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2013 ワールド・エコノ・ムーブ

先週の話ですが
今年もWEMへ行ってきました

風が強く決勝では雨も降りました

激しい気候は何かを感じさせます・・・


f0067355_22374248.jpg今年はZDP『タキオン』 5連覇がかかっていましたが成らず FirstStepアイシンAW 『つばさ54号』が初優勝しました
視界が悪く雨は苦手な54号 少し降った序盤にピットインした上での優勝です

現世代のWEMカーの特徴でもあり成形したフロントインナーフェンダーを構造部材としますが 高い位置で左右を繋いだブリッジ構造としています
更にその上にステアの機構や電装が搭載されており ドライバーは自らの脚とブリッジの隙間から前方を覗くような格好になります
とは言えアッパーボディは丸ごと一体透明部品ですからそこここの隙間から外の様子は窺い知る事が出来るのかもしれません
旧型車から受け継がれる肩の上に回り込むフレームはわざわざ型を起した別成型品で(訂正:コア材を整形してカーボンを貼った一品物とのことです) 一瞬「ロワーを高くするのと何が違うの?」と思いますが ドライバーの視点に近い所に有るために視界が開けます
外形の位置にあの高さがあったら視界を妨げることでしょう

空力的には正背面視では四角に近く 基本形状となる涙滴形(もしくは紡錘形)にドライバーの頭頂部と後輪を覆うヒレの様なフェアリングが付き その二つをブレンドして均した複雑な形状になっています
おそらく前方投影面積を局限する考え方 ※「←は結果でしかない」設計者談 コメント参照
また 前後端の床は持ち上がり下から向こう側が良く見え 後輪は意外なほど無頓着に飛び出ています
そして視界不良の原因でもある極端なスラントノーズ 丸みを帯びた後端部
タキオンとは随分違うアプローチに思えます


f0067355_22594798.jpgディフェンディングチャンピオンにしてレコードホルダー ZDP『タキオン』
現世代のスタンダードを作ったマシンです
予選でパンクに見舞われ後方グリッドに沈み 序盤であっという間に前車をかわしますがこちらも雨でコースアウトを喫します
そのあとは無事に走りきるも例年の様な他を圧倒する強さは見られず ついに連勝ストップ
それでも当然の様に2位です
来年は何かを…  やって欲しいです

このマシンの平面形は鯉に似ていてとても美しい曲線を描きます

f0067355_23341086.jpg3位はちょっとおいといて
最後の最後に逆転されるまで3位を走ったチームトシヤン 『TJ・Rider』
製作中からブログにアップされていた話題のマシンがついにデビューしました
こちらも雨による視界不良が原因でスピンしたものの デビューとは思えない安定感と速さでした
一人で製作し自ら乗るトシヤンさん
勝者と同等の称賛を得ていました
来年は熟成され 更に強くなるでしょう

f0067355_23464934.jpg
構造は私が夢想していたものに近く「やられた!」と思いました
フロントフェンダーの上に回り込んで左右を繋ぐ構造はタキオンも同様ですが タキオンはそれとは別にダッシュボードに相当するブリッジも有しており 上側の構造物は主にフェアリングを支えたり メーターを配置したりといった目的に使われますが TJ・Riderでは中段のブリッジを廃し上側を主構造材とています
利点としては2つの機能を統合する事による単純化 軽量化
体をよじる事が出来るので乗降性が良くなります
欠点は左右輪からの入力は圧縮引張になるので入力点間を最短で結んだ方が構造上有利ですが上に遠回りする事になります
それによって軽量化分は相殺されるかも知れませんが乗降性は結構重要です

上記の構造は現行つばさ54号も同じですが54号はその上にボディーが付きますがこちらはそこが外形そのものになります
54号はアッパーを一体成型にするという別な設計意図を持っていますが どうせ上に避けるなら最大に避けた方が視界が良いと思うのです

さらにTJ・ライダーは側面窓の上側にもフレームが走り フロントのフェンダーとバルクヘッドを高い位置で結びます
部材の具体的なゲージが不明でどの程度それに期待しているのかはわかりませんが この構造は縦曲げに対して有利です
これが付いたことによって成型インナーフェンダーフレームを最大限に活かす構造ではないでしょうか
写真の様に天井から乗降する事になります
乗降性はともかく整備性はかなり悪そうです


f0067355_0154725.jpgそして3位 TeamBIZON 『KAI』(手前)5位『Gilles-S』(奥)
KAIは車体は6年前の物 リア操舵なし
ミツバDDモーター いわゆる「吊るし」 ホイールも含めて売ってるまんまの状態 コア抜きもなし
バッテリーキャパ並列 電圧下がったら直列 それだけ
「10年前の作戦だよ」
と言いつつその作戦を完璧に実行し ゴール直前6~7位からペースダウンする前車を抜きまくり3位入賞
ちなみにエネマネは紙とボールペン

