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2019年10月 1日 (火)

妄想狂時代 もふもふ耐風望遠鏡カバー(その1)

妄想 もふもふ耐風望遠鏡カバー

名付けて「乱流くんver.1」

Voltex

コンセプト
放送局などのの屋外集音マイクは、もふもふ風防でおおわれていることがあります。

これは、自分の推察では、風切りによるカルマン渦による可聴帯域の振動発生(竹竿を振り回すと音がする、あれ。)を、もふもふの効果で軽減するためのものではないかと。

望遠鏡にこれを応用し、嵐くらいの時に、風切りによる可聴帯域の振動発生を減らすことを狙います。

開口部や鏡筒で細かい乱流を生じさせるために、もふもふでカバーし、加えて、鏡筒開口部は、可能であれば長い毛を生やし、大きな開口部でも効果を狙います。

 

(ただし、この方法は、もっとも一般的で影響の大きい、風圧中心がRA軸とDEC軸の交点からがずれていることにより風圧や揚力で鏡筒の方向が外れる、には原理上効果が期待できません。また、剛性不足等による鏡筒の共振にも、もふもふの摩擦で内部損失がほんの少し増える程度で、効果期待できないと思います。)

ーー要するに、実戦ではあまり役に立たないと思われます。

 

あやしい理由づけ

 

風による振動発生を減らすには、主に2つのアプローチがあるようです。。

一つは、気流の無理な曲がり方による剥離や渦発生をなくすこと。気流の剥離や渦は、振動です。対処は、例えば流線形や表面平滑化、航空機のフラップ(離着陸時の高揚力装置)や主翼前縁スラットなどに見られる境界層制御(スロッテッドフラップ(ジェット旅客機で普通に見られる)、圧縮空気の吹き出し(たとえば海自飛行艇に使用))

もう一つは、逆のアプローチ。小さな乱流を積極的に作ることにより、少し抵抗が増えても、致命的な大きな気流の剥離を防ぐこと。これを使います。

航空機は、気流の剥離による振動や抵抗増加を防ぐため、翼、胴体に小さな翼をたくさんつけることがある。一般に、ボルテックスジェネレータと呼ぶ。(ネット見たら、レースカーにも使うことがあるようです。)

新幹線の500系は、パンタグラフの風切り音を減らすため、乱流を作る突起をパンタグラフの支柱に設けたらしいです。これもボルテックスジェネレータ。(乱流発生器)

ゴルフボールのディンプルも、同じメカニズムで、低抵抗と安定を狙っていると思います。


昔々、模型のグライダーの安定性を増し失速を防ぐため、主翼の前縁の前20ミリくらいに糸を張って、大気との摩擦で震えるようにし、小さな乱流を作って逆におおきな気流剥離を防ぐ手法がありました。乱流線、乱流翼と呼びます。翼の前縁付近に、細い棒を張り付けても、同様な効果があるといいます。
模型グライダーサイズでも効果があるのだから、望遠鏡のサイズと地上風の流速でも流体力学的には多分似たような状況(レイノルズ数が似た桁数にある)と思われるので、効果が期待できると思います。

 

望遠鏡サイズと地上風の流速でも乱流は発生するか?

たき火の煙が折れた木の幹の表面を流れる様子(9月29日ipadで撮影。風速約1m/秒の感じ)、写真横1辺が約20cm

肉眼だと煙の流れがもっとよく見えるが、写真じゃ見えない。

Voltex_-viscousflow

 

RGBそれぞれのトーンカーブをいじってみました。星雲あぶり出しの気分♫

はっきりしないですが、なんとなく、わずか毎秒1mくらいの風速でも、1cmくらいの凸凹が数cmのオーダーで連続していれば、細かい乱流を生じているようです。

鏡筒にもふもふや1センチのオーダーの突起を付ければ、ボルテックスジェネレータとしての効果が出るように思われます。

Voltex_-viscousflow_nxd

 

 

工作は、次回。

(了)

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