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2005年11月22日 (火)

伊豆に行ってきました

11月17日(木)~19日(土)の2泊3日で伊豆旅行に行ってきました。行きも帰りも普通電車です。この歳になると疲れるので行きに一日、現地一日、帰りに一日の滞在型のんびり旅です。
初日は伊東駅に昼頃到着し、ローカルバスで一碧湖へ、季節外れの平日なので人もまばらでした。そこでつけ麺みたいなきのこと山菜の蕎麦を食べ、バスで伊豆高原駅へ。そこからタクシーで「富士通ヴィラ伊豆」という健康保険の保養所に直行しました。

RIMG0325 広くて立派な設備なのに泊り客は我々夫婦とあとは家族連れが一組だけ、ほとんど貸切。社員でなくても泊まれるのに、なんかもったいない気がしました。部屋も豪華な洋室で高級ホテル並みです。庭を散歩して、ゆっくり温泉に入り、豪華で割安な夕食のあとは、腹ごなしにカラオケを二人だけで歌いまくり、また温泉に入ってゆっくり寝ました。
二日目は、6時に起きて温泉に入り、レストランにいくと、快晴で素晴らしい眺めでした。大室山を背負い、伊豆の海が眼下に広がってました。そこで朝食をゆっくり食べて、軽装で出発。外に出ると空気がとてもおいしかったです。途中のパン屋で焼きたてパンを買い、別荘地の山桜の並木道を城ケ崎海岸に向かって斜面をのんびり歩いて下りました。門脇灯台に登り、地球の丸さを確認し、激しく岩にぶつかる太平洋の怒涛に感激しました。天気は抜けるような快晴でとっても暖かかったです。海では、これから乗る予定の遊覧船が波を蹴立ててめんどくさそうに突進してました。城ケ崎の海の吊り橋を恐る恐るわたり、断崖の脇のピクニカルコースを富戸港にむかって歩きました。途中の小さな岩の岬に全て名前がついているのが面白かったです。途中、江戸末期の砲台を見て、江戸幕府の将軍に魚のぼらを献上したという「ぼら納屋」まで歩き、そこから富戸港の遊覧船乗り場に行くと12時のが出たばかりで1時間待ち。ここでパンで昼食。やっと乗った遊覧船は「お客さ~ん、乗るの? ほんとに? しょうがねぇなぁ~、じゃぁ行くかぁ~」という雰囲気(実際に言ったのではなくそういう感じ)の剛毅木訥さでした。漁師さんの副業みたいで素朴でいい感じです。品もくそもなく、ただひたすら海の上をすっ飛ばして、ゆれることゆれること、船にアドベンチャーって書いてあった理由がわかりました。

RIMG0338 さっき歩いた灯台と吊り橋を海から眺め、日蓮が置き去りにされたという岩らしきものがよくわからないうちに帰ってくることになりました。帰りに不覚にも船酔いになってしまいました。
その後、「払」から小学校から帰る子供が数人しか乗ってないバスに乗り、最後の女の子と一緒に「城ケ崎駅口」で降りました。伊豆急行の「城ケ崎海岸」駅を確認して徒歩で保養所へ、帰りは上り坂でキツイことキツイこと、午後3時に着きました。また温泉に入って、6時にレストランに行くと金曜日で休前日なのに他の泊り客は若い夫婦が一組だけ。夕食後はまたカラオケ貸切で歌いまくり、温泉に入ってテレビで「花より男子」を見て寝ました。
三日目の朝も温泉に入り、レストランに行くと空気が澄んでいて海の眺めが昨日より素晴らしく、伊豆諸島の島々が遠くまで見えました。朝食がおいしくて、ご飯をお代わりしました、9時半に出発。途中の小さな山小屋風の店で手作りのいなり寿司を買い、伊豆急で熱海へ、東海道で小田原へ出て、有名なおいしい和菓子の店「菜の花」で一口サイズの和菓子を買って、小田原城で動物園のぞうを見ながら昼食。あとは小田急で帰宅。おかげで日頃のストレスもなくなり、元気を取り戻せた旅でした。

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2005年11月 9日 (水)

