蒸気をノズルから噴出しプロペラを回転させ発電するといった実験を行っているのですが、蒸気がノズルから出たときに拡散しているみたいであまり上手くプロペラが回転しないのです。実験上の制約があり、変更できるのはノズルの形だけです。よって蒸気をできるだけまっすぐ噴出するノズルがあれば使用したいのです。そのような形のノズルはあるでしょうか?あるとするならばどのような形のものがあるのでしょうか?教えてください。お願いします。

A 回答 (3件)

絞り込み形状のノズルの他に、うまくかけるかな?



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蒸気配管 整圧室   コーン

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こんな形状のがロケットなんかで使ってますよね。

スカート部分は、円錐~放物線が多い様です。
また、コーンを余り広く広げないで細長くしたのが炭酸ガス消火器なんかに使われてますね。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。出口が広がってる形ということですね。本当にありがとうございました。参考にさせていただきます。

お礼日時:2001/05/30 15:31

工作が少々厄介ですがノズルを2重構造にし内側のノズルの中にオリフィスを設け、外周ノズルの蒸気の速度より若干速度を落としてやれば、ある一点に蒸気の集中する点ができるはずです。

その部分にタービンがくるようにすればうまくいくのではないでしょうか?

趣味で流体機械を自作する程度(今は小型のガスタービンを研究中です)の素人ですのであまり自身はありませんが・・・
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。少し難しそうなので実際に適用できるかどうかは分かりませんが、参考になりました。ありがとうございました。

お礼日時:2001/05/30 15:37

円錐や角錐形のノズルなら少しましなはずです。

それでもだめな時は蒸気のスピードが遅いという事で、
ノズルの開口径が大きくて蒸気の速度が遅い、開口径が小さすぎて通気抵抗が大きく蒸気が思うように出られない、ノズルの傾斜角が極端に大きい、蒸気の圧力が小さすぎるなどが考えられるでしょう。

あと、ノズルからプロペラまでの距離もかなり重要では?

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。一応円錐のノズルを使っており、開口径とノズルの傾斜もほどよいぐらいだとは思うのですが…。
ノズルはプロペラに近づけすぎても遠ざけすぎても駄目なので、ちょうどよい位置に設置しているつもりです。
まえに水を拡散させずにかなりまっすぐ噴出するノズルがあるみたいなことを聞いたのです。それをこの蒸気の実験にも適用したいのです。何かよいものはないでしょうか?

補足日時:2001/05/29 17:00
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Q噴射反力について

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また、どのような分野の文献を調べれば、よろしいでしょうか?

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

求めてみましょう。

時間dtの間に流れる水の質量dmは、水の密度をρ、流束をu、管の出口断面積をAとすると、

  dm=ρ×u×A×dt   (1)

と書けます。ここで、反力をFとすると、力積の関係から、

  F×dt=dm×u   (2)

ですので、(2)へ(1)を代入してFを求めると F=ρ×u^2×A が答えとなります。

もし、水道管の上流における情報が分かっているなら、これは以下のように変形できます。

---

水道管の上流における圧力をP0、流路断面積をA0とし、その流速をu0、水道管の出口圧力(通常これは大気圧です)をPaとして、ベルヌイの式より

  1/2×ρ×u^2+Pa=1/2×ρ×u0^2+P0

が成り立ち、流量が保存することから

  u×A=u0×A0

でなければなりません。この2式からu0を消去してuを求め、先ほど求めたF=ρ×u^2×Aに代入すると(途中計算は略)

  F=2A/(1-A^2/A0^2)×(P0-Pa)

となります。もし、上流管の断面積が水道管の出口よりも十分大きければ、A<<A0ですので、

  F=2A×(P0-Pa)

となります。

求めてみましょう。

時間dtの間に流れる水の質量dmは、水の密度をρ、流束をu、管の出口断面積をAとすると、

  dm=ρ×u×A×dt   (1)

と書けます。ここで、反力をFとすると、力積の関係から、

  F×dt=dm×u   (2)

ですので、(2)へ(1)を代入してFを求めると F=ρ×u^2×A が答えとなります。

もし、水道管の上流における情報が分かっているなら、これは以下のように変形できます。

---

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こんにちは、力学についてに質問です。材料力学を勉強し始めたもので、ぜひ勉強させて頂きたく、以下のわたくしの疑問や説明について間違っている点やコメントなど頂けますととてもありがたいです。

添付の図のように黄色の物体が壁に張り付いており、外力F(直線の赤矢印)が働いています。これに対して、壁は反力として同じ大きさのFで反対方向の力を物体に与えます。また、物体が回転しないようにモーメントのつり合いを考えなければなりません。この反力の分布と、モーメントのつり合い、さらには壁がもたらすモーメントとの正体についてご教示頂ければと思い投稿させて頂きました。どうぞよろしくお願いします。

