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 尾翼を胴体に接着。主翼パイロンのソケットを胴体に接着。というと簡単そうですが水平・垂直とも尾翼は胴体に対して角度が指定されているのです。ろくな治具も準備せず重くなるのも承知で瞬着使用。
 主翼パイロンソケットは重心位置を図ってから決めるのですが 教科書によると「よほど尾翼を重く作らない限りは、ほぼこの近くにくる」、という位置より、かなり後退。
 よほど尾翼を重く作ってしまったわけです。
 本日の記録は取り敢えずここまで。
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 フィルム貼り一応終了。ケースは四隅を補強も兼ねてエル字型の段ボールを貼って組み立て。どういう構造にするか設計図無しで作りながら考えます。


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 室内機はケースが必須。最初は参考書通り3㎜ベニヤでと思ったのですが、内部工作が今ひとつ納得いかなかったのでモックアップのつもりで取り敢えず段ボールで作成。とはいえ、近所のスーパーのバックヤードから調達などといい加減なことはせず、ちゃんとバージン段ボールの一枚ものから切り出しです。糊代も何も考えず只展開図通りに切り出して折り曲げただけです。工作はこれから。
 主翼のフィルム貼りは片翼部分を取り敢えず。ひどい出来ですがあまり深く考えない。
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160703_1 上段が垂直尾翼、下段が水平尾翼。相変わらず紙貼りは苦手ですが、尾翼はまあこの程度です。







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160612_11602 本日は、主翼の上反角取り付け。ペラの作成。明日はいよいよフィルム貼り。 
 重量を測定しました。骨組み段階で3g。キット説明及び参考資料によれば完成機体(除くゴム)で1.5~2.0gとのこと。 いやはやです。
 1gの差とはいえ翼荷重が1.5倍ということは飛び方はぜんぜん違ってしまうのでしょう。 原因は接着剤をエポキシにしたせいかな。あとはもう少し機体各部の整形に努めます。
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 本日は胴体まわり。コメタルと後部のゴムフック。肝心のペラシャフトです。残りはまた明日。








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 いつか再開と思いながら時間が経ってしまいました。
 F/Fはゴム研究以来本格取り組みなしでペーパーH/Lでお茶を濁していましたが、14年の12月に飛びすぎで紛失。
 翌15年は飛ばない方(http://blog.livedoor.jp/augment21/)専念でしかも11月以降は仕事がてんやわんやでそれもできず。
 年が明けて4月一杯でそれも終わって5月のリハビリ期間中にスポンサー殿から資料送付があり、その中に野中繁吉・大先生の「室内競技用機集」がありました。
 1983年の新装2刷版で30年以上前ですがかなり高度な内容を分かりやすく、データ&図面もきちんとあって誠文堂新光社も良い仕事をしていたんだ。
 ということで昔から気になっていた天井近くの積みキットについに着手。最後までいけるかな。
 それにしても、このキットも大先生監修で素晴らしい。恐らく20年以上経っているのではないかと思いますが材料の1ミリとか2ミリのバルサ棒が曲がっていない。よほど材料を吟味している。付属品、図面、解説も必要十分。さて無事に初飛行までいけるか。取り敢えずは骨組み。

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左の2枚はキット付属の型紙を使って組み立て中。右端の画像は定盤から外して型紙を取り除いたところ。画像の下部は前後接着して整形した胴体の画像です。
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141101_1141101_2 飛ばした記事は2009年7月5日以来、実に5年ぶり。このBLOGは飛ぶ模型飛行機のためのものですが情けないことです。前回の記事で作成したHDLを4日ほど前にも海に近い公園でパチンコ発射したのですが、それほどの風でなくとも軽さと小ささで風に正対すると煽られて棒立ち後退失速となり、まるで飛行にはなりませんでした。
 本日は午前中の比較的穏やかな天候で場所も変えてなんとか飛んだ格好となりました。滞空時間はお恥ずかしい数秒間ですが、それでも広場から飛び出しそうになって気がもめました。何とか飛行状態をとデジカメで9枚撮って機影を捉えたのはこの一枚だけ。一人二役は難しい。

