Nonlinear Analysis on Advanced Restoring Spring Characteristics (Large Deformation of Fishing Rods)

Abstract

1. はしがき 近年,テニスやゴルフ,スキー,釣りなどのレジャース ポーツが非常に盛んになっており,それに伴い,それらス ポーツに使用される用具の性能が向上しつつも,使われる 用具の機能の一層の高性能化,使用素材の複雑化に対応す るためには科学的な解析が欠かせない.釣竿については, 江戸時代当初の竹竿から現代のグラスファイバーロッドや カーボンファイバーロッドに至るまで素材の変遷はあるも のの,注目すべきこととして釣竿を特徴付けるのは大きな たわみ変形であり,下端を手で支えられる竿は,上端に作 用する魚の抵抗力によって円形状に大きく撓むことが観測 される.釣竿は極めて細く,柔軟性があるため大きく変形 するのであり,多年にわたる経験あるいは色々な実験的研 究によってその変形特性が明らかにされているが,理論的 研究は乏しく1),2),未だ不明な点が多い.特に,多くの釣 人が経験することであるが,魚を捕獲するために魚を水中 から引き上げる動作を行なったのち魚の掛かった釣竿を次 第に垂直方向に傾けていくとき,垂直以上の竿保持角度に なると突然魚が釣人の後方に飛び移り移動(言い換えると, 竿が後方に向かって跳躍し,異なる大たわみ変形に変移す る現象)し,竿の制御が難しくなり,魚の回収に手間取る ことがよく見かけられるが,いままでこの現象を理論的に 要領よく説明することができなかったのである.ただ,こ ういった釣竿の不思議な大たわみ変形の研究は,究極には テーパー付き細長い棒の非線形大変形問題に帰着するもの と推察される.奇妙なこうした変形の類似例として,ス ポーツ分野での棒高跳びのポール3)~6)や洋弓7), 8),和弓9)~ 11)などの大たわみ変形について,医療分野ではカテーテル 治療におけるガイドケーブル12), 13)の大たわみ変形につい て,また,工業分野では定荷重ばね14)~17),コイルドウェー ブスプリング18),19),弓状ばね20),皿ばね21)などの非線形大 変形について同様な変形挙動が見られており,ここで,釣 竿の大たわみ変形挙動を理論的に明らかにすることは釣竿 のみならず諸分野の非線形大変形現象の力学的解明にもつ ながり,多くの学術的知見が得られる重要な研究である. 以上の観点から,本研究は,釣竿の示す大たわみ変形の力 学的特性およびその力学的挙動を明らかにすることによっ て,釣技術の向上や釣竿の設計法の改善を目指すことが主 高度復元ばね特性の非線形解析(釣竿の大たわみ変形)*