蒸気タービンと大和級~カタログデータだけが性能じゃない~

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戦艦「大和」と「武蔵」は12基のロ号艦本式罐(重油専焼)で高温高圧の蒸気を作り、4基の艦本式タービンで回転力に変換して4軸のプロペラを回して推進力としていました。出力15万3千馬力、速力27ノット、航続距離7200浬(16ノット)。

伝統的?な動力構成

「伝統的」に?マークを付けたのにはちゃんと理由があります。

タービニア号のイラスト

タービニア号のイラスト

世界で初めて蒸気タービンを動力にしたイギリスの「タービニア号」が進水したのが1894年。その軽快なスピードを見せつけて「次代の海軍動力の主流」を強烈にアピールしたのが1897年のスピンヘッドにおける艦観式。

「大和」の起工は1937年ですからね、たかだか40年ほどしか経っていないんですよ。40年あれば技術の進歩ってモノがありそうですが、それもモノによります。
例えば「火砲」で考えてみて下さい。火薬の爆発力を一方向へ向けて弾体を強烈に押し出す、って考え方がいつ発明されたのか、私には知識がありませんが、現在でも現役ですよね。何百年使ってるんでしょうか?

それだけ、火砲の「機械モノ」としての完成度が高かったということなんです。で、このタービンは火砲以上にもの凄く完成度が高い機械なんです。
火砲の砲身が滑腔から施条へと進化したように、細部で効率化は進みます。でも「大和」「武蔵」姉妹が海底に沈んで70年以上経過した現在でも、艦船の主要な動力は「蒸気タービン」から「ガスタービン」に移っていますが、タービンであることに変わりはありません。

タービンの全体構成

タービンの全体構成

ジェットエンジンだってタービンの一種ですし、発電用にタービンが使われるようになって、ますますタービンが活躍する領域が広がり続けているほどです。

ところが、「大和級」の蒸気タービンにイチャモンを付ける輩が時々出現するわけであります。タービンの記事

兵器、とりわけ軍艦はそのボディが大きいだけにいろいろな要素を持たされています。機械モノは兵器に限らず、各種要素のトレード・オフ関係で性能が成り立っています。
「大和級」に蒸気タービンが採用されたのも、そのバランスを考慮した「帝国海軍の技術力」の成果なんですが、どうもその辺りがまったく理解できない半端な技術オタクが沸いているようです。

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朝焼けに浮かぶ大和

朝焼けに浮かぶ大和イラスト

例えばこんなブログです。リンクは貼ってありますが、跳んで頂く必要はありません。以下で引用しますから。まあ、「大和級」の動力から日本のタービン技術を考えてみようではありませんか。

大和級の動力計画

並外れた巨躯を持つ(正確には持たざるを得なかった、ですね)「大和級」に充分な航続距離を持たせるため、艦政本部ではディーゼルエンジンと蒸気タービンを混載する方針だったようです。
ディーゼルの採用を強く進言したのは渋谷隆太郎機関大佐だと言われています。

大鯨新造時1935

大鯨新造時1935

しかし折から小空母への改造を前提に建造していた潜水母艦「大鯨」の建造において、採用されていたディーゼルエンジンが所期の馬力の半分しか出ず、その信頼性にも問題があったことも影響して蒸気タービン一本に決定されたのであります。

さて問題のブログでありますが、こんなご意見で。

以前の株式日記で戦艦大和になぜジーゼルエンジンを採用しなかったのかと言う疑問を書きましたが、大型艦船の航続距離を伸ばすにはジーゼルエンジンがダントツの熱効率であり、大型軍用艦船においては航続距離の長さが致命傷になる。戦艦大和は結局のところ蒸気タービンエンジンで28ノットしか出ず航続距離も16ノットで7000海里程度しか走れない。

