか、である。以下、力の測り方、必要な隻数、動かし方(時間と向き)の順に見る。

2. 強さは、つなを ひく 力で はかる

2. 強さは、馬力ではなく「綱を引く力」で表す

2. ボラードプル ── 止まった状態で出せる力を指標にする

くるまの 強さは「馬力」で いうことが あります。タグボートは、ちがう はかり方も します。

岸に ある 太い ぼうに、じょうぶな つなで つないで、動かない まま、ぜんりょくで ひきます。その ときに つなに かかる 力が「ボラードプル」です[2]。

タグボートは、はやく はしる ことが しごとでは ありません。ほとんど 止まった まま、力を 出す しごとです[2]。だから、はしる 力より、止まって 出せる 力を みるのです。

日本の みなとで はたらく タグボートの ボラードプルは、30から 100トンほど と される ことが あります[8]。1トンは、大人 20人 くらいの 重さです。

岸壁につないで、全力で引く

ボラードプル(曳引力)は、岸壁の係船柱(ボラード)に綱をつなぎ、全力を出したときに綱へかかる力です。単位はトンやキロニュートンで表します[2]。タグボートは速度がゼロか、ごく低い速度で働く船です。だから走る速さや馬力より、止まった状態で出せる力のほうが、仕事の強さをよく表します[2]。

数字の目安

港で働くタグボートは、2000〜2010年代の商用の値で、およそ60〜65ショートトン力(530〜580キロニュートン)が典型とされます。メートルトンにすると約54〜59トン力です[2]。日本のタグを「30〜100トン級」と紹介する解説もあります[8]。

目安として、100馬力あたり約1.5トンの曳引力とする資料があります。4,000馬力なら約60トンで、上の値とほぼ合います[3]。船ごとに違うので、あくまで目安です。

ボラードプルは、岸壁に固定した係船柱に曳索でつなぎ、全速で引いたときに索にかかる力で、トンまたはkNで表す[2]。タグは速度ゼロか極低速で働くため、馬力だけでは強さが分からず、この指標が使われる[2]。

典型値は、2000〜2010年代の港湾タグで約60〜65ショートトン力(530〜580kN)[2]。ショートトンは約0.907tなので、メートルトンでは約54〜59トン力である。ここで単位を混ぜないよう注意したい。日本のタグは30〜100トン級とする解説もあるが、業者のブログ由来で二次的な情報だ[8]。

馬力との関係は、100馬力あたり約1.5トンとする目安がある[3]。4,000馬力×1.5÷100=60トンで、上の典型値と整合する。ただし船ごとの差が大きく、規則ではなく目安である。

3. 何そうで、ちからを あわせるの?

3. 巨大なタンカーには、5〜6隻が並ぶ

3. 必要隻数の目安 ── 載貨重量の10%を馬力数とする考え方

たとえば、30万トン級の 大きな 船を おす ときを かんがえます。タグボート 1そうの 力は、60トンぶん ほどです。

一そうで 足りない ときは、なかまを ふやします。とても 大きな 原油の タンカーだと、みなとに つく ときは 5〜6そう、はなれる ときは 3〜4そうの タグボートが、船の よこに ならびます[4]。

大きな くるまを、みんなで 力を あわせて おす ところを 思いうかべて ください。タグボートも おなじです。ただし 本当は、人は 手で おして、タグボートは 水の 上で 力を 出す ので、しくみは ちがいます。

馬力で数える目安

必要なタグの力は、大型船の載貨重量トンの10%を馬力数として見積もる、という目安があります。30万トンの船なら3万馬力です。4,500馬力のタグなら、30,000÷4,500で約6.7、つまり7隻になります[3]。天候や港で変わる目安で、規則ではありません。

1隻の力は約60トン力で、30万トン級の船に対してずっと小さな値です。ただし、30万トンは積める貨物の重さ(載貨重量)で、60トン力は力の大きさです。別の量なので、数字を割り算して倍率にはしません。

実際の並び方

超大型の原油タンカー(VLCC)では、着桟のときに5〜6隻、離桟のときに3〜4隻のタグが船側に並ぶといいます[4]。1隻で押しきるのではなく、複数の力を合わせて、少しずつ動かします。

