« DSM-IV Tシャツ | メイン | 市街戦用スケボー »

2007年02月07日  DWFTTWマシン [医学・科学関連]

dwfttw_s.jpg

ヨットを趣味する人々の間では、昔からDWFTTW問題(DownWind Faster Than The Wind)というのが議論になっているという。つまり、水上陸上を問わず、帆走する乗り物を追い風より早く走らせることは出来るのか、という問題である。

Googleで"DWFTTW"を検索すると、この問題についてのいくつかの考察が見つかるが、私の物理センスでは、ちょっと理解するのが困難。直感的にはそれは無理ではないかと思うのだが、わざわざ考察をネットで公開するような人はそれが可能だというのである。<Link12>

それならば、実際に作って見ればいいと考えた人がいて、その制作記(PDF)をヨット雑誌に寄稿している。そして、ご本人によるのかどうか不明ながら、そのDWFTTWマシンとほぼ同じものを走らせているビデオがYouTubeにアップされている(何故か題名がDDFTTWなんだけど、これはdirectly downwind faster than the windの頭文字をとったみたい)。

元の制作記によれば、マシンが時速4マイル以上の速度で走れば、移動によって生じる前方からの風が生む力より、追い風がプロペラを回転させて生む力のほうが常に大きいのだそうである。なんか、プロペラ止まっちゃうんじゃないかと思うんだが。確かに映像を見る限り、このマシンは追い風より速く走っているようにみえる。マシンに取り付けられた吹き流しに注目すれば、それは明らかだろう。

もちろん、超小型のモーターを組み込んであるのかも知れないし、映像トリックを使っている可能性もあるわけで、そう見えるからといってDWFTTWが可能と即断するのは危険であろう。なにせ、これは以前の「トレッドミル離陸問題」と違い、頭の中では全然納得出来てないし。

これについてはこちらのフォーラムで議論が続けられているが、発言数はいまもどんどん増え続けていて、どちらかというとインチキだという意見が多いようである。さて、DWFTTWは可能か。あなたの意見は如何?<Via>

投稿者 webmaster : 2007年02月07日 17:07

トラックバック

このエントリーのトラックバックURL:
http://med-legend.com/mt/mt-tbcba.cgi/1021

このリストは、次のエントリーを参照しています: DWFTTWマシン:

» DWFTTW問題 from HeavyBommer@blog
こちらで話題に上っているDWFTTW問題についての考察です。 DWFTTW問題については、つまるところ「ヨット等の風力で移動する乗り物は追い風の風速より... [続きを読む]

トラックバック時刻: 2007年02月19日 20:46

コメント

ビデオを良く見ると、プロペラピッチの関係から「追い風を原動力に車輪を回している」訳ではなく、「車輪の回転からプロペラで推進方向に風を送り出している(つまり普通のプロペラ機と同じような方向に推進力を発揮している)」ように見えます。

実際に計算するとどうなるのか分かりませんが、運動エネルギーの一部をプロペラの駆動に割り当てて、追い風より若干速いスピードを維持するなんて事ができるのかもしれません。
とはいえ、エネルギー保存の法則がありますので最初に手で押したときの運動エネルギーと、風のむらがあっての賜物な気がしますけどね。

#実際には微妙に下り勾配のある道路だなんておちだったりするかも

投稿者 B-51 : 2007年02月13日 13:48

え~っと、たとえば単純な帆舟が追い風によって前進していたとしましょう。そしてその追い風の強さ(速さ)にムラがあるならば、追い風が弱く(遅く)なったときには、舟は一時的に追い風より速く進みますよね。それは、強い(速い)ときの風の力が舟全体の運動エネルギーとして蓄えられているからです。それならば、それをできるだけ効率良く利用する工夫をすれば、かなりの時間、追い風より速く進めるようになるのかも知れません。このマシンの場合は、プロペラが高速回転しているますので、それでしょうか?ビデオを見ていると、マシンが遅くなっていない(ように見える)のに、吹き流しが前へ流れるケースがありますが、このときは、強い(速い)追い風が吹いていることを意味していて、そのときにプロペラに運動エネルギーを蓄えているのではないか?と私は推測するのですが、これは見当外れなのでしょうか?

