JP5028632B2 - 網口傾斜維持型トロール網採集装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のトロール網を曳航し、水深に応じて網口を切り替え開閉し、生物を収集するトロール網を切り替え、深度別に海中の遊泳力を有する生物を採集するトロール網採集装置に関する。

特に、本発明は、トロール網の側網の網口縁部に所定の関係を満たす側網前縁の傾斜角（γ）を設けることにより、網に対する水流の抵抗と揚力により、トロール網を曳航するフレームが自律的に所定の傾斜角（β）を維持することができる網口傾斜維持型トロール網採集装置に関する。

海洋生物資源の持続的な有効利用を図るため、主要な漁獲種を対象にＴＡＣ制度（漁獲可能量制度）やＴＡＥ制度（漁獲努力可能量制度）が導入されている。

かかる制度による資源の管理効果を高めるには、魚種別の資源量を正確に推定する必要があり、その一つの手段として深度別の仔稚魚の採集が行われている。

仔稚魚の層別採集を行うために、従来からＭＯＣＮＥＳＳというトロール網採集装置や、ＲＭＴというトロール網採集装置や、ＬＯＣＨＮＥＳＳというトロール網採集装置などが提案されている。

図３は、従来のＬＯＣＨＮＥＳＳ型トロール網採集装置の全体を示している。

図３に示すように、従来のＬＯＣＨＮＥＳＳ型トロール網採集装置２０は、複数のトロール網２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを曳網するための角筒状のフレーム２２を有している。

フレーム２２は、その内側に複数対の縦バー２３を有している。

各縦バー２３の対の間には、両端が縦バー２３と滑動可能に係合する水平なスライドバー２４が架け渡されている。

一番目のトロール網２１ａは、その下網の網口縁が一番目の縦バー２３のスライドバー２４に係留され、その上網の網口縁は二番目の縦バー２３のスライドバー２４に係留されている。

二番目の縦バー２３のスライドバー２４は、一番目のトロール網２１ａの上網の網口縁を係留するとともに、二番目のトロール網２１ｂの下網の網口縁を係留している。

同様に、三番目の縦バー２３のスライドバー２４は、二番目のトロール網２１ｂの上網の網口縁を係留するとともに、三番目のトロール網２１ｃの下網の網口縁を係留している。四番目のスライドバー２４と五番目のスライドバー２４についても同様にそれぞれ隣り合うトロール網の上網の網口縁と下網の網口縁とを一つのスライドバーで係留している。

ＬＯＣＨＮＥＳＳ型トロール網採集装置２０は、上部に各スライダー２４を係止しておくための係止装置２５を備えている。

フレーム２２の両側の外側には、浮子２６が取り付けられており、ＬＯＣＨＮＥＳＳ型トロール網採集装置２０の浮力を調整するようにしている。

フレーム２２の後方には、水平尾翼２７が取り付けられ、ＬＯＣＨＮＥＳＳ型トロール網採集装置２０の姿勢を安定させることができるようになっている。

曳網索２８は、ＬＯＣＨＮＥＳＳ型トロール網採集装置２０の上部に接続されている。

しかし、従来の「ＭＯＣＮＥＳＳ」、「ＲＭＴ」、「ＬＯＣＨＮＥＳＳ」は、いずれも曳網索がトロール網採集装置の上部に接続され、曳網速度を大きくすると水流によって網口が大きく傾く問題があった。

ＭＯＣＮＥＳＳにおいては、曳網速度を約１．２メートル／秒以下に制限する必要があり、０．７〜１．２メートル／秒の曳網速度でも網口が４０°以上傾く問題があった。

ＲＭＴにおいては、開口される段および曳網速度によって網口の形状が変化するだけでなく、網口が大きく傾くので、曳網速度を１．０メートル／秒以下に制限する必要があった。

ＬＯＣＨＮＥＳＳは、曳網方向に対するフレームの傾きを抑制するために、フレームの重量を大きくし、姿勢を制御するための水平尾翼を設けているが、構造が複雑であり、重い重量のために取り扱いが困難であった。

