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世界最大の「大和型」戦艦を解剖する『船体構造編』
Internal structure of the Yamato class『structure』

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起工日昭和12年/1937年11月4日
進水日昭和15年/1940年8月8日
竣工日昭和16年/1941年12月16日
退役日
(沈没)
昭和20年/1945年4月7日
(坊ノ岬沖海戦)
建 造呉海軍工廠
基準排水量64,000t
全 長263.00m
水線下幅38.9m
最大速度27.0ノット
航続距離16ノット:7,200海里
馬 力150,000馬力

装 備 一 覧

昭和16年/1941年(竣工時)
主 砲45口径46cm三連装砲 3基9門
副砲・備砲60口径15.5cm三連装砲 4基12門
40口径12.7cm連装高角砲 6基12門
機 銃25mm三連装機銃 8基24挺
13mm連装機銃 2基4挺
缶・主機ロ号艦本式ボイラー 12基
艦本式ギアード・タービン 8基4軸
その他水上機 6機(射出機 2基)
  1. 艦首形状
  2. 推進器・舵
  3. 機関と艦のサイズ

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「大和型」はなぜ建造されたのか

「ワシントン海軍軍縮条約」「ロンドン海軍軍縮条約」の両条約からの解放が約束された日本は、早速新型戦艦の建造準備に取り掛かります。
別に考えるだけなら条約違反じゃないので、新型戦艦やその艦に乗せる主砲、機関や装甲などを研究しても何にも問題ありません。
建造以外の動きは米英ともに抜かりなく行っています。

対米英7割に甘んじてきた日本ですが、解放されたからと言ってすぐに同じ数を揃えることなんてできません。
そもそも数で並び立てるほど国力も強くありません。
なので解放されても日本は変わらず「個艦優越主義」を根っことして構想を立てるしかありませんでした。

昭和9年/1934年なんてまだ【蒼龍】が起工した年ですから、どこの国でも最も強いのが戦艦であることは揺るぎありません。
つまりアメリカ、イギリスに圧倒的に優位に立てる戦艦を建造することが、日本にとって何よりも重要なことでした。

日本はまず世界が次の戦艦に何口径何センチ砲を搭載するかを考えます。
そしてそれを上回るには何口径何センチ砲が必要かを同時に考えるわけです。
その結果、特にアメリカが18インチ(45.7cm)砲を搭載する戦艦を建造する場合、著しい速度低下とバランスを損ねるか、パナマ運河を通過できないサイズになるかのいずれかになると想定しました。
ということは、アメリカに勝つには46cm砲を積めばまず5年間はリードできる、ということになりました。
実際に「アイオワ級」は最大33ノットを発揮することが可能ですが50口径16インチ三連装砲3基、計画のみで終わった「モンタナ級」も同4基であることから、この考察は正しかったわけです。

最初この最新戦艦は20種類以上の計画案より絞り込まれた「A140-F5」と呼ばれていました。
しかし直前になって実験的に11号10型ディーゼルを搭載した【大鯨】が故障を頻発させてしまいます。
連合艦隊旗艦となり、巨大で装甲も分厚い「A140-F5」ですから、もし機関故障でも起こそうものなら戦力的にも時間的にも士気にもとてつもない影響を及ぼします。
機関の本格的な修理や取り換えは一大工事で、上部構造物を撤去して、装甲を撤去して、機関を取り出して、修理をして、機関を戻して、装甲を張りなおして、上部構造物を戻します。
数ヶ月なんてとんでもない、【金剛】は主機換装その他の工事で1年半かかっています。
万が一国防の危機の時、世界最強の戦艦はドックでお休み中です、なんてなると目も当てられません。
なので残念ながら燃費や排水量が悪化することを受け入れて、新しく「A140-F6」の設計案での建造が決定しました。
この「A140-F6」案が、現実の「大和型」となります。

