新幹線のボディはどうしてボコボコ

新幹線を見ていつも思うのですが、近くで見るとどうしてあんなにボディがデコボコしているのでしょうか。ハイテクなイメージにそぐわない気がするのですが・・・・・仕方がないのでしょうか。車みたいにもっとツルンと綺麗にできないのでしょうか。それともなにか理由があるのでしょうか。

No.7 ベストアンサー 回答者： YHU00444 回答日時： 2007/08/28 19:51

この問題、実は結構根の深い話なんですよね……

具体的には↓のページを見て頂くと判りやすいのですが（飛行機の話だが、新幹線でもリクツは同じ）
●飛行機に発見された年輪のナゾ・その２ (パッチの貼り方編)
http://tenjin.coara.or.jp/~tomoyaz/higa9907.html …

要は、新幹線のように気密構造の車体では周囲の気圧の低下に応じて弾性的にボディが膨らもうとするのですが、これが車体の骨格・ドアや窓では膨らみが拘束されてしまうために歪んでしまうわけです。
※新幹線は高速走行する上にトンネル内の乱気流もありますので、（ベルヌーイの定理で）周辺気圧の低下の影響をモロに受けるのです。

実はこの圧力変動こそが車両の疲労破壊の最大の要因なのですが、これをなまじ固めてしまうと応力集中で疲労強度が極端に低下してしまうので、（ボディの美観低下は承知の上で）あえて歪ませざるを得ないわけです。
※ちなみに単にボディの剛性を上げると、歪まない代わりに一気に破断します。

疲労破壊が難しいのは線形的な解析が通用しないところにあるのですが（たとえば「コメット号事件」のように、加速度試験をやるとかえって疲労強度が増してしまったりする）、
http://shippai.jst.go.jp/fkd/Detail?fn=0&id=CB00 …
幸いにも新幹線の場合は、0系時代からの一貫した設計思想のおかげで深刻な事故をまぬがれつつ今に至っているわけです。
※この辺のノウハウが一般に知られていないのは不幸な話だと思う。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
興味深いお話でした。
という事は故意にそういう材質をボディに使用しているようですね。
URLとても面白く、また参考になりました。

お礼日時：2007/08/29 14:43

No.6 回答者： ht1914 回答日時： 2007/08/23 09:19

確かなものではありません。

単にふと思っただけのものです。流体力学に詳しい人がいればコメントを頂いた方がいいかもしれません。

高速で動く物体の空気との接触部がなめらかで平坦であれば空気層が剥がれにくくなり抵抗が増えるというのを何処かで読んだような記憶があります。凸凹は自然にも生じるでしょうがそれが障害になるのであれば何とか無くす方向の処置がされていると思います。そうでなければむしろおいておく方を選ぶでしょう。
小さな凸凹がある方が空気層の剥離が起こりやすくなり抵抗が小さくなるのではとふと思いました。間違っているかもしれません。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！

つまりそれはゴルフボールのディンプルと同じような効果が生まれているという事でしょうか。
ならば凸凹があったほうが空気抵抗が少なくなるので好都合ですね。
なるほど～。
とすると新幹線の凸凹は必要なものなのかもしれませんね。

お礼日時：2007/08/23 14:40

No.5 回答者： zxcvbnm99 回答日時： 2007/08/22 02:25

単純に「多大なコストを払ってまで表面を平滑化する意味がない」からではないでしょうか？

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

なるほど納得できます。
必要を満たせば良いという事ですよね。
外観の見た目や状態はあまり関係ないのですかね。

お礼日時：2007/08/22 15:20

No.4 回答者： debukuro 回答日時： 2007/08/21 21:21

自動車は小さいからかなりの歪があっても目立たないだけです。

それに自動車はほとんどが急な曲面なので歪があるのかないのか分からない状況です。
一方鉄道車両は平面に近い曲面の上相当広い面なので歪が目立つだけです。
飛行機だともっと凸凹に見えますよ。
1平方メートルに1ｍｍのゆるい凹みが一箇所あっても
凹みなのかそういう構造なのか判断がつきません。
巾1メートル長さ100メートルに１ｍｍのゆるいくぼみが100箇所あればたいていの人は凸凹だと思うでしょう。
新幹線はフル編成で400メートル近くあるので5メートル未満の自動車と比較するのは無茶です。
モーターボートはつるりと見えますが巨大な船は凸凹に見えます。
凸凹そのものはモーターボートより大きいのです。
新幹線も同じことです。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！