本発明による網口傾斜維持型トロール網採集装置は、
上網と下網と一対の側網によって形成され、四角錐台形の本体部と該四角錐台形の先端に接続されたコットエンド部とからなる形状を有するトロール網を概略角筒状のフレームに取り付けたトロール網採集装置において、
前記フレームに取り付けた前記トロール網本体部の側網は、上下の辺に長辺と短辺を有し、網口縁をなす辺が、前記短辺を短脚とする等脚台形の底辺と、下記の式（１）の関係を満たす側網前縁の傾斜角（γ）をなすことにより、網に対する水流の抵抗と揚力によりフレームが傾斜角（β）を自律的に維持することを特徴とする。

上式中の添え字１は上網、添え字２は下網、添え字Ｓは側網を示し、Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３はそれぞれ上網、下網、側網の面積であり、θ_１は上網の流れに対する迎角、θ_２は下網の流れに対する迎角、θ_３は側網の流れに対する迎角である。また、ａはフレームに接続される曳網索のフレームの高さ方向中心からのずれを示し、ｗ_ｆはフレームの水中重量、ρは海水の密度、Ｖは曳網速度である。

ここで、ｈは網口の高さ、ｅはコットエンド部の高さ、ｌは短辺を短脚とする等脚台形の頂辺と底辺の間の距離とすると、

βは曳網方向に対するフレームの傾斜角、γは側網前縁の傾斜角とすると、

Ｃ_Ｄθ，Ｃ_Ｌθはそれぞれトロール網に使用される網地の抵抗係数および揚力係数であって、網地材料とその構成及び、網地の流れに対する迎角θによって求められ、
ｘ_１，ｘ_２，ｙ_１，ｙ_２はフレームの高さ方向の中心を原点として、水平にｘ軸、垂直にｙ軸をとった座標系における上網及び下網に対する水流の抵抗及び揚力の作用点の座標であり、ｙ_Ｓは側網に対する水流の抵抗の作用点の座標であり、次のように求められ、

ｂ_１，ｂ_２はｂ_１＝ｈ／２−ａ，ｂ_２＝ｈ−ｂ_１であり、
ｄ_ｐ１，ｄ_ｐ２，ｄ_ｐＳはそれぞれ上網、下網、側網の流れに対する迎角θ_１，θ_２，θ_Ｓにおける圧力中心から網口までの距離である。

また、本発明による網口傾斜維持型トロール網採集装置は、
上網と下網と一対の側網によって形成され、四角錐台形の本体部と該四角錐台形の先端に接続されたコットエンド部とからなる形状を有するトロール網を複数個上下に配置して曳航する概略角筒状のフレームであって、上縁に最上方に位置するトロール網の上網の網口縁を係留し、下縁に最下方に位置するトロール網の下網の網口縁を係留するフレームと、
前記フレームの両側に配設された一対の縦バーと、
両端部が前記縦バーに滑動可能に係合する少なくとも一つのほぼ水平なスライドバーであって、上方のトロール網の下網の網口縁及び下方のトロール網の上網の網口縁を係留するスライドバーと、を有し、
下からｎ番目のトロール網の本体部の側網は、上下の辺に長辺と短辺を有し、網口縁をなす辺が、前記短辺を短脚とする等脚台形の底辺と、下記の式（１０）の関係を満たす側網前縁の傾斜角（γ）をなすことにより、網に対する水流の抵抗と揚力により前記フレームが自律的に傾斜角（β）を維持することを特徴とする。

上式中のＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３はそれぞれ下からｎ番目のトロール網の上網、下網、側網の面積、Ｓ_ｎは閉鎖されたトロール網の上網の面積であり、ｎ_１は下からｎ番目のトロール網の上方に閉鎖されたトロール網の数、ｎ_２は下からｎ番目のトロール網の下方に閉鎖されたトロール網の数を示し、ｗ_ｂはスライドバーの水中重量、ｗ_ｆはスライドバーを除くフレームの水中重量、ρは海水の密度、Ｖは曳網速度、
Ｃ_Ｄθ，Ｃ_Ｌθはそれぞれトロール網に使用される網地の抵抗係数と揚力係数であって、網地材料とその構成及び、網地の流れに対する迎角θによって求められる。Ｃ_Ｄθ，Ｃ_Ｌθの添え字１は下からｎ番目のトロール網の上網、添え字２は下からｎ番目のトロール網の下網、添え字Ｓは下からｎ番目のトロール網の側網を示し、
ｂは下からｎ番目のトロール網の網口の高さ、ｅはコットエンド部の高さ、ｌは短辺を短脚とする等脚台形の長辺と底辺の間の距離とすると、

