機関部データ3-1

このページは、2019年3月に保存されたアーカイブです。最新の内容ではない場合がありますのでご注意ください

明治・大正期
日本軍艦　機関部データ集

第3章　主機（レシプロ機関）

装甲巡洋艦　鞍馬。日本軍艦では最大出力のレシプロ機関（11,250ihp）を2基搭載。

3-1.基本仕様

3-1-1. 戦艦

Name	Qd	A	Pe	Rv			d				s	Na	Vp
Name	Qd	A	Pe	H	I	L	H	I	L		s	Na	Vp
Royal Sovereign	11,000	2	10.5	1	2.18	4.84	1016	1499	2235		1372	108	4.94
富士	13,500	2	10.5	1	2.18	4.84	1016	1499	2235		1143	120	4.57
Majestic	12,000	2	10.5	1	2.18	4.84	1016	1499	2235		1295	100	4.32
Canopus	13,500	2	17.6	1	2.67	7.11	762	1245	2032		1295	108	4.66
敷島	14,500	2	14.8	1	2.43	6.10	864	1346	2134		1219	120	4.88
Formidable	15,000	2	17.6	1	2.67	7.11	800	1308	2134		1295	108	4.66
朝日	15,000	2	17.6	1	2.64	7.06	813	1321	2159		1219	108	4.39
三笠	15,000	2	17.6	1	2.60	7.00	787	1270	2083		1219	120	4.88
Duncan	18,000	2	17.6	1	2.65	7.07	851	1384	1600	1600	1219	120	4.88
King Edward VII	18,000	2	14.8	1	2.65	7.07	851	1384	1600	1600	1219	120	4.88
Africa	18,000	2	14.8	1	2.49	6.22	965	1524	1702	1702	1219	120	4.88
香取	16,320	2	14.1	1	2.49	6.30	902	1422	1600	1600	1219	120	4.88
鹿島	15,600	2	14.1	1	2.42	6.13	914	1422	1600	1600	1219	120	4.88
Lord Nelson	16,750	2	17.6	1	2.59	6.71	832	1340	1524	1524	1219	120	4.88
薩摩	17,000	2	14.8	1	2.54	6.36	940	1499	1676	1676	1219	120	4.88

Name: 艦名
Qd: 計画出力 [hp]、指示馬力ihpを示す
A: 主機数
Pe: 主機初圧力 [kg/cm2]
Rv: シリンダ容積比、H: 高圧シリンダを1とし、I: 中圧シリンダ、L: 低圧シリンダを示す
d: シリンダ内径 [mm]、低圧シリンダ2基は4気筒3段膨張を示す
s: シリンダ行程 [mm]
Na: クランク軸回転数 [rpm]
Vp: ピストン速度 [m/s]

＜解説＞
この時代の舶用レシプロ主機は復水式の複式（2段以上）膨張で、主機初圧Pe・膨張段数Es・シリンダ容積比Rvの目安は次表のようになっており、上記の日英戦艦の主機もおおむねこのガイドラインに沿って同一手法で設計されているため、各部寸法数値に共通点が多く見られます。

Pe (psi)	Pe (kg/cm2)	Es	Rv
Pe (psi)	Pe (kg/cm2)	Es	H	I	L
60	4.3	2	1	-	3
80	5.6	2	1	-	3.5
100	7.0	2	1	-	4
150	10.5	3	1	2.24	5
200	14.1	3	1	2.45	6
250	17.6	3	1	2.65	7

ピストン速度は、クランク軸が最大回転数のとき1,000ft/min = 16.67ft/s (5.08m/s) を超えないよう、シリンダ行程が決められます。例えば、クランク軸回転数が120rpm (2rps) でシリンダ行程が4ft (1219mm) の場合、ピストン速度は16ft/s (4.88m/s) で上記以下に収まります。

1基当りの出力が7,500ihp以下は3気筒直立3段膨張ですが、それを超えるダンカン級以降は4気筒直立3段膨張としています。
薩摩の主機は国産ですが、表中より香取の主機のシリンダ内径を約5%サイズアップしたものであることが読み取れます。

