スキージャンプロボットの製作とジャンプ動作の空気力学的研究

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スキージャンプ研究は国内・外ともにシャンツェでの実ジャンプ計測と実験室での基礎的計測の両手法で推進されている。ジャンプは空中試技が飛距離を決定する主たる要因になるが、実ジャンプにおいて得られる空気力学的計測の項目には限界があり、従来では助走スピードや飛行姿勢と飛距離の関係の追究に終始している。また、分析対象は静止姿勢にとどまっていた。本研究の代表者および分担者は風洞実験において、動的姿勢変化を分析対象に置いた気流の時々刻々の変化を調べる重要性に着眼した。それは、気流状態に影響する要素が姿勢変化だけではなく、前の姿勢によってできた変化気流も次の位相の気流形成に関わる事が解ったためである。風洞試験では人間を被験者としてジャンプ動作を負荷すると気流中への着地の危険と人体に向ける注入色素煙による無理が生ずるため、本研究では前年度にジャンプロボットを製作した。本年度には前年度に実施した試験結果を受けてロボットに改良を加え、ジャンプ動作中のロボット周辺・近傍の気流を計測した。静止姿勢および準動的姿勢で得られていた気流状態とは異なった気流剥離領域や空気渦の形成状態を確認した。また、風洞内の力覚センサ台に改良ロボットを据えつけて動作中に受ける揚力と抗力を計測し揚抗比と動作姿勢との関係を明らかにした。実験とは別にロボットと同一の三次元形状を計算器内空間に作製してジャンプ動作させ、数値流体解析して気流状態変化・揚力・抗力を計算し実計測と突き合わせ、また相互補完して最適化を進めた。