βを曳網方向に対するフレームの傾斜角、γを側網の前縁の切落とし角とすると、下からｎ番目のトロール網の上網、下網の流れに対する迎角θ_１，θ_２は次のように求められ、

ｘ_１，ｙ_１，ｘ_２，ｙ_２は図１のようにフレームの高さ方向の中心を原点として、水平にｘ軸、垂直にｙ軸をとった座標系における下からｎ番目のトロール網の上網及び下網に対する水流の抵抗及び揚力の作用点の座標であり、ｙ_Ｓは下からｎ番目のトロール網の側網に対する水流の抵抗の作用点の座標であり、次のように求められ、

ａをフレームに接続される曳網索のフレームの高さ方向中心からのずれ、ｈをトロール網を取り付けるフレームの高さとすると、ｂ_１，ｂ_２はｂ_１＝（ｈ／２−ａ）−ｎ_１・ｄ，ｂ_２＝ｂ−ｂ_１であり、ｈ_１，ｈ_２はそれぞれ曳網索の接続点から下からｎ番目のトロール網の上方と下方に位置するトロール網までの距離、ｄはスライドバーの高さ、
ｄ_ｐ１，ｄ_ｐ２，ｄ_ｐＳはそれぞれ下からｎ番目のトロール網の上網、下網、側網の流れに対する迎角θ_１，θ_２，θ_Ｓにおける圧力中心から網口までの距離である。

前記トロール網の側網の網口縁は、前記縦バーに摺動可能に係留されているようにすることができる。

また、曳網索はフレームの高さ方向の所定の高さの位置に接続されているようにすることができる。

本発明は、トロール網の側網の網口前縁が所定の傾斜角（γ）を有している。

今、コットエンド部を有するトロール網において、側網前縁の傾斜角（γ）は、トロール網の本体部（コットエンド部を除く部分）の側網が、上下の辺に長辺と短辺を有し、網口縁をなす辺が、前記短辺を短脚とする等脚台形の底辺と、下記の式（１）の関係を満たすものである。

上式中の添え字１は上網、添え字２は下網、添え字Ｓは側網を示し、Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３はそれぞれ上網、下網、側網の面積であり、θ_１は上網の流れに対する迎角、θ_２は下網の流れに対する迎角、θ_３は側網の流れに対する迎角である。また、ａはフレームに接続される曳網索のフレームの高さ方向中心からのずれを示し、ｗ_ｆはフレームの水中重量、ρは海水の密度、Ｖは曳網速度である。

すなわち、式（１）は迎角θ_１，θ_２，θ_Ｓにおいて、上網、下網、側網に作用する水流の抵抗と揚力が曳網索の接続点を中心として回転力がゼロ（０）になる条件を示している。

ここで、ｈは網口の高さ、ｅはコットエンド部の高さ、ｌは短辺を短脚とする等脚台形の頂辺と底辺の間の距離とすると、

βは曳網方向に対するフレームの傾斜角、γは側網前縁の傾斜角とすると、

である。

すなわち、フレームの傾斜角（β）と側網前縁の傾斜角（γ）を有することにより、トロール網の上網と下網の迎角θ_１，θ_２が変化し、それによってトロール網の上網と下網に作用する抵抗と揚力が変化するのである。

このことを利用し、トロール網の網口の傾斜角（β）とトロール網の側網前縁の傾斜角（γ）とを適切に選ぶことにより、式（１）のように曳網索の接続点を中心として回転力がゼロ（０）になり、トロール網を一定の姿勢に維持することができ、網口を一定の傾斜に維持することができることが分かる。

本発明は、この原理を利用し、フレームの傾斜角（β）を一定の角度に制御すべく、予め式（１）のフレームの傾斜角（β）に一定の値を代入し、トロール網の上網と下網と側網の寸法や性状等からＣ_Ｄθ，Ｃ_ＬθやＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_Ｓやｘ_１，ｙ_１，ｘ_２，ｙ_２，ｙ_Ｓを同式に代入し、これによってトロール網の側網前縁の傾斜角（γ）を求め、トロール網の側網の前縁（網口縁）部分を傾斜角（γ）の角度をつけて切り落としトロール網採集装置を形成したものである。

本発明によれば、トロール網の側網前縁の傾斜角（γ）に対して、フレームの傾斜が予定の傾斜角（β）以外の角度を有する場合は、曳網索の接続点を中心として回転力を生じるため、結局フレームの傾斜は予定の傾斜角（β）で安定する。

