13年度航空宇宙プロジェクト-(藤井研7)事前試験1 ―燃焼試験―

事前試験の第一段階は、燃焼試験です。

今回の行う試験では、エンジンを3つ使うので同時着火ができるか?そして、ひも型とテープ型のテザーを地上から伸ばすために使う、テザーとロケットを接続する部材(3つのエンジンの真ん中に位置させる)の耐熱テストをすることが目的です。

まず、試験装置を試験地に設置し、ブリーフィング行い、いざ試験開始!
一回目で電流がきちんと通るか確かめ、二回目、三回目で同時着火と部材の耐熱テストを行います。

13年度航空宇宙P(藤井研)07_ブリーフィング

二回目の試験結果では、2本しか着火しませんでした。理由はイグナイターの先にエンジンノズルの推進薬が触っていなかったのが原因と考えられます。
この反省点を修正することで、三回目の試験では3本同時着火が成功することが出来ました。

また、今回の試験で使用した部材(真鍮、鋼)両方ともに耐熱性に問題がないことを証明することができました。

13年度航空宇宙P(藤井研)07_燃焼実験

今回の試験では、試験方法を先生やTAに一週間前までに正確に説明していなかった事や部材の調達が十分でなかったため、試験開始時刻が遅れたり、分担がしっかり出来ていないなど細かい反省するべき点がありました。

なお、本実験はモデルロケットの自主消費基準(http://www.ja-r.net/consumptionstandard.html)を順守するとともに、専門的な十分なハザード解析のもとに行っています。安易にマネすると危険ですのでご注意ください。

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13年度航空宇宙プロジェクト(藤井研6)-ロケットからテザーって、こんなに重要!

テザー技術では
1)どのように畳む、または、巻いて宇宙に持ってゆくか。
2)どのようにすれば、迅速に、かつ、確実に伸ばすことができるか。
3)どのようにすれば長いテザーの伸ばしているときの運動が予測できるか。
など、確実に宇宙で応用するための課題があります。

ロケットで上空に打ち上げる技術が確立できれば、宇宙エレベーターの建設方法にも使うことができるかもしれません。

また、“はやぶさMkII”(“はやぶさ2”の後継機)の小惑星からの試料採取にもテザー技術を応用出来るでしょう。(図:TMIT藤井研究室提供)

13年度航空宇宙P(藤井研)07_はやぶさMk2

ほかにも、地上での波及技術としては、災害時に遠くの場所にロープをかけたいとき、高いところにロープを届かせたいとき、などにも応用できると考えられています。

宇宙応用のみに限らず、ロケットでテザーを引っ張ることによって色々な応用が考えられると思います。
ぜひ、皆さんも考えて頂いて管理者まで知らせてください。このブログから世界的な新技術が見つかるかもしれません?!

また、宇宙テザー技術は構築物を作るだけでなく、燃料を使わないで宇宙を進むことができ、これを応用して燃料を使わないで宇宙に物を運ぶことができるなど、宇宙船の燃費を飛躍的に改善する可能性を秘めている技術でもあります。

この技術については、いずれ詳しく説明する予定です。


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13年度航空宇宙プロジェクト(藤井研5)-ロケットからテザーって、そんなに重要?

ところで、「MEGANE7」のプロジェクトのテーマが「テザーの地上打ち上げ!」と聞いた方の中に「・・・で?」って思った方、いらっしゃいませんか(^-^;)。
ロケットから紐を伸ばすのがどうして世界的評価にもつながるようなプロジェクトになり得るのか?ちょっと脇道になりますがご説明いたします。

昨今の「宇宙新技術」として、「宇宙テザー技術」と「インフレータブル技術」があげられます。
簡単に言えば、「テザー」は「ひも」で、「インフレータブル」は「風船」です。

この二つの技術は、宇宙に構造物を作るための素材と手法として注目されています。
「ひも」も「風船」も新しい素材が開発されていて、軽くて丈夫なものを宇宙に作れるよう、研究開発が進められています。
さらにテザーは何キロメートルもの長い構造物、インフレータブルは大きな空間を、ある程度小さく圧縮したものから伸ばしたり、膨らましたりできます。