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そろそろ一年ぶりというご無沙汰となってしまいました。
ペラ研究が終わって疲労困憊というわけでもありませんが、その後はもっぱら飛ばない飛行機(等)の方に専念しておりました。いつかは再開しなければと思いつつ骨ばかりの機体を見ていたのですが、たまたま仕事の関係で大きなホールでのイベントに参加することになりまして、これもたまたま職場で模型飛行機が趣味であることなど話していたものですから、室内飛行機というのがあるんだよ、作ってもってきて当日飛ばすよ、と宣言してしまい、かねてよりの室内機キットを引っ張り出してみたものの、とても一日で出来上がるようなものではなく、(なにせ、X十年前の野中繁吉先生設計による至れり尽くせりのキットです)あきらめかけたのですが、オオそういえば紙製HLGキットもあったと思いだし、引っ張り出して15分で完成。で翌朝、会場に皆さん荷物搬入のスキを狙ってエイヤッと投げ上げて見事な滑空でしたが、これまたなにせ二宮泰明先生の設計による「視界没挑戦機」と銘打った機体なのでさすがの広い会場もあちこちブースだらけの中では狭すぎて実力発揮できず、ピンボケでも良いからせめて写真に残せば良かったのですが、ともかくひょんなことからF/Fの再開となりました。
 目下室内機2機の製作に取り組んでいます。といっても先にケースを準備しようかという段階です。飛ばない飛行機と異なり、こちらは運搬保管用ケースです。

<製作中最後の乾燥を待つ段階。側面から>
140802_2.jpg<同左。平面形。いかにも実践の集積で到達した姿>
140802_1.jpg<小さい>
140811_1.jpg


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1) ペラ直径のおおよそ見当
 **平均回転数と平均トルクで直径を定めるようになっています。
  平均回転数^2 = 定数×平均トルク×ピッチ×直径^3 の関係があるそうです。
  平均回転数は 12とか11回転/sec とか先験的に設計仕様として与える。
  平均トルクは今回のテストの結果、 最大トルクの35%~40%とする。
  定数は資料から。
2) ピッチの検討
 幅広いトルク変動の中で固定ピッチペラのピッチをいくらにしたら良いか考えます。
 資料では滑空速度を回転数で割り、それに翼素仰角分(すべり)をかけて求めているようです。
  P0 = 定数0 × (滑空速度 / 平均回転数) ーーー>A式
  (ここに定数0は1.3 として解説されていました。
    昔は1.2だったがゴムの能力向上により今は +0.1とのこと。)
 これまでの検討で、平均トルクと平均回転数の関係が分かったので、図1aより作成した図1bを回転数の時間変化の模式図としてを示します。(大凡で概念的なものですが)