トシヤンさんへの称賛とはちょっと違う 苦笑いの拍手(笑) してやったりのカントクさん
KAIは比較的視界も良く 雨が強まればひょっとしてひょっとしたかもしれません
見たい様な見たくない様な・・・^^;;
真面目な話 何か重い一石を投じた気がします

f0067355_0342064.jpgそしてBIZONの新型 3年目
年々剛性UPを果たしていますが何かが秋田に合っていません 今年も苦戦しました
栃富士のテストではKAIを確実に上回るデータを残しているとの事ですが
原因はこの風と路面のバンプではないでしょうか
研ぎ澄まされ過ぎたGillesは外乱に脆いのではないかと思います

普通に5位はさすがですが 元々勝つ事を目的に作られたマシンです

f0067355_143660.jpg6位 アヒルエコパレーシング東郷 『Pursuiter』
さり気なく新型アッパー だそうです  違和感の無さよ

f0067355_114458.jpg7位 8位 は仲良くTTDCチーム
絶好調 GP戦去年から3連勝中でしたが こちらも秋田は苦手の様です


f0067355_1144081.jpgTTDCチームは盛んに開発をしますのでカレントステータスの詳細が解りませんが 赤の方はリップスポイラーとボーテクスジェネレーターがついてます
オーバーハングがGillesよりもだいぶ短いので地面に擦る頻度は幾分マシでしょう
効果に関するデータを是非知りたいですが やっぱり不規則な強風が吹く秋田では思惑通り機能しないのでは・・・
by irukaworks | 2013-05-12 01:34 | エコラン日記 | Comments(24)
Commented by 中村@first_step at 2013-05-12 08:56 x
あいかわらず鋭い観察。大切ですよねこういうの。
今年は結果でましたからいっぱいしゃべるかもw

「体をよじる事が出来るので乗降性が良くなります」

トシヤンさんの設計思想はわかりませんが私の場合
乗降性を良くするのが目的ではなく体をよじらなければ乗れないほどの狭い車幅を実現するのが目的です。
ほとんど同じですが狙いはあくまで使いやすさじゃなくて空力性能ですw

Commented by 中村@first_step at 2013-05-12 09:09 x
フレームの上部別パーツですが、型は存在しません。
ディビニセル直接削り出しの現合一発品ですw
別パーツのあの形状の目的ですが、視界を良くすること以外にもうひとつあります。
旧車もそうでしたが前輪側の主の構造物が車体外壁ではなくて内壁になりますからバルクヘッドと内壁をつなぐ構造物がほしいからです。
車体外壁を構造物にすると前輪の後ろ側で主の構造物が外壁から内壁へと急激に変化させなければならないことになります。
それから最初から狙っていたわけではありませんが副次的な効果として「ドライバーの腕が上に出しにくい」と言うのがあります。
この手のナロートレッドの3輪車は転倒するリスクがあります。
転倒時にはドライバーは無意識に手を外に出してしまいますから、それを避けて車両の中でじっとしてもらうために腕が簡単に外に出ない構造は安心感があります。
ドライバーおんなのこですからね
先端までがっちり構造物にしたフレームや肩回りをフレームで回り込ませるとか、このあたりも同様です。
転倒したときに路面とドライバーとの間を構造物で遮断です
Commented by 中村@first_step at 2013-05-12 09:30 x
「おそらく前方投影面積を極限する考え方」

このレースをはじめた当初はそんな設計思想でしたが5~6年程前からその考えを捨てましたw
確かに今の車の前方投影面積は小さいですがそれは結果的に小さくなったからでそれを重要視したからではありません。
盛大な境界層剥離や大きな誘導抵抗を生み出すような形状であれば前方投影面積は空気抵抗にとって重要な数値になります。
しかしながらいまのWEM車両の形状であれば前方投影面積は支配的ではありません。(おまえが言うかってねw)
そもそもこの前方投影面積を重要視する考えが蔓延した原因に自動車のCDが空気抵抗を前方投影面積で割っているからで評価する対象物が違えば除する値は他のものになります。
たとえば飛行機の翼であれば平面視翼面積ですし、翼型にいたっては前後長さになります。
比較評価するときに前方投影面積が便利だっただけであり、空気抵抗の低減を目的とする設計思想とは異なりますw
Commented by irukaworks at 2013-05-12 12:59
コメントありがとうございます!
そして優勝おめでとうございます!