(1) 点A周りのモーメントのつり合いを考えます。外力Fは点A周りにモーメントを起こし、それはFRの大きさで、反時計回りです。このモーメントを打ち消すために、壁も点A周りにモーメントを起こしているはずです。なので壁からのモーメントは大きさFRで時計回りのはずです。ここまではOKなのですが、次がわからない点でして、どうかよろしくお願いします。

(2)点B周りのモーメントですが、やはり外力FがFRで反時計回りのモーメントを起こしています。しかし、壁からの反力が均一である場合、緑のラインに関する対称性から反力はB周りにトルクを生じません。ですので、外力Fによるモーメントを打ち消すモーメントが存在しません。

すると、反力は図面のように均一ではなく、不均一なのでしょうか。つまり、B周りに時計回りのモーメントを起こすように分布(上部が大きく、下部が小さい)しているのでしょうか。

であるならば、この不均一な反力は点Aにも時計回りのモーメントを起こし、それは点Bのものとまったく同じ大きさとなり、FRです。すると、不均一反力によるモーメントと外力によるモーメントの合計がゼロとなり、(1)での議論、点Aでのモーメントのつり合いは、完結してしまい、(1)で挙がった「壁が起こすモーメント」が不要となります。どういうことでしょうか。

「壁が起こすモーメント」の正体は結局のところ「不均一な反力により生じるモーメント」ということでしょうか。

ぜひ、ご教示頂ければと思います。
宜しくお願い致します。

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Aベストアンサー

まず,前提条件を明確にしておきましょう。

この構造をAB方向に長い梁と考え,高さをh,画面奥行き方向は一定寸法tとします。
すなわちこの梁の断面は,h×tの長方形とします。
(断面積S=ht,画面内曲げに関する断面二次モーメントI=h^3t/12)

するとこの梁は断面が上下対称のため,中立軸はABを結ぶラインとなります。
モーメントもこのラインに関して計算することになります。

ここまでは,あなたの認識との違いはないと思います。

さてあなたの問題提起について考えましょう。

まず(1)については,あなたの認識どおりです。

では(2)は?
あなたが間違っているのは
「壁からの反力が均一である場合」
というところです。
Fが中立軸上に及ぼすモーメントMは,どこでも等しく,その値はM=FRとなります。
このモーメントはA点を通じて壁にも作用し,反力分布を発生させます。

モーメントMによって発生する反力分布(言い替えれば応力分布)σMは一様分布にはならず,h方向に線形分布します。
上端におけるその値はσM=-Mh/(2I),下端においてはσM=Mh/(2I),中立軸上で0です。
壁にはモーメントのほか,Fによる圧縮力が直接作用するので,この圧縮応力σCも考えなければなりません。
その値はσC=-F/Sです。

要は,Fが圧縮荷重で,作用する位置が図の通り中立軸よりも上側だとすると,この梁の左端には,
上側で
-Mh/(2I)-F/Sの圧縮応力
下側で
Mh/(2I)-F/Sの応力
が発生します。(下側が引張と圧縮のどちらになるかは,Rの大きさ次第です。)

結論として,F×Rで発生したモーメントは,梁のどこにおいても消失することはありません。
壁からの反力は,決して均一ではないのです。

なお,「中立面より上に圧縮応力、下は引張応力が生じ、面積を掛ければ力になる」という考え方は,一般論としては間違いではないのですが,この場合には結論を導くための有用な情報にはなりません。

まず,前提条件を明確にしておきましょう。

この構造をAB方向に長い梁と考え,高さをh,画面奥行き方向は一定寸法tとします。
すなわちこの梁の断面は,h×tの長方形とします。
(断面積S=ht,画面内曲げに関する断面二次モーメントI=h^3t/12)

するとこの梁は断面が上下対称のため,中立軸はABを結ぶラインとなります。
モーメントもこのラインに関して計算することになります。

ここまでは,あなたの認識との違いはないと思います。

さてあなたの問題提起について考えましょう。

まず(1)につい...続きを読む

Qサーボモーターの一定時間内の回転数(回転量)をサーボパック本体と周辺ア

サーボモーターの一定時間内の回転数(回転量)をサーボパック本体と周辺アプリケーションだけで知るためにはどんなパラメータが必要になるでしょうか?
これまでの経緯としては、回転速度を連続でアナログ信号でレコードし、サンプリング周期単位で角移動量を算出し積算してみました。しかし、目視確認の結果と比較してどうしても20~10回転ずれてしまいます。また、モーターがインクリメンタルエンコーダー方式なので分周パルス数より(A相或いはC相)算出できるかと思ったのですが、サンプリングレートが足りないため信号を拾えませんでした。