130929_1.jpg130929_2.jpg これまでの検討で、平均トルクと平均回転数の関係が分かったので、図1aより作成した図1bを回転数の時間変化の模式図としてを示します。(大凡で概念的なものですが)
 ゴムがほどけていく間で、(当初の急激な低下)バースト、(一定割合で低下していく)クルーズ、(ほとんどパワーが無くなった)エンドとその回転数変化のパターンが変化していきます。
 すべてほどけ終わる前にペラは折りたたまれるのでエンドはほとんど飛行に影響しないと見て、クルーズの最終で水平飛行を維持する状態と考えれば、模式図より
   Pfix = 定数0 × (滑空速度 / クルーズ最小回転数) 
       = 定数0 × (滑空速度 / (0.85×平均回転数))
       = 1.18 × 定数0 × (滑空速度 / 平均回転数)
       = 1.18 × P0  ーーー>B式
 つまり平均トルクでの計算結果に比較して、回転数が落ちた分、ピッチは1.18倍必要となります。
 クルーズ最終以外のポイントでは回転数が上がった分速度の増となり、これが揚力の増→上昇、高度の増となると考えてみます。
130929_3.jpg もちろん、速度増により増大する機体の抗力に見合うだけのペラの推力の増大が前提となります。
 抗力は速度の自乗に比例して増大しますが、速度はトルクの平方根に比例するので、増の元となるトルクつまり回した結果放出されるエネルギーも同様に自乗で大きかったはずですから、ペラがちゃんと作れていれば釣り合うはずです。
 (回転数・トルクのグラフに理論値の線を追加したものを図2に示します。これで見ると実際の回転数データは理論値より上に出ており、理論値が最低のラインとなっているのが分かります。理由はよくわかりませんが。)
 速度がどのように変化するかを試算してみます。
   速度 = ( Pfix / 定数0 ) × その時々の回転数 となるはずで、模式図の赤字を参考にすると。
   最大回転数時の速度 = Pfix × 1.54×平均回転数
     = (滑空速度 / (0.85×平均回転数)) × 1.54×平均回転数 
     = 1.54 / 0.85 × 滑空速度
     ≒ 1.8 × 滑空速度
   クルーズ最大回転数時の速度 = 1.15 / 0.85 × 滑空速度
     ≒ 1.35 × 滑空速度
   平均回転数時の速度 = 1.0 / 0.85 × 滑空速度
     ≒ 1.18 × 滑空速度
   クルーズ最大回転数時の速度は当然ながら
     = 滑空速度 
  それ以下では、機体は下降し始める(滑空に入る)ということになるのでしょうね。
130929_4.jpg
3)定数0 の検討について
 定数0は「すべり」というペラ翼素の仰角分を加味するためのピッチの増分ということです。
 そこで、具体的に仰角を3度と5度の2種類想定して、ペラ中心からの距離別に翼素に仰角を加味した時のピッチの増分を計算してみます。
 その結果を図3に示します。ペラ中心からの距離に応じて、それぞれの翼素の見掛け上のピッチは異なってきます。
 変動はありますが、3度のときは全体として1.2以下、5度のときは1.2 と 1.3 の間に収まります。一律に1.3をかける意味が納得できます。改めて、仰角を 3度として定数0を1.15 とすれば
 B式から、私なりの 定数 Cmy として, 1.36 (1.18×1.15)という値が出てきます。
4)ペラ計算法の整理
 a.平均回転数を決め、その値の95%を設計仕様とします。 結果は巻数とモーターランから検証できます。
 b.最大トルクの35~40%を平均トルクとします。 実際のゴム束でデータを取って確認が可です。
 c.滑空速度を翼面荷重から求めます。(グラフor簡易計算式)
 d.ピッチを 1.36 × (滑空速度 / 平均回転数) とします。
 e.以上を冒頭の
平均回転数^2 = 定数×平均トルク×ピッチ×直径^3 式に代入して、直径を求める。
   ここに定数は2000~2500程度だそうです.(もしくは、グラフから求める。)

