車両は摩擦によってブレーキをかけますが、船舶は何によってブレーキをかけるのでしょうか?

ブレーキ装置は、自動車、非自動車を問わず、あらゆる車両の安全運転に不可欠です。

車両の種類に関係なく、ブレーキの原理は基本的に同じで、摩擦を利用します。車はブレーキディスクに依存しており、その原理は比較的単純で、ブレーキディスクをキャリパーで挟み、摩擦を利用して車両を停止させるというものです。摩擦を利用するため、キャリパーとブレーキディスクの接触面積が特に重要となります。例えば、F1カーのキャリパーは普通の車のものよりもはるかに大きいため、ブレーキ能力もはるかに強力です。時速100キロメートルで走行する普通の車は、緊急ブレーキから完全に停止するまでに約4〜5秒かかりますが、時速400キロメートルで走行するF1フォーミュラカーでは、わずか4秒しかかかりません。車は摩擦を利用してブレーキをかけますが、自転車も同様で、ブレーキパッドと車輪の間の摩擦を利用してブレーキをかけます。

陸上を走る乗り物にはブレーキが付いていますが、海を航行する巨大な船にもブレーキが付いているのでしょうか?

多くの人は、船にブレーキも付いているのなら、タイタニック号が氷山に衝突するなんてあり得ないと思うかもしれません。実際にはそうではありません。船にはブレーキが付いていますが、緊急ブレーキをかけても完全に停止するまでに時間がかかります。一般的にコンテナ船のブレーキ時間は約10分で、ブレーキ開始から完全に停止するまでに約2キロメートル滑走する必要があります。このブレーキ時間は長すぎませんか？陸上を走行する車両と比較すると、船のブレーキ時間は確かに少し長くなりますが、それでも十分です。広大な海上では緊急ブレーキをかける必要はほとんどないので、ブレーキ時間は長くても構わないのです。

船のブレーキ時間が長いというのは、実は避けられないことなのです。

陸上では車輪の回転を止めるだけで、地面との強い摩擦で自然に車両が止まりますが、海上では違います。船は水に囲まれているため、船の動力装置が完全に機能しなくなった場合でも、船は長時間、長距離を前進し続けることができます。プロペラの回転を止めるだけでは不十分であることがわかります。船を止めたい場合、プロペラの回転を止めるだけでなく、反対方向に回転させて船に反対の力を加える必要があります。この方法でのみ、10 分以内に船をブレーキをかけることができることが保証されます。では、プロペラを反対方向に回転させるにはどうすればよいでしょうか?

車の動力システムの観点から見ると、ギアボックスの助けを借りるだけでプロペラを逆転させることは難しくないように思えます。

確かに、ギアボックスに頼ればプロペラを逆転させることはできるが、大型コンテナ船には通常ギアボックスが搭載されていないのが問題だ。周知のように、ギアボックスの主な機能は速度を調整することであり、大型貨物船のエンジン速度は非常に遅いため、速度調整用のギアボックスを装備する必要はまったくありません。大型貨物船のプロペラはエンジンに直結しているため、プロペラを逆転させるにはエンジンを逆転させるしか方法がありません。もしこれが車で起こったら、それは冗談でしょう。なぜなら、バックするたびにエンジンを切って再始動することはできないからです。しかし、船舶では2ストロークディーゼルエンジンが使用されているため、船舶で使用するのは理にかなっています。

簡単に言えば、2ストロークディーゼルエンジンの動作原理は次のとおりです。

ディーゼルと空気の混合気が爆発すると、ピストンが下方に押し下げられます。ピストンがシリンダーの底にある空気入口を越えて下降すると、タービンによって加圧された空気がシリンダー内に入ります。同時に上部の排気口が開き、廃棄物が排出され始めます。次に、ピストンは慣性の作用により上方に移動します。上向きに動くピストンは上部のガスを継続的に圧縮し、温度と圧力が上昇し続けます。このとき、燃料噴射装置が開き、燃料が内側に噴射され、再び爆発が起こり、新たなサイクルが始まります。ディーゼルエンジンの動作原理から、それを逆転させることは難しくないことがわかります。まず燃料の供給を遮断し、シリンダーの上部からガスを噴射してピストンの動きを徐々に止めます。このとき、排気と燃料噴射を司るカムを反対の位置に調整し、燃料供給を再開します。エンジンは前と逆方向に回転します。このプロセスは一度に完了すると言えます。

大型貨物船で最も一般的に使用されるブレーキ方法は、エンジンとプロペラを逆転させることです。これ以外に何か方法はありますか？はい、例えば可変ピッチプロペラを使用します。

可変ピッチプロペラのブレーキ原理も非常に単純で、回転方向を変えずにブレードの角度を変え、プロペラの動力の方向を変えるというものです。これは我が家の扇風機と似ています。各ブレードの角度を変えると、前方への空気の吹き出しから後方への空気の吹き出しに変更できます。しかし、このプロペラは構造が複雑で、厚すぎて重いため、腐食しやすくなります。したがって、船が過度に柔軟性を追求しない限り、この方法は使用されません。

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