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艦首形状

「大和型」の船体の特徴では、まずは球状艦首、すなわちバルバス・バウというものが挙げられます。
艦首形状というものは凌波性を高める上で重要で、例えば【二等輸送艦】のような平面で波を押しのける形状だと、当然抵抗が大きいです。
抵抗が大きいということは出力に対してロスするエネルギーが多い、すなわち燃費や速度に影響しますから、艦首形状は船を造る上で重要な個所です。

これまではまっすぐ鋭いクリッパー・バウ、曲線を描くスプーン・バウ、2つの曲率を組み合わせたダブルカーブド・バウが採用されてきましたが、より効果的な凌波性を生み出すとされたのがバルバス・バウです。
日本では「大和型」の他「翔鶴型」「大鳳型」「飛鷹型」「大淀型」「阿賀野型」と条約脱退後の艦艇で採用されています。

艦首の末端に丸いこぶみたいな出っ張りをあえて作り、ここで意図的に波を作り出します。
その波と直線部分が生み出す波が上手くぶつかり合って、波の抵抗をもう一つの波で打ち消すという原理になります。
「大和型」は最大速度である27ノットが最も造波抵抗が低くなるように設計され、長さは3mと、「翔鶴型」などのそれよりも明らかに大きいサイズでした。
計算では、このバルバス・バウを採用したこと(+シャフトブラケット・ビルジキールの取付角度調整)で27ノット航行時の抵抗は15,820馬力分が節約できたとされています。
全長換算だと5~8%の削減に値すると言われていて、10数メートルの短縮につながっていると考えるとすごい効果です。[1-P42]

バルバス・バウはこの球体を造るのにかなり苦労しました。
もともと鉄や鋼板を球体にするのは大変な作業です。
熱した鉄をひたすらハンマーで叩き、冷やして形を固定してからまた熱して叩くの繰り返し。
しかもこの作業を船台上にある船の下でカンカンやってると、果たしてどれほどの時間がかかり、そしてそれが精密かどうかもわかりません。
なのでここは球体だけ別で造って、あとで鋲を打ち込んで取り付けるというブロック工法で難局を乗り切っています。

出典:『軍艦雑記帳 上下巻』タミヤ

このバルバス・バウですが、単にこぶがあるだけならもったいないということで、この底あたりに零式水中聴音機が左右1基ずつ搭載されていました(搭載時期は昭和18年/1943年秋ごろ以降のそれぞれの改装時と思われます)。
対潜兵器としては当時最新のもので、性能は全力航行中の砲撃が30km以上先の海面に着水しても、その着水音が聞き取れた、また停止中に30km先の味方の潜水艦の音を感知したりと結構優秀な性能を発揮しています。
艦橋同様【比叡】で試験運用がされており、「大和型」に搭載されたのは改良の4型だそうです。
ですが相変わらず騒音には弱く、1番、2番砲が旋回したり砲撃したりと振動や大きな音で性能がガクンと落ちてしまうため、特に戦闘中に威力を発揮させるのは難しかったと思います。
また停止中の水中見張り用としての性能はよくても対潜警戒用としては大した効果がなく、安心できる兵器ではありませんでした。

艦首にはもう1つ大きな特徴があります。
「大和型」はそれまでの戦艦と比べると、大きいは大きいのですがさほど堅苦しくなく、上部構造もごちゃごちゃせず、横顔はまるででっかい巡洋艦っぽく見えるのは私だけでしょうか(無論正面から見れば紛れもなく戦艦)。
実は「大和型」は巡洋艦のように大きなシアーをつけているため、過去の戦艦とはまるで違う外観を持っています。

シアーをつける理由は当然凌波性をよくするためですが、その他に主砲の重心を下げるという役目も持っていました。
とにかく「大和型」の46cm三連装砲は重い、約2,760tもあります。
「秋月型」1隻分の重さになるこの主砲があるだけで復原性が損なわれてしまいますから、でかい艦橋、でかい主砲に対してどうにかして重心を下げる工夫をしなければなりませんでした。