それに対するアメリカの戦艦はアイオワ級で33ノットの高速性能と15ノットで16600海里の航続距離も持っていた。性能からしてジーゼルエンジンと思ったのですが、週刊オブイェクトのJSF氏から蒸気タービンだという指摘を受けた。調べたら確かにそのとおりですが蒸気ギヤードタービンエンジンで21万馬力なのに対して大和は15万馬力で負けていた。

分からないのはアイオワがどうして16600海里も走れたのかと言う事ですが、ドイツのポケット戦艦は20、000海里の航続距離で大西洋を縦横無尽に走る事ができたのもジーゼルエンジンだったからだ。アイオワは減速機の進歩によって航続距離と高速性能を実現したのだろう。それに対して戦艦大和は片道沖縄までしか航続距離が無い。早さも東京湾の釣り船にも負けるだろう。

たしかに、蒸気タービンとディーゼルを同じ出力で比べると、燃料消費はディーゼルの倍ほどにもなってしまいます。ディーゼルは燃費が良くて航続距離を延伸するには非常に有利だったのです。
ただ振動や騒音では不利ですし、圧縮比を上げることで高い燃料効率を実現してますから、頑丈に作らなければならず、重量が嵩みます。

ドイッチュラント後方より、魚雷発射管の配置に注意

「ドイッチュラント」
珍しいアングルですが、スマートな艦体が判ります。
これで26ノットしか出ないって・・・

何よりこの時代では、まだ技術的に完成の域に達していませんから、特に大型のディーゼル・エンジンでは信頼性に欠けるのです。
大和級のエンジン選択では、ドイツのドイッチュラント級、いわゆるポケット戦艦が大いに意識されてディーゼル混用の案が出たようです。ブログ主さんはそんな事はご存じ無くお書きのようですけどね。
エンジン先進国のドイツですら、このディーゼルエンジン採用には10年近い試行錯誤が必要だったんです。

しかも、ドイッチュラント級は艦型が重巡クラスのくせに速力はたった26ノットしか出てません。その分、攻撃力(重巡が20センチ砲に対し28センチ砲)と航続力を強化したフネだ、って事も理解できないんでしょう。

昭和20.3.19呉空襲にて

昭和20.3.19呉空襲で爆撃を回避する「大和」
この太さでも27ノット。

ディーゼルだって蒸気タービンだって一長一短があります。戦後になって信頼性が大きく向上したからこそ、商船に採用されることが多くなったのです。

ちゃんと調べれば「大和級」の優秀性が判るのに

このブログ主さん、アイオワの長大な航続力をディーゼルゆえだと思っていたようです。蒸気タービンだって指摘されると「アイオワは減速機の進歩によって航続距離と高速性能を実現したのだろう」って。

違います!

この人は蒸気タービンの仕組みなんて何にも知りません。電脳大本営の読者の皆様には説明するまでも無い事ですが、この人のために?蒸気タービンの基本中の基本を説明しておきましょう。詳しい説明はコチラ

蒸気タービンは外燃機関です。すなわち冒頭に書きましたように、ボイラー(罐=かま)で作った高温かつ高圧の蒸気をタービンに導き、回転運動に変換する装置なのです。

ということはタービンそのものは同じでも、燃費だって馬力だって罐で高温高圧の蒸気を作ることで改善されるのです。
大和(27ノット)の主罐は蒸気圧が25kgf/cm2で温度は325℃でした。大和級と同時進行で建造されていた「翔鶴級」空母(34ノット)で30kgf/cm2・350℃、帝国海軍で最も高温高圧だった超高速駆逐艦「島風」(40.37ノット)が40kgf/cm2で400℃。

これに対してアイオワの主罐は島風をも越える42kgf/cm2・454℃なんです。
減速機云々なんかじゃなく、これが「蒸気ギヤードタービンエンジンで21万馬力なのに対して大和は15万馬力で負けていた」原因であって、「蒸気ギヤードタービン」だったから負けてるわけじゃありません。大和だって(この時代のソコソコ以上の大きさの船舶はほとんど)ギヤード・タービンですから。

