西村屋トップメニュー＞小澤さとるのUndersea Would＞新サブマリン707教室（気楽にメッセ−ジ・ボードへ／検索エンジン）
2005年1月3日更新
- ■どこまで潜れる？
●水圧は？
- 10ｍ潜るごとに大気圧と同じだけの圧力が増加する。水深300ｍなら31気圧。
1平方cmの面積に加わる力は、10ｍ潜るごとに１ｋｇずつ増え、1,000ｍ潜るごとに100ｋｇずつ増える。１万ｍの深海は、人差し指の先に１トンの重量（約100MPaの圧力）が加わる世界だ。
実際の海では、塩分のせいで海面での比重が1.022ぐらい、水深6,000ｍで1.054ぐらい（プロファイリングフロートの重量調整についての図３．東経130度に沿った現場密度の鉛直断面を参照）。正確には潜水時に計測した水温と塩分と圧力を水の状態方程式（凄くややこしい式。圧力の単位：bar〜mって何だろう？）に放り込むと現場の密度が求まる。その時の水深は、圧力と水面から海底までの平均密度から逆算して求める。
簡単に求める方法は、平均的な海洋をモデルにしたA Sea Water Equation of State Calculator(UNESCO, IES 80, Fofonoff 1985)に水深と塩分（例えば35 ppt）と水温（例えば１度Ｃ）を入れれば、現場の密度と圧力が求まる。
これだと水深6,500ｍの圧力は6,646 dbar＝677.7 kgf/cm2=656 atm、密度1.057、「かいこう」による地球最深部10,911ｍでは、11,273 dbar＝1,150 kgf/cm2=1113 atm、密度1.075となる。
ちなみに、チョモランマ（エベレスト、8848m）の山頂の気圧は平地の約1/3。
シャーロック・ホームズで有名なコナン・ドイルの数少ないＳＦの一つ「マラコット深海」では、ある水深を超えると、逆に圧力が減少するという仮説を展開している。
「サブマリン707F」では複合超振動合成波波動被膜からなるドームシェルターを登場させ、9,700ｍの日本海溝マラカット海淵に1.5気圧かつ視界の開けた「ファイアフライ・ゾーン」を実現している。「エイデネルブ・ミンタル」は、同じ技術により707Fの周りに直径2,000ｍの負圧フィールドを発生させるもの。これは「マラコット深海」に触発されたものと思われる。
- ●生身の人間が潜ると（環境圧潜水）
- 人間の素潜り世界記録（錘で潜降、ブイで浮上）は、1998年のホセ・フェレラス（メキシコ）による156.8ｍ（フランス人の記録は154ｍ）。女性の素潜りでは、カナダ人が136ｍ（2001年夏）。
加圧した潜水呼吸ガスを用い、完全に周りの圧力と釣り合った状態となる飽和潜水では、海底居住区（ハビタット）を使う方式だと、だいたい水深60ｍまで。
ヘリウムと酸素（と水素）を用いた船上加減圧室＋水中エレベータ方式だと、300〜450ｍ。1988年に実海域で534ｍ（水素-ヘリウム-酸素を用いた飽和潜水）、1992年に陸上シミュレーション実験で701ｍ（水素-ヘリウム-酸素を用いた飽和潜水）といういずれもフランスの記録がある。
日本ではJAMSTECが1978年に300ｍ（ヘリウム-酸素飽和潜水）、海上自衛隊潜水医学実験隊（横須賀市久里浜）が450ｍ（ヘリウム-酸素飽和潜水）を記録。
動物実験では、水素と酸素を用いて1000ｍの記録だったと思う。
- ●大気圧のまま潜ると（大気圧潜水）
- 円筒形の耐圧殻だと、スペースは広くとれるが、チタン製でも水深1000ｍぐらいが限度と言われ、ロシアのアルファ級原潜がこのあたりまで潜れたらしい。高張力鋼だと400ｍぐらいか？
それよりも深くなると、球を繋いだ形の方が有利になるが、船内スペースは制限される。ガソリンを浮力材にした有人バチスカーフの「トリエステ号」が１万ｍを越える記録を持っている。小松左京「日本沈没」に登場する１万ｍ有人潜水船＜わだつみ号＞がこのバチスカーフ型。同小説でリチウム金属（比重0.534）を浮力材に使うアイデアが書かれているのがおもしろい。
浮力材にシンタクチック・フォームを使った近代的な潜水調査船としては、「しんかい6500」の6500ｍが最高。
- ■深海に潜るには？
●バラスト・タンクと圧縮空気
- 潜航時はバラスト・タンクから空気を抜いて沈降し、浮上時は圧縮空気をバラスト・タンク内に吹き込んで海水を排水し、浮上する。圧縮空気は浮上中に補充する。潜水艦の場合はメイン・バラスト・タンクを「メンタンク」と呼ぶらしい。
新707の緊急ブローアウトで急浮上するシーンはかっこいいですね。
水深が増大して1000〜2000ｍにもなると、圧縮空気によるバラスト・タンクの排水は困難となり、特別な高出力なポンプで排水するか、あらかじめ積んだバラスト（ウエイト＝重り）を投下する方法によらざるを得ない。
深海潜水調査船では、２セットのバラストを積んでいる。バラスト・タンクから空気を抜いて沈降し、海底に到達すると、１つ目のバラストを投下して中性浮力になる。浮力の微調整はポンプで行う。浮上時は残りのバラストを投下する。従って、沈降途中又は浮上途中で止まるには、垂直スラスタでホバリングするしかない。
- ●海中グライダーとDeep Flight
- 耐圧容器の中のタンク内の油を、耐圧容器外のブラダ（ゴム製の袋）に出し入れすることで、体積を増減させる。これによって浮上・沈下する方式がある。これは消費電力が少ないという利点がある。
無人ブイで10日毎に水深1000ｍから海面まで浮沈を繰り返し、計測した水温塩分データを衛星に送信するものを「プロファイル・フロート」という。これを全世界の海洋に約3000個投入して、気候変動の予測精度を上げる「Argo計画」が進行中（前出）。
このプロファイル・フロートを横倒しにし、翼を付けて、浮沈を繰り返しつつ海中を滑走するタイプも、米スクリプス海洋研究所やウッズホール海洋研究所で開発されている。これを「海中グライダー」という。
この方式とは別に、浮力制御型の有人グライダーが実用化されている（Kerl StanleyのC-BUG）。
ところが、これよりもずっと前、17年ぐらい前かな？ 浮力変化装置は一切設けず、推進器で海中を進みながら、翼の揚力で深海まで潜っていく方式の潜水艇、「Deep Flight」が考案・実用化されている。これは、低速になると翼の揚力が働かなくなり、浮いてしまうので、海底の一点に留まるにはスラスターでホバリングしなければならない（Hawkes Ocean TechnologiesのDeep Flightシリーズ)。
-
（続く）
西村屋トップメニュー＞小澤さとるのUndersea Would＞新サブマリン707教室（気楽にメッセ−ジ・ボードへ／検索エンジン／西村屋）