これにより、本発明の網口傾斜維持型トロール網採集装置は、網に対する水流の抵抗と揚力によりフレームが傾斜角（β）に自律的に安定し、維持することができるのである。

本発明は、トロール網を複数個上下に配置して曳航するトロール網採集装置にも適用することができる。

本発明の網口傾斜維持型トロール網採集装置においては、トロール網を複数個上下に配置して曳航するフレームと、フレームの両側に配設された一対の縦バーと、両端部が前記縦バーに滑動可能に係合する少なくとも一つのほぼ水平なスライドバーとを有し、フレームの上縁に最上方に位置するトロール網の上網の網口縁を係留させ、フレームの下縁に最下方に位置するトロール網の下網の網口縁を係留させ、スライドバーには上方のトロール網の下網の網口縁及び下方のトロール網の上網の網口縁を係留させる。

該網口傾斜維持型トロール網採集装置において、スライドバーは最初は縦バーの上端部に係止されて最下方に位置するトロール網が開口するが、スライドバーが一つずつ縦バーに沿って滑落することにより、開口するトロール網が順次切り替わるようになっている。

本発明による網口傾斜維持型トロール網採集装置は、上下に配置されて曳航されるトロール網のそれぞれが、側網の網口の前縁に所定の傾斜角（γ）を有している。

今、コットエンド部を有するトロール網採集装置において、本発明の網口傾斜維持型トロール網採集装置は、下からｎ番目のトロール網の本体部（コットエンド部を除く部分）の側網が、上下の辺に長辺と短辺を有し、網口縁をなす辺が、前記短辺を短脚とする等脚台形の底辺と、下記の式（１０）の関係を満たす側網前縁の傾斜角（γ）をなすように形成されている。

上式中のＳ_１，Ｓ_２，Ｓ_３はそれぞれ下からｎ番目のトロール網の上網、下網、側網の面積、Ｓ_ｎは閉鎖されたトロール網の上網の面積であり、ｎ_１は下からｎ番目のトロール網の上方に閉鎖されたトロール網の数、ｎ_２は下からｎ番目のトロール網の下方に閉鎖されたトロール網の数を示し、ｗ_ｂはスライドバーの水中重量、ｗ_ｆはスライドバーを除くフレームの水中重量、ρは海水の密度、Ｖは曳網速度、
Ｃ_Ｄθ，Ｃ_Ｌθはそれぞれトロール網に使用される網地の抵抗係数と揚力係数であって、網地材料とその構成及び、網地の流れに対する迎角θによって求められる。Ｃ_Ｄθ，Ｃ_Ｌθの添え字１は下からｎ番目のトロール網の上網、添え字２は下からｎ番目のトロール網の下網、添え字Ｓは下からｎ番目のトロール網の側網を示し、
ｂは下からｎ番目のトロール網の網口の高さ、ｅはコットエンド部の高さ、ｌは短辺を短脚とする等脚台形の長辺と底辺の間の距離とすると、

βを曳網方向に対するフレームの傾斜角、γを側網の前縁の切落とし角とすると、下からｎ番目のトロール網の上網、下網の流れに対する迎角θ_１，θ_２は次のように求められ、

ｘ_１，ｙ_１，ｘ_２，ｙ_２は図１のようにフレームの高さ方向の中心を原点として、水平にｘ軸、垂直にｙ軸をとった座標系における下からｎ番目のトロール網の上網及び下網に対する水流の抵抗及び揚力の作用点の座標であり、ｙ_Ｓは下からｎ番目のトロール網の側網に対する水流の抵抗の作用点の座標であり、次のように求められ、

ａをフレームに接続される曳網索のフレームの高さ方向中心からのずれ、ｈをトロール網を取り付けるフレームの高さとすると、ｂ_１，ｂ_２はｂ_１＝（ｈ／２−ａ）−ｎ_１・ｄ，ｂ_２＝ｂ−ｂ_１であり、ｈ_１，ｈ_２はそれぞれ曳網索の接続点から下からｎ番目のトロール網の上方と下方に位置するトロール網までの距離、ｄはスライドバーの高さ、
ｄ_ｐ１，ｄ_ｐ２，ｄ_ｐＳはそれぞれ下からｎ番目のトロール網の上網、下網、側網の流れに対する迎角θ_１，θ_２，θ_Ｓにおける圧力中心から網口までの距離である。