出典:『軍艦雑記帳 上下巻』タミヤ

その方法として選ばれたのが、長いシアーと1番砲塔を底としたなだらかな坂を形成することでした。
1番砲塔が一番低い位置に来ることは、2番砲塔の高さを抑えることにもつながります。
さらに艦橋をほぼ中央に置くことで重心が前方に偏らないようになり、重量のバランスも考慮されて全てが綺麗に合致したのがあの巡洋艦のようなデザインなのです。
重心を下げて乾舷を高く取ることは、痛ましい「友鶴事件」の反省に基づいたものです。

ですがこの戦艦のシアーは「大和型」だけの特徴ではなく、アメリカの「サウスダコタ級」「アイオワ級」にも見られるものです。
特に高速性がかなり重要視された「アイオワ級」は、全長の長さや2本の煙突と高い後部艦橋という「大和型」以上の上部構造物もあってか、なおさらシアーの大きさが目立ちます。
ただし「大和型」のように1番砲塔付近が最も低くなるような形ではなく、まっすぐな甲板が艦首に向けてだけ高くなっているだけです。

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推進器・舵

速度は最初の性能希望案では30ノットと高速戦艦化が求められましたが、あまりに大きくなりすぎるということで断念され、27ノットの速度に落ち着いています。
言うまでもないことですが、41cm砲にすれば30ノットも問題ありませんから、攻撃力をとった「大和型」と速度をとった「アイオワ級」が同時代に生まれたということです。

とはいえ64,000tもの巨体を動かすためには相応の推進器(スクリュー)が必要です。
推進器は4基ですが、設計案の中には高速発揮の為に6基という案もあるほどでした。
4基という数は一般的なものですが、サイズは「長門型」の直径4.2mに対して5.0mとかなり大型になっています。
「大和型」の出力は150,000馬力ですから、1基あたり最大37,500馬力分のエネルギーを推進力に変換する能力ということになります。

推進器は鋳造なのですが、これがまた非常に難しい作業でして、推進器は羽の形状が左右対称ではないため両側の比率を緻密に計算する必要がありました(左右対称の羽もありますが、「大和型」では烏帽子型に分類される形状のものを採用)。
鋳造の技術は日本も決して劣っていたわけではないのですが、強度面では欧米に差を付けられていたようです。
主舵と副舵を繋ぐ大型の船尾材鋳物は、計画の77.2tより14tもオーバーする有様で、でかい鋳物は日本はかなり苦手な分野でした。

それらを4枚製造した後、ボスと言われる中心部分に均等に、しかも正しい角度で取り付けなければなりません。
この角度もまた重要で、羽は先端ほど大きく回り、付け根ほど小さく回りますから、適当にベターっと貼り付けると推進器に押し出される水のスピードが場所によってぐちゃぐちゃになり、水同士がぶつかってまともに進めなくなります。
なのでポテトチップスのような弯曲した形になり、付け根が前、先端が後ろになるような形になって、各部分で押し出された水が他の部分が押し出した水にぶつからないように設計されています。
他にも甘い設計だと回る度に気泡が発生して、その気泡の弾けにより推進器が徐々に傷付いていく危険もあるため、ここまでのサイズの推進器製造はかなりの困難が生じたはずです。

舵は左右ではなく前後に主舵と万が一のための副舵が取り付けられました。
当然併用して使うこともできます。
主舵と副舵は15mも離れていますが、これは被弾・被雷時に両方とも破壊されないようにという配慮からです。
主舵のサイズは38.9㎡ですが、実は【大鳳】がもっと大きい50.22㎡を誇っています。
舵取り機室も機関と同様に失うと大変なことなので、ここも側面に装甲が張られています。
研究段階では副舵を艦首に取り付けるということも考えられていましたが、不適とされて現実の配置となりました。

