プロペラを持たない水中推進機の開発

1.研究目的水中で推進力を得る方法としてはプロペラを回転させ周囲の流体を噴出させる方法が一般的である。しかし、この方法は、水深が浅い場所や水中に浮遊物がある所での使用が困難である。そこでプロペラを使用しない推進装置の開発を行った。推力発生方法は、円筒水路の外周接線方向からポンプ等により水を供給し、水路に渦巻き流を発生させそれを噴出させる方法を用いる。2.研究方法推進方法の実証をおこなうため、推進機の模型を製作し水槽での推力測定をおこなった。推力の測定は、推進機に錘を糸でつり下げ錘を秤に設置し、推力発生時と静止時の重量の差を測定する方法を用いた。実証後、推進装置の設計製作を行い、本学土木建設工学科の実験水路において装置の推力実験を行った。実験データを基に装置の改良を行った後、装置をゴムボートに設置し、本学教育学部附属高校プールにおいて走行実験を行い、推進力、走行速度、操縦性等の測定を行った。3.研究成果実験では、噴出口の他端に直径20mmの開口部を設けた管路(内径60mm)にポンプにより130L/minの水を流入させ渦巻き流を噴出させている。噴出流量をポンプにより入力した流量として、推進力の概略計算を運動量の法則から算出すると0.382kgfであるが、実験から得られた値は約0.7kgfであった。これは発生した渦巻き流により他端の開口部から装置外の水が吸引され、噴出口の流量が増加したためと考えられる。即ち、本装置は、ポンプからの入力流量以上の流量により推進力が発生していると考えられる。また、走行実験においては915m/hの速度しか得られなかったが、これはポンプ能力の問題であり、噴出流量900L/min程度のポンプであれば実用に耐える推進力が得られると推測でき、本装置の有効性を確信した。

1.研究目的水中で推進力を得る方法としてはプロペラを回転させ周囲の流体を噴出させる方法が一般的である。しかし、この方法は、水深が浅い場所や水中に浮遊物がある所での使用が困難である。そこでプロペラを使用しない推進装置の開発を行った。推力発生方法は、円筒水路の外周接線方向からポンプ等により水を供給し、水路に渦巻き流を発生させそれを噴出させる方法を用いる。2.研究方法推進方法の実証をおこなうため、推進機の模型を製作し水槽での推力測定をおこなった。推力の測定は、推進機に錘を糸でつり下げ錘を秤に設置し、推力発生時と静止時の重量の差を測定する方法を用いた。実証後、推進装置の設計製作を行い、本学土木建設工学科の実験水路において装置の推力実験を行った。実験データを基に装置の改良を行った後、装置をゴムボートに設置し、本学教育学部附属高校プールにおいて走行実験を行い、推進力、走行速度、操縦性等の測定を行った。3.研究成果実験では、噴出口の他端に直径20mmの開口部を設けた管路(内径60mm)にポンプにより130L/minの水を流入させ渦巻き流を噴出させている。噴出流量をポンプにより入力した流量として、推進力の概略計算を運動量の法則から算出すると0.382kgfであるが、実験から得られた値は約0.7kgfであった。これは発生した渦巻き流により他端の開口部から装置外の水が吸引され、噴出口の流量が増加したためと考えられる。即ち、本装置は、ポンプからの入力流量以上の流量により推進力が発生していると考えられる。また、走行実験においては915m/hの速度しか得られなかったが、これはポンプ能力の問題であり、噴出流量900L/min程度のポンプであれば実用に耐える推進力が得られると推測でき、本装置の有効性を確信した。