すなわち、式（１０）は、フレームに傾斜角（β）、下からｎ番目のトロール網に側網前縁の傾斜角（γ）を有することにより、下からｎ番目のトロール網の上網と下網の迎角θ_１，θ_２が変化し、それによってトロール網の上網と下網に作用する抵抗と揚力が変化することを示し、フレームに傾斜角（β）と下からｎ番目のトロール網の側網前縁の傾斜角（γ）とが一定の関係（式（１０）の関係）を満たすことにより、曳網索の接続点を中心とする回転力がゼロになることを示している。

換言すると、下からｎ番目のトロール網の側網前縁に傾斜角（γ）を設けると、フレームは式（１０）から求められる傾斜角（β）以外の傾斜角で曳網索の接続点を中心とする回転力を生じるため、フレームは自律的に傾斜角（β）に安定する。

このことを利用し、下からｎ番目のトロール網の側網前縁の傾斜角（γ）を適切に選ぶことにより、式（１０）により、フレームの傾斜角（β）を一定に維持することができる。

曳航する全てのトロール網について、所定のフレーム傾斜角（β）に対する側網前縁の傾斜角（γ）を設けることにより、全てのトロール網の切替開口時において、フレームの傾斜角を一定の傾斜角（β）に維持することができるのである。

本発明によれば、曳網速度が曳網索の接続点を中心とする回転力のバランスに与える影響が小さいため、高速の曳網においても、トロール網採集装置のフレームが自律的に一定の傾斜角に安定維持される。

これにより、トロール網採集装置のフレーム傾斜を一定に維持して高速曳網することができる網口傾斜維持型トロール網採集装置を実現することができる。

また、本発明によれば、トロール網採集装置の姿勢を安定させるために無用に重量を増加させる必要がないため、軽量ながら姿勢を安定させることができる網口傾斜維持型トロール網採集装置を実現することができる。

図１は、本発明の一実施形態による網口傾斜維持型トロール網採集装置の斜視図。 図２は、トロール網の曳網索の接続点まわりの回転モーメントをゼロにする計算方法を説明する図。 図３は、従来のトロール網層別採集装置であるＬＯＣＨＮＥＳＳの全体を示す斜視図。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態による網口傾斜維持型トロール網採集装置を示している。

図１は、本実施形態による網口傾斜維持型トロール網採集装置１の斜視図を示している。

図１に示すように、網口傾斜維持型トロール網採集装置１は、概略角筒状のフレーム２を有し、フレーム２の内側の両側に一対の縦バー３が設けられている。

なお、本実施形態では、縦バー３はフレーム２の両側にフレーム２とは別個に設けられているが、フレーム２の縦枠の一部が縦バーを兼ねている構成も本発明に含まれ、その場合は、フレームとして機能する部材と縦バーとして機能する部材を本明細書ではそれぞれフレームと縦バーと呼ぶ。

フレーム２の高さ方向の中心部には曳網索４の先端が接続されている。

図１の矢印Ａは、曳網索４による曳航方向を示している。

フレーム２の上部には、一対の浮子６が設けられている。図中では浮子６は、球形であり、フレーム２を上方から吊り下げる構造となっているが、任意の形状の浮子を用いることができ、取り付け位置も任意である。

フレーム２の上部には、流速計７、網口開閉手段８が設けられている。

網口開閉手段８については後述する。

フレーム２の下部には、網口開閉手段８の作動を制御する制御手段９と、水深計１０が設けられている。

縦バー３の上端部には水平な部材２ａ、縦バー３の下端部には水平な部材２ｂが固定されている。

水平な部材２ａ，２ｂは、フレーム２の本体とは別部材であるが、フレーム２の本体と同様に、固定的に網口傾斜維持型トロール網採集装置１の枠を構成するため、フレーム２の一部である。なお、このようにフレーム２は、フレームとして機能する限り本体とは別個の部材も含む。

水平部材２ａと水平部材２ｂの間には、両端部が縦バー３に滑動可能に係合する複数（本実施形態においては３本）のほぼ水平なスライドバー１２が設けられている。

網口傾斜維持型トロール網採集装置１は、複数（本実施形態においては４つ）のトロール網１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを曳航する。