〉乗降性を良くするのが目的ではなく体をよじらなければ乗れないほどの狭い車幅を実現するのが目的です。

言葉足らずでしたが私も「結局乗降性で小ささの限界が決まる」と言いたかったのです

〉フレームの上部別パーツですが、型は存在しません。
失礼いたしました
確か旧型が型を起されていたと記憶しているので今回もと早とちりでした
訂正しておきます

頂いた講習会資料を読んだとき
攻めた設計の一方ドライバーの安全性にも配慮されていることに感服しました
何かが起こった時に後悔するようなことがあってはいけません
ドライバーが背負っているリスクを設計者が忘れてはいけない と改めて自戒しました

Commented by irukaworks at 2013-05-12 12:59
〉前方投影面積は小さいですがそれは結果的に小さくなったからでそれを重要視したからではありません。

さて ジャーナリスト気取りで読者の為に食い下がります(笑
エコランカーの線図を書いたか書こうとした人にはリアルにイメージできますが 
・前方投影面積を我慢してなるべく曲率変化の少ない綺麗な形状にする(cd 表面積優先)
・複雑な形状を我慢して構造を覆う為に不要な所を削ぎ落して最小にする(前方A優先)

かの2択な気がします

つばさ54号の形状はその2つで言ったら後者に見えたのでそう書きました

投影面積にこだわらない 割と複雑な形状でもいい

とすれば 他に何を優先し どういう設計ストーリーの下に決定した形状なのでしょうか

(講習会等で既に解説されているかもしれませんが)
是非教えてください
Commented by 中村@first_step at 2013-05-12 13:51 x
まず最初に、、、
「CDにAを掛けると空気抵抗になる」
の考えるを捨ててください。
比較評価のために
「空気抵抗をAで割るとCDになる」
です。
あくまで比較評価のためであってCDより先に空気抵抗が存在します。
それから、曲率変化ですが、これはあくまで空気の流れに並行な変化であってうちの車の断面形状とは直接関係ありません。
車体断面形状にエッジが立っていたとしてもそのエッジが流れに並行であればほとんど被害ありません。
並行で無い場合はそのエッジを横切る流れができてしまい、境界層の剥離を生み大きな抵抗になります
Commented by 中村@first_step at 2013-05-12 14:10 x
CDとAを忘れることができたならなぜ空気抵抗が存在するか考えてください
曲率変化も空気抵抗と直接的ではありません
曲率変化が大きいとなぜ空気抵抗が大きくなるのですか?
このあたりの考えは何時もの中村です。
風が吹けば桶屋が儲かる理論かなw
Commented by irukaworks at 2013-05-12 17:56
〉CDより先に空気抵抗が存在します
の部分は理解できますがやはり肝心な所が

それは空気の流れが横切る かも知れない リスクを冒して得るものです
簡単には教えて貰えなそうですね(笑)

CDかAか論争の他にも
「空気の流れを下に入れない方が良いらしい」
「下面後部は跳ね上げた方が良い いや閉めた方が良い」
など意見が分かれます

自分で車を造ろうとしたとき どれかの形状を採用しなければならないのですが 明確なコンセプトを持てません
とりあえずファラデーマジック2やタキオンを真似れば良いと思っていましたがつばさ54号やMONO号など 全然考え方の違うクルマも強さを見せられるとどれをパクったものかとこの頃は悩んでしまいます
Commented by 中村@first_step at 2013-05-12 18:48 x
明確なコンセプトを持てないのは空気抵抗に対する基本的な理解が足りないからどと思います
ちょっと厳しいかな
静止状態の平板を連想してください
両面に同じ圧力がかかっているはずです。
それに流れが加わると表裏の圧力に差が出ます。
その源は空気に質量と粘性があるからで避けることができません
しかし慎重に形状を作って流れを剥離させずに後ろに向かって流すと前後の圧力差はほとんどなくなります
例えば車両の先端には高い圧力がかかりますが同じくらい後部にも圧力の高い部分ができます。
後部に同じ圧力を発生させるためには剥離させずに車両から空気に対して運動エネルギーとして移ってしまったエネルギーを回収することです。
この抵抗は空気抵抗のなかで最も大きく最優先で少なくする必要があります。
ちなみにうちの車のエッジは空気が横切らないと自信持ってますw(^_^)
特に肩のラインは52号から設計思想は変わってないです
Commented by 中村@first_step at 2013-05-12 18:56 x
空気は圧力の高いところから低い所へと流れようとします
質量もありますから慣性もあります。
車両後部に圧力の高い所ができれば中央の低いところへと流れようとします。
前からは慣性を持った空気が流れてきます。
その慣性を上回る前後の圧力が発生すれば表面の気流が逆流することになります
この逆流が剥離の源です
Commented by 中村@first_step at 2013-05-12 19:05 x
エッジでの気流を横切らせないためにはこの慣性と圧力差の考え方が大切です。
前から流れてきた空気に対して並行であることはもちろん、エッジで分割された左右の表面の圧力が同じである必要があります。
表面の圧力は進行方向に対する曲率で大きく変化します。
エッジで分けられた二つの面の曲率が同じであれば同じ圧力になります。
いるかさんはうちの車の形状を観察してて、じつはすごく確信をついてます
エッジありの車(角を丸めてあったとしても)は屋根のカーブと側面のカーブは同一でなければいけないことになります。
丸い断面形状の車両はこれを意識しなくてもそれなりに近くなりますしそもそも横切るエッジが存在しませんからそれほど被害がないことになります
Commented by irukaworks at 2013-05-12 20:15
剥離とはつまりエネルギー回収の失敗なわけですね

