2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25560086
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石原 敦 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (50245247)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中原 真也 愛媛大学, 理工学研究科, 教授 (20315112)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ハイブリッドロケット / 教材 / ペットボトル / モデルロケット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年となる本年度は、教材用ハイブリッド・ロケットとしてさらに適切な、ペットボトルへの酸素の充填圧や燃焼室の構造、さらに点火システムの確立を目指した。
まず、燃料形状が性能に与える影響について検討した。その結果、燃料長さに関しては、400mm程度までは長いほど推力が増大するものの、その増大率は長さとともに減少することがわかった。また燃焼面積はほぼ同一のもとで燃料内径に段差を付けると推力に影響を与えることも明らかにした。一方、酸素ガス量に関しては、酸素タンク容積を１Lから２Lへ増大させるとほぼ概ね線形的に推力も増大することがわかった。ただし、２L程度になると、外径20mm内径10mm程度の燃料棒では、燃焼時間が長くなるために、燃焼終了後に燃料棒の形状変形の開始が早くなる傾向にあった。
次に、確実な着火を可能にする点火システムを確立するために、コイルの電圧と抵抗および赤熱の関係の検討を行った。その結果、ロケットの着火に必要な電圧計算式を試案することができた。
さらに、やはりペットボトル等の身近な材料で機体を設計し、提案するペットボトル・ハイブリッド・ロケットが安全に打上かつ飛翔可能かを検討した。その結果、射角80°に設定し打ち上げたところ、直線で40m前後の距離を弾道飛行可能であること確認できた。
最後に、埼玉県深谷市と愛媛県松山市で中学生を対象にした本研究で提案するペットボトル・ハイブリッド・ロケットを用いた教室を開催した。内容は、中学の教科書の単元に関連させたロケットの説明の座学、生徒によるロケットの組立、そして生徒自身で組み立てたロケットの模擬打上実験である。その結果、中学生はもとより教員からも教材としての高い評価をえることができた。さらに、ロケット自体も、昨年と同様の滞空時間や初速および減耗量で、安全に安定して燃焼していることが確認できた。
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