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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