以上、厳密なようで穴ぼこだらけの話ですが、まあこんなんでやってみようかというところです。
で、直径はもちろん試作何本かで実際の検討づけを別途するということで、何となく振り出しに戻ったような気もしますが、
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130908_4.jpg 平均トルクと平均回転数については、その後の検討で、クルーズ状態からもはずれ実質的に推進力にはなっていないと思われる最後の10%を除き90%分で平均を求めたところ、平均トルクは最大トルクの40%程度、平均回転数は最大回転数の70%程度となり、どちらもモーターランの30%後半から40%の時の値に相当しています。そこで図にもコメントしたように、設計にあたっては、実現したい値の95%程度の平均回転数と最大トルクの40%の値を使用して直径を求めるのが適当、という結論にしておきます。
 ここに平均回転数を95%にする理由はテストケース6ケースにおけるモーターラン100%平均と、最後の10%をカットして計算した90%平均の比率です。5%程度落としておくと、モーターランの90%期間平均では丁度実現したい値になるのでは、ということです。
 長々と続けてきたテストレポートもこの辺で終わり、後は気がついたときに追加レポートします。 検討するべきこととしては、これまでのデータ整理がどの程度敷衍できるものか、巻きあげ率が変わり、ゴムが変わり、回転数が変わった時にどうなるかといったことです。
 そのための新兵器を最後に、レーザー式の非接触型回転計です。
130908_5.jpg 全長22cm 測定範囲は2.5~(2万-1)rpm 精度 0.1rpm サンプリング 0.8sec (但し60rpm以上で)だそうです。毎秒回転数で考えるとサンプリング周期がちょっと気になりますが、実際のペラであれば問題なしかと思います。ということで回転数測定については解決。今度テストするときは実際のペラで。
 蛇足:8月中旬に入手、なかなかご披露のタイミングがありませんでした。これで3千円。便利な世の中になったものです。
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130905_8.jpg130905_2.jpg130908_3.jpg
 上の、三枚の図は、トルク、時間、回転数の3数値をそれぞれ割合計算して無次元化してプロットしたものです。
 但し、これまでの検討からイレギュラーケースと思われる3テストケースを除き、6ケースを重ねています。
(イレギュラーを捨てて結果をまとめるのは良くありませんが、)
比較的良く一致する6ケースから、巻き数限界の8割の巻き数なら、回転速度が実際のペラ並み(今回のテストの10倍程度)でも、またゴムの条数、重量(束断面積、束長)が変化してもこのグラフは変わらない、と仮定してみます。

 当初のペラ設計上の課題は、平均回転数を与えて直径を決める際にトルクカーブのどの点の値を使ったらよいかということでした。
 森さんの「模型飛行機」では最大トルクとなっていて、これでは回転数がさっぱりあがらないことが3年前に現物実証済みです。
 新橋の航空図書館で見つけた大村さんのワープロ資料では、
  平均回転数=定数×√( 平均トルク/(ピッチ×ブレード幅×直径の3乗))が理論式だそうです。
 つまり採用するトルクは最大ではなく平均だということです。
 平均トルクは、総出力エネルギーを総巻数で割って一巻きあたりの平均仕事率から求めるようになっていましたが、それではどうも上の三枚のグラフにうまく乗らず、今回のテストでは各ケースごと5秒間刻みでのエネルギーを計算しているので、その平均を採用しています。各グラフに表示されている■がその点です。
 これでみると、平均トルクは最大トルクの35%程度、平均回転数は最大回転数の65%程度となっています。
 それぞれモーターランの40~50%、50~60%の時の値に相当しており、10%ほどずれています。この値が概ね一致しているとなんとなくすっきりするのですが、これでもよいのか、どこかに誤差やミスがあってのことかは分かりませんが、図3で見ると、なんとかグラフの曲線の中に収まっているので、まずは良しとしましょう。 
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 前回は、実時間経過での実際のトルクと回転数の値をグラフで重ね表示して検討しましたが、各種条件下でのテスト結果ををより詳しく比較検討するために、それぞれの値を割合に置き換えたグラフを作成しました。
 経過時間tをt/モーターラン トルクqをq/最大トルク 回転数rをr/最大回転数 に置き換えたものが下の図2枚です。
 それぞれ6枚のグラフからなり、上段はゴム束3種の重ねわせ結果をブレーキファン別のグラフにまとめたもの。下段はブレーキファン3種の重ねわせ結果をゴム束別のグラフにまとめたものです。