必要な曳引・押力の目安として、大型船の載貨重量トン数の10%を馬力数とする考え方がある。30万トンの船なら3万馬力で、4,500馬力型のタグ(30 000÷4 500≒6.7)が7隻要る[3]。天候や港で変わる目安で、規則ではない。載貨重量(積める貨物などの重さ)は、排水量(船が押しのける水の重さ)とは別の量である。

ボラードプル約60トン力は力の量、30万tは載貨重量(質量に近い量)で、単位が同じ「トン」でも別の量だ。数字だけの割り算は倍率として意味を持たないので、ここでは比べない。

実際に、VLCC(超大型原油タンカー)では着桟時に5〜6隻、離桟時に3〜4隻のタグが船側に並ぶ[4]。通常は大型船1隻につき2〜5隻で1チームを組むとする資料もある[1]。数の幅は、船の大きさや港の条件による。

4. ゆっくり おせば、大きな 船も うごく

4. 小さな力でも、時間をかければ動く

4. F=maによる理想的な加速の見積もり ── 秒速数cmの世界

小さな 力で、どうして 動くのか。ヒントは、いそがない ことです。

タグボートが はたらく ときの 船の はやさは、とても ゆっくりです。ある せつめいでは、1びょうに 5センチメートルほど すすむ はやさを、ひとつ あげて います[7]。はやく なると、タグボートは 船に まっすぐ 力を かけ つづけられません[7]。

そこで、船の 重さを かりに 30万トンと して、タグボート 1そうで おしたと して、計算して みました。水の ていこうを ぜんぶ わすれた、ふつう ありえない 計算です。それでも、1分 おして、やっと 1びょうに 12センチメートルほどの はやさです。

ゆびで 少しずつ おせば、大きな にもつも 動き出します。それと にて います。ただし 本当は、水が じゃまを するので、もっと ゆっくりです。

速く動かすのではなく、ゆっくり寄せる

船が速いと、タグは船に直角の位置を保てず、十分に押し引きできません。タグが働くのは低速のときで、たとえば0.1ノットは秒速約5センチメートルです[7]。着岸は、ゆっくり寄せる仕事なのです。

力と質量から見積もる

ここで、ニュートンの運動方程式(力=質量×加速度)で見積もってみます。船の質量を、仮に30万トン(3億キログラム)と置きます(30万トンは本当は載貨重量で、船の質量そのものではありません)。この船を、約590キロニュートン(約60トン力)のタグ1隻が押したとします。加速度は約0.002メートル毎秒毎秒。1分押し続けて、速さは秒速約12センチメートルです。

これは自分で行った計算です。水の抵抗と、船が水を引きずる分の質量(付加質量)を無視した理想値で、実際はもっと遅くなります。仮の数字での計算なので、実際の船の加速ではなく、およその感覚をつかむ話として読んでください。

大型船は着岸時など港内で低速になり、タグが働く場面もその低速域に限られる。船が速いとタグは船に直角の位置を保てず、押し引きが不十分になる。0.1ノットは秒速約5cmである(1ノット=約0.514m/s)[7]。

タグ1隻が船を押したときの加速を、F=maで見積もる。質量m=3×108kg(載貨重量30万t級の船の質量を、仮にこの値と置く)、力F≒5.9×105N(約60トン力)とすると、a=F/m≒0.002m/s²。60秒後の速さは約0.12m/s、秒速12cm程度になる。

これは筆者の理想計算にすぎない。水の抵抗を無視し、横向きに押されると船が周りの水を引きずって実質の質量が増える(付加質量)ことも入れていないため、実際はもっと遅い。30万tは載貨重量であり排水量とは別なので、この値は実船の加速ではなく、桁の感覚を得るための例として置いておく。

5. ぐるっと まわる プロペラ

5. 360度向きを変えるプロペラで、その場で力の向きを変える

5. Z型駆動とアジマス推進 ── 舵のいらない旋回式推進

いまの タグボートには、プロペラごと 360度、ぐるりと まわせる そうちを もつ ものが おおく あります[1][6]。

ふつうの 船は、プロペラの むきを その場で じゆうには かえられず、すすむ むきは かじも つかって かえます。タグボートは、プロペラの むきを かえれば、まえでも よこでも うしろでも、すきな ほうこうに 力を 出せます。