3-1-2. 装甲巡洋艦

Name	Qd	A	Pe	Rv			d				s	Na	Vp
Name	Qd	A	Pe	H	I	L	H	I	L		s	Na	Vp
浅間・常磐	18,000	2	10.9	1	2.04	4.93	1067	1524	1676	1676	991	135	4.46
出雲・磐手	14,500	2	14.8	1	2.48	6.39	838	1321	1499	1499	991	155	5.12
Drake	30,000	2	17.6	1	2.66	7.02	1105	1803	2070	2070	1219	120	4.88
Monmouth	22,000	2	17.6	1	2.63	6.96	940	1524	1753	1753	1067	140	4.98
八雲	15,500	2	14.0	1	2.33	5.40	950	1450	1560	1560	1000	140	4.67
Liberte（仏戦艦）	18,500	3		1	2.11	5.30	860	1250	1400	1400	1150	110	4.21
吾妻	16,765	2	15.0	1	2.10	6.16	980	1420	1720	1720	1050	125	4.38
Giuseppe Garibaldi	14,000	2										106
春日・日進	13,500	2	11.6	1	2.19	4.54	1080	1600	2300		1170	106	4.09
Antrim	21,000	2	14.8	1	2.49	6.27	1054	1664	1867	1867	1067	140	4.97
Minotaur	27,000	2		1	2.60	6.74	1032	1664	1895	1895	1219
筑波	19,500	2	14.8	1	2.44	5.83	1041	1626	1778	1778	991	150	4.95
生駒	20,500	2	14.8	1	2.44	5.83	1041	1626	1778	1778	991	150	4.95
鞍馬	22,500	2	14.8	1	2.44	5.83	1041	1626	1778	1778	991	160	5.29

Name: 艦名
Qd: 計画出力 [hp]、指示馬力ihpを示す
A: 主機数
Pe: 主機初圧力 [kg/cm2]
Rv: シリンダ容積比、H: 高圧シリンダを1とし、I: 中圧シリンダ、L: 低圧シリンダを示す
d: シリンダ内径 [mm]、低圧シリンダ2基は4気筒3段膨張式を示す
s: シリンダ行程 [mm]
Na: クランク軸回転数 [rpm]
Vp: ピストン速度 [m/s]

＜解説＞
クランク軸回転数が一般的に戦艦よりもやや大のため、シリンダ行程は3.25ft = 39in (991mm) 前後とし、ピストン速度が一部を除き1,000ft/min (5.08m/s) を超えないようにしています。

また、往復部質量の釣り合わせ（不釣合質量の影響は角速度つまり回転数の自乗に比例して増大）に配慮し、1基当りの出力が7,000ihp以下は3気筒直立3段膨張、それを超えるときは4気筒直立3段膨張としています。

ドイツで建造の八雲、フランスで建造の吾妻、およびイタリアで建造の春日・日進の主機はミリサイズ（メートル法）で設計されています。春日・日進の主機は3気筒直立3段膨張で、低圧シリンダ内径は日本軍艦中最大でした。

筑波級の主機は香取級用をベースにしたとの説も有るようですが、香取と鹿島とではシリンダ内径や滑弁の数が異なりますし、より本質的なところでは装甲巡タイプ (150rpm) の前者と戦艦タイプ (120rpm) の後者とでシリンダ行程（＝クランク円直径）が大きく異なっている点が挙げられます。むしろ手本としたのは、同一使用圧・同一シリンダ行程の出雲型用の主機と考えられます。なお、筑波級の主機はわが国初の強圧注油方式でした。

鞍馬はレシプロ主機の日本軍艦としては最大出力でしたが、初圧力・シリンダ内径・同行程は筑波級と同一で、クランク軸回転数を相対比で約7%増大し、かつカットオフを延伸してシリンダ内の平均有効圧力を高めることによって約10%の出力増大を実現したものと考えられます。これは主缶の力量増大によって可能となっています。

3-1-3. 防禦巡洋艦

Name	Qd	A	Pe	Rv			d				s	Na	Vp
Name	Qd	A	Pe	H	I	L	H	I	L		s	Na	Vp
和泉	5,500	2	6.3	1	-	3.64	1092	-	2083		914	96	2.93
浪速	7,500	2	6.3	1	-	3.41	1168	-	2159		914	122	3.72
畝傍	6,000	2	6.0	1	-	3.00	1040	-	1800		950
千代田	5,600	2	11.2	1	2.17	4.63	673	991	1448		686	206	4.71
松島	5,326	2	12.0	1	2.53	13.63	390	620	1440		1000	108	3.60
秋津洲	8,400	2	10.5	1	2.14	5.43	826	1207	1924		889	130	3.85
須磨	8,384	2	10.5	1	2.29	5.37	820	1240	1900		720	170	4.08
明石	7,890	2	10.5	1	2.29	5.37	820	1240	1900		750	150	3.76
吉野	15,500	2	10.5	1	2.25	5.45	1016	1524	1676	1676	838	165	4.61
高砂	15,500	2	10.5	1	2.25	5.45	1016	1524	1676	1676	838	165	4.61
笠置	17,000	2	10.5	1	2.13	5.11	1080	1575	1727	1727	838	165	4.61
千歳	15,500	2	10.9	1	2.25	5.45	1016	1524	1676	1676	914	153	4.66
Topaze	9,800	2		1	2.52	6.07	616	978	1073	1073	609	250	5.08
新高	9,400	2	14.8	1	2.28	5.58	749	1130	1251	1251	762	185	4.70
音羽	10,000	2	14.1	1	2.28	5.58	749	1130	1251	1251	762	200	5.08
利根	15,000	2		1	2.48	6.40	838	1321	1499	1499	838	160	4.47

