潜水艦の材質は?過酷な水圧との闘いはまるで、自分の日々のよう|超高張力鋼の話

メカニズム
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こんにちは。
子どもと工作の材料を探していたモトコです。

で、空のペットボトル。
潜水艦作るのにぴったりじゃんと思った瞬間、
そういえば、潜水艦は
何でできてるんだろう
つい考えちゃうわけです。

まあ、がんばったところで「とても丈夫な鉄」としか思いつかない私は、
いつ誰に聞かれてもいいように(聞かれません)、調べることにしました。

これは相当に頑丈な鉄(鉄?)で出来ているに違いありません。

どんなモノでできているのかがわかれば、何と闘っているのかが見えてきますよ。

超高張力鋼:軽くて丈夫な船殻材

潜水艦の構造に触れる

潜水艦は内殻・外殻から成る二重構造になっています。
魔法瓶みたいですね。

内殻は「耐圧船殻(耐圧殻)」と言って、乗員の活動や機器類のある空間を水圧から守ります。

内殻と外殻のあいだ(MBT:メインバラストタンクと言います)に海水、または空気が入ることで、潜水艦が潜ったり浮上したりできます。

もしよろしければ、私が以前に手描きした図があるので、
正確さにはそこまでこだわらずに(汗)
あ、二重なんだなこれは。と思ってもらえれば、
十分かと。。。

モトコの脱力イラストシリーズ:潜水艦断面図

↑魔法瓶みたいですよね?
【参考文献】佐野 正 著「潜水艦のメカニズム完全ガイド」秀和システム

日本の潜水艦は水深数百メートル潜れると言われていて、常に大きな水圧に対抗しています。

よく潜水艦映画で、深く潜航しすぎて船体がミシミシ軋むシーンありますね。
「圧壊」ってワードが出たりするお約束のあれです。

その水圧に耐えられる材料が!
私が「丈夫な鉄」としか表現できなかったそいつは!
高張力鋼と言います。

「コウチョウリョクコウ」だそうです。

※ちなみに外殻は内側に海水が入ることで、外側と同じ圧力になるため、内殻と同じ耐圧素材じゃなくても大丈夫です。

強度のレベルを調べてみた

これは一般的な鋼材よりも強度を向上させたもので、
ハイテン(High Tensile Strenght Steel)とも言うんですね。

自動車もこれで作られています。
丈夫なので、薄く伸ばして加工でき、製品の軽量化につながります。
車は燃費の良いものが作れますね。

主に鋼材に合金成分を混ぜたり、組織の制御ということをして、強度をあげるそうです。

なかでも潜水艦はさらに強い「超」のついた
「超高張力鋼(Ultra-High Tensile Strenght Steel)」というのが使われています。

で、油断してたらさらに「極」のついた
「極超高張力鋼(Extremely Ultra-High Tensile Strenght Steel )」っていうのもありました。

「ゴクチョウコウチョウリョクコウ」ですわw
いやはや、上には上がいます。

これらの引っ張りの強度を表すのに「MPa(メガパスカル)」という単位が使われています。
圧力の単位は「N/mm2(ニュートンパー平方ミリメートル)」というのもあります。
「MPa」=「N/mm2」だそうです。

最も流通量の多い一般的な鋼材はどのくらいかというと、
JIS規格「SS400」というのがありまして、引っ張り強度400MPaだそうです。

下記にまとめます。

軟鋼(普通鋼という表記もあり):引っ張り強度 490MPa未満
高張力鋼:引っ張り強度 490MPa以上
超高張力鋼:引っ張り強度  1,000MPa(=1GPa)以上
極超高張力鋼:引っ張り強度 1,500MPaに達するもの

※数値は厳密に決まっているわけではないそう。

これは国によっても定義が異なるそうです。

webサイトによって数値が若干異なりましたが、調べてみるとだいたいこんな感じです。
本によっては高張力鋼全体を「特殊鋼」と書いているものもあります。
製造業や建築、自動車関連のサイトに情報がありました。

高張力鋼に求められるスキル

潜水艦を作る鋼材には、

①引っ張り、圧縮などに対抗できる強さ【耐性】

②材料の粘りの強さ【靭性】
→衝撃に対してガラスみたいに割れずに、ボコっと凹むようなやつ。

③加工しやすさ
→鋼材をほぼ真円に曲げて溶接する。これがまたすごい技術らしい。

そんな性質が求められるということです。

潜水艦には、潜っておとなしくしている、というイメージがあるのですが、もともとは戦う艦なので、衝撃対策は重要ですね。

映画だ!映画で戦う姿を見よう!!