〉エッジで分けられた二つの面の曲率が同じであれば同じ圧力になります。

具体的なヒント頂きました!

地面があるので少し条件が違いますが
どうしてもエッジが出来てしまう下側の考え方にもヒントになります
下擦り御免なら実はアッパーだけのマジカルでんちくんもアリな気が…

私が色々書いてコメントを汚すのはやめておきましょう
Commented by 中村@first_step at 2013-05-12 22:56 x
お腹ですね~
するどい
地上高が無限に高ければお腹の曲率も天井と同じ
また地上高が0ならお腹はフラット
これでエッジを横切る気流ができません
その中間は曲率も中間ですw
基本的に側面の圧力分布と同じ圧力分布になるように曲率をあわせます。
この曲率の具合は地上高に大きく左右されます
あまり自信が無い場合は低めの地上高にフラットなお腹が無難な選択になります。
地上高が低い場合はお腹の空気のボリュームがそもそも小さいですから、ほんの少しのエッジを横切る気流が発生しただけで大きく圧力が変化してサーチレートします
よってさほど気にしなくても大きな剥離はないと考えて良いでしょう。
このお話の後でうちの車のお腹の曲率を見てもらえばなるほどって思えるかなw
Commented by irukaworks at 2013-05-12 23:30
なるほど!
それらの計算をエクセルでなさっていた訳ですね
そうして改めて見るとまた美しく感じます

ところで後輪がハミ出気味ですがスパッツは無用ですか?
私なら付けてしまいそうですが 今までの話からするとあまり大仰なのはそれはそれで計算を狂わす元になるのはわかります
Commented by 中村@first_step at 2013-05-13 00:24 x
はみ出たタイヤって転がっていますから対気速度は極めて低くなります
意外に抵抗は少ないと感きています。
スパッツの必要性はタイヤを覆い隠すことよりも開口部の縮小に効果有りと思います。
ただし今の車は車輪毎に空間が独立していますからその開口部の被害も少ないかもしれません
そうだとするとスパッツを取り付けると表面の対気速度が上がり粘性抵抗でマイナスになる可能性があります。
やってみないと私には判定できません
そのうち試します たぶんw
Commented by 中村@first_step at 2013-05-13 00:38 x
ちなみに車両下面の後部は屋根と同じように中央部分はほとんど上にあげずにエッジ部分に向かって斜めにあげてます
なのでタイヤの出てる量は前輪と後輪でほとんど同じです。
ZDPの写真で確認できると思います。
Commented by irukaworks at 2013-05-14 00:04
zdp確認しました
後輪はよく見えるだけで同じくらい出てますね

スパッツ継続して装着されていれば効果あり ですね
注目しています ヽ(^^
Commented by 中村@fs at 2013-05-14 21:21 x
ZDPのBBSでもレイアウトに関する話題が少し上がってます
11年かけてやっと夢がかなってめちゃめちゃ機嫌が良いので何時もにましておしゃべりですw