130823_1.jpg130823_2.jpg
 トルク-時間曲線を見ると、ブレーキやゴム束条数に関係なく、相対的なカーブの形状ははほとんど同一と言ってよいほど良く重なっています。
 最大トルクとモーターランが分かればある経過時間のトルクが分かり、逆に、あるトルクの値をとる経過時間も分かるといういうことです。、
  回転数のグラフでもほぼ同様ですが、ケースごとの散らばり具合は大きくなっており回転数を定める要因がトルクより複雑だからと思います。
 回転数のグラフで大きく異なるのは15g8条10cmブレーキのときで、一見してクルーズの回転数レベルが低いように思われますが、実際はスタート時の回転数が大きかったためで、これはもちろん回転スタート時の最大トルクが他より大きいことによると判断されます。トルク-時間グラフで見ても15g8条10cmブレーキの曲線は少し他と誓っています。これまでも何回か触れてきたことですが、このテストケースだけ巻き数が大きかったことによると考えられます。
130823_3.jpg そこで束毎の測定生データによる「トルク‐巻数」曲線のグラフを示します。(ほんとはこれが一番基本のグラフですが。)
 これで見ると、15g8条10cmブレーキケースのカーブが他と明らかに違うことが分かります。そこで今から3年前にテストピースで行ったときのグラフを示します。左側がその時の「トルク‐巻数」曲線のグラフで、そのグラフに何本かの補助線をひいたものが右のグラフです。
130823_4.jpg A線はクルーズの線、ほぼ直線とみて良いと思います。B線は巻きあげたときの最大トルクを連ねた線。ほどけていくときはB線上の巻き数で決まるある点からC1,C2,C3などのカーブをたどってA線に到達しクルーズに移行するということで、色々な資料や参考文献で述べられているとおりです。
 そこでもとに戻って、「ブレーキやゴム束条数に関係なく、相対的なカーブの形状ははほとんど同一と言ってよいほど良く重なっています。」と言うのがどの程度の範囲でいえるかというと、今回のテストでいえば、巻き数設定を破断限界巻き数の0.8として各束の巻き数を統一したことでC線の経路が決まり曲線の形状が定まったと考えられるので「巻きこみの度合いが同一ならば、」と言ってよいのではないかと思います。
 たまたま、15g8条10cmブレーキケースだけ、つい巻きこみ過ぎたため、カーブの形状が変わったということだと思います。
 それにしてもクルーズ段階でのトルクとそれに伴う回転数の減少がどの場合も同一傾きになるというのも今回の収穫でした。と思ったら15g8条30cmブレーキケースがちょっとほかと違った結果になっていて、これはどういうことでしょうか。
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 今回のテストではトルクと回転数の時間変化を見ることができます。図1がトルク、図2が回転数です。
130819_1.jpg 左の図1がトルクの時間変化です。巻き数とトルクのグラフは逆S字型ですが、巻きがほどけていくのでそれを裏返したような格好で、回転前がMAX。モーターラン終了時で0となります。巻数ートルクカーブに比較すると、回り始めはトルクが大きく回転数も高く、ほどけ数も多くなってトルク減少も早い、後になるほど回転数が遅くなってほどけ数も少なくなりトルクの変化も緩慢になるという形です。巻数ートルクカーブよりバーストとクルーズの違いがより顕著に出ます。そしてこれがゴム出力の時間変化でもあります。
 また、同じゴム束でもブレーキファンが大きくなるとモータランも長くなりますが全体に時間軸方向に引っ張ったような形に見えます。それの観察が正しいことが次回で実証されます
130819_2.jpg 図2は、図1のトルク変化を受けての回転数の変化です。理論ではトルクの平方根に比例ですが、トルクカーブと比較すると確かに回転数の変化は緩慢です。それにしてもバーストとクルーズの回転数の変化が目立ちませんが、これはブレーキファンの慣性力のためと思われます。30cmファンではほとんど変わっていません。実際のペラの慣性力はブレーキファンより小さいので回転数の変化はもっと顕著に出ると思われます。15g8条の束で10cmファンのときにバースト時回転数が大きく出ていますが、これは巻数が予定より高くなったため、トルクカーブ自体がよりトルクの高いほうに移ったためと考えられます。
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 やっとテスト結果です。まずは基本的なデータから。図1がすべてで後の図はそのグラフ化です。ちょっと見ただけでかなりいい加減なところがある結果なのが分かってしまって残念です。
130806_1.gif エネルギーもトルクも単位がkg・mであれっと思いましたがトルクの定義にすでに長さの次元が入っているので、力に抗して移動する距離は腕木の長さ(半径)に無次元数の2π×回転数(角速度)をかければよいということでした (トルク×回転角度がエネルギーなのですが回転角度は無次元)。 トルクのmは釣り合う腕木の長さ、エネルギーのmは力に抗して動いた距離、の違いで2πnをかけて初めて円周上移動距離になってエネルギーになるということですかね。

