太平洋戦争中、日本の軍艦が次々と沈没していったワケ

という興味深い記事がありましたのでご紹介。

【科学で検証】太平洋戦争中、日本の軍艦が次々と沈没していったワケ  播田 安弘
設計からして、そもそもダメだった…
あまり知られていないが、太平洋戦争では日本の軍艦は魚雷攻撃に非常に弱く、いとも簡単に沈没していた。そのため戦艦大和は行動が制限され、海軍の基本戦略は齟齬をきたしたのである。なぜ日本の軍艦はそれほど脆かったのか?
映画『アルキメデスの大戦』で製図監修をつとめ、大和などの設計図をすべて描いた船舶設計のプロが、このほど上梓した『日本史サイエンス』(講談社ブルーバックス)で指摘した、日本の軍艦の致命的な欠陥とは?

現代ビジネス

ほうほう。。現代ビジネスオンラインも、いろんな記事が載ってるなあ。肝心の内容は・・・

日本の巡洋艦の内部には、船体の中央を縦に走り、左右を隔てる縦隔壁が入っていました。米英の巡洋艦には、そのようなものは入っていません。巡洋艦をとことん軽量化しようとした平賀は、そのために艦を縦に折り曲げようとする力に対する曲げ強度(縦強度)が不足することを懸念し、その対策として縦隔壁を設けたのです。しかし、これは非常に危険な構造でした。
 艦が側面に魚雷を受けて浸水した場合、縦隔壁があると、水が艦の両側に流れず、片舷のみが浸水します。すると横傾斜が大きくなり、復原力が急速に消失して、横転沈没しやすくなるのです。横転には至らなくても、横傾斜すると砲が撃ちにくくなり、速度も低下するので敵に撃沈される危険が高くなります。
「神様」の設計に対して畏れ多いことですが、縦隔壁を入れたことには大いに疑問があります。というのは、船体の曲げ強度は、縦隔壁を入れても大幅には増加しないからです。

前出
同記事から引用した図

日本の巡洋艦には縦隔壁が設置され、これが弱点になったことは意外と広く知られています(マニアには)。例えば、東大名誉教授、元防衛省技術顧問の山本氏が防衛技術ジャーナルにて「太平洋戦争における軍艦の防御(1)」として同様のことを書かれています。

上記記事より

内容的には、両記事は同じことを言ってますね。ただ、僕が知りたいのは、なぜこの縦(中心線)隔壁を入れる必要があったのか と言うことなんです、

が、どちらの記事も「どのようなメリットを期待して、日本の巡洋艦はこのような設計になったのか」ということがあまり明確に書かれていないんです。  日本の軍艦は一隻一隻手間をかけて建造しているので、山本さんの言われるような「機関艤装が容易だから」という理由だけでは弱いように思います。 

また、当時の軍艦の設計ってのは造船学科を出たバリバリのエリートがやってますので、播田さんのいう「曲げ強度不足に縦隔壁」だが「縦隔壁は曲げ強度にあまり影響を与えない」なんて力学は承知のうえで、何かそれを上回るようなメリットを見出したから、このような設計にしていたと思うんだけど・・・ほんとに知識不足なんすかね。

うーん?もうちょっと深い理由があったんじゃないのかなぁ・・・

 僕が考えた理由はこちら。

上の図を参照し、アメリカの軍艦(ニューオリンズ型)と日本の利根型を比較してみます。両者の違いは縦隔壁の有無であり、両者の共通点はともにボイラー室を前部にタービン室を後部にそれぞれ集中配置しています。

ここでニューオリンズ型の右舷ボイラー室に魚雷が当たって浸水した場合、縦隔壁がないので左舷ボイラー室にも浸水します。左右均等に浸水しますから横転倒の危険はありませんが、左右両舷のボイラー室が浸水するんだから、両舷とも動力停止しちゃいます。

他方日本の軍艦(利根型)で同じ状況が起こっても、縦隔壁があるので右舷ボイラー室だけ浸水し横転倒の危険は高まるものの、左舷ボイラー室には浸水しないので、左動力はとりあえず確保できます。 

追記 福井静夫「日本の軍艦」P212に次のような記載があります。「機関室の船体中心縦壁は元来浸水を局限し、かつ艦の行動力を維持するために設けられたものであるが、この存在は反って浸水時の艦の傾斜を増大せしめて危険であるから、船体縦壁に特殊金物を設け注水口として、片舷区画に大浸水した時は反対舷にも直ちに注水できるようにした。

