| Research Abstract |
イルカの高い運動性能と推進性能を発揮するのに尾びれが重要な働きをしていると考えられるこから,尾びれに注目し,尾びれの機能を運動学的流体力学的に明らかにし,工学的な応用をする際のイルカの尾びれを模倣した人工尾びれの有益性を検討することを本研究の目的としている。
本年度は,先ず,昨年度,製作した尾びれの曲げ剛性を調べるための計測装置を用いて,死亡したイルカの尾びれの曲げ剛性とヤング率などを求め,またバイオエンジニアリング的視点から,尾びれの解剖を行い,尾びれを構成している表皮,脂質また結合組織など生体材料の力学的特性を調べた。実験の結果,曲げ剛性は尾びれの翼端に近付くに従い小さくなる傾向があり,また尾びれを構成する結合組織は異方性をもつことがわかった。次に,尾びれの力学的特性に近似した特性をもち,形状を模倣した実験用人工尾びれを試作し,既存の振動翼推進機搭載船外機(ヒレ船外機)に装着し,人工尾びれの推進機としての推進性能について調べた。本ヒレ船外機では,振動翼の挙動が推進効率を最大になるように固定されているので,推進力に及ぼす振動数の影響について実験を行った。大型水槽における静止推力測定実験では,人工尾びれは一周期にわたり正の推進力を発生し,また推力の変動が小さいことがわかった。また平均推進力は,尾びれを振らす振動数が増加するに従ってはぼ2次関数的に増加することがわかった。人工尾びれを装着したヒレ船外機を小型ボートに搭載し,湖上での実船実験を行ったところ,本実験範囲(振動数は2.5Hz以下)では,船速は尾びれの振動数にほぼ比例して増加することがわかった。
以上より,死亡したイルカの尾びれの力学的特性を明らかにし,人工尾びれを設計するための基礎資料を得て試作した人工尾びれの推進性能を調べ,人工尾びれの有益性について評価することができた。
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