日本では「Zペラ」と よばれる そうちが ふえました。エンジンの じくが、はぐるまで 下に まがり、船の そこを とおって、また よこの じくに もどって プロペラを まわします。すすむ みちが Zの かたちだから、この 名前です[5]。

Z字の経路でプロペラを回す

日本のタグには、Z型駆動(Zペラ)という装置が使われています。エンジンの水平の軸が、傘歯車で垂直の軸へ向きを変え、船底を貫いてまた水平の軸に戻り、プロペラにつながります。この経路がZの字に見えます。垂直の軸ごと全体が360度回るので、舵は要りません。船尾に2基並べる型を、ASD型と呼びます[5]。

従来の型を置きかえた

旋回式の推進装置は、日本郵船の解説でも現代のタグの推進装置とされています[1]。フィンランドのメーカーの用語集でも、旋回式のタグが、従来の1軸・2軸のタグをほぼ置きかえたと書かれています[6]。

プロペラの向きを変えるだけで、その場で押す向きを選べる。これが、狭い港で大きな船を細かく動かすのに向いた理由の1つと考えられます。

日本のタグの多くが採るZ型駆動(Zペラ)は、主機関の水平軸が傘歯車かさはぐるまを介して垂直軸となり、船底を貫通し、再び水平軸となってプロペラに繋がる。この経路がZ字を描く。垂直軸ごと全体が旋回せんかい(360度)するため、舵が要らない。ASD型は、これを船尾に2基並べる形式だ[5]。二次資料であり、学会誌(KANRIN 66号)本文は未取得である。

旋回式推進の普及については、日本郵船の解説が現代のタグの推進装置として挙げ[1]、Wärtsiläの用語集は「Z型またはサイクロイダル式の旋回式推進のタグが、1軸・2軸のタグを事実上置きかえた」と述べる[6]。

その場で力の向きを選べることは、押す・引く・横に寄せるといった操作を、限られた港内で組み合わせるのに有利に働くと考えられる。

6. おす、ひく、それから ぶつかる

6. 押す・引く・寄せる ── ぶつかる前提のつくり

6. 押し引きの使い分けと、接触を前提にした船体

タグボートの しごとは、おす だけでは ありません。つなで ひいたり、船の さきで おしたり、うしろへ さげたり、よこへ うごかしたり します[1]。

おす ときは、船に ぶつかる くらい ちかづきます。ですから、タグボートの からだは、あつい はがねで じょうぶに つくられて います。ひとつの せつめいには「じょうぶ、小まわり、パワー、見わたしの よさ」が 大じと あります[8]。

ひっぱる つなも すごいです。ある ものでは、太さ 70ミリメートルの 化学せんいの つなで、150トンの 力に たえられる そうです[8]。

タグは、大型船をロープで引いて(tug)動かすだけでなく、船首で押して(push)、後退や横への移動も助けます[1]。相手の船に船体を当てて押す仕事なので、船体は厚い鋼板で頑丈につくられています。設計の方針は「頑丈・小回り・高出力・高視界」と紹介されています[8]。

引くときの綱も特別です。ある資料の例では、直径70ミリメートルの化学繊維(ダイニーマ)製で、破断する力は150トン。同じ例では、押す力と引く力は最大50トン程度とされています。これはその資料の一例で、日本の標準値ではありません[8]。

小さな体、動かない状態でも出せる大きな力、向きを自由に変えるプロペラ。この要素がそろうと、巨大な船を「少しずつ、狙った向きに」動かせます。

タグは大型船を曳索で引く(tug)ほか、船首で押し(push)、後退や横移動もさせる[1]。押す作業では船体を相手に当てるため、船体は厚い鋼板で頑丈に作られ、「頑丈・小回り・高出力・高視界」が設計方針とされる[8]。

曳索は、ある例では直径70mmの化学繊維(ダイニーマ)製で、破断力150トンに耐え、押・引力は最大50トン程度という[8]。この50トンはその資料の例であり、日本の標準値ではない(典型値は前章の約54〜59トン力)。

