COGOG

COGOG方式とは

COGOG（Combined Gas turbine Or Gas turbine）は、異なるタイプのガスタービンエンジンの組み合わせによって、艦船の推進力を効率的に制御する方法です。このシステムは、特に軍艦において、多様な運用条件に応じた速度切り替えを可能にします。

舶用ガスタービンエンジンとその特性

艦船の動力は速度の3乗に比例して必要量が増加するため、高速での運転が必要な場合、出力要求が飛躍的に高まります。たとえば、原速12ノットを基準にした場合、20ノットでは4.7倍、30ノットでは15.6倍の出力が求められます。しかし、軍艦では多くの時間を低速で過ごし、全力で稼働する時期は生涯の内わずか5パーセント程度にとどまります。これにより、高速性能と航続距離の両方が求められ、低速時には燃費効率を最大化する必要が生じます。

ガスタービンエンジンは、往復運動部品を持たないため、静粛性と振動の少なさに優れています。また、蒸気タービン機関と比較して暖機運転が迅速であり、即応性も高い特性があります。しかし、オープンサイクルのガスタービンは部分負荷での燃費効率が悪く、高速運転を高頻度で行わない軍艦にはもどかしい面があります。

組み合わせ機関の必要性

このような燃費の問題に対処するために、組み合わせ機関が用いられます。一般的に、巡航時の出力が全力の20パーセント以下であれば、CODOG（Combined Diesel Or Gas turbine）やCOGOGを用いて低速巡航機と高速機を切り替えて使用します。一方で、30パーセント以上の出力が必要な場合は、CODAG（Combined Diesel And Gas turbine）やCOGAG（Combined Gas turbine And Gas turbine）といった、低速巡航機とブースト用機を併用する方式が推奨されます。

特に、出力が40パーセントを超える場合は、COGAG方式が有利であるとされています。これらの経済的な選択に基づき、60パーセント以上の出力が求められる状況では、1種のエンジンで出力を賄う方がより効率的です。

COGOGの具体的な運用例

COGOG方式とは、低速用と高速用の両方にガスタービンエンジンを使用し、運用時に速度に応じて切り替えるシステムです。通常、1本の推進軸には、1基ずつの低速巡航機と高速ブースト機が取り付けられます。最初にガスタービンが舶用へと導入された際、高速用として位置づけられており、低速機としての役割は蒸気タービンやディーゼルエンジンに依存していました。イギリス海軍では、カウンティ級駆逐艦において、巡航用に蒸気タービン、高速用にガスタービンを搭載し、COSAG（Conventional Steam Turbine And Gas Turbine）方式が実現されました。

1966年に策定された機関系統化計画（SYMES）では、すべての艦艇でガスタービンの採用が進み、14型フリゲート「エクスマス」の試験を契機に、巡航用のブリストル プロテュースと高速用のオリンパスからなるCOGOG機関が開発されました。また、21型フリゲートや22型、42型駆逐艦においてもこの流れが受け継がれました。

海外でも、海上自衛隊のはつゆき型など、オランダ海軍やギリシャ海軍によってCOGOG方式が採用されており、多くの艦艇でその利点を享受しています。

COGOG方式の課題

しかしながらCOGOG方式は、巡航機を持たないCOGAG方式と比較して燃料消費効率が優れる一方で、常に低速または高速のいずれかのエンジンが稼働していない状況が生じるため、 重量と体積の面でのロスが問題となります。このため、燃料効率や航続距離が特に重要視される大型艦では、次第にCOGAG方式が主流となっているという課題もあります。

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