しかも、もっと大事なことは、忙しい宇宙飛行士の手をあまり煩わすことなく伸ばしたり膨らましたり出来る、つまり、自立的に構築することができる、ということ。

ですから、宇宙エレベーターなどの宇宙構造物を作るためには、この新技術を確立することが必要です。

13年度航空宇宙P(藤井研)06_YES2衛星

図は2007年9月に宇宙でひも型のテザーを31.7キロメートル伸ばすことに成功して世界記録を達成したYES2衛星(http://www.esa.int/Education/Young_Engineers_Satellites)です。これは人類が作った最大の宇宙構造物で、藤井教授のグループは長さ測定を担当しました。

今回のプロジェクトのテーマの「ロケットでのテザーの打ち上げ」では、このような新技術を確立するための基礎実験とともに、非常にたくさんの波及技術、新技術から波及してゆく新しい技術、に役立たせることができます。
(つづく)

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13年度航空宇宙プロジェクト(永尾研3)-FEM解析(シミュレーション)開始

 本日の永尾研のプロジェクトではWBS(Work Breakdown Structure)の確認を行い、前回に引き続いて設計を行いました。
WBSとはどの作業をいつまでに終わらすのかというスケジュール管理を行う事です。

また、今回からは、各班1人ずつ代表者を決めて永尾研究室にあるFEM解析を始めました。
FEM解析とは、パソコンを使って構造物のどの部分にどの程度力が加わり、どのような破壊(たわみやねじれ等)をするのかシミュレーションするものです。

このパソコンを使ったシミュレーションの結果と、手計算でシミュレーションした人達の結果が合うかどうかを検討します。

 FEM解析チームはまず、TA(ティーチング・アシスタント。授業の補助を行うために大学が雇っている大学院生のことです)にFEM解析の流れを学び、その後に自分の構造を解析しようと試行錯誤しました。
この解析がなかなか困難で、マニュアルを読んだりインターネットで検索したりと努力していました。
まだまだ構造物の絵も描けていない状況なので、授業の合間などに研究室へ顔を出し挑戦していきます。

 手計算チームは色々な本を読み、どの式を使って設計を進めていくのか意見し合って頑張っていました。

13年度航空宇宙P(永尾研)03_FEM分析

 さて、FEM解析チームと手計算チーム、どっちが先に設計を終わらせるか!!勝負ですね。

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13年度航空宇宙プロジェクト(永尾研2)-強度に耐え、かつ軽さに徹底的にこだわる!

 ただ作るだけではなく、予め指定された強度に耐え、且つ最軽量(最も軽い)である構造を設計します。
 ここが本プロジェクトの難しい所です。

 設計で要求される荷重に耐えるように頑丈に作るだけなら簡単です。しかし、それでは重くなってしまいます。

 最軽量で作る!!
 この言葉にプロジェクトメンバーは悩まされているのです。

 要求された強度に耐えすぎてもダメ!要求された強度以下で壊れるようではもっとダメ!
 要求よりちょっと強く、そして最軽量な構造様式を設計していきます。
 また、プロジェクトの後半では実際にどの程度の力を加えたら壊れるのかを試験する実物破壊試験を実施して、設計要求を満たしているか確認します。

 プロジェクト成果発表の日程は決まっています。果たしてそれまでに設計を終え、破壊試験を行えるのか?!

 さて、3チームのそれぞれの提案した構造様式は以下のようになりました。
Aチーム:トラス
Bチーム:円柱
Cチーム:四角柱

 航空機の翼や宇宙機の機体のような実際の構造様式を研究するのですが、このプロジェクトではその準備段階としてもっとシンプルな構造様式で設計を進めています。
 初めての経験で右も左も分からないチームメンバーですが、先生にどんどん質問しながらなんとか計算を進めています。

 ちなみに、「トラス構造」という言葉が聞き慣れない方もいると思います。
 調べると「部材の節点をピン接合(自由に回転する支点)とし、三角形を基本にして組んだ構造である」
-なんて難しい文が出てきます。

 簡単に言うと、東京タワーや橋などで使われている、格子のような構造なので皆さん目にしたことがあるのではないでしょうか?!