整理すると、20〜40mの船が大型船を動かせる理由は、(1)低速域での大きなボラードプル、(2)複数隻を組み合わせる運用、(3)時間をかけて少しずつ加速すること、(4)旋回式推進で力の向きを選べること、と読める。ただし、上の整理は複数の二次資料をつなげた筆者の読みである。

7. みずに うかべて、おして みよう

7. 洗面器の水で、ゆっくり押す力を試す

7. 出口 ── 洗面器での観察と、資料の読みどころ

せんめんきに 水を 入れて、おもちゃの 船を うかべます。ゆびで、船を ちょんと つついて みましょう。すぐ ちがう ほうへ すすみます。

つぎは、ゆびを 船に つけて、ずっと そっと おし つづけます。ゆっくり うごき はじめる かどうか、みて ください。船の よこを おすと、むきも かわります。水を こぼさないよう、ゆかを ふく ふきんを よういして おきましょう。

おうちで できたら、つぎは みなとに いける 人だけ、大人と いっしょに、海の 見える ばしょで、タグボートを さがして みても いいですね。岸の ふちには、ちかづき すぎないで ください。

洗面器に水を入れ、おもちゃの船を浮かべます。指で「ちょん」と弾く場合と、指を当てたままずっとそっと押し続ける場合で、船の動き方を比べてみましょう。船の真横を押すと、向きが変わるかどうかも見てください。水をこぼすので、床にタオルを敷いておくと安心です。

家での観察がすんだら、港が近くにある人は、大人といっしょに、海の見える場所からタグボートを探してみましょう。大型船に寄りそう小さな船が、押しているのか引いているのか、見分けられるかもしれません。岸のふちには近づきすぎないでください。

もっと知りたくなったら、この記事の出典にある日本郵船の解説[1]や、出光タンカーのタグボートの解説[4]を読んでみてください。

洗面器の水に模型の船を浮かべ、指で弾く場合と、指を当てて押し続ける場合を比べると、力を加える時間と動きの関係が観察できる。船の側面を押したときに向きが変わる様子も見てほしい。水はこぼれるので、床にタオルを敷く。

資料の読みどころは3つ。日本郵船の解説[1]は日本語で全体像が分かる。出光タンカーの解説[4]はVLCCに何隻並ぶかの具体的な数字がある。ボラードプルの数字は、この記事の2章にある換算(ショートトン約0.907t)を使って、自分で計算し直して確かめるとよい。

港が近ければ、海の見える場所(岸のふちには近づかない)で、大型船に付くタグの数や位置を観察できる。押している側と引いている側を見分けられるかを試すのも面白い。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

出典について:日本郵船、出光タンカーなど企業の解説、船に関する解説ページ、英語の用語集と百科事典、船舶の運用に関する解説記事を使った。何に使ったかは各項目の最後に書いている。公的機関の一次資料は今回は取れていないため、数値は目安として読んでほしい。

  1. 日本郵船「タグボート ―小さな船の大きなちから!」。https://www.nyk.com/stories/01/04/20250620.html (タグボートと大型船の大きさ、押す・引く作業、旋回式推進について)
  2. Wikipedia「Bollard pull」。https://en.wikipedia.org/wiki/Bollard_pull (ボラードプルの意味と典型値について。二次資料)
  3. 船学「日本のハーバータグボートの能力」。https://fune-gaku.com/practical/ship-operation/post-3336/ (馬力あたりの曳引力と必要隻数の目安について。二次資料)
  4. 出光タンカー「タグボート」。https://www.idemitsu.com/jp/tanker/know/trivia/people/boat.html (VLCCに並ぶタグの隻数について)
  5. 船学「タグボート」。https://fune-gaku.com/lecture/basics/post-1970/ (Z型駆動のしくみについて。二次資料)
  6. Wärtsilä Encyclopedia「Tugs」。https://www.wartsila.com/encyclopedia/term/tugs (旋回式推進のタグの普及について)
  7. Ship Handling Pro「Speed Control in Maritime Pilotage」。https://www.shiphandlingpro.com/post/speed-control-in-maritime-pilotage (タグが低速で働くことについて。二次資料)
  8. トウビ ヤンマー「タグボートの解説」。https://toubiyanmar.com/archives/1374 (日本のタグの規模、船体と曳索の例について。業者の解説で二次資料)

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