Name: 艦名
Qd: 計画出力 [hp]、指示馬力ihpを示す
A: 主機数
Pe: 主機初圧力 [kg/cm2]
Rv: シリンダ容積比、H: 高圧シリンダを1とし、I: 中圧シリンダ、L: 低圧シリンダを示す
d: シリンダ内径 [mm]、低圧シリンダ2基は4気筒3段膨張式を示す
s: シリンダ行程 [mm]
Na: クランク軸回転数 [rpm]
Vp: ピストン速度 [m/s]

＜解説＞
初期のものは、機関室の高さに制約があるため、2気筒横置2段膨張、または3気筒横置3段膨張のレシプロ機関が採用されました。

松島型は、低速域では３段膨張で運転し、10kt以上の高速域では高圧・中圧両気筒に直接給気し、２段膨張として運転するため、低圧気筒の直径が著しく大となっています。２段膨張時の膨張比は、1:3.87です。

須磨と明石は横須賀工廠（当時は造船部または造船廠）の建造ですが、主機はミリサイズ（メートル法）で設計されているところを見ると、幕末以来のフランス流儀の名残とも考えられ、これら以前の同所建造艦の主機の詳細に興味が持たれます。ちなみに、同所で建造された新高級以降は主機がインチサイズ（ヤードポンド法）となり、英国流儀に変わっています。

吉野から利根までは4気筒直立3段膨張機関が定着し、クランク軸回転数は150〜200rpm程度と装甲巡洋艦よりさらに大のため、シリンダ行程はおおむね2.5ft = 30in (762mm) ないし3.0ft = 36in (914mm) とし、やはりピストン速度が1,000ft/min (5.08m/s) を超えないようにしています。表中では音羽がまさしくピストン速度1,000ft/minでした。

3-1-4. 駆逐艦

Name	Qd	A	Pe	Rv			d				s	Na	Vp
Name	Qd	A	Pe	H	I	L	H	I	L		s	Na	Vp
Desperate (30-knotter)	5,700	2	15.5									390
東雲	5,400	2	15.5	1	2.10	4.50	508	737	762	762	457	400	6.10
雷	6,000	2	17.6	1	2.36	5.50	521	800	864	864	457	390	5.94
暁	6,500	2	17.6	1	2.36	5.50	521	800	864	864	457	390	5.94
白雲	7,000	2	15.9	1	1.80	3.96	559	749	787	787	483	390	6.28
春雨	6,000	2	17.6	1	2.36	5.50	521	800	864	864	457	380	5.79
神風	6,000	2
桜	9,500	3	17.6	1	2.36	5.50	521	800	864	864	457	390	5.94
樺	9,500	3	17.6	1	2.36	5.50	521	800	864	864	457	390	5.94

Name: 艦名
Qd: 計画出力 [hp]、指示馬力ihpを示す
A: 主機数
Pe: 主機初圧力 [kg/cm2]
Rv: シリンダ容積比、H: 高圧シリンダを1とし、I: 中圧シリンダ、L: 低圧シリンダを示す
d: シリンダ内径 [mm]、低圧シリンダ2基は4気筒3段膨張式を示す
s: シリンダ行程 [mm]
Na: クランク軸回転数 [rpm]
Vp: ピストン速度 [m/s]

＜解説＞
駆逐艦の主機は、信頼性（経年変化に対する耐性）を多少犠牲にしても短時間の高速力発揮が必要なため、当初から重量を極力抑えつつ、高速回転時のダイナミック・バランスを重視した4気筒3段膨張のレシプロ機関が採用されました。

クランク軸回転数は380〜400rpmで、ピストン速度は一部を除き1,200ft/min = 20ft/s (6.10m/s) を超えないよう、シリンダ行程は1.5ft = 18in (457mm) 前後となっています。表中では東雲級がピストン速度1,200ft/minでした。

白雲級は東雲級と同じくソーニクロフト社の建造ですが、後者のほうがシリンダ容積比を小さくしていることより、主機初圧力を低く設定し、その代わりシリンダの内径と行程を少しずつ拡大して、出力を1基当り500ihpずつ増大していたものと推定されます。

桜級・樺級は3軸で9,500ihpですから1基当り3,167ihpとなり、主機自体はヤーロー社建造の雷級と基本的に同型です。

船体が小さく重量制限の厳しい駆逐艦においては、レシプロ主機の大幅な能力向上は困難であり、別項で述べるタービン主機の採用は他の艦種に増して大きなメリットとなったと考えられます。

このページは、2019年3月に保存されたアーカイブです。最新の内容ではない場合がありますのでご注意ください

第3章 主機（レシプロ機関）

第3章　主機（レシプロ機関）