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2011年7月 1日 (金)

風より早く風下へ

DDWFTTW

「ダイレクトリィ・ダウンウィンド・ファスター・ザン・ザ・ウィンド」の略です。

風力で走る車(船)が、「まっすぐに風下に向かって」風より速く走れるか。
もちろん帆では不可能です。これは検討するまでもありません(横成分なら当然風速以上で走れます)。
ここで取り上げる車のミソは、風車に直結されたタイヤを備えている点にあります。

さてこの問題、裏を返せば「まっすぐ向い風に向かって走る風力車が作れるか」ということになります(※)。
風車でタイヤを回す車に、前から風を当てる。これが前に向かって走れるのか。
それが可能なら追い風を追い越すことも可能となるはずです(素人目には無風を超えるポイントで別の考察が必要な気がしますが)。

さて、追い風では発進が問題になります。動画を見ると、発進ではプロペラが後方から風を受けた所から連想されるのとは逆方向にプロペラを回転させながら走り出します。
これは後ろから押す力がプロペラを回転する力に勝って直接車体を押し、タイヤに直結されたペラが逆転してしまっているだけのことです。

やがて速度が風速を超えると(この前後に上記の別の考察が必要になる気がします)、前方からの風ということになります。そこで先の命題に行きつくわけです。
前方からの風によってペラを回し、その力でタイヤを回すことで前進できるのならば、追い風以上の速度で走ることが可能となるわけです。

数年前に模型の動画が論争を巻き起こしたこの問題でしたが、昨年実車Blackbirdが追い風の3倍近い速度で走行することに成功し、一応の決着を見たと言える状況にいたったようです。
そしてこの原理が永久機関を意味するものではない=物理法則に反しないことも解明されているようなのですが、物理にうとい私にはこれ以上の深い理解は不可能です。

ここまで理解するのも荒井君の助けを借りました。
以上の理解は可能であるならばという前提からの推論で、可能であると結論付けるものではありません。動力が載っているなどのインチキがされている可能性は私にはわからないからです(第三者機関が立ち会っていますが)。
しかし実験が公正なものならば信じることができるというのが素人考えです。

なお、この理屈は空中では成り立たないはずです。それでは永久機関になりますので。
タイヤが地面にグリップしていることが前提なのです。
氷のように滑る路面でも成り立たないはずです。スタート時にプロペラが逆回転してしまうからです。

まだ反対説があるのかなと思っていたのですが、すでに学術的には「いかなる物理法則にも反することなく可能である」と結論付けられているようです。
Wikipediaがソースというのがなんですが。

船では難しそうです。走行抵抗に加えて「グリップ」が弱いので収支が合わない気がします。これもあくまで素人考えで。

以上の私が書いた部分は、まるっきり電波な可能性があります。ご注意下さい。

MAKEの記事

※実際には向かい風と追い風では空気と地面の動く割合が異なりますので、ふさわしいギヤ比などが違ってくるんじゃないかと思います。

※さらに考えてみると、向かい風の方が条件が厳しい気がしますがどうなのでしょう。単純に「裏を返せば」ではないのかもしれません。

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