敵の攻撃が続行している中で、動力が停止すると回避運動を取れなくなり被害が増大する可能性が増します。その危険性と、片方だけ非対称浸水することの危険を天秤にかけ、日本は後者を選択し、アメリカは前者を選択した という違いだったのではないかと。この段階の選択としては、日本もアメリカもどっちもどっちかな という気もします。

ただし、その後アメリカの防御技術は進歩を見せます。ベンサロラ型やノーザンプトン型でアメリカは、ボイラーとタービンを一組にし、それらを前後に分散配置させたのです※ボイラーとタービンが揃ってないと動力は動きません。

利根型で魚雷が当たれば半動力を失い、非対称浸水が生じ、排水が間に合わず復元のため反対側に注水すれば全動力を失うのdせうが、ノーザンプトン型等は機関部が前後に分散しているので、同じ状況で半動力を失っても非対称浸水は生じず、しかも残り半動力は失われません。利根型とニューオリンズ型のいいとこどりができます。すなわ生存性が高まるわけ。

この機関配置の差は大きいです。日本のはアメリカで言えばニューオリンズ型程度にとどまり、ノーザンプトン型の船体まで進化できなかった ってことじゃないのかと。

追記引用。 福田啓二ほか「軍艦開発物語2」収録 元海軍技術大佐・牧野茂「条約型巡洋艦「妙高」「最上」型の性能」より

  「機関配置をみると、両者(妙高と最上)ともに中心線縦隔壁を有し、雷撃などをうけて片舷の機関室に大浸水を生ずると、傾斜が大きくただちに転覆する恐れが大きい。事実、戦争中にそうした沈み方がしばしばおこっている。水中防御が完全ならばその心配はないわけだが、大戦艦「大和」でさえも、完全な水中防御はできなかったのである。水中防御は過信におちいりやすいから注意を要する。

米国の軍艦では、大区画に縦隔壁を用いることを極度にさけた。その結果、レフトエンジン型の機関室配置が考案され、被害に対する耐久性が向上したように思われる。日本海軍では、このような前例をやぶる考案は、なかなかできない風潮があった。もちろん、独創性に欠けていたためもある。一ボイラー一室、一機一室主義を見ると、第一次大戦の戦訓を墨守したにほかならない。

つまり一つの方針の範囲では、それが進歩発達を見たけれども、眼を大局にむけてさらに根本的な検討を加えられることが少なかったのである。「大和」の極端ともいえる集中防御法なども、これに類すると思う」

日本の艦船を設計した技術将校数名が書かれた本を何冊が読んでみましたが、その中ではこの小論の記載が一番客観的で(関わった仕事の分析に主観が入るのは、やむを得ないところもあるけれど)、「沈みにくい艦の設計」という技術論としては最も合理的な説明だと思いました。

ただし、日本海軍も戦争末期に量産した松型駆逐艦では、機関配置を工夫し(レフトエンジンを採用し)、艦の生存性を高めたことは併記して良いと思います。時すでに遅かったけれど。

機関配置についても、在来の日本艦艇とは異なったものとなっている。通常、日本海軍の艦船の機関配置は、艦首側からボイラー(第1から第3缶室)・タービン(前部機械室)・発電機(後部機械室)と言うのが標準的な配置である。しかし本艦は国産化された艦では初めて「シフト配置方式」を採用している。これは、機関を前後2つに分け、前部に左舷用のボイラー(第一罐室)と「タービン+発電機」(前部機械室)、後部に右舷用のボイラー(第二罐室)と「タービン+発電機」(後部機械室)と交互に配置する形式となり、このために細身の2本煙突は前後に離れているのが外観上の特徴である。従来の機関配置ならば機関区画の長さを抑えられて船体の長さを抑える事ができる代わりに、どこかに一か所にトラブルや被害を受けると全てがやられて航行不能になる可能性が高いのに対し、本形式ならば建造の手間はかかるが、右舷側もしくは左舷側の機関が破壊されても残りの機関で航行が可能だった。艦の生存性が高められる例として多号作戦に従事していた松型2隻(竹、桐)において、それぞれ機械室被弾も片舷の軸系が生き残り、航行不能とならずに済んだ戦訓があった。この機関配置の方式はすでにフランスやアメリカなどで駆逐艦から戦艦に至るまで広く採用されており、フランス・アメリカ海軍艦艇の強靭さの一因であった。

wikki「松型駆逐艦」
二本の細い煙突の分散配置が特徴の松型。(他の日本艦はボイラー室を集中させているため、太い一本煙突が多いです。そのほうが甲板施設配置が自由になるしね)

また、これらの記事には書かれていないんだけど、魚雷を受けて浸水し船が沈下(アメリカ)あるいは傾斜(日本)した時、アメリカ艦と比較して日本艦が沈みやすかった理由と考えられるものがあります。それは船の横っ腹(舷側)にある窓(舷窓)の有無です。