最上方に位置するトロール網１３ａの上網の網口縁は水平部材２ａ（フレーム２の上縁）に係留され、最下方に位置するトロール１３ｄ網の下網の網口縁は水平部材２ｂ（フレーム２の下縁）に係留されている。

各スライドバー１２には、注目しているスライダーの上方のトロール網の下網の網口縁及びその下方のトロール網の上網の網口縁が係留されている。

全トロール網１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの側網は、スライドバー１２に係留されている。

スライダー１２は、最初は網口開閉手段８によって縦バー３の上端部に全部が係止され、一つずつ係止が解除されることによって、係止解除されたスライダー１２が自重によって縦バー３に沿って滑落する。

網口開閉手段８は、任意の係合機構によって、最初はスライダー１２の全部を縦バー３の上端部に係止し、スライダー１２の係合を一つずつ解除する手段である。

係合機構に関しては、たとえば実公平３−１５０１６号公報のような機構とすることができるが、これに限られず、当業者が適宜創出することができる機構とすることができる。

トロール網１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄが上述したように水平部材２ａ，２ｂとスライダー１２に係留されていることにより、スライダー１２の滑落によって網口切り替え開閉が行われる。

たとえば、図１の状態では、最下方に位置するトロール網１３ｄが開口しているが、最下方のスライダー１２が滑落することにより、トロール網１３ｄの網口が閉じられ、最下方のスライダーと下から２番目のスライダーの間のトロール網１３ｃの網口が開かれる。同様にして、スライダー１２が一つずつ滑落することにより、開口しているトロール網が順次切り替えられる。

図２は、本発明の一実施形態による網口傾斜維持型トロール網採集装置におけるフレーム傾斜角がβ、側網前縁の傾斜角がγのときの曳網索の接続点を中心とする回転力がゼロになる条件の計算諸元を示している。

図２（ａ）は本実施形態の網口傾斜維持型トロール網採集装置１の正面、図２（ｂ）は網口傾斜維持型トロール網採集装置１のフレーム２近傍部分の側面、図２（ｃ）は開口しているトロール網１３ｃの側面をそれぞれ示している。

なお、図２（ｂ）においては、開口しているトロール網１３ｃのみを示し、トロール網１３ａ，１３ｂ，１３ｄの図示を省略している。

本実施形態では、トロール網１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、それぞれ上網と下網と一対の側網によって形成され、四角錐台形の本体部と該四角錐台形の先端に接続されたコットエンド部とからなる形状を有している。なお、本発明によるトロール網は、厳密に上記形状を有していなければならないものではなく、概略四角錐の形状を有するものであればよい。

下からｎ番目のトロール網が開口しているとすると、開口しているトロール網の上方のトロール網の個数はｎ１、開口しているトロール網の下方のトロール網の個数はｎ２とする（図２の例では、下から２番目のトロール網１３ｃが開口し、ｎ１＝２，ｎ２＝１）。

本実施形態では、フレーム２は、スライドバー１２を除いて曳網索４の接続点Ｏに関して上下対称になっている。

なお、曳網索４の接続点Ｏはフレーム２の高さ方向の適当な位置にすることができる。

フレーム２に取り付けられている流速計７,網口開閉手段８，制御手段９，水深計１０等の付属物によるフレーム２の傾斜に対する影響は無視できるものとし、スライドバー１２の抵抗はトロール網の抵抗に含まれるものとする。

トロール網１３ｃの本体部（コットエンド部を除く部分）の側網は、上下の辺に長辺と短辺を有し（図２の例では上辺に長辺、下辺に短辺を有しているが、これに限られない）、網口縁をなす辺が、短辺を短脚とする等脚台形の底辺と、側網前縁の傾斜角γをなす。

スライドバーの高さを除く網口の高さをｂ、トロール網１３ｃのコットエンド部の高さをｅ、トロール網１３ｃの側網の短辺を短脚とする等脚台形の頂辺と底辺の間の距離をｌとすると、トロール網１３ｃの側網の上下辺の中心線に対する傾斜角（トロール網１３ｃの側網の上下辺のなす角度の２分の１の角度）θ_０は次のよう表すことができる。

フレームが傾斜角β（時計回りを正）、トロール網１３ｃの側網前縁が傾斜角γを有していることにより、トロール網１３ｃの上網の迎角θ_１、トロール網１３ｃの下網の迎角θ_２は、次のようになる。