130806_2.jpg  図2はベースとなる巻き数とモーターラン(回転時間、正確には駆動時間)のグラフです。巻き数はこのテストで唯一管理できる数値のはずですが、実際はハンドドリルで数を数えながら巻いているので途中で舌がもつれたりで全部揃っていません。特に15g8条10cmブレーキファンの時が巻き過ぎだったようで、後からの分析にも影響が出ました。 それぞれのゴム束について30cmブレーキファンのときのモーターランを1として他のファンの時と比較すると、3束共通して、20cmfan が0.55 10cmfan が0.22前後となっています。これがブレーキの効き具合の相対比較係数と言えます。巻き数がほぼ同じ10g6条と15g8条では、全体に10g6条のほうがモーターランが大きく出ていますがこれは条数が少ない分トルクが弱いからでしょう。
130806_5.jpg 図の番号が前後しますが、トルク計算の元となるエネルギーについて図5に3種のグラフを示します。左のグラフが出力されたエネルギーで、束や負荷に関係なくゴムの重量に比例するはずのものです。ゴム重量10gでは5kgm。15gでは1.5倍の7.5kgmと言いたいところですがグラフで見る傾向としては10cm負荷の時の出力エネルギーが大きく出ているようで、負荷が大きくなるとエネルギーロスも大きくなるということでしょうか。(15g8条10cm負荷の時の出力エネルギーが特に大きいのは巻き数が大きかったためと思われます。)
中央のグラフは時間当たり出力で馬力などに相当しますがゴムの場合最大馬力は当然回り始めで、平均馬力は出力エネルギーをモーターランで割ったものです。同一の束で見ると負荷が高くなるに従って時間当たり出力が減少するのはモーターランが長くなるからです。エネルギーの小出しです。最大出力は平均出力の、3.6~4.2倍。巻き数の多かった15g8条30cm負荷は4.8倍でそれを除いた平均値は約3.8倍でした。束間での比較では当然条数(断面積)の大きいほうが単位時間当たり出力は大きくなります。10g6条と8条では約2倍(2.2~1.8)となりましたが負荷が大きくなるとその差が小さくなっています。条数が同じ10gと15gの比較では時間あたり出力は同じになるはずですが巻き過ぎた10cm負荷を別にすると若干10gのほうが大きくなっているようです。原因は分かりません。右のグラフはゴム1g当たりでエネルギーをみたもので、理屈でいえば同じゴムを使っていれば同じ値になるはずですがやはりイレギュラーな値が見られ、それを除いても10gと15gでは傾向としての違いが見られます。また、tanゴムでは1g当たりのエネルギーは0.8から1.0とのことでしたが、測定値は概ね0.5~0.6の間で、まだまだ巻けるゆとりのあるテストだったということとゴムの4年間の劣化かと思います。
130806_4.jpg 図4はトルクに関するグラフです。最大トルクは回り出す前の秤の荷重から計算しているので負荷や回転ロスは関係しないはずで確かに10g6条ではそれが言えそうですが、他の二つの束では負荷が大きくなるほどトルクも低下しています。回りだす前なのでこれはおかしな話しで、2回目3回目と巻いているうちのゴムの能力低下以外に原因が思いつきません。10gの条数によるトルクの変化は6条から8条へ1.33倍になったときに1.45倍から1.66倍、平均で約1.54倍となりました。また全テストケースで最大トルクは平均トルクの2.32倍~2.54倍、平均2.44倍でした。
130806_3.jpg 図3は回転数のグラフです。トルクが大きくは束断面積(条数)に影響を受けていたのに対し、負荷(ブレーキファン)に敏感に反応しており、束間の相違はそんなに大きくありません。理論的には回転数は√トルクに比例するのですが、実測値で計算するとその比例定数は負荷別にブレーキファン10cmのとき約0.4、20cmのとき約0.16、30cmのとき約0.09 と概ね各束共通の結果となりました。また最大回転数は平均回転数の約1.6倍となり、トルクと比べるとそれほど大きな相違となっていません。


