沈没船を引き上げる場合、サルベージ船が、ワイヤーでつるして引き上げる、ということが基本だと思いますが、その際、バルーンのような物をその引き上げようとする物に取り付け、軽くしてから引き上げるとか、あるいは、完全に浮上させてしまうとか、そのようなことは、できないのでしょうか。
バルーンの素材とか、バルーンの(浮上させようとする物への)取り付け法には、いろいろあるとは思いますが、費用対効果の問題のほかに、力学とか、物理学上の問題があるのでしょうか。

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A 回答 (3件)

実際にバルーンをつけたりするのかどうか知りませんが...



[1]まずはガス気球を考える。
 ウインチを使う場合には深さによって掛かる力は変わりません(延ばしたワイヤーの重量分の違いしかない。「海面下からの水圧」で重くなる、というのは誤りです。)。それに比べて、ガスを入れたバルーンは深くなるほどどんどん大変になります(何が?は後をご覧じ)。だから、うんと浅いところに沈んでいれば、バルーンも使えそうですけど、でも、バルーンは船を海上に持ち上げることはできない。結局さいごはウインチで引っ張り上げなきゃならんわけです。そんなウインチがあるのなら、初めから使えっての。
 ですから、比較的浅いところにある、よほどの大型の船を海面近くまで浮き上がらせた状態にして、(1)そのまま曳航して港に持っていって巨大クレーンで引き上げる。或いは(2)調べたり積み荷を回収したりした後、また沈めてしまう。という場合になら、バルーンにも意味がありそうです。

●どの位の大きさのバルーンが必要か。バルーンを付ける意味があるためには、船の重量と同程度の浮力が必要です。船の重量は、(浮かんでいた時の)喫水線より下の部分の体積Vと同じ体積の水の重さと一緒であり、バルーンの浮力も、(バルーン自体の重量を無視すれば)バルーンの体積Bと同じ体積の水の重さと一緒です。ところが、バルーンは深海では水圧でしぼんでいて(このしぼんだ状態の体積がVとほぼ同じでなくちゃ、浮きの役に立たない)、浮き上がると膨らむ。だから、浮いてくる途中で中のガスを抜いて、常にB≒Vになるように保つ必要があるでしょう。浮力については、下記URLもご参考まで。
●次なる問題は、バルーンに入れる気体をどうやって運ぶかです。これが一番の難関だな。
・初めから膨らんだ状態のバルーンを沈めるのは大変です。100mの海底で体積Bになるバルーンは、海面では体積が10Bに膨らんでいるので、浮力も10倍大きい。従って、沈没船の10倍の重さのおもりを使わないと沈んでくれません。
・じゃあ、海底で膨らませよう。
 100mの海底では大気圧1気圧+水圧(深さ10mあたり1気圧)=11気圧が掛かっています。その環境にあるバルーンを膨らませようとすれば、少なくともそれ以上の圧力で圧縮した空気をボンベに入れて持っていくか、海面からその圧力を掛けてパイプで送る必要がある。
・22気圧に圧縮した空気をボンベに入れるとすると、ボンベ一本で、ボンベの容積分の体積の空気しか運べません。なぜなら、バルーンにボンベをつないだとき、バルーン内もボンベ内も11気圧になるわけで、従って(気体の体積は圧力に反比例しますから)ボンベ中の空気のうち半分だけがバルーンに入る。これでは能率が悪すぎません?
・だったらパイプで送ろう。となれば、パイプ自体が圧力差(パイプ内は11気圧以上、外は1気圧)に耐えなくてはならない。圧力差10気圧というのは、1平方センチあたり10kg重の荷重が掛かるのと同じです。ゴムホースというわけには行かないでしょう。
・何か化学反応でガスを発生させるという手も考えられますが、ガスならなんでも良いとは言えない。なぜなら、1000mの海底ともなれば、実に101気圧が掛かる訳です。二酸化炭素なんか、液体になってしまって役に立たない。それに、浮き上がる途中でガスを抜く必要があることを考えると、安全な物質でなくちゃいけませんしね。

 トータルのエネルギーコストで考えますと、バルーンが浮かんでくる途中でガスを捨ててしまう。だからこそ、ガスを送り込むのに必要なエネルギーはたんに巻き上げるのに要するエネルギーよりずっと大きくなります。

[2]こんなに大変なことになるのは、ガスが水圧で圧縮されるからですね。そこで、圧縮されないもの、たとえば油を使うとどうか。
●仮に比重が0.8の油をバルーンに入れて使うとすれば、バルーンの体積が5Vでなくてはなりません。ガスの場合の5倍大きいバルーンです。
●これを海底まで沈めるのには、沈没船を引き上げるのと丁度同じだけのエネルギーを要する。そこで、沈没船と同じぐらいの重量を持つ、要らない船を1隻持ってきまして、これをおもりとしてバルーンにくっつけ、底に穴をあけます。海底でバルーンを沈没船に繋ぎかえて持ち上げる。
これならいけそう?