曳網索４の接続点Ｏを原点とする直角座標系において、Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_Ｓをそれぞれトロール網１３ｃの上網と下網と側網に働く抵抗、Ｌ_１，Ｌ_２はそれぞれトロール網１３ｃの上網と下網に働く揚力、Ｒ_ｎ１，Ｒ_ｎ２をそれぞれトロール網１３ｃの上方のトロール網およびトロール網１３ｃの下方のトロール網に働く抵抗、ｈ_１，ｈ_２をそれぞれ曳網索の接続点Ｏからトロール網１３ｃの上方と下方に位置するトロール網までの距離（ｈ_１＝（ｈ−ｎ_１ｄ）／２，ｈ_２＝（ｈ−ｎ_２ｄ）／２，ｄはスライドバーの高さ）、ｗ_ｂをスライドバーの水中重量とすると、曳網時にフレーム２が傾斜角βを維持するために、曳網索４の接続点Ｏに関する回転モーメントがゼロにならなければならないことから、次式が求められる。

抵抗は次のように求められる。

揚力は次のように求められる。

ここで、Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_Ｓはそれぞれトロール網１３ｃの上網、下網、側網の面積、Ｓ_ｎ１，Ｓ_ｎ２はトロール網１３ｃの上方と下方に位置する複数個の閉鎖されたトロール網の片面表面積であり、ρは海水の密度、Ｖは曳網速度である。

迎角θにおける網地の抗力係数Ｃ_Ｄθ、揚力係数Ｃ_Ｌθは次のように表すことができる。

φはトロール網の網地の縮結角（φ＝４５°）であり、Ｃ_Ｄ９０とＣ_Ｄ０は流れに直角および平行なトロール網の網地の抵抗係数で、トロール網の材質、縮結角および網目係数αによって求めることができる。また、Ｃ_Ｄｎ１，Ｃ_Ｄｎ２はトロール網１３ｃの上方と下方に位置する複数個の閉鎖されたトロール網の抵抗係数で、次のように求めることができる。

上記式(23)〜(31)を式(22)に代入することにより、次式(34)を得る。

ｘ_１，ｙ_１，ｘ_２，ｙ_２は、曳網索４の接続点Ｏを原点として水平にｘ軸、垂直にｙ軸をとった座標面におけるトロール網１３ｃの上網および下網に対する水流の抵抗および揚力の作用点の座標であり、ｙ_Ｓは、トロール網１３ｃの側網に対する水流の抵抗の作用点の座標であり、次のように求められる。

ｄ_ｐ１，ｄ_ｐ２，ｄ_ｐＳはそれぞれ注目しているトロール網の上網、下網、側網の流れに対する迎角θ_１，θ_２，θ_Ｓにおける圧力中心から網口までの距離であって、次のようにして求められる。

式(35)〜(42)は計算によって求めることができる。

これらの計算結果、Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_Ｓ，Ｓ_ｎ１，Ｓ_ｎ２等の既知のデータ、および、所望のフレーム傾斜角βを式(34)に代入することにより、適切なトロール網１３ｃの側網の網口前縁の傾斜角γを算出することができる。

すなわち、式(34)は、フレームに所望の傾斜角βを与えたときに、曳網索４の接続点Ｏに関して回転モーメントがゼロになる、下からｎ番目のトロール網の側網前縁の傾斜角γを与えている。

逆に言うと、下からｎ番目のトロール網の側網前縁に傾斜角γを設けたときに、式(34)で算出されるフレームの傾斜角β以外の角度でフレームが傾斜すると、曳網索４の接続点Ｏを中心に回転モーメントが生じ、結局、フレームの傾斜は傾斜角βで安定し、その姿勢が維持されるということである。

式(20),(21)に示すように、本発明は、下からｎ番目のトロール網の側網の前縁に傾斜角γを設けることにより、その上網と下網の迎角θ_１，θ_２が変化し、それによってトロール網の上網と下網に作用する抵抗と揚力が変化し、特定のフレーム傾斜角βと前記側網前縁の傾斜角γの組合せに自律的に安定し、維持されることを利用したものである。

曳航する全てのトロール網について、所定のフレーム傾斜角βに対する側網前縁の傾斜角γを設けることにより、全てのトロール網の切替開口時において、フレームの傾斜角を一定の傾斜角βに維持することができるのである。