圧力っていうもの

潜水艦の「敵」は敵だけじゃない

潜水艦は敵の潜水艦や水上艦だけでなく、水圧とも闘っているといえそうです。
水深数百メートルの圧力とはどんなものなのでしょう。

普段地上にいる私たちは、1気圧という環境で生活していますが、
水中では水深10mごとに1気圧(←ざっくり)ずつ水圧が増し、
その圧力は全方向からやってきます。

1気圧というのは
「小指の爪1㎠(1㎝×1㎝)に1kgの重りが置かれているくらいの力」
だそうです。

知る・楽しむ|越後製菓株式会社

↑圧力のことがよくわかる、おせんべいの会社のウェブサイト

ですので、100mいけたとして10気圧ということは…
小指が…いや小指じゃなくても…

あなたにとっての圧力は

お金と時間のジレンマ

誰でも少なからず「圧力」(ストレスやら、プレッシャーやら)を感じながら、毎日を生きていることと思います。

私の場合、フルタイムで仕事をしていた時は、
「帰宅後は、自分がイライラしないで家事をする!」ということが一番のプレッシャーでした。

子どもがおチビのときは、ごはんの用意をし始めるとぐずるので、
ゆっくり遊んであげたいけど、それができないイライラも募り、
泣いてる子ども放置、でキッチンに立ち続けたこともありました。

ご飯なんてどうでもいいから、
抱っこしてあげればよかったなと、今になると思うのですが、
子どもを早めに寝かせ「なければ!」という気持ちもあり、必死でした。

ほんとうは自分のやりたいこともいっぱいあるけど、それどころじゃなく、
洗面所のすみに溜まったホコリを見つけて、うっすらとした罪悪感(意味不明)が。

お金にもならず、感謝もされず、時間を奪われるだけの家事が憎い…。

もっと気軽に外注できたらいいのにな。

だって出前取らないと、夜ゆっくり読書できませんよ!
ルンバ買わないと(うちないけど)、子どもと遊ぶ時間ありませんよ!

自分の時間を切り売りしたお金で、
また時間買うみたいになって、
結局、、なんだか、、
虚しい。。。

本当の「敵」は何か?

仕事の人間関係に、
ママ友とのお付き合いに「圧」を感じている人もいるでしょう。

嫌なんだけど、がんばらないといけない。
みんなと同じじゃないといけない。
失敗しちゃいけない、とか。

切実なようで、
でもよく考えてみるとバカバカしかったりして。

闘わなくてもいいけれど、あまり消耗しないよう
笑顔で言いたいこと言いましょうね、
そういうしなやかなマインドが、
あなたの超高張力鋼かもしれませんよ!

って、うまい終わり方かと思ったけど…。

実際は。
自分がいつまでも我慢しちゃって、
なかなか抜け出せないんだよな。

↑モトコ的「休む」の理想的なイメージ。完全に抜け出せてる絵。

本当は、
そこで耐えるより、環境を変えたい!
耐圧殻なんて、不要だったらいい!

そう、進化の途中で殻を捨てて、
自由な遊泳生活を手に入れた
イカのようにね…。
ここでイカ持ってきますか。

終わりに

今回は潜水艦の材料、超高張力鋼について調べました。
【船殻材の強さ】イコール【潜航可能な深さ】ということですね。

日々、人知れず圧力と闘っているなんて、
まったく親近感が湧きます。

しかし海中にどっぷり浸かっているので、サビ対策はどうなんでしょう。
水圧に耐えたところで、安心できません。

興味ある方(いますか?)は、
ぜひまたいらしてくださいね。

ではまた!

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