これを、アメリカに技術で負けてたのか!と取るとこれまた勘違いになってしまいます。ボイラーの性能は高温・高圧「だけ」ではありません(耐久性・安定性・操作性など)し、タービンだって採用の歴史は我が海軍の方がアメリカより(わずかですが)長いのですから。

しかし、こういう「性能」は表面に出ないんです。Wiki見たって絶対判らない。このブログ主さんや、海軍嫌い(私も一部の首脳陣は嫌いですけどね)の人や、日本死ね主義の人は納得してくれないでしょう。

目的が違うから

そこで「大和級」の建造の経緯を追いながら、用兵思想と優秀な大日本帝国海軍の技術を考えてみましょう。

「大和」の建造が開始されたのは昭和12(1937)年11月4日。ロンドン海軍軍縮条約失効の1年前の事でありました。

当然、新戦艦の計画はもっと前から練られているわけです。

松田千秋

松田千秋

私の調べた限りでは、昭和8(1933)年(つまり満州事変勃発の2年後)に、当時軍令部員だった松田千秋少佐が砲術学校・戦術科長の黛治夫少佐らの助言によって「新戦艦の主砲は18インチが望ましい」との研究成果を得ています。ちなみに、松田千秋の名前は絶対に覚えておくべき!帝国海軍の逸材です。

嶋田繁太郎

「東條の男妾」と言われるほどには悪くなかったかもね。嶋田繁太郎

この研究は軍令部第一部長・嶋田繁太郎少将に上げて裁可を得て「海軍の方針」となります。18インチ主砲ありき、だったということです。

翌年、軍令部は艦政本部に対して「18インチ主砲搭載の新戦艦の研究に着手するように」と申し入れました。艦政本部は14年ものあいだ、新戦艦を設計していませんから、大喜びだったと思います。

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この時の軍令部の要求が
「主砲18インチ8門以上・副砲6インチ12門又は8インチ8門・速力30ノット・航続距離18ノットで8000浬・3万5千メートルで18インチ砲弾に耐えうる防御力」でありました。

福田啓二

福田啓二
諸説はありますが、大和級の基本設計はこの人でしょう

ご覧いただきたいポイントは排水量の要望が無い事です。これはなるべく小さく造りたい、ということを意味しています。大日本帝国海軍は「大和級」の計画にあたって、世界最大の戦艦を造ろうとする意志など無かったのです。

戦艦長門昭和12年、近代化改装後

戦艦長門昭和12年、近代化改装後

最大の戦艦を造ることより、開戦の確率が高まりつつあった米国との一戦を睨み「早く造ること」を重視していたように思われます。
昭和10(1935)年3月、「大和級」の計画原案(A-140案)が艦政本部から提出されます。排水量6万9500トン・主機タービン・31ノット・航続力8000浬(18ノット)。

これには少し説明が必要かも知れません。

この時の軍令部の資料(編成表)では、第一艦隊第一戦隊が「長門」「陸奥」第二戦隊に「扶桑」「山城」「伊勢」「日向」。第二艦隊第三戦隊が新戦艦2隻、第四戦隊に「金剛級」の4隻の布陣とする予定だったのです。

S8扶桑大改装 全力公試

「扶桑」
大改装後の全力公試(昭和8年)

つまり「大和級」新戦艦は、巡洋戦艦から高速戦艦へと変身を遂げた「金剛級」と行動を共にする為に高速を予定していたわけです。

しかしA-140案はあまりにも大きすぎる、との声があり航続力の増大も重視された結果、二つの改善策が提示されました。A-140案の僅か一月後であります。
A-140-A案はディーゼルも併用して6万8000トン・30ノット・航続力9200浬(18ノット)。A-140-B案だとディーゼルのみ6万2000トン・27.5ノット・航続力9200浬(18ノット)。
これ以降の「大和級」案ではすべて、タービン・ディーゼル併用・6万6000トン以下・28ノット以下・9000浬以下なのです。