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13年度航空宇宙プロジェクト(永尾研1)-スチレンボードを用いた無人航空機を作る

 今年の航空宇宙プロジェクトは、3人の指導教員のもとで別々のテーマに取り組んでいます。
 今回は、永尾研究室(永尾研)のプロジェクトの進捗状況をご報告いたします。

 永尾研のプロジェクトでは、3チームに分かれ、それぞれのチームが自分たちで決めた構造様式をスチレンボード(スーパーマーケットでお肉やお魚を売るのに用いられている発泡スチロールのような物)を用いて製作します。
 この構造様式は、航空機では翼や、胴体、宇宙機では機体やアンテナなどとなります。

 永尾研プロジェクトの展望は、軽い無人航空機を作ることです。

 なぜ、軽さにこだわるのか?
 それは、軽ければ軽いほど燃費等が良くなり、航空機にプラスの影響を及ぼすからです。

 無人航空機の軽量化を達成するためには、装備品の重量が決まっている以上、材料・構造で軽量化をするしかありません。

 そこで永尾研が以前より目を付けていたスチレンボードの強度等を調べていきます。
 スチレンボードの特性はまだ全然知られていないので、このプロジェクトで無人機の更なる軽量化に貢献できればと思います。

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ニュートン先生のリンゴの木&1ニュートン[N]のお話(3)-リンゴの重さがポイント?!

 重さをNで表すには、質量に「重力加速度」をかけ算して求めます。

 「重力加速度」は場所によって変わります。
 その場所の重力加速度を使えば、その場所での「重さ」を簡単に計算することができます。

 例えば、月では1.6m/s²(メートル毎秒毎秒) 、火星では3.7m/s² くらいです。(主な重力加速度は理科年表に載っています。)

 ちなみに、地球の上では標準重力加速度(北緯45度の海上の重力加速度の値)として9.8m/s²を使うことが多いですね。

◆重さ(N)=質量(kg)×9.8(m/s²)

ですから、地球上で質量1kgの物体の重さは、
1kg×9.8m/s²=9.8N
となります。

 逆算すると、1ニュートンは約102グラムに働く重力、ということになります。
 これを知っていると、「何ニュートンの力が働きます」と言われた時、大体の感じをつかむのに便利です。

 実はこの102グラムというのは、ニュートン先生のリンゴの重さ1つ分と同じくらいなんですよ!
 あのリンゴが、意外な単位の元になっている、というお話でした。

リンゴの花04
(神奈川工大構内にあるニュートンのリンゴの木。100グラムの実が付く日も近い?!)

 ちなみにニュートン先生のリンゴは日本で普通にみられるリンゴ(約300グラム前後)の3分の1程度の大きさです。

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ニュートン先生のリンゴの木&1ニュートン[N]のお話(2)-「重さ」と「質量」は違う!

理科の世界では、ニュートン(N)は「重さ」を示す単位でグラム(g)は「質量」の単位ですので、単純に「1N=○kg」と換算することはできません。

では「質量」と「重さ」って何が違うのでしょうか。

「質量」の単位は、キログラム(kg)、グラム(g)、ミリグラム(mg)などです。
フランスにある「国際キログラム原器」というものが質量の基準となっており、この「キログラム原器」と物体をてんびんで比較したとき、左右がつり合えば、その物体の質量は1kg、となるわけです。

多くの学生が持っているスマートフォン。軽いものだと100グラム程度のようです。
この100グラムというのが「質量」です。

さて、このスマートフォンを手のひらに乗せると、軽いながらも手応えを感じますよね。なぜ手応えを感じるのか。
それはスマートフォンに地球の「重力」がかかっているからです。
この地球が引っぱる力の大きさを「重さ」といいます。つまり、「重さ」=「重力」です。
この力を表す単位がニュートン(N)です。

私たちは日常生活で何となく、「質量」と「重さ」を同じものとして扱っていますが、「質量」と「重さ」は違います。

例えば無重力状態の下では、物体にはたらく重力は見かけ上ゼロ、つまり「重さ」は0になります。
また、重力が地球より小さい月では、「重さ」は6分の1になります。

実は宇宙や月だけでなく、地球上でも場所によって「重さ」は変わります。
例えば、緯度45度の海面上では、質量1kgの物体を赤道上へ持っていくと、「重さ」が若干、軽くなるのです。
高度によっても重さは変わります。(高いところにあるほど、軽くなります)

そうなると、てんびんがつりあえばOK!という「質量」とは別の単位が必要になってくるわけで・・・いよいよニュートン(N)の登場です。
お話の続きは後日、お楽しみに!