ジャイロミル型風車の揚力を考える

前回のジャイロミル風車(ストレートダリウス風車とも言う)は、発電コイルコアの直下に磁石がある位置からの起動は無理ですが、その他の場合であれば、扇風機が「弱」であってもブレード(羽根)と風との角度(迎角)が特定の位置から動き出すことがわかりました。その理由が揚力の原理によくあっていて面白いと思いました。素人考えで間違っているかもしれませんが考えてみます。

051103youryoku 左の図 をクリックして拡大してご覧ください。【図1】は、書籍「牛山・三野著「小型風車ハンドブック」(パワー社)」の106頁から引用した「翼形の揚力係数と迎角の関係」です。翼は迎角(風と翼弦長との角度)を0°から変化させると揚力係数が変わります。そして、ある角度を越すと急激に落ちます。これが「失速」で、飛行機なら墜落です。下の「Clark Y」が前回のジャイロミル風車の翼形の特性、上の「FX 72-MS-150B」は前々回、失敗した凹みのある翼形の特性です。グラフによると凹みのある翼形の方が揚力係数が高くなっています。でも実験では失敗しました。この理由はなぜなのでしょうか?

同じ書籍によると、揚力は、揚力係数と空気圧力とブレード(羽根)面積とを掛け算したもので、空気圧力は風速に依存するとあります。
失敗した凹みのあるブレードのブレード面積は、高さ225mm、幅48mmですから108平方cmです。一方成功したClark Y翼形のブレード面積は高さ300mm、幅50mmですから150平方cmですから、凹みのあるブレードに比べ面積は約1.4倍です。その分揚力は増しますから面積の増加が利いたのは確かです。
しかし、高さ225mm、幅48mm、108平方cmの凹みのあるブレードも、「Clark Y」翼形で作ったときはもう少し起動特性は良かったのです。ブレード面積の増加だけではどうも説明ができません。

よく考えた末、「迎角の範囲」が関係しているのではないかと推定しました。
【図2】に図示したように、ジャイロミル風車は回転する位置によって風の方向とブレードの角度は時々刻々変化します。
今回、ブレードが【図2】の「A」のブレードの位置にあるとき、扇風機「弱」(風速約2.5m/s)でも起動することがわかりました。これは【図1】でいうブレードの迎角(風との角度)αが揚力の働く範囲だったから起動したと考えられます。
問題は「迎角」の角度の広さです。「Clark Y」の揚力の働く迎角の範囲は0°~約20°です。それに比べ凹みのあるブレードは0°~約10°と狭いのです。
つまり、凹みのあるブレードは迎角の範囲が狭いため、精度が大変微妙です。回転中も「一瞬」にして通過するため揚力が効果的に働かないのではないでしょうか?
一方、「Clark Y翼形」は揚力が利く角度の範囲が広いので、うまく起動するし回転も上がるのではないかと考えました。

【図3】は、起動時にAの位置にあるブレードにかかる揚力の説明図です。風の方向と有効な迎角αの位置にあるとき、図の上の方向に揚力が発生し、その力の回転方向成分(専門的には「ベクトル」といいます)によって起動すると考えます。揚力のほとんどの成分は軸で固定された方向ですので打ち消され、チョットもったいない気がします。

【図4】は、回転を始めた後のブレードにかかる揚力の説明図です。回転しはじめると回転方向とは逆にブレードに向かって「回転による相対風」に示したように空気の流れができます。ですからブレードに当たる風は、図の「総合風」に示すように扇風機の風とのベクトル和になります。この総合風は起動時の風速より大きくなりますから、回転は序々に上がってくるのではないでしょうか。
このとき、揚力が働くブレード位置は図で時計回りの方向の位置にずれていくと思われます。(【図2】参照)

なお、そのほかのブレードの位置では、【図2】のBの位置では、ブレードは回転を邪魔する負荷となり、Cの位置ではわずかに風で押される(抗力)が働き、Dの位置では、回転時でも総合風とブレードの角度は45°に近いですから失速状態で回転を邪魔する負荷になると考えます。
このように、ジャイロミル風車は、揚力が有効に働くのはAの位置の近辺にあるブレードだけです。ブレード全体が風を受けるプロペラ風車に比べると効率が悪いといえます。

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