Aベストアンサー

マイコンなどでなくレコーダで記録されているのですね。

レコーダのサンプリングよりC相のパルス幅が短くて、拾えないことがある、ということでしたら、
・OFFディレイタイマなどを使って、C相のパルス幅をサンプリング間隔以上に広げる。
・2分周回路(トリガする毎にHとLが切り替わる回路)を使って、二回転で1周期のパルスをつくり、これを記録する。
というような手を使うことになるかと思います。

他には、別途C信号をカウントするカウンタを設ける、というのも考えられますが、レコーダとの記録の突合せ方法を考える必要も出てくるかと思います。
(マイコンで記録しているなら、C相信号で割り込みをかけて、カウントする、という手もあるかと思ったのですが。)

Qモーメント反力はRがつくのにVやHにはなぜつかない?

力学のテキスト等をみると
例えば片持ち梁の先端に荷重がかかっているようなパターンでは
支点Aの反力の記号がVA,HA,RMAとなっていてモーメント反力のみRがついています。
外力がV,H,Mなら支点反力はRVA,RHA,RMAになると思うのですがなぜでしょうか?

Aベストアンサー

RMAはRotation Moment Aの略だからだと思います。Reactionではなく。

それ以外は
Vertical
Horizontal
の頭文字かと。

Qボールの回転が突然逆回転する

ボールを水平方向に回転をかけて、地面に落とすと、跳ね返ってきたボールは当初の回転の、真、逆回転となっています。
これはいったいどういうことなのでしょうか?

Aベストアンサー

物理学でいうところの作用・反作用でしょうか。
たとえば自然落下したボールは地面に当たると跳ね返ってきますが。これは下向きのエネルギーを地面と交換して、逆に上向きのエネルギーを地面からもらうということですよね。地面は大きすぎて動きませんが。
ビリヤードの玉がほかの玉と完全に正面衝突すると、打った球は停止し、当たった玉はほぼ同じ速度で同じ軌道を動きますよね(正確には音のエネルギー損失がありますが)。これは玉の質量が同じため起きる現象です。ボールと地球では圧倒的に質量が違うためご指摘のような現象になるのですが、うーん、分かっていただけたかなぁ。ちなみににこの場合は直線的なエネルギー交換ではなく回転モーメントの交換ということになるのかな。

Q連続梁の反力の算出がうまく出来ません

現在、図のような等分布荷重を支える連続梁、Rw1とRw2の反力の算出ができずに困っております。

このような梁の反力の計算をするにはどのようにしたら良いのでしょうか?

自力でなんとか理解しようと、色々と調べては見たのですが、いよいよ困ってしまい、ぜひ皆様方のお知恵を拝借出来ればと思い質問させて頂きました。

Aベストアンサー

解法としては、3連モーメントを使う方法と、弾性方程式(1の回答者の人の方法)を使う方法があります。
等分布荷重の3点支持ですから、弾性方程式で解きます。
質問文の梁を、両端2点支持の等分布荷重の単純梁と両端2点支持の下からの集中荷重の単純梁に分解します。
中間支持点でのたわみは0ですから、等分布荷重の中間支持点のたわみと逆方向のたわみが生ずる集中荷重を求めれば、中間支持点の反力が求められます。
梁のE、Iは同じですから、EI=Jとすると、等分布荷重の中間支持点のたわみδc1=5.33×34.25×(81.35^3ー2×81.35×34.25^2+34.25^3)/24J、集中荷重の中間支持点のたわみδc2=ーRw2×34.25^2×47.1^2/(3J×81.35)となります。
δc1+δc2=0より、Rw2=δc1×3J×81.35/(34.25^2×47.1^2)=5.33×81.35×(81.35^3ー2×81.35×34.25^2+34.25^3)/(8×34.25×47.1^2)≒276.5kN
Rw1は、両方の梁のモーメントのつり合いから求められるので、等分布荷重の場合は、5.33×81.35/2≒216.8kN、集中荷重の場合は、ー276.5×47.1/81.35≒ー160.1kN、したがってRw1=216.8-160.1=56.7kN
Rw3も同様に、Rw3=216.8-276.5×34.25/81.35≒100.4kN
Rw1+Rw2+Rw3=56.7+276.5+100.4=433.6kN→81.35×5.33≒433.6kN

解法としては、3連モーメントを使う方法と、弾性方程式(1の回答者の人の方法)を使う方法があります。
等分布荷重の3点支持ですから、弾性方程式で解きます。
質問文の梁を、両端2点支持の等分布荷重の単純梁と両端2点支持の下からの集中荷重の単純梁に分解します。
中間支持点でのたわみは0ですから、等分布荷重の中間支持点のたわみと逆方向のたわみが生ずる集中荷重を求めれば、中間支持点の反力が求められます。
梁のE、Iは同じですから、EI=Jとすると、等分布荷重の中間支持点のたわみδc1=5.33×34.25...続きを読む

Q普通形の非過去の肯定形とは?