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 9本の動画像から、以下の要領でデータを入力・加工しています。

一次データの入力

1. データのサンプリング周期は、すべて5秒間隔。最初の一回転目を0秒として動画像に表示されるラップタイムから順次データを見て入力していきます。
2. トルクは動画で見る秤の示す重量。
3. 回転数は、30cmファンはゆっくり回るので動画の自作回転計の示す回転数累積値から。
4. 20cmファンは、音ファイルの波形を編集して紙に出力してピークをカウント
5. 10cmファンは、モーターランの時間が短いこともあって音ファイルの画面表示から直接読み取り。
6. 但し、10g6条は、値が正確ではなかったので20cmファンの場合と同様に一枚の画像に編集して紙出力したものからデータを拾いました。

一次データからの加工

7. モーターランは回転がスタートしてからトルクが0となるまでの間と定義した。その時点では回転数は0にならずさらに1,2回まわる場合もあるが慣性によるものとして回転数データから除外した・
8. 0秒時(スタート時)の回転数は今の装置では把握できないため、その後5秒間の回転数累積/5としている。以下順にその時点以降5秒間の回転数から毎秒回転数を計算している。モーターラン終了時点では当然0となる(それから以降の回転はないため)。
130721_1.jpg9. 5秒間の回転数は、整数でしかとれないため、グラフにしても階段状になり、特にイレギュラーなデータを拾うとグラフが不自然となる。そのため元データからの二次加工として、重みなし5点移動平均を値とした。、なお端点の処理としてスタート時と終了時はその1点の値、2番目と終了5秒前は3点移動平均として計算しなおしている。但し10cmファンはモーターランが短く、データ件数が少ないため、移動平均処理は行っていない。
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今回のゴムテストはテストピースではなく、実際に機体に搭載する重量と条数で行うことが目的です。
実際に搭載する重量は規格でおのずと決まってしまい、国内R級の15gとF1Gの10gの二種類。さすがにF1Bは考えませんでした。
条数の方は、偶数であること、出来れば4倍数。あとは機体の大きさと想定フック長(束長)から8条とし、10g6条もテストすることとしました。
というか、今ペラ待ちの機体が3機あり、その仕様に合わせたというのがホントのところです。

1.使用したゴムは、コトブキから2009年7月購入の Tan2 3mm(or1/8")
  調べて自分でもびっくりしたのですが、4年も眠っていたものとは気づきませんでした。
  そんなことなら、ついこの間購入した新品を使うべきでした。反省。
  テスト対象ゴム束は 10g6条、10g8条、15g8条の3種です。

2.ゴム巻数は 10gを6条で770回。8条で500回。 15g 8条で750回とした。
  これは4月26日の破断係数計測結果です。

3.それぞれ10cm20cm30cmの3種のブレーキファンについて、計9回のテストを行った。
  本番テスト前に、各ゴムともブレークイン1回。(許容巻数まで巻き上げ、20cmブレーキファンで減速しながら開放。)実施。
  15g8条は最初に計測を失敗して、他より1回多く巻いています。