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13年度航空宇宙プロジェクト-(藤井研4)GW明けは大忙し!Part3-藤井先生へのプレゼン!!!-

さて、最後に審査会(藤井先生へのプレゼン)の様子を報告します。

休み返上で頑張っただけあり、とても完成度の高い発表でした。しかしながら、想像以上に厳しい審査会でハザード解析(危機的状況に対する対策)やサクセスレベル(中間達成目標)についての考察に穴があり、そこを藤井先生やTAに指摘され、悔しそうな表情を浮かべていました。

しかし一部再編集することを約束し審査をなんとか通過することができたので、次回からは本格的に製作準備入っていきます。

13年度航空宇宙P(藤井研)05_審査会02

今より大変な困難が待っているはずですが、『MEGANE7』ならば協力し乗り越えられるでしょう。彼らの今後をみなさんで見守って行きましょう。

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ニュートン先生のリンゴの木&1ニュートン[N]のお話(1)-構内にあるニュートンのリンゴの木

神奈川工科大学のキャンパス内中央緑地公園のKAIT工房よりに「ニュートンのリンゴの木」があります。

リンゴの木

この「リンゴの木」、ニュートン先生の生家にあったリンゴの木から育てられた苗木で、7年ほど前に分譲植えされたものです。

ニュートンは、リンゴが木から落ちるのに月はなぜ落ちないのかという疑問から、万有引力を発見したと伝えられていますね。
このリンゴの木はその逸話のもとになった木なんですよ。

今年は多く花が咲いたように思います。

リンゴの花02

この頃は、その実も大きくなってきました。楽しみです。

さて、ニュートンといえば、ずばり「ニュートン(N)」という力の単位があります。
ニュートン(N)は「重さ」を示す単位です。
そうなると「1ニュートンは何グラム(の重さ)ですか?」という疑問が出てきませんか?

単位のニュートンについては後日、お話しいたしますのでご期待ください!

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神奈川工大オープンキャンパス「KAIT2013 OPEN CAMPUS」へのアクセス

6月9日(日)に開催予定のオープンキャンパス「KAIT2013 OPEN CAMPUS」。
興味はあるけれどどうやって行こうかな・・・とお考えの方に吉報!

当日は茨城県、神奈川県、長野県、静岡県の主要駅から、無料シャトルバス(予約制)を運行しています。
また、神奈川工科大学の最寄り駅・本厚木駅からは、予約不要のシャトルバスが15分間隔で運行します。

神奈川工科大学へのアクセス(神奈川県厚木市下荻野1030)
●最寄り駅=小田急線「本厚木」駅
※新宿から本厚木まで、小田急線急行で52分です。

●本厚木駅からの無料シャトルバス(予約不要)
本厚木駅北口バスのりばから、15分間隔で運行(8:50から12:50の間)
※無料シャトルバス運行終了後のアクセスはこちらから▼
http://www.kait.jp/directions/

●各地からの無料シャトルバス(予約制)
発着地:水戸駅/土浦駅/大船駅/平塚駅/長野駅/松本駅/静岡駅/富士駅/三島駅
無料シャトルバスの予約はこちら=http://op.kait.jp/shuttle_bus/

電車で、バスで・・・皆様のお越しをお待ちしております!

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神奈川工大オープンキャンパス「KAIT2013 OPEN CAMPUS」のお知らせ

新年度に入ってから初のオープンキャンパス、
「KAIT2013 OPEN CAMPUS」を6月9日(日)に開催いたします。

今回のオープンキャンパスのテーマはずばり、学部・学科紹介!
各学科とも、いろいろなイベントを用意しています。
体験を通して、これからの進路を考えてみてはいかがでしょうか。

もちろん、機械工学科航空宇宙専攻でも、スペシャルなイベントを企画中。
セスナやボーイング737の離着陸フライトを、フライトシミュレータで体験いただけます。
ぜひ一度、神奈川工科大学に来て下さい!

◆KAIT2013 OPEN CAMPUS
【日時】
2013年6月9日(日)
10:00から16:00(受付開始9:30から)

※受付では、約15分のオリエンテーションを行います。スムーズに参加していただくための説明や諸注意事項をご案内します。このオリエンテーションの時間を見込んでお越しください。

【場所】
神奈川工科大学(神奈川県厚木市下荻野1030)
※最寄り駅=小田急線「本厚木」駅下車
※当日は各地からの無料シャトルバスと本厚木駅からの無料シャトルバスが出ます。
シャトルバスについて詳細はこちらから▼
http://op.kait.jp/shuttle_bus/

【工学部 機械工学科のイベント】
①研究紹介
●新幹線の高速走行シミュレーション(田辺 誠研究室)
●エンジン動作を再現するマルチメディアコンテンツならびに立体視フライトシミュレータ(佐藤智明研究室)
●航空機の安全性操縦性改善シミュレータ(小林 修研究室)
●二酸化炭素を排出しない公共バスシステム(川島 豪研究室)
●自家用軽飛行機の公開(三澤章博・水野敏広研究室)
●地面効果翼機開発を目的としたRCモデル(中根一朗研究室)
●NASA宇宙開発カレンダーの公開