S15呉、日向の軍極秘写真

「日向」昭和15年、呉軍港にて

これは、明確な証拠がないので「電脳大本営の妄想だ」と言われても仕方ないのですが、私はこの一ヶ月で「大和級」は第二艦隊から第一艦隊へ配置換え(軍令部の予定だけですが)になったと思っています。

だからこそ知る人ぞ知る「超甲巡(B-65)」計画が持ち上がったのではないか、と思うのです。第二艦隊はこの「超甲巡」2隻と「金剛級」4隻の高速艦隊を予定したと思われます。

「大和級」は長門・陸奥と一緒に第一艦隊で行動するのですから、30ノットを超えるような高速など必要ありません。航続距離も長門級は8500浬ほどですから、それを大きく上回る必要は無くなりました。

目的に合わせて造る事こそ「技術」

こうして「大和級」は①18インチ砲搭載、が大前提②長門級との統一行動をする、という条件で建造された戦艦なのです。

既に述べましたように、流行りのディーゼルはまだ信頼性に乏しく、高温高圧の罐とそれに対応するタービンにしなければならないほどの速度や航続力は求められなかったので、あの「大和級」が出来上がったのです。

求められなかった速度や航続力は艦体の縮小や防御力の強化に転換されました。
「大和」「武蔵」は18インチの巨砲を9門も搭載している割には非常に小さな(特に全長が短い)戦艦であり、新時代の航空攻撃にも大変よく対応した戦艦でもあるのです。

沈没時の戦闘詳報によれば「大和」は魚雷10本(左舷集中)と爆弾5発、米側の飛行隊報告を集計した資料(明らかな重複を排除したもの)だと魚雷30本、爆弾38発。
「武蔵」は戦闘詳報で魚雷20本、爆弾17発、至近弾18発。

武蔵の砲撃シーン

武蔵の砲撃シーン

もちろん、沈んでしまったフネですから、正確な事は判りませんが。

菊水作戦の冬月、後部長10サンチ砲発砲の瞬間

菊水作戦の「大和」前部の浸水で艦首が沈降している。
手前は駆逐艦「冬月」、後部長10サンチ砲発砲の瞬間

ちなみに、プリンス・オブ・ウェールズは魚雷6本、爆弾1発?レパルスは魚雷4本と爆弾不明。ビスマルクは3本の魚雷で身動きの自由を奪われて、各種砲弾400発。
特に注目すべきはPOWもレパルスも、ビスマルク(これは有名ですね)も、すべて魚雷によって行動の自由を制約された上で沈められている点です。
「大和」も「武蔵」も最後の瞬間まで推進・操舵システムに致命的な障害は負いませんでした。残念なことに、ヴァイタル・パート以外への浸水が想定を越え、排水が間に合わなかった事で撃沈されはしましたが。

しかし、これも実は「大和級」の想定した対戦相手との戦いではありませんでした。申し上げたように、「大和級」は「長門級」とともに敵戦艦と殴り合いをするために作られた戦艦なんですから。

戦艦同士の殴り合いであったならば、と思わせるだけの防御力。これこそが大和級に秘められた「帝国海軍の技術力」であると、私は思っています。

軍事も技術も知らんのに評論家か?

最後にオマケですが、このブログ主さんがご自分のご意見より先に引用している軍事ジャーナリスト清谷信一(もはや敬称を付ける必要を認めません)。
悪評ふんぷんの香ばしい奴で、もう何度もいろいろな人から間違いを指摘されていますが、こんなことを書いていたんですね。

海自の水上戦闘艦が主流となっているCOGAGは複数のガスタービン・エンジンを組み合わせ、ギアボックスを通じて可変ピッチプロペラを駆動させます。また艦内への電力供給は専用の発電機が使用されます。