[3]まだ問題があります。バルーンには船の重量が掛かる訳ですから、よほどの強度がなくては壊れてしまう。従って一個のバルーンでは多分無理で、小さいバルーンを沢山付ける方が良い。そうなるとバルーンそのものの重量も無視できなくなるかも。いやはや、文字通り一筋縄じゃ行かないですねえ。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=21949
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この回答へのお礼

詳しいご回答、有難うございました。
専門のかたが、いろいろ考えてのことなのだから、今のやり方がベストだろうとは、思うのですが、つい、質問してみたくなりました。
皆様の回答は、じっくり、読み返させていただきます。

お礼日時:2001/06/21 20:43

以前、参考URLの場所で、読者参加でえひめ丸をいかに(技術的に)引き上げることが可能かという企画がありました。


良いアイデアが有れば、政府に提案するというまじめな立場で議論を行っていました。

その中でバルーンの使用に関しても議論になっています。
参考URLは登録をしないと見られないかもしれませんが。参考まで。

参考URL:http://dm.nikkeibp.co.jp/members/dmsearch/index. …
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この回答へのお礼

やっぱり、えひめ丸の事件というのは、心に引っかかっています。
自分は、「ワイドショウ的盛り上がり」だけで、この問題を済ませたくないと思っています。

有難うございました。

お礼日時:2001/06/21 20:53

まずバルーンでの浮上効果は難しいでしょう。


仮に巨大なバルーンが制作出来、浮上に試みたとしてもワイヤーはそれだけの重さでなく水中に沈んだ船の重さとワイヤー自体が水中で受けている比重と海面下からの水圧でワイヤーを引き上げることすら出来ないと思います。
バルーン自体も待機して浮遊している間は風圧を受けて制御が困難ですから物理的にも極めて無理かと思います。
単純に考えても「釣り」で魚を釣っている時に、たとえ小魚でも大物だと予想させるぐらいの「引き」を感じ、渾身の力で釣り上げたら小魚だったり・・・。
それだけ水圧にかかる力は空気中のものより大きくなります。

この回答への補足

早速の回答ありがとうございます。
バルーンのような、とは、私の舌足らずだったのですが、より具体的なイメージとしては、タンクのような物(形としては、風邪薬のカプセルか、球体)が、直接船体に取り付いている、と言った物です。
いずれにしても、水中では水圧、空中では風圧との、戦いでしょうか。

お礼を申し上げたかったのですが、補足の画面に入力してしまいました。
どじでした。すみません。
有難うございました。

補足日時:2001/06/21 08:40
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この回答へのお礼

初めての質問の投稿なもので、入力のやり方が、無様な物になってしまいましたが、ここで重ねて、御礼申し上げます。

お礼日時:2001/06/21 09:18

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 E=mc2 エネルギーは質量×光速の二乗 有名なアインシュタインの方程式です。どんなに小さな質量でも、光速に近づけば近づくほど、ばく大なエネルギーを持つことになるというものです。
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本屋さんに行くと、NEWTONという科学雑誌があります。いろいろな主題で、写真やイラストを多く使用して、意外とわかりやすくておもしろい雑誌です。
ご質問の内容なら、相対性理論のバックナンバーを見てもらえば、自分のへたな説明よりもっとすっきり理解できると思いますよ。(内容によりますが、1000~2000円くらいです。)宣伝じゃないよ。
以上 ご参考までに。

簡単に説明しますね、
まず、光は一番早いものです。これに近づいた(同じではなくても)速さをもつ宇宙船にのったとすると、あなたの体重はどんどん増えます。質量が増えていくのです。また、あなたはどんどん縮んでしまいます。
 でもこれは船の外から観測したときの話しで、乗っているあなたは別に異常は感じないのです。船の外をあなたが見たときに、周りの風景が縮んで見えるのは感じられますが。
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 ヤマトのことですね。
実際に動く超電導電磁推進船を
作ったのは日本が最初で、世界で
最後の1台となってしまったようです。

 完成版を作ったのは日本ですが、
アメリカやヨーロッパのほうが
なかり前から基礎実験を地道に
続けていたんです。

 アメリカでは海軍の研究所が
一番熱心だったわけで、
そのあたりの情報をもとに
レッドオクトーバーを追え
といった映画に超電導電磁推進装置
キャタピラーの話が出てきたわけですが。

