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サポーターから質問です!

チーム奥澤ではこのブログを通しチーム活動(競技会参加や宇宙エレベーター)に関する質問を受付け、それに回答したりアイデアを投稿してもらうことで皆様と一緒に勉強していけたら、、、と思っています。
育成型ブログ(笑)です。

今回もサポータ(T様ありがとう!)からの質問に頑張って(?)答えてみたいと思います。

「クライマー技術はロープとクライマー間の摩擦力?トライボロジー?がキーになりそうですね。ロープとの接触面積をいかに稼いで、摩擦と戦うか…とても興味深いです。競技の映像ではシート?みたいなロープを使ってましたが、接触面積は多い方が有利なんでしょうか?」

んースルドイ。結論から言うと(効率でなく)伝達力UPだけを考えれば「接触面積は多い方が有利」です。
昔の西部劇映画で主人公が酒場にやって来て馬を留める時、手綱を寄り木にくるくるっと巻いて中に入るシーンを見た事はありませんか。このとき縛りもせず引っ掛けもせず巻くだけです。なのに馬は逃げれないんです。
書いてて少々無理矢理感はありますが手綱を巻きつける事で接触面積を多くし1馬力(?)を制動しているんです。

まだまだクライマー開発は基礎の段階ですが動力部設計においてテザー(ロープやシート)とクライマー側駆動ローラ部の動力伝達は重要なファクターです。
 
momonGa。は駆動部(モータ)からテザーへ動力を伝えるためにローラ押付による”摩擦伝達”をしています。伝達力をアップするためにはこの摩擦伝達力を大きくしなければなりません。
その方法として、
1.テザー対ローラの摩擦係数を上げる
2.接触面積を増やす
3.伝達効率の高い条件で昇降運転する
4.(摩擦じゃないけど)スパイク構造で引っ掻けて伝える
などを考えています。

(1.)はテザーとローラ材質の相性です。鉄、アルミ材や様々な硬度のウレタン材料のローラで実験中です。
柔らかい方がグリップ性が高そうですが摩耗や耐熱なども考慮する必要がありトライ&エラーの毎日です。
<写真参照:momonGa-3。摩擦熱で溶けた駆動ローラー>
ローラ破損

(2.)接触面積を増やすためにはいろいろな方法があります。
・柔らかい材質のローラでつぶし気味にテザーに接触
・テザーがローラ外周に巻きつくように接触させる
・複数のローラを使い接触点個数を増やす
などなど。どれも一長一短があるので他チームも試行錯誤しています。次世代momonGa。は、、、ナイショ。

(3.)実験競技中テザー張力など環境条件は刻々と変化します。ローラ材質は変えられないですが条件に合った昇降スピードやテザーとローラーの接触力などを可変させより良い伝達効率の運転ができる事を検討中です。
また摩擦伝達ではわざと少し(約20%)スリップ気味に動力を与えるようにすると最大効率を得られるそうですが、ワガママな私的にはこれの採用はいかがなものかと思っています。

(4.)ローラにローレット(溝)加工を施します。これ効果てきめん過ぎて実験したらテザーが破れました。なのでNGです。(以降競技会でもレギュレーションに”テザーを傷つける構造は不可”項が追加されました)


ちょっとだけオマケ。
「(地上付近で)momonGa。(重さ10kg)を秒速7m/secで上昇させる動力モーターは?」

N・m/sec = W = AxV (N:ニュートン W:ワット A:アンペア V:ボルト)
なのでテザーとローラの動力伝達部実効値として700W必要です。なのに実際は電気やメカのロスが大きく3000~5000Wクラスのモータがクライマーに搭載しています。
伝達効率もですが駆動部効率も工夫のしがいがあるところです。

皆様からのアイデアと応援お待ちしてます!
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