対してIEPはガスタービンやディーゼルを発電機として使用し、推進用モーターを駆動させます。

このためギアボックスが不要となります。ゆえに騒音の発生が大きく減少するし、耐久性、信頼性が向上します。 ガスタービンとディーゼルを混合することも容易です。従来のシステムだとガスタービン・エンジンとディーゼル・エンジンを組み合わせると個別にギアボックスが必要でしたが、IEPではその必要がありません。
ですから高速に適したガスタービン発電機と、燃費に優れたディーゼル発電機を容易に組み合わせることができます。

 

これだけの文章でコヤツは幾つの嘘をついてるんでしょうか。
「IEPはガスタービンやディーゼルを発電機として使用」?
ガスタービンは見た事なくても、ディーゼルエンジンは皆さんご存知でしょう。どなたかディーゼルエンジン単体で発電しているところ、見た人はいらっしゃいますか?

こんごう

「こんごう」
もちろんガス・タービン

ガスタービンにしろ、ディーゼルエンジンにしろ回転力を生み出す装置であり(ディーゼルは往復運動を回転力に変換)、それ単体で発電する能力などありません。産み出した回転力を電力にするためにはそれなりの発電機が必要なことは小学生でも判ります。

ギア・ボックスは必要ない(条件によっては必要)かも知れませんが、発電機と蓄電システム(電池に限らず)が必要ですから、コヤツが言うほど耐久性も信頼性も良くはなりません。
「高速に適したガスタービン発電機と、燃費に優れたディーゼル発電機」?
これがどちらも「発電機」ナシなら納得は出来ます。ガスタービンで直接(ギアを介して)プロペラを回してやればタービンは元々高速回転するモノですから、高速発揮に適してます。
しかし発電→蓄電→電動機→プロペラのクッションを挟んだら、タービンが高速回転したところで、ディーゼルがゆっくり回ったってそれに合わせた発電機を用意(蓄電システムもありますし)してやれば同じことです。
コヤツは続けて

また高価で複雑な可変ピッチプロペラも必要ありません。ですから前後進の切替も簡単かつ迅速に行えます。更には艦内に電力を供給する専用の発電機も必要ありません。

IEPは推進用のモーターとシャフトラインだけを艦底部に配置すればよいので、発電機、コンバーター、スイッチボードなどは艦底部におく必要がありません。
例えばタービン発電機を上甲板に配置すれば、艦底部まで吸排気装置を引き込む必要がなくなるので、煙突などに必要なスペースが大きく削減できるだけではなく、発電機の取り外しや交換が極め容易かつ低コストで可能となります。

つまり、船体がコンパクトでき、また設計の自由度があがります。また運用コストと整備にかかる時間が低減できます。

速力に応じて必要な電力を供給すればいいので、低・中速時には1基のエンジンを動かせばいいわけで、エンジンを定格に近い状態で運転することによって燃費の向上が期待できます。
水上戦闘艦艇が年間を通じて高速で航行する時間は極めて少ないわけで、大多数の時間は低速・中速で航行します。ですから低速・中速での燃費が向上すれば艦の燃費の向上は劇的に改善します。

更に必要に応じて年次検査などをは無関係にエンジンを換装できるので、艦艇の稼働率が大きく向上します。
また艦内への電力供給に専用の発電機も必要ありません。

「高価で複雑な可変ピッチプロペラも必要ありません」?可変ピッチプロペラは確かに複雑な機構ですけれど、「可変ピッチプロペラ」で検索してみて下さいな。Wikiの前に川崎重工やらプロペラ専業メーカーやらの売り込みサイトがずらずら出てきますから。高価で複雑って言ってもその程度の物です。

「例えばタービン発電機を上甲板に配置すれば」
この馬鹿、タービンはレシプロ機関より軽量だとは言え、どれくらいの重さか調べた事は無いんでしょうか?軍事ジャーナリスト・軍事評論家を名乗っているのに、水雷艇「友鶴」って聞いたことがないんでしょうか?

どうも、また怒りに任せて書き散らしてしまいました。私は理由なく日本軍(新旧とも)を批難する輩が大っ嫌いなんで、つい。

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