タイヤスパッツより優先順位の高いものが幾つかありますから気長にお待ちくださいw
まずは雨天対策ですよね。
現状だとあの小雨でも対応できないほどの弱点です
いくつかのケミカルや物理的手法をいろいろ実験してます
Commented by 中村@fs at 2013-05-14 21:28 x
エッジに対する解決策を身に付けると段プラカウルに有効です。
うまく設計すれば2次曲面の組み合わせでもコンディションによっては秋田で80kmも可能ではないかと思って見たり
エッジに分けられた面の曲率が同じようになれば正背面視した時のエッジは直線であり、車両中央のある点に向かいます。
何年か前の講習会の資料にある、うちのマスター制作が最後までエッジを残してる理由がこんなところにあります。
Commented by 中村@fs at 2013-05-14 21:38 x
空気抵抗のお話に戻します
圧力の大小は面積あたりの力で表します
力は表面に対して直角にはたらきます。
まぁあたりまえの話です。
気流の剥離があって後ろ側の圧力を高くするkとができなかった場合はその圧力による力が抵抗としてはたらきます
ベクトルの計算とかすると、、、
結果的に正背面車両した面積に分布した圧力をその部分ごとに積分すると前後方向の力が算出できます。
前面と後面との差がこの抵抗になります。
派手に剥離する車両であれば当然この面積が小さいほど良いわけで
こんな時は全面投影面積を小さく工夫するのが良い方向です
しかしながら剥離がほとんど無い形状に仕上げることができればこの力の差は、支配的ではなくなります。
Commented by irukaworks at 2013-05-15 01:33
〉エッジに対する解決策を身に付けると段プラカウルに有効です。

なるほど 甚だしいエッジのある段プラカウルではむしろ必須ですね

〉正背面視した時のエッジは直線であり、車両中央のある点に向かいます。

わーそれ以上言うとみんなに知られちゃう
(読者の為じゃなかったんかい(笑)

エッジを挟んだ面と面との合わせ方を学んだ所で
面内の曲率そのもの(基本となる曲線)で剥離の起きにくいプロファイルとはどのような物でしょうか
何か注意すべき点はありますでしょうか?
(長さと厚さの比とか最大厚み位置など)

しばしば翼型を引き合いに出されますが 翼は揚力を得なければなりませんが 抗力が少ないだけで良い形はまた別だったりしませんか?
Commented by 中村@fs at 2013-05-15 20:11 x
剥離の原因が逆流であることをまず理解してください
前述の通りまえからの慣性力と前後方向の逆圧力勾配の勝負ですw
まず圧力勾配から考えて見ます
圧力の変化は曲率の変化によって主にもたらされます
角度ではありません
逆勾配になるには後部の絞り込みの部分です
ここでのRが小さいと大きな逆圧力勾配が発生して剥離します。
逆にいえば絞り込みの角度が見た目にきつくてもRが十分に大きければ剥離しない可能性があります。
次に慣性力を考えて見ます
同じように後部の絞り込みの部分です
質量を持った空気の進行方向を内側に曲げることになります。

高速道路のカーブをイメージしてください
高速道路の曲線は決して円弧ではありません
仮に円弧だとすると直進状態からカーブに入った瞬間にあるハンドルの位置まで一瞬で切らないとトレースできません
直進状態から連続して曲率、、Rが変化することになります。
以前いるかさんがうちの車の曲線を見てベジュ曲線見たいとか言っていたと思います
円弧じゃないからそんな機能美を感じていただけるものと思ってます。
Commented by 中村@fs at 2013-05-15 20:48 x
翼型っすか
おっしゃる通りだと私も思ってます
ただし解ったうえで活用するのはありです。
翼で言うところの失速は境界層の剥離に他ならないですし。
いろんな目的でいろんな翼型があります。
それらを理解することでより良いものを思いつけるチャンスです。
また連続した曲率の曲線とかなかなか設計しずらいので数ある翼型の中から揚力の使いずらさに目をつむって抗力の小ささを狙ったものを流用するのもありだと思います

ただし、、、、
飛行機はとても速い物体ですから、流体の圧縮生や部分的な音速突破の影響を少なくするための翼型もありますから、それらに騙されないようにね。
スーパークリチカルとかその代表例です
また以前にこの業界で有効性をうたわれていたエリアルールも圧縮生や音速に関係する技術なので無視しましょうw
Commented by irukaworks at 2013-05-15 22:50
解説ありがとうございます
かなり具体的に設計に反映できる情報満載のコメント欄になりました

正直今まで空力のことはあまり考えたくなかったのですが ある部分の処理に困った時など 根底にある考え方は重要ですね


音速に近づくにつれ 速度を音速との比(マッハ数)で表すのはそれが意味を持つからですよね
いつかは全力のWEMカーを設計したいと思っていますが
その時音速の時代でない事を祈ります(笑)

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