 兵器開発というのは性能を
追求して、経済的効率は二の次の
はずなんですが、海軍の研究所が
長年の研究の中で、航行できる完成版を
作らなかったのは、性能に問題ありと
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★スピードが出ないんです!(笑)

>電圧のレベルや流れているイオン・・・

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下がるところ沢山あるわけです。
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この濃度変化では超電導電磁推進船が
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いたんです。
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まで出せるとされていましたが、この理論的と
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海軍の研究所は、超電導電磁推装置の研究
を完全に止めてしまいました。
1990年代のバブル期の話です。

良く落ちるロケットを作るので有名な
三菱の大失敗の1つです。↓

参考URL:http://www.mhi.co.jp/kobe/mhikobe/products/etc/yamato1.html

 ヤマトのことですね。
実際に動く超電導電磁推進船を
作ったのは日本が最初で、世界で
最後の1台となってしまったようです。

 完成版を作ったのは日本ですが、
アメリカやヨーロッパのほうが
なかり前から基礎実験を地道に
続けていたんです。

 アメリカでは海軍の研究所が
一番熱心だったわけで、
そのあたりの情報をもとに
レッドオクトーバーを追え
といった映画に超電導電磁推進装置
キャタピラーの話が出てきたわけですが。

 兵器開発というのは性能を
追求して、経済的効率は二...続きを読む

Q沈没船の引き上げ

沈没船を引き上げる場合、サルベージ船が、ワイヤーでつるして引き上げる、ということが基本だと思いますが、その際、バルーンのような物をその引き上げようとする物に取り付け、軽くしてから引き上げるとか、あるいは、完全に浮上させてしまうとか、そのようなことは、できないのでしょうか。
バルーンの素材とか、バルーンの(浮上させようとする物への)取り付け法には、いろいろあるとは思いますが、費用対効果の問題のほかに、力学とか、物理学上の問題があるのでしょうか。

Aベストアンサー

実際にバルーンをつけたりするのかどうか知りませんが...

[1]まずはガス気球を考える。
 ウインチを使う場合には深さによって掛かる力は変わりません(延ばしたワイヤーの重量分の違いしかない。「海面下からの水圧」で重くなる、というのは誤りです。)。それに比べて、ガスを入れたバルーンは深くなるほどどんどん大変になります(何が?は後をご覧じ)。だから、うんと浅いところに沈んでいれば、バルーンも使えそうですけど、でも、バルーンは船を海上に持ち上げることはできない。結局さいごはウインチで引っ張り上げなきゃならんわけです。そんなウインチがあるのなら、初めから使えっての。
 ですから、比較的浅いところにある、よほどの大型の船を海面近くまで浮き上がらせた状態にして、(1)そのまま曳航して港に持っていって巨大クレーンで引き上げる。或いは(2)調べたり積み荷を回収したりした後、また沈めてしまう。という場合になら、バルーンにも意味がありそうです。

●どの位の大きさのバルーンが必要か。バルーンを付ける意味があるためには、船の重量と同程度の浮力が必要です。船の重量は、(浮かんでいた時の)喫水線より下の部分の体積Vと同じ体積の水の重さと一緒であり、バルーンの浮力も、(バルーン自体の重量を無視すれば)バルーンの体積Bと同じ体積の水の重さと一緒です。ところが、バルーンは深海では水圧でしぼんでいて(このしぼんだ状態の体積がVとほぼ同じでなくちゃ、浮きの役に立たない)、浮き上がると膨らむ。だから、浮いてくる途中で中のガスを抜いて、常にB≒Vになるように保つ必要があるでしょう。浮力については、下記URLもご参考まで。
●次なる問題は、バルーンに入れる気体をどうやって運ぶかです。これが一番の難関だな。
・初めから膨らんだ状態のバルーンを沈めるのは大変です。100mの海底で体積Bになるバルーンは、海面では体積が10Bに膨らんでいるので、浮力も10倍大きい。従って、沈没船の10倍の重さのおもりを使わないと沈んでくれません。
・じゃあ、海底で膨らませよう。
 100mの海底では大気圧1気圧+水圧(深さ10mあたり1気圧)=11気圧が掛かっています。その環境にあるバルーンを膨らませようとすれば、少なくともそれ以上の圧力で圧縮した空気をボンベに入れて持っていくか、海面からその圧力を掛けてパイプで送る必要がある。
・22気圧に圧縮した空気をボンベに入れるとすると、ボンベ一本で、ボンベの容積分の体積の空気しか運べません。なぜなら、バルーンにボンベをつないだとき、バルーン内もボンベ内も11気圧になるわけで、従って(気体の体積は圧力に反比例しますから)ボンベ中の空気のうち半分だけがバルーンに入る。これでは能率が悪すぎません?
・だったらパイプで送ろう。となれば、パイプ自体が圧力差(パイプ内は11気圧以上、外は1気圧)に耐えなくてはならない。圧力差10気圧というのは、1平方センチあたり10kg重の荷重が掛かるのと同じです。ゴムホースというわけには行かないでしょう。
・何か化学反応でガスを発生させるという手も考えられますが、ガスならなんでも良いとは言えない。なぜなら、1000mの海底ともなれば、実に101気圧が掛かる訳です。二酸化炭素なんか、液体になってしまって役に立たない。それに、浮き上がる途中でガスを抜く必要があることを考えると、安全な物質でなくちゃいけませんしね。