投稿者 スポック : 2007年02月10日 00:35

追い風に追いついた時の「主観的無風状態」の壁を超える……。
つまり、追い風を追い越したことで生まれる「主観的向かい風」をエネルギーに、さらに加速する、ってことになるんでしょうね。
永久機関だ! すごいぞ!
 
たぶん、理論的には、風をエネルギー源にした乗り物で一番早いのは、質量・摩擦が0で、機体が受ける風のエネルギーを余さず受け止められるものではないでしょうか。
しかしそれはつまり風と同速度になるのではないかと。

投稿者 fil : 2007年02月10日 00:19

>ここを見ていただく方がわかりやすいかと。
なるほどなるほど、帆だけでは無理だと思ったら、水の流れの揚力を使うのか。じゃあ、こっちも一定以上の風速が必要ですね。

>車は無風状態になるはずで
実際の風は常に強弱を含むものなので、その周波数にあわせた加速をさせれば、最大瞬間風速よりも若干はやい速度(加速の際のオーバーシュートの度合いで決まる)で動かす事は可能だと思います。
動画の奴が風速の変動を使っているのかどうかは分かりませんが。

ところで、ラバル管の類いの原理を使うってのは有り得ないのかなあ? 風の断面積を小さく出来れば風速は早くなるでしょう? 

投稿者 元院生 : 2007年02月10日 00:18

すると加速と減速を繰り返しながら、結局は風よりは速く走れないのでしょうか。
プロペラの回転の慣性、運動エネルギーもありますから、あるいはしばらくの間、風よりも速く走り、やがて拮抗、減速し、再び加速を始めるとか。
う~ん、もう少し物理の成績がましだったら理科へ進んだのに(笑)。

投稿者 小狸工房 : 2007年02月09日 20:32

逆風といっても、真正面から受けて前進できるわけではないですね。風に対して斜め前に進んで、切り返してジグザグに進むことはできるけど。

で、斜め前に進める理屈は私が解説するよりも、ここを見ていただく方がわかりやすいかと。

http://www.nhk.or.jp/daisuki/galileo/onair20050618.html

投稿者 Seagul-X : 2007年02月09日 12:34

洒落としては面白い。

でも、真面目に考えると、追い風と同じ速度で走行したら、車は無風状態になるはずで、プロペラは回らなくなる。そうなれば速度は落ちるので、結局追い風の速度を超えられないはず。

プロペラ方式のDWFTTWを実現するには、この壁を越えられる「何か」が必要だと思いますが、少なくともプロペラと車輪の回転比は、上記のポイントには何の影響もしないので、この方式はあり得ないように思うのですが……。

投稿者 yoshige : 2007年02月09日 10:08

この原理だと逆風でも前進出来ますね。摩擦があってこそ成り立つ世界か。

っていうか、僕はヨットが何故逆風でも前進出来るか分かっていないのですが、、。もちろん横には行けるけど。

投稿者 元院生 : 2007年02月08日 04:41

きゃっ!こんな詳細な仕様書が。ううむ、動力伝達はシャフトでという先入観がありました。
考えてみればプーリーベルトのほうが確実ですか。
つまり帆ではないので、プロペラの回転数によってビークルの走行速度は決定されると。
するとやはり可能なのですね。
うーむ。

ラジコン界では、時に洒落で妙なもの組み上げる人もいるもので。ちょっと偏見入ってました。失礼しました。

投稿者 小狸工房 : 2007年02月07日 20:48

設計書には、プロペラの回転を1:1.75で車輪に伝えている、とありますな。理論的にプロペラが17.5フィートマシンを前方に進めることが出来る回転をしたとき、車輪は10フィート前に進むそうです。

それと、ラジコンは純粋にステアリングのためだけにあるとのこと。初めはラジコンなしだったのが、やはりそれではいつも追い風に位置させることは無理だったらしい。

投稿者 webmaster : 2007年02月07日 20:11

映像のほうはなんとなく…プロペラシャフト後方のあれはドライブベルトでは?ギァードモーターで大きなプロペラを回している可能性も。
とりあえず実験車がラジコンなのは確かです。フレームの中ほどに鎮座しているデバイス類といい、アンテナケーブルも立ててあるし、そもそもあれほどの距離をステアリング操作無しに走らせられるはずは先ず無いし。
違ってたらごめんなさい(笑)。

というわけで、なんとなくこれは手の込んだ洒落のような気がします。

投稿者 小狸工房 : 2007年02月07日 19:53