| 研究分担者 |
中島 賢治 佐世保工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (40311112)
城野 祐生 佐世保工業高等専門学校, 物質工学科, 講師 (80353233)
森川 浩次 佐世保工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (90332098)
森田 英俊 佐世保工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (40332100)
小田原 悟 佐世保工業高等専門学校, 機械工学科, 講師 (40390538)
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| 研究概要 |
本研究は,小型の水中航走体に搭載するための低コスト・超小型・高出力のバブルジェットエンジンシステムの開発を目的とした.ただ単に高速ガスを水中に噴出するだけではバブルは拡散してしまい,水中での損失は非常に大きく,推力に与える損失も大きくなると考えられる.そこでノズルの先端から数+cm離れたところにエジェクタと呼ばれる混合部分を設け,あらかじめバブルと水を混合させて(バブルジェット)エジェクタ外へ排出する.したがって空気が水に直接運動エネルギを与えるよりも高速ガスのエネルギを効率良く速度エネルギに変換できると考えられる.さらにガスが高温であれば熱エネルギが運動エネルギに変換する効果も期待できる.
初年度は円筒型の水槽の下部分から燃焼ガスの代わりに高圧コンプレッサーからの高速ガス(空気)をノズルから噴出させ,水槽から汲み上げる単位時間あたりの吐出流量を測定した.パラメータとしては空気流量に対するエジェクタの高さ(水の吸い込み高さに相当)と,アクリル円筒径を変えることにより,最適な条件を検索した.
次年度は吐出流速を測定することにより,推力の算出を試みた.その結果,吐出ノズル直径d=5mmでは目標値である4m/sの吐出流速が実現できていることがわかった.
最終年度は実際に水中での推力測定装置を作成し,推力に及ぼすエジェクタの影響について実験を行った.その結果,エジェクタをつけることによる顕著な推力の向上はみられず,条件によっては摩擦損失の増加による推力の低下なども発生した.今後,高圧空気を高温の燃焼ガスに替える実験が残されてはいるが,現段階ではエジェクタ設置による高効率化は期待できないようであり,エジェクタなしで直接ガスを噴出する方が効率は良いようである.したがって今後は(1)ノズル形状に着目し,良好な推力を出す高効率ノズルの開発,(2)エジェクタ付帯によるの推進効率の影響に実験は移行すると考えている.
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