日本語教育の文法の本を読んでて、

動詞の活用形:辞書形「普通形の非過去の肯定形」とありました。

動詞「読む」を例にとってありましたが、それでは
「非過去の否定形」
「過去の肯定形」
「過去の否定形」
はどのように変化するのでしょう。

「~の~の~形」は非常にわかりにくく、
ご存知の方、ご教示ください。

Aベストアンサー

 
どういう意味なのか少し分かりにくいのですが、考えるに、これは、日本語の辞書において、動詞の「見だし語形」はどういう性質なのかという説明が、「普通形の非過去の肯定形」だと思えます。

日本語の動詞は活用しますが、活用のなかで、その形だけで完結している形は、二つしか基本的にないはずです。具体的に言えば:

未然:読ま-(ない)/読も-(う)
連用:読み-(ます)/読ん-(だ)
終止:読む|/読む-(らしい)
連体:読む-(時)
仮定:読め-(ば)
命令:読め|

「読む」という動詞の活用はこれだけしかなく、後に助動詞が付いて、使役とか、受動とか、完了とか、推量、意志、様相などが表現されます。

動詞単独で示す場合、終止形の「読む|」と、命令形の「読め|」しか、それ単独で意味を構成している活用形はないのです。未然形の「読ま」とかを、辞書の見出しにはしないのです。また、連用形の「読み」も見だしにしません。

すると、見だしに出きるのは、単独で意味を持つ、「終止形」と「命令形」だけになるのですが、「命令形」は見だしにしないという意味で、「普通形」は「命令形」に対する動詞のモードとして指定されて、終止形の「読む」を、見だしにすると述べています。

ところで、「読む」は、「読ま」や「読み」とは別に、動詞それ自体で、意味を構成しており、助動詞などで、時制や様相や規定しなくとも、それだけで時制や様相が決まっているとも言えます。

「読む」というのは、「完了」に対立して、「現在」や「未来」の時制を表現しています。「いま本を読む」「明日,本を読む」というのは、現在と未来です。しかし、過去にするのは、「昨日、本を読む」ではおかしいわけで、「昨日、本を読んだ」という連用形になるのです。これが、「非過去」という指定の意味でしょう。

「読む」というのは、時制から見ると、現在・未来で、非過去に相当するのです。

また、「肯定形」というのは、「読む」というのが、それだけだと、否定の意味を含まないからです。否定は普通、「-ない」という助動詞を、未然形に付けて造ります。「読む」という終止形は、肯定か否定かというと、その単独では、「肯定形」なのです。

そこで、「普通形の非過去の肯定形」を見だしにするという持って回った表現になっているのでしょう。

>「非過去の否定形」
>「過去の肯定形」
>「過去の否定形」

これらに対応する表現は、「読まない」「読んだ」「読まなかった」ですが、動詞部分だけだと、すべて「読ま-」という未然形であって、上の三つの形は、動詞の活用だけでは表現できないのが日本語です。

つまり、動詞の活用の終止形単独だと、どういう意味を持つかが、「普通形」「非過去」「肯定形」であって、「過去形」や「否定形」にしようとすると、助動詞を使わなければならなくなるので、上で述べておられるような、活用形は、日本語の動詞には、ないのです。未然形の「読ま-」だけでは、「読ませる」という使役である可能性もあり、否定とは限らないのですし、完了だということも言えません。

後にどういう助動詞が付くかで、否定とか、過去とかが出きるので、動詞の活用だけでは、そういう意味の活用はないということです。

西欧語の場合、動詞の見だしは、「不定形」にするか、または「直説法能動相現在一人称単数形」で表示します。印欧語の動詞の屈折形は、それ単独で、動詞としての意味を持って使用できるのですが、屈折に似た日本語の「活用」は、似て非なるもので、単独で意味を持ち独立できるのは、「終止形」と「命令形」しかないのです。

そこで、見だしは、「終止形」と言えばよいはずなのですが、「命令形」でないという意味から「普通形」と言い、また、動詞の終止形が、助動詞の接続なしで、「非過去・肯定」の意味を持っているので、印欧語文法のように、時制の特徴まで付け加えているのでしょう。
 

 
どういう意味なのか少し分かりにくいのですが、考えるに、これは、日本語の辞書において、動詞の「見だし語形」はどういう性質なのかという説明が、「普通形の非過去の肯定形」だと思えます。

日本語の動詞は活用しますが、活用のなかで、その形だけで完結している形は、二つしか基本的にないはずです。具体的に言えば:

未然:読ま-(ない)/読も-(う)
連用:読み-(ます)/読ん-(だ)
終止:読む|/読む-(らしい)
連体:読む-(時)
仮定:読め-(ば)
命令:読め|

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