 トータルのエネルギーコストで考えますと、バルーンが浮かんでくる途中でガスを捨ててしまう。だからこそ、ガスを送り込むのに必要なエネルギーはたんに巻き上げるのに要するエネルギーよりずっと大きくなります。

[2]こんなに大変なことになるのは、ガスが水圧で圧縮されるからですね。そこで、圧縮されないもの、たとえば油を使うとどうか。
●仮に比重が0.8の油をバルーンに入れて使うとすれば、バルーンの体積が5Vでなくてはなりません。ガスの場合の5倍大きいバルーンです。
●これを海底まで沈めるのには、沈没船を引き上げるのと丁度同じだけのエネルギーを要する。そこで、沈没船と同じぐらいの重量を持つ、要らない船を1隻持ってきまして、これをおもりとしてバルーンにくっつけ、底に穴をあけます。海底でバルーンを沈没船に繋ぎかえて持ち上げる。
これならいけそう?

[3]まだ問題があります。バルーンには船の重量が掛かる訳ですから、よほどの強度がなくては壊れてしまう。従って一個のバルーンでは多分無理で、小さいバルーンを沢山付ける方が良い。そうなるとバルーンそのものの重量も無視できなくなるかも。いやはや、文字通り一筋縄じゃ行かないですねえ。

参考URL:http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=21949

実際にバルーンをつけたりするのかどうか知りませんが...

[1]まずはガス気球を考える。
 ウインチを使う場合には深さによって掛かる力は変わりません(延ばしたワイヤーの重量分の違いしかない。「海面下からの水圧」で重くなる、というのは誤りです。)。それに比べて、ガスを入れたバルーンは深くなるほどどんどん大変になります(何が?は後をご覧じ)。だから、うんと浅いところに沈んでいれば、バルーンも使えそうですけど、でも、バルーンは船を海上に持ち上げることはできない。結局さいごはウインチ...続きを読む

Q磁気浮上

http://dbjet.nii.ac.jp/pub/cgi-bin/detail_jr.php?id=323
この磁気浮上装置についてです。
いま磁石ユニットに負荷重量をぶら下げると、ガイドレールとのギャップ(すき間)が広がり、電磁石の磁力が強まって磁石ユニットの吸引力が増します。吸引力が増せばギャップは狭まりますが、狭まることにより永久磁石による吸引力が増します。このとき、電磁石を働かせる電流をできるだけゼロに近づけながら浮上状態を安定化させると、ギャップの狭まりで増した永久磁石の吸引力により負荷重量が支持できるというわけです。

ギャップが広がると電磁石の磁力が強まるとありますがこれはなぜでしょうか?
電磁石に電流を流してセンサで制御しているということでしょうか?

Aベストアンサー

http://dbjet.nii.ac.jp/pub/cgi-bin/view_img_jr.php?id=323&figure=351

こちらの図の説明に,「電磁石が励磁されて磁石ユニットの吸引力が増す。」とありますから,センサフィードバックによって電磁石に流れる電流を制御しているわけですね? こうしたフィードバックがなければ,永久磁石による磁力だけで安定ギャップを得ることは,原理的に不可能です。

Q沈没船のサルベージ権利

興味本位の質問をさせて頂きます。
日本の領海内で金品を乗せた沈没船が発見され、その船は十分にサルベージする価値があるとします。
その時にサルベージが出来るという権利は誰のものになるのでしょうか?
自分の土地ではないのですけど、国が権利を持つというのも少しおかしい気がします・・・
やはり発見者の権利になるのでしょうか?