4.5月3日 10cmファン 5月7日 20cmファン 5月26日 30cmファン でテスト実施。

5.測定項目は、時間、トルク、回転数の3種。デジカメで9本の動画に収録しました。
  テストの動画による完全再現性は後の分析に大変助かりました。

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 これまで紹介してきたものばかりですが、テスト用機材は以下のようなものです。
自作トルク計の全体像です。台座の寸法 310×135×15mm 束長30cm4条程度のテストピースではなく延長腕木を付けて実際のゴム束で測定可。355mm(ゴム10g8条用) 485mm(ゴム10g6条用) 545mm(15g8条用)の3段階に変更可能。トルク測定用のリンクのアーム長は130mm 回転側測定側両端ともスラストベアリング入り。
原形は2009年3月完成。非接触型回転計が2009年7月。延長腕木が 2012年10月ですから年期が入っています。
計測部の拡大画像です。トルク用秤がまだg単位のものですが、その後0.1g単位秤に向上してデータらしいデータが取れるようになりました。赤いものが万歩計改造の回転計表示部。回転数累計が分かります。白い楕円がクッキング用のタイマーをそのままストップウォッチで使いましたが動画撮影すると撮影経過時間が出るのでこれは不用だということが後で分かりました。写っていませんが加えて絶対に必要な動画撮影用三脚付きデジカメ。計測部は以上です
画像上段はフライホイルで15mm厚10cm四方の桐合成材の4隅を切り落として8角形にしたもの。構造は空転も折りたたみも無いペラハンガーです。画像下段は自作の非接触型回転計センサー部で、ドア開放警報器の接点部分を取り出して嵌めこんであります。細いガラスの管の中に入っている小さな燐青銅板?がフライホイルの裏側に埋め込まれた磁石が通過することで磁力で引き寄せられオン離れてオフ。それで万歩計のカウントが1上がります。欠点は完全機械構造で反応が遅く4回転/秒くらいが限界なこと。

使用したブレーキファン3種とトルク測定用の秤です。ファンは3mm厚30mm幅の硬材 長さ10,20,30cmの3種を準備し、フライホイルに取り付けたアルミ金具にビスとナットのねじ留めで交換します。フライホイルも入れて直径は30,50,70cmとなります。測定結果から言うと、30cmを止めて10,15,20cmのほうが良かったかもしれません。下段は揃えた秤のラインナップです。すでに説明済みですが、中央の0.1g精度のものを使用しました。0.01g精度のものも揃えましたが、敏感すぎて使いにくく、結局使用しませんでした。

動画からデータは人の眼力で、クイックタイムプレイヤーのパネルのスライダーを動かしながら数値を読みとってエクセルに入力していきます。この部分が一番時間がかかりました。データの集計分析に使用したPCです。QuickTimePlayerとEXCEL画面が表示されています。こんな感じで入力作業を進めました。
回転計が追い付かないファン10cmの回転数は、回転中どこかに接触して発生するクリック音を拾うことにして、動画のMOVファイルから音のWAVファイルに変換しそれを画像表示してピークを数えるという作業をしました。そのための只ソフトはvectorから。右は回転数測定結果を一枚の画像にまとめたものです。これから単位時間当たりのピークを数えて回転数としています。

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一昨年のもずくシリーズではペラの回転数が上がらずに苦労しました。
 その時のペラ設計フローは右の図のようなものでした。
設計与件として与えられるもの: 翼面荷重、トルク
設計仕様として与えるもの: 毎秒平均回転数、ブレード仰角(代表角)
検証用指標を: ピッチ直径比、ピッチ直径比/進行率
として、想定値を修正しながら、直径を求めるというものでした。
問題は、この時のトルクの値で、いくつかの資料をもとに「最大トルク値」を使用したのですが、後から考えるとゴム動力で最大トルク値をもとにペラ計算するのは現実離れしているのは明らかで、回転数が上がらなかった理由だろうと目星をつけ、今度のシリーズでは事前にその辺を自分なりに見当付けしようというのが動機です。
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130716.jpg ピッチと回転数とトルクからペラ直径を求める時、そのトルクの値をいくらにするか。やっとどうにか自分なりにめどがたってきました。ゴム研究の長い道のりでした。手取り早くとりあえず最終のまとめの図だけアップします。途中のまとめも色々あるのですがそのアップ・説明・分析は明日以降に。
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