64,000tの「大和型」を操るこの2つの舵。
「大和型」はその能力に対してかなりコンパクトな戦艦なのですが、そのおかげで旋回性も見た目に似合わず優れていました。
突出しているのが旋回半径の狭さで、つまり回るときにどれだけ小さい円を描けるか、ということです。
実は「金剛型」よりも旋回半径が狭いのです。
「大和型」の旋回直径は26ノット時で縦589m、横640mに対し、【霧島】は縦871m、横826mでした。
ただし「大和型」は舵角35度に対し「金剛型」は30度なので、見える数字よりかは若干差は縮まります。
それでも「大和型」の全幅が38.9mで全長263m、「金剛型」が31mと219mですから、とんでもなく小さい旋回半径だったことがわかります。
ちなみに「大和型」の旋回縦距は日本の近代戦艦の中ではなんとトップです。
(船は曲がりはじめに膨らむため綺麗な円を描いて旋回しませんから、縦の直径と横の直径は異なります。曲がりはじめから90度回頭するまでの縦距離を旋回縦距、曲がりはじめの位置に対する180度回頭の横距離を旋回径と言います。)

参照資料
安全な操業のために

また転舵時の船の傾斜も9度と非常に小さく、安定性は抜群でした。
これには通常1本のキールであるところ、「大和型」は2列並んでいることが影響しているでしょう。
主砲の砲撃の反動が非常に大きいため、船を安定させるために採用されたものでした。

ですが舵がきき始めるのはめちゃくちゃ遅く、舵輪を回してから艦首が動き出すまで90秒以上はかかったと言われています。
つまりどれだけ遅くても1分半前までに全ての出来事を予測して、爆撃とか魚雷とかを回避しないといけないのです。
それでも「シブヤン海海戦」などで【大和、武蔵】はともに魚雷を何度か回避していますから、手も足も出ないというほどではありません。
遅さの原因は明らかに舵面積の小ささで、これはさすがに正しい計算がされていなかったと言わざるを得ません。

そんなわけですから副舵なんてもっと悲惨です。
副舵だけでも旋回はできますが、惰性が強すぎてそれを戻すことができないのです。
となると副舵だけで方向を変えるには一旦停止するしかありません、使い勝手悪すぎです。

出典:『軍艦雑記帳 上下巻』タミヤ

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機関と艦のサイズ

機関に関しては、日本はこれほどの超巨大戦艦を扱うわけですから、燃費を少しでも抑えるために何とかディーゼルを採用したいと考えていました。
ディーゼルはタービンよりも燃費がいいし、装備が減るのでスペースの余裕ができるもしくは船全体のサイズ軽減につながるし、被弾したとしてもボイラーのように蒸気が噴出することもないし、戦艦クラスになるといいこと尽くしでした。
一方でディーゼルそのものがタービンより重いし、振動が大きいという問題があります。
この振動の大きさはディーゼルそのものの精密性にも大きく影響するのでかなり難しい技術でもありました。
そして先述の通りディーゼルは【大鯨】で度重なる故障を起こしてしまいました。

設計案ではディーゼル一本もしくはディーゼルとタービンの併用で、併用の場合は巡航時にディーゼルを使い、速度を上げるときにタービンも使って出力を上げるということが考えられていたのですが、こうしょっちゅう問題を起こされると信頼性に欠けてしまいます。
しかも機関は船の心臓部分ですから、点検はともかく修理、特に機関を取り上げるなんてことになるととてつもない労力と時間がかかります。
それが最大の戦艦で行われるとなると、戦力ダウンも甚だしいため、やむを得ずタービンだけで機関を構成することになりました。

ディーゼル機関の断念には、藤本喜久雄造船少将の失脚と急死によって発言力が復活した平賀譲の存在も影響しています。
果たしてそれがいいことだったのか悪いことだったのかはわかりませんが、ちょうどこのタイミングで造船分野は革新から保守へ変化しています。
タービンへの切り替えにより、馬力は135,000馬力から150,000馬力へ引き上げられました(速度据え置きの27ノット)。
構成は8基4軸推進のタービンと12基の缶で構成され、タービン1基あたり21,000馬力を安全長期利用を狙って90%の出力に抑え、あわせて150,000馬力となります。
缶1基で12,500馬力というのは、高速【島風】の25,000馬力のたった半分ですから、めちゃくちゃ安全策を採っています。
過負荷での最大出力は【大和】で166,120馬力、最大速度は27.8ノット、【武蔵】は166,520馬力で28.1ノットを発揮しています。