＞飛行機だともっと凸凹に見えますよ
確かに！これは納得です。つい先日博物館でジェット戦闘機を見たんですが、新幹線みたいにボコボコでした。ちなみにゼロ戦も見ましたが、近くで見るとちょっと大げさに言うとボディをアルミ箔で覆ったような感じでデコボコでした。
必要を満たせばそれで良いのでしょうねきっと。

でも、自動車の屋根とかボンネットを見ても凄く滑らかですよ。鏡面で景色がよく映りますよね。新幹線は自動車の屋根ぐらいの平面でもボコボコだと思ったのですが・・・。

お礼日時：2007/08/22 15:13

No.3 回答者： Tacosan 回答日時： 2007/08/21 13:10

えっと.... 700系とか N700系とか E4系とかの前部形状ですか?

それだったら, トンネルに入るときの微気圧波のせいです.
トンネルに高速で進入すると, トンネル内の空気は (横に逃げることができないので) 圧縮されて反対の出口側へ押し出されていきます (同じ現象は地下鉄でもあって, そっちでは換気に使うこともあるらしいです). その結果, 出口で大きな振動や音が出てしまいます.
これを抑えるために, あの「変な前部形状」になっています. 200km/h 以上の高速で走り, しかもトンネルと車体との間隔がそれほど大きくない新幹線だからこそ必要なハイテクなんです.
wikipedia などで調べれば, もっと詳しいことが書かれています.

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

今回の質問は前部形状のことではありませんでした。
前部形状とトンネルの音の事はなんとなく知っておりました。あののっぺりとした前部の形状が良い効果を生むのですよね。
しかしそのハイテクな形を作り出している面の部分を細かく見るとあまりにデコボコしていたので驚いたというか、結構いい加減なんだな～と思ってしまいました。デコボコでも必要を満たしていれば、見た目は関係ないという事なのでしょうかね。

お礼日時：2007/08/21 13:43

No.2 回答者： taunamlz 回答日時： 2007/08/21 12:54

以前テレビで見たとき、ハンマーで叩いてボディーを作ってました。

今もそうなのかは分かりませんが、そのせいもあるのでは無いでしょうか？

参考URL：http://homepage1.nifty.com/beatles/news19980416. …

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！

前部はハンマーで打ち出しているとは非常に驚きでした。
なるほど・・・・・。でも前の部分だけではなくて後続の車両の側面なども光にかざしてみるとボッコボコですよね。
自動車の新車のボディのように平滑な面を持つボディ（光を当てて斜めから眺めても全く歪みが見つからないような）をイメージしていたので、実物の新幹線のボディを見てあまりにデコボコなので驚きました。

お礼日時：2007/08/21 13:36

No.1 回答者： arukie 回答日時： 2007/08/21 12:48

新車の車体はツルンとした状態ですよ。

時速270km/h以上での風圧は相当な力なので、ボディーが歪みデコボコになります。
トンネルやら対向列車の風圧も原因と成るでしょうが・・・

また、車もレーシングカーのたぐいは、傷だらけです。
ボディの材質が金属では無いため新幹線の様なデコボコにはなりませんが。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます！

＞新車の車体はツルンとした状態ですよ。
そうなんですか！
次第にボディがデコボコになってくるのですか。
ナリタエクスプレスもボディがデコボコでした。
柔らかい金属素材なんでしょうか。

お礼日時：2007/08/21 13:22