窓があれば、船体が沈めばそこから海水が船内に浸水してきます。もちろん戦闘時には蓋を閉めるでしょうが、衝撃で飛んだりするでしょうし、危険なのは間違いないですね。

てなことで、アメリカの軍艦は戦争開始後すぐに舷窓を全廃しました。日本の軍艦はそのままに戦争を続け、ようやく戦争後期(昭和18年8月〜)に主要防護区画の前後部居住区を対象に原則閉鎖としました・・・というのは、士官室や兵員室などの大区画に1つは認めたから・・・(雨倉孝之「海軍ダメージ・コントロール物語P96,P204)

  うーん、これも被害を被った時の沈没しやすさに大きく関係していたように思いますね。さてどうなんだろう?

 ただ、舷窓はただ閉鎖すればいいってもんでもなく、通風・換気機能を果たしているわけだから、舷窓閉鎖とともに強制あ(機械)換気とか空調とかも合わせて考える必要もあるわけですね。 ただ縦隔壁を失くす とか、舷窓を失くす と言うことだけでなく機関配置を変更したり、機械換気設備を増強したり、「総合的かつ俯瞰的に」考えていく必要があるわけですね。 それが設計の面白さでもあり、難しさでもあるのかな と。

 

※日本の重巡が沈みやすかった理由について 三野正洋「日本軍の小失敗の研究」では次のように書かれています。意味をしっかりと理解できてないのですが、ここでは「縦」隔壁ではなく機関配置の重要性について触れているようです。

日本重巡の場合、もっとも主要な防水用の区隔(主として隔壁)は、機関室の前後につけられていた。これは、平均四基からなる主機関を二基ずつ平行に設置したことによる。二基ずつ縦に並べ、その中央に隔壁がくる。 ところが同じ四基の主機を並べるにしても、アメリカの場合、それを少しずつ前後にずらすような工夫がなされていた。 これにより区隔の設け方が複雑にはなるものの、隔壁の間隔をずっと狭くすることができる。 このため万一浸水がはじまっても、一定の部分だけに抑えられるのである。・・・

用語が異なるし、文字だけで図がないのでよくわからんけど。こんな感じなんだろうか? いや、これだと隔壁の間隔は狭くならんなあ。てか、縦隔壁がないと、間隔は狭くならないんじゃ??

阿賀野型巡洋艦の改造・・・

マニアックな趣味の話ですので、興味のある方だけどーぞ。

第二次大戦中、日本海軍の軽巡洋艦「阿賀野型」の話です。

日本海軍が最後に造った軽巡洋艦がこの「阿賀野型」です。阿賀野型は全部で4隻造られ、写真はその中で最も有名な3番艦「矢矧」です。なかなか近代的で、かっこいい船ですよね。「矢作川」から命名されたこともあり、僕が一番好きな軍艦です。矢矧は1945年(昭和20年、終戦の年)に戦艦大和の沖縄特攻に随伴し沈没しました。。矢矧が完成したのは1943年だから、文字通り「新鋭艦」だったのです。が・・・

阿賀野型は戦前に設計され要求された能力は「水雷戦隊の旗艦」。要するに魚雷戦に特化した軍艦だったのです。でも竣工したときには魚雷戦なんて無く、敵は航空機や潜水艦ばかり。高性能な艦ながら対空、対潜戦闘には十分対応しきれなくなっていました。新造配備時の連合艦隊参謀長のコメント「果たして現下の要求に答えられるのか」。・・・このヒト本シリーズの設計承認にも関わってたんだけど・・・新車で出たら時流に合わず、すぐ新古車になっちゃった、かわいそうな艦です。

阿賀野型の主兵装は、対水上戦闘を考慮した15cm連装砲3基6門と魚雷戦用の61cm四連装魚雷発射管を2基8門(船体中央部に前後に2基配置し、左舷右舷どちらの魚雷戦に対しても8門の魚雷を同時発射可能。さらに予備魚雷8本と装填装置を搭載しており、すぐに再装填して2回目の魚雷攻撃が可能。)

対水上に重点が置かれ、対空兵器(主に高角砲)は8cm連装高角砲2基4門と少ないです。あとは水上機2機とカタパルト1基。
まあ、船が小さいんで、対水上兵器とと対空兵器の両方を十分に積むのは無理。

対空能力が低い・・・ことはわかっていたんですが、実戦での同型の課題として「艦橋の防空指揮所※が狭く、後方警戒に死角がある」「8cm高角砲を10cm連装高角砲片舷2基計4基に換装するよう要望」「後方の対空兵装が少ない」とさんざんでした。 