タービン機関へ変更になったことで、搭載する燃料の量も必然的に増えてしまいます。
航続距離の計画は16ノットで7,200海里。
実はこの航続距離は改装後の「長門型」の16ノット:10,600海里や「金剛型」の18ノット:9,800海里をかなり下回っています。
「翔鶴型」も18ノット:9,700海里ですから、明らかに排水量の重さが原因で、他の戦艦より足の短い存在となりました。
この航続距離を発揮するために搭載される燃料は6,300tと計算されます。

ところがこの時期の艦艇の航続距離は軒並み計算が厳しすぎ、実際は計画よりも長い航続距離を発揮する船ばかりでした。
「大和型」も例に漏れず、6,300tだと11,000海里は航行可能だということがわかります。
他の戦艦らと遜色ない航続距離を発揮することができた「大和型」でしたが、このため余分な排水量を使ってしまいます。
計画の公試排水量68,200tに対して実際は69,100tとなったことで、のちに搭載燃料は計画の7,200海里に必要な4,200tに減らされています。

タービン機関そのものですが、機関2基1セットに対してボイラー3基を1セットとして1つの推進軸に直結していました。
缶室は12缶全部防水区画かつ操作室持ちとものすごい保険が掛けられていました。
当然1つ2つの缶室がやられても、他の缶で賄えるようにするためです。
こうするためにあえてボイラー1基の性能を落とし、数を増やして1回の被害を抑えようとしています。

機関配置は結構極端で、缶室が縦に3つ並んでその後ろに機械室、そこから推進軸に繋がる形が1セット。
これが4つ並列に並ぶ形状でした(厳密には復水器、水圧器の配置もあってちょっとずれる)。
缶室の真上には艦橋があり、そこから艦橋から距離をとるように後ろに傾斜している煙突に排煙が集中しています。
この形だと外側の缶、機関がダメになっても内側の缶、機関は結構重厚に守られることになるので、そこそこの浸水でも2軸推進は維持できるように設計されています。

メリットとしては、ボイラーとタービンの防御観点からするとのちの「丁型」などのようにシフト式(機関と缶を縦に複数組並べて、一撃で航行に著しい支障が出ないようにする方法)のほうがいいのですが、シフト式だと全長がどうしても長くなります。
ただでさえ大きな「大和型」ですが、大きいことはいいことではありません。
小さくて強いが軍艦として優先されるべきことです。
4基並列とすることで全長を短くすることができるほか、守る面積も小さくなるため装甲重量の軽減にもつながっています。

実はこの「大和型」、最大の排水量を誇る戦艦でありながら、最も苦心したのは小型化でした。
建造に関わった者たちは皆どこが凄い、どこで満足いく出来だったということを実感として持つでしょうが、この小型化を称賛するのは全員かもしれません。
海軍が要求した性能の戦艦を他国が建造すれば、7~80,000tはすると計算された戦艦を、たった64,000tで(厳密にはもう少し軽くできた)建造したことが、造船部として最も誇るべき技術でした。
蓋を開けてみれば内部構造が「サウスダコタ級」とそっくりだったというのは、「サウスダコタ級」も防御を固めた上でギリギリまで絞り込んだ設計だったので、小さく(軽く)強く造るとなると、たどり着く先は一緒だったのでしょう。

そもそも「大和型」と言えば最強の主砲を搭載したことと相まって、世界最大という印象を持たれていることも多いことでしょう。
しかし排水量は確かに世界最大ですが、実は全長については世界最大ではありません。
「大和型」は全長が263mに対し、「アイオワ級」は全長270.4mと、全長に関しては「アイオワ級」のほうが長い設計となっています。
これは「アイオワ級」の建造コンセプトとして空母との随伴が絶対だったことから、火力も当然ながらまずは高速であることが重要だったためです(空母を護衛することになったのは結果で、当初は共同運用の計画です)。
この設計もあって「アイオワ級」は設計上では33ノット、運用上では30ノットの発揮が可能でした。

