アクティブ制御乱流風洞を用いた消防ヘリコプターからの散布水性状に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13780378
• Research Institution: Oita National College of Technology
• Principal Investigator: 菊川 裕規 大分工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (70321528)
• Keywords: 大規模火災 / 空中消火 / 水投下 / ヘリコプター / ダウンウォッシュ / 乱流風洞 / 相似則 / 模型実験

Research Abstract

大震災における火災に対してヘリコプター等の航空機を用いた空中消火の可能性に期待が寄せられている。しかし,気象条件や地形特性などの自然条件,火災規模や延焼速度など火災状況に応じた最適な水投下の条件についても確立されていない。これまで消防研究所を中心に実規模実験が行われてきたが,広大な場所,膨大な予算を必要とするため頻繁に行うことは難しい。そこで本研究では,実規模実験より容易にしかも同等の結果が得られる小規模な模型装置を提案し,実規模実験との相似性を検討する。また,流体解析ソフトを用いて数値シミュレーションを行い,空中投下水の挙動を解析した。ラジコンヘリコプターのメインロータを三相誘導電動機に取り付け,インバータで回転数を制御する小型模型を製作し,側面から小型送風機により横風を再現した。小型模型の下に消火水タンクモデルを設置し,水の代わりに米ぬかを投下物として落下させたときの投下物の挙動を調べた。その結果,投下物はローターからの旋回流中を拡散しながら落下し,実規模実験と同様の散布密度が得られた。この時の相似性を検証した結果,自由落下する投下物に対するダウンウォッシの与える影響についてパイナンバーがほぼ等しい値となり,相似則が成り立っていることが確認できた。また,流体解析ソフトCFD2000を用いて数値シミュレーションを行い,消火水の命中精度を向上させるために横風と散布密度中心の位置の関係を明らかにした。その結果,横風と投下水の最密分布中心位置の関係は一次近似,横風と投下水の分布直径の関係は対数近似できることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Cao Shuyang, Akira Nishi, Kimitaka Hirano, Shigehira Ozono, Hiromori Miyagi, Hironori Kikugawa, Yuji Matsuda, Yasuo Wakasugi: "An actively controlled wind tunnel and its application to the reproduction of the atmospheric boundary layer"Boundary-Layer Meteorology. 101. 61-76 (2001)
• [Publications] Nishi Akira, Cao Shuyang, Kikugawa Hironori, Matsuda Yuji: "Reproduction of wind velocity history in a multiple fan wind tunnel"Proceedings of The 5th Asia-Pacific Conference on Wind Engineering. 305-308 (2001)
• [Publications] 菊川裕規, 増田貴吏, 仲摩隆史: "消防ヘリコプターからの空中消火における散布水性状に関する研究"大分工業高等専門学校紀要. 第39号. 15-21 (2002)
• [Publications] 菊川裕規, 宮城弘守: "マルチファン型風洞によるアクティブ制御変動流の自己相関分析"平成15年度年次研究発表会概要集. (発表予定). (2003)
• [Publications] 菊川裕規, 岩川良夫: "小型模型による空中投下水の挙動に関する研究"平成15年度年次研究発表会概要集. (発表予定). (2003)