※対空戦闘時に艦長が艦の回避運動を指揮し、砲術長が対空射撃を指揮し、またその情報となる見張りを行う露天指揮所。

矢矧の防空指揮所  指揮所後ろに構造物乱立で、確かに後方視野ゼロ。敵機が見えないよ〜。
①方位盤照準装置(主砲用)②21号電探(レーダー)③測距儀基部④電探室⑤方位測定器

じゃあ、反省事項を踏まえて4番艦である「酒匂」を対潜能力を備えた防空巡洋艦に改造したらどうなるかやってみました!これなら活躍してくれたんじゃないかと妄想するのも楽しいんでね。まあ実際には、1945年の日本海軍には軍艦に給油できる油がほぼなかったから、活躍は無理なんだが(笑)。

主な改善点は3点
・「艦橋の防空指揮所が狭く、後方警戒に死角がある」→船が小さいんで、狭いのは仕方ない。後方の視界を確保しましょう。
・「8cm高角砲を10cm連装高角砲片舷2基計4基に換装する」→船の大きさから舷側にある高角砲の拡大換装は無理。代わりに対水上戦用の15㎝主砲6門(前部4門、後部2門)を10cm高角砲8門(前部4門、後部4門)に換装し対空能力(特に後方)を強化してあげます。主砲は下ろしちゃったので、敵水上部隊が来たら、魚雷を放って逃げる!
・もともと「船体中央部に前後に魚雷発射管2基を配置し、その上に飛行甲板とカタパルトを設置」してるんだけど、どう見ても重心が高すぎ(top-heavy)。重心はダメージを受けたときの復元性や、回避運動で急旋回するときに効いてくるので、低いに越したことないですから。

→8門全部をぶっ放す魚雷戦は無いのだから、魚雷発射管の配置を工夫して、飛行甲板とカタパルトをできるだけ1階に配置し艦の重心を下げます。予備魚雷と装填装置は遁走用の速度稼ぎのため、重量軽減すべく撤去!

で、こうなった↓ 

防空指揮所 後ろの構造物は、高射装置(高角砲の照準装置)と方位測定器だけになり、後方視界は確保できるはず。21号電探は精度が低いようなので、高性能の13号電探を後部マストに追加し、電探室も移設。測距儀と方位盤照準装置は撤去。砲撃戦はしないから!
主砲の変化
飛行甲板は1階に。魚雷発射管はカタパルトを挟む形にして片舷4門(重巡古鷹に類似した配置)
艦尾に爆雷投射器を追加。この時、水上から潜水艦を攻撃するのは「爆雷」しかないのです。ちなみに、投下軌条はもともとついていました。

てなことでご満悦していたわけですが、改造してみて分かったこと。と言うか、パーツ取りに利用してて薄々分かっていましたが・・・

軽巡洋艦をわざわざ防空巡洋艦に改造するより、秋月型駆逐艦を新造したほうが良策ってことに。

秋月型防空駆逐艦(実在)

6700tの阿賀型巡洋艦か、2700tの秋月型駆逐艦の選択です。そりゃ巡洋艦のほうが機銃とか一杯積んでるし、飛行機と8cm高角砲もあるけれど・・・海軍としては小さな駆逐艦を1隻でも多く造ったほうがいいですわ。燃費だって違うしね。  ってことで、この改造の実現性は極めて低かったものと思われます。模型としては悪くないと思うんだけど(笑)。

   ※記述は、ほぼすべてwikiを参考にしました。

追記。日本海軍では、昭和17年度の艦船補充計画(⑤計画)で、4隻の小型巡洋艦(815号型軽巡洋艦と呼ばれる)を建造する計画がありました。wikiによれば、防空巡洋艦で要目は以下の通りだそうです。

基準排水量:5,800t
兵装:65口径10cm連装高角砲4基8門(いわゆる長10cm高角砲)
航空機:2機
これ以上の詳細は伝わっていない。

815号型軽巡洋艦

排水量が大きすぎるけど、改造艦は偶然主兵装と航空機数が一致してます。日本海軍なら、たぶん魚雷装置は載せたでしょうし、案外こんな感じの船だったのかもしれません。作った感想としてはスペースの関係上、航空機2機と10cm連装高角砲4基を載せて排水量6000t以下に抑えるのは、難しいような気がするなあ・・・

追記 もし日本海軍がアメリカの『アトランタ級防空巡洋艦』を建造したら という題で、再度阿賀野型巡洋艦の改造を扱いましたので、よかったらこちらもどうぞ。