②ミニ体験
●モノづくりの設計に威力を発揮、3次元CAD(Pro/E/Creo)を体験してみよう!(高橋 肇研究室)
●フライトシミュレータでセスナ機やB737での離着陸フライトを体験してみよう!(三澤章博・水野敏広研究室)
●ペーパープレーン(紙飛行機)を作って、エレベータやラダーの効果を体験してみよう!(中根一朗研究室、根本光正研究室)

フライトシミュレーター01

③学科紹介・学科相談コーナー

④系統別ガイダンス

【その他盛りだくさんのイベント】
★各学部・学科のイベント
★ 各種入試ガイダンス、大学概要ガイダンス
★ スーパーサイエンス特別専攻説明会
★ Girls★Program
★ KAIT工房に行ってみよう!
★ 「創立50周年記念学生チャレンジ」 ポスターセッション
★ 学食ランチ、キャンパスツアー、オープンカフェ、スタンプラリー、寮見学ツアー
★保護者対象説明会(各種奨学金や学費、最新の就職状況、ひとり暮らしの支援体制など、保護者の方にとって気になるポイントをご説明します)
・・・などなど!!

※詳しいイベントスケジュールはこちら=http://op.kait.jp/new_op/op

【詳しい情報】
KAIT2013 OPEN CAMPUSホームページ=http://op.kait.jp/new_op/op


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13年度航空宇宙プロジェクト-(藤井研3)GW明けは大忙し!Part2-取材が来ました!!-

続いて、2つ目のテーマ「TAが打ち上げるモデルロケットから打ち上げの要領を学ぶ」について。
今日はモデルロケットを打ち上げました。
打ち上げを行なった理由は2つあります。

もちろん、彼らが打ち上げの要領を学ぶことも重要でしたが、高校生新聞(株式会社スクールパートナーズ)の方が本日取材にきてくださったので、高校生新聞を読むことになる全国の高校生にカッコいい姿を見せたかったというのが理由の一つです。

13年度航空宇宙P(藤井研)04_取材

手順はモデルロケットを2機打ち上げ、そのうちの1機にカメラを装着しそのカメラによりもう1機のパラシュートに書かれた文字(神奈川工科大学のK)を撮影するといったもので、去年のプロジェクトと同様の実験を行いました。結果は上空の風が強かったため多少流されてしまいましたが、きれいに打ち上がりパラシュートもきちんと開くことに成功しました。

13年度航空宇宙P(藤井研)04_打ち上げ成功

これで来年は多くの優秀な学生が航空宇宙学専攻に来てくれることでしょう!よし!!(笑)

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13年度航空宇宙プロジェクト-(藤井研2)GW明けは大忙し!Part1-テーマを決める-

さあ、GWも明け気合新たに第4回のプロジェクトが始まりました。

本日のプロジェクトは様々なこと(大きく分けて3つ)を行いました。
1つ目は休み返上して決めたテーマについての提案書の内容をTAにプレゼンし、藤井先生にこのテーマで良いか?その試験方法は問題ないか?等を審査してもらう前にCheckしてもらい修正すること。

2つ目は、TAが打ち上げるモデルロケットから打ち上げの要領を学ぶこと。

3つ目は実際に藤井先生にプレゼンし、審査してもらうこと。案の定、授業時間を1時間延長してしまいました
(^^;

今回のブログは長編につき、3回に分けてご紹介いたします...

まず始めに彼らが提案したテーマについて説明します。
テーマは『テザーの地上打ち上げ!』です。
テザー(ひも型とテープ型の2種類あります。)をモデルロケットにくっつけて地上から打ち上げます。
その際、どのような方法(折り方)が最もスムーズに伸びていくか調べます。

ひもテザーやテープテザーの巻き方や収納の仕方あるいは折り方についての実験は古くから行われていますが、未だどのような方法が最適であるかは模索中です。

今回のプロジェクトでは、地上からロケットで引っ張りテザーを伸ばしますが、例えば、このような折り方の場合は地上から引っ張って伸ばす方が有益だ!っといった有効性を証明できれば宇宙空間でも応用できるかもしれません!
結果、世界的に評価されるでしょう!
少し大げさかもしれませんが、とても興味深い実験になると思いませんか?

13年度航空宇宙P(藤井研)03_テーマ


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