ただ最長ではないというだけで相当でかいことには変わりありません。
水線幅38.9mとめちゃくちゃ横に広いため、側面からだけでは前面からのイメージをすることはできないと言ってもいいでしょう。
全長:全幅=6.76:1.00と「アイオワ級」の8.22:1.00に比べると縦横比の差は歴然です。
でかすぎて迷子が続出するレベルです。
新任は研修を受けた後に「艦内旅行」と呼ばれるスタンプラリーを行うことになるのですが、朝に始まって終わるのが夕方とかそんな程度には複雑でした。

水線幅38.9mというのは、小型化を目指すと同時に吃水を浅くするためでもありました。
吃水が深すぎると、国内の軍港でも一部入港ができない港が出てしまいますし、安定感も失われます。
その他魚雷や機雷の命中確率も上がりますし、抵抗を受ける面積も増えるので、むやみやたらに深くするのは良くありません。

全長を短くしながらも27ノットを発揮した「大和型」ですが、「サウスダコタ級」に至っては「ノースカロライナ級」よりも14.5mも全長が短くなっていて、それでも速度は機関の改良もあって27.5ノットと「ノースカロライナ級」より0.5ノット速くなっています。
「サウスダコタ級」はあまりにずんぐりしすぎて、乗り心地はかなり悪かったようです。
「大和型」の全長に対する水線幅は6.76、「サウスダコタ級」は6.30ですからより幅広です。)

「大和型」福田啓二造船少将が設計主任でしたが、「大和型」の設計は藤本譲りの幅広高GM設計となっています。
上がごちゃごちゃする戦艦なのでGM値が大きくなる設計は当たり前ではありますが、一般的にGM値が大きすぎると安定感が無駄に良く、動揺周期が小さくて乗り心地も使い勝手も悪いという風潮がありました。
「大和型」はそれがあまりに酷く、軍事評論家のオスカー・パークス「こんな大きなGM値を与える日本の造船屋は、造船を知らないんじゃないのか、動揺周期が短くてさぞや困ったであろう」と批判していますが、重心とGM値のバランスがよければ必ずしも高GM値=不適切とは言えません。
「大和型」に乗り心地の悪さや砲の照準に苦労したという話はなく、また「大和型」と似た比率のカーブを描く「最上型」も同様に良好な凌波性を保っていました。[2-P87]

話を戻して、巡洋艦以下の細い船だと両舷からの攻撃で致命的な被害になるかもしれませんが、「大和型」のように横に4つの機関を並べることができるサイズだと、外側の機関で内側の機関を守れますから馬力は半減しても止まることはそうそうありません。
実際に【武蔵】は大量の魚雷を双方から浴びせられましたが、内側の機関は最後まで浸水することはありませんでした。
舷側には50~200mmのNVNC装甲(新ヴィッカース非浸炭装甲)が張られており、しかもそれが艦底までずーっと伸びているため(2種類の装甲を繋いでいるため1枚ものではありません)、多少の魚雷や機雷でも簡単には浸水しない構造になっています。
外板の外にはバルジが装着され、その内側には炸裂威力を吸収する甲板があり、さらに水密縦壁を二重に設けており、とにかく機関部には何が何でも浸水させないぞという思いが現れる設計になっています。

また缶室を集中させることで煙突も1本にすることができ、構造物の削減にもつながっています。
「大和型」の設計案はいずれも煙突は1本だけで、つまり機関配列はこの形でほぼ固定だったと言えるでしょう。
もしディーゼルとの併用だった場合は、外側にディーゼルとフルカンギアを配置し、内側にタービンとボイラーを置く形となります。



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参照資料(把握しているものに限る)

Wikipedia
[1]戦艦「大和」の建造 著:御田 重宝 講談社文庫
[2]艦船ノート 著:牧野茂 出版共同社