もっとも、実際には全てのトロール網の側網前縁の傾斜角γが一つのフレーム傾斜角βを満足できない場合もあり、この場合は、最尤法または数値計算によって各トロール網の側網前縁の傾斜角γが満足する最適なフレーム傾斜角βを求めればよい。

本発明によれば、式(34)から把握されるように、曳網速度が曳網索の接続点Ｏを中心とする回転力に与える影響が小さいため、高速の曳網においても、トロール網採集装置のフレームを自律的に一定の傾斜角に安定維持させることができる。

したがって、高速曳網時においても、トロール網採集装置のフレーム傾斜を一定に維持することができる。

また、本発明によれば、トロール網が水流の抵抗と揚力によってフレームの傾斜角を所定の角度に自律的に安定させるため、無用に重量を増加させる必要がなく、軽量ながらフレームを所定の傾斜角に安定維持させる網口傾斜維持型トロール網採集装置を得ることができる。

なお、上記実施形態では、フレーム傾斜角βは、前傾する姿勢に維持されるようにしたが、トロール網の側網の前縁の傾斜角γを負にすれば、フレームを後傾する姿勢に自律的に維持することができる。

また、曳網索４の接続点Ｏをフレーム２の高さ方向の適当な位置にする場合には、曳網索４の接続点Ｏの上方と下方のフレーム部分で生じる抵抗による回転モーメントを加味すればよい。

上記実施形態では、トロール網を複数個上下に配置して曳航する網口傾斜維持型トロール網採集装置について説明したが、本発明は複数のトロール網を上下に配置して曳航する場合に限られない。

つまり、本発明によれば、単一のトロール網に対しても、該トロール網の側網前縁に傾斜角γを設けることにより、該トロール網の網口を所定の角度に自律的に安定させ、該姿勢を維持させることができる。

コットエンド部を有するトロール網を例にすると、式(34)から注目しているトロール網の上方と下方に位置するトロール網の影響を除外し、側網前縁の傾斜角γと網口の前縁の傾斜角βが次式を満たすことにより、曳網索の接続点Ｏに関して回転モーメントがゼロになる。

上式(43)により、所望の網口の前縁の傾斜角βを代入し、側網前縁の傾斜角γを求めることができる。

逆に、側網前縁に傾斜角γを設けることにより、該トロール網の網口を所望の傾斜角βに自律的に安定させ、該姿勢を維持させることができる。

Claims (4)

1. 上網と下網と一対の側網によって形成され、四角錐台形の本体部と該四角錐台形の先端に接続されたコットエンド部とからなる形状を有するトロール網を概略角筒状のフレームに取り付けたトロール網採集装置において、
   前記フレームに取り付けた前記トロール網本体部の側網は、上下の辺に長辺と短辺を有し、網口縁をなす辺が、前記短辺を短脚とする等脚台形の底辺と側網前縁の傾斜角（γ）をなすことにより、網に対する水流の抵抗と揚力により、前記フレームが傾斜角（β）を自律的に維持することを特徴とする網口傾斜維持型トロール網採集装置。
2. 上網と下網と一対の側網によって形成され、四角錐台形の本体部と該四角錐台形の先端に接続されたコットエンド部とからなる形状を有するトロール網を複数個上下に配置して曳航する概略角筒状のフレームであって、上縁に最上方に位置するトロール網の上網の網口縁を係留し、下縁に最下方に位置するトロール網の下網の網口縁を係留するフレームと、
   前記フレームの両側に配設された一対の縦バーと、
   両端部が前記縦バーに滑動可能に係合する少なくとも一つのほぼ水平なスライドバーであって、上方のトロール網の下網の網口縁及び下方のトロール網の上網の網口縁を係留するスライドバーと、を有し、
   下からｎ番目のトロール網の本体部の側網は、上下の辺に長辺と短辺を有し、網口縁をなす辺が、前記短辺を短脚とする等脚台形の底辺と側網前縁の傾斜角（γ）をなすことにより、網に対する水流の抵抗と揚力により、前記フレームが自律的に傾斜角（β）を維持することを特徴とする網口傾斜維持型トロール網採集装置。
3. 前記トロール網の側網の網口縁は、前記縦バーに摺動可能に係留されていることを特徴とする請求項２に記載の網口傾斜維持型トロール網採集装置。
4. 曳網索がフレームの高さ方向の所定の高さの位置に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の網口傾斜維持型トロール網採集装置。

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