それと、書いていて気になったのですが、海岸というのは個人の所有地になるのでしょうか?
(プライベートビーチなんてあるくらいですから当然全ての場所が個人の所有地もしくは公的なものの所有地なのでしょうけど)
住宅地や山など、内陸の土地ならイメージしやすいのですけど、
海岸の土地に関してはイメージが湧きません。

宜しくお願いします。

Aベストアンサー

単なる推測なので参考程度に聞いてください。
普通に考えれば「船の所有者」に権利があるでしょう。
所有者がわからない場合は日本の法律上はおそらく「遺失物」として扱われるのではないかと思われます。
あまり知られていないことかもしれませんが、日本国内の遺跡で発掘された出土品は、法律上「遺失物」として扱われ、発見後に半年間所有者(もしくは所有者の子孫、権利者)が現れなかった場合、文化財として認定されます。
沈没船も同様の扱いになるのではないかと思います。

Q解説いただけませんか「永久磁石で磁性体浮上」

「永久磁石で磁性体浮上」というニュースが数日前に流れました。
でもどうしてもよくわかりません。報道によれば、
「物理学では、磁性体(鉄など)は永久磁石にくっつくか、反発して離れ落ちると考えるのが常識で、発見者の名を取り「アーンショウの定理」とされる。村上教授は「一見単純だが磁気の根本定理を覆し得る画期的な発見」と指摘する。」
とあります。
 素人なので恐縮なのですが、単純に、鉄球の重さと、磁力との釣り合いで浮いているのではないのでしょうか。
 すみません。よろしくお願いします。

引用ニュースURL:
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20031225-00000001-khk-toh

Aベストアンサー

重力も磁力も、近づけば近づくほど強くなっていくということが重要です。

(ここでは縦書きが書きにくいので、時々、首を右に傾けて見てください)

鉄球が地面にある場合を、

下:地面←(重力)←← 鉄球               :上

という状態で示します。

鉄球の上、10cmの所に磁石を持ってきます。

下:地面←(重力)←← 鉄球    →(磁力)→  磁石  :上

重力(←)の方が大きいので、鉄球は動きません、

磁石を鉄球に近づけ、磁力を増します。

下:地面←(重力)←←鉄球  →→(磁力)→ 磁石     :上

重力と磁力が釣り合いましたが、鉄球は動きませんので、地面と接触したままです。

ほんのわずか、磁石を鉄球に近づけます。

下:地面←(重力)←← 鉄球→→→(磁力)→磁石      :上

磁力(→)の方が強くなったので、鉄球は地面を離れ、磁石に引き寄せられます。
すると、磁石と鉄球の距離はさらに短くなり、磁力はさらに強くなります。

下:地面←(重力)←←   鉄球→→→→→磁石      :上

鉄球が磁石にどんどん近づくにつれて、磁力もどんどん大きくなり、ついには磁石と鉄球がくっついてしまいます。

人間は、「力の釣り合い」を考えるとき、ついつい、バネのようなもの(遠い方が力が強い)を考えてしまうので、「釣り合う点がある」と思ってしまいます。

しかし、重力や磁力は、近づけば近づくほど強くなるので、「下り坂のようなもの」と考える方が良いのです。
鉄球を、重力と磁力の釣り合う点に置くというのは、下の図のように、非常に鋭くとがった山の上に丸い物を置くようなもので、不可能に近いのです。
(下の図は、MSゴシックのような等幅フォントで、首を横にしないで見てください。)

      鉄球
      /\
 重力坂 /  \ 磁力坂
    /    \
   /      \
 地球        磁力

参考URLで見ると、問題のニュースは、どちらかというと、
「強い磁石で引きつけ、弱い磁石で反発させて、鉄球を浮かせたもの」で、私には、「重力は関係ない」ように思われます。

アーンショウの定理を知っているわけではありませんが、「1つの磁石」に限定した話ではないでしょうか。
複数の磁石を使っていいのであれば、どうということは無い現象のように思えます。

(どこまでご理解頂けたのか、他の方の回答も含めて、何らかのお礼か補足をいただけるとありがたいのですが)

参考URL:http://www.iwate-np.co.jp/news/y2003/m12/d25/NippoNews_9.html

重力も磁力も、近づけば近づくほど強くなっていくということが重要です。

(ここでは縦書きが書きにくいので、時々、首を右に傾けて見てください)

鉄球が地面にある場合を、

下:地面←(重力)←← 鉄球               :上

という状態で示します。

鉄球の上、10cmの所に磁石を持ってきます。

下:地面←(重力)←← 鉄球    →(磁力)→  磁石  :上

重力(←)の方が大きいので、鉄球は動きません、

磁石を鉄球に近づけ、磁力を増します。

下:地面←(重力)←←鉄球...続きを読む


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