カテゴリー: 極める風速

身近では空き缶で風を計る事と農薬散布の問題がわかりました。

農薬散布に関してはドリフト（飛散現象）が問題になります。

これに関しては・・・

『農薬散布時のドリフト防止対策ガイダンス』（ドリフト対策連絡協議会）で定義付けがされています。

目安として風速３ｍ/ｓ以下で散布が可能とされていました。

 

おお、まさに空き缶が倒れた時の風速ですね。

http://www.jppn.ne.jp/nara/drift%20taisaku.htm

 

さらに食品衛生法が改正され、

残留農薬のポジティブリスト制度が平成１８年５月２９日から施行されています。

http://www.maff.go.jp/j/nouyaku/n_drift/pdf/hisan_tebiki.pdf

 

安全な農作物は当然ですが、公園での除草剤・害虫駆除にも関わる身近な問題です。

ご近所に皮膚の弱い方などがいるとトラブルになるケースもあるようです。

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空き缶で風を計る方法は無指向性なので風向きに影響はなく、

さらに捉えるのは最大風速値になるのでリスクが減る方向になります。

公園や農地など出来れば囲むようにして４箇所以上の設置が一番効果的だと思いますよ。

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うん。なんか役になった気がしますね。

 

さて、缶と風速のデータが出来たのでいよいよフィールドテストを行いました。

場所は福島県の檜原湖であります。

ここのキャンプ場は磐梯山をかすめて来る風が結構強く・・・

私もタープのポールが折れること３回。

試験場所としては最適なキャンプ場ですね。

 

実際のフィールドテストに使ったのがベーン式風速計。

簡易的に測るのには充分なものです。

この風速計もこの企画に協賛いただいたタスコジャパンさんから用意いただきました。

 

用意した缶を机の上に置く準備ですが、

そのままだと缶が滑ってしまい倒れません。

そこで厚紙を切りテーブルに張って滑り止めとしました。

 

 

この時、水平を確認するのも重要です。

缶と缶との間も50ｃｍ以上開けて乱流による相互干渉を防ぎます。

ただし風が一方から吹く場合は平行に並べるように置けば問題ないと思いますよ。

 

風よ！　は～やく来い。

 

しかし・・・予想に反して無風が続きました。

カタン！

やっと確認できたのが空き缶の３～４m/sの倒れです。

まあ・・・こんなものだよね（泣

ちなみに経験では８m/sぐらいの風速でタープが飛ばされたりするので、

１５０ccの水を入れた缶が倒れたら素直に撤収いたしましょう。

 
次回は農薬散布と空き缶で風を計る関係を記事にしますね。

実際に空き缶で風を計るフィールドテストの前に、

今までの風速を知る方法としてビューフォート風力階級表を紹介します。

イギリス海軍提督のフランシス・ボーフォートが1806年に提唱したそうで、

今から２００年も前の技術なんですね。

したがって当時は飛行機など無いですから、

海上の様相と風速を１３段階に表すのが重要だったようです。
特に船は風上に向かうのと下に向かうのでは風速に差が出ます。

風下にまっすぐ進むときに風が無くなるときがあります。（船速＝風速）

自分の力で漕ぐカヌーなどですごく実感したことがありますよ。

 

空き缶で風を計るのは陸上なので、

陸上バージョンがこちらになります。

 
う～ん。かなり目安的です。

 

たとえば空き缶が倒れる風速は風速３．２ｍ／sec。

風力階級２　顔に風を感じる。木の葉が動く。風見も動き出す。

ここら辺が主観的なんですね。

 

｢風速には相当風速（開けた平らな土地で地上10mの高さでの10分間の平均風速）を用いる。｣

と定義されているのでちょっと矛盾も感じます。

僕と同じように木の葉って大きいの？小さいの？どんな木？

などと突っ込む方が多いそうです。

風洞の内部分布を計測したデーターがあったので、

取りあえず載せておきます。

ご覧の通り・・・整流格子を入れた方が安定度が高い。

見事に理論が成立しているのです。

 

いよいよ計測ですが三種類の缶を用意しました。

年月が過ぎ・・・すでにパッケージが変わったものもありますが、

そちらは勘弁いただきたいのです。

 

風速を見ながら電圧調整器で徐々にブロワーの回転数を上げていき、

缶が倒れたときの風速計のメモリを記録します。

計測回数は３回・・・それを平均値にしてデータ・グラフ化します。

さらに缶に水を入れて重量を増やし繰り返します。

 
親父が二人でこんな会話。

｢風速２．６ｍ｣

｢缶が揺れてきました｣

｢さらに電圧を上げます。風速２．８ｍ｣

｢今にも缶が倒れそうです！｣

｢風速３．０ｍ｣

｢倒れました～！｣

 
こんな感じで作り上げたのがこんなデータがこちらです。

 

どのデータを見てもかなり近い特性でした。

簡単に言えば・・・

空き缶は風速３．２ｍ／secぐらいで倒れます。

缶に水を１５０cc入れると風速８．７ｍ／secぐらいで倒れるのです。

風洞の限界が１２ｍ／secが限界なのでそこまでのデータになりました。

 
面白いのが凹凸のあるエンボスになったサントリー瞬間。

倒れるときが一気に倒れましたね！

これはゴルフボールのような空力特性があるからだと思います。

 
グラフは以下を参照ください。

 

あくまでも自費・趣味の領域で作らなければならないので、

材料費は深刻なのであります。(お小遣いの範囲だからね！)

そこで利用したのがプラダン。

プラスチック製の段ボールなんですね。

それを片側５ｃｍ幅で切れ目を入れて曲げやすくしました。

プラスチック製なのでカッターで簡単に切れて作業は楽ですね。

 

超面倒なのがこの整流格子。

これはキャンプ仲間のE君にお願いしました。

プラダンを設計通りに切って切れ目を入れ組み上げます。

 

いよいよ風洞にはめ込みますが慎重に・・・慎重に・・・

風洞の奥深いところがこの入り口と出口の処。

ちなみに風洞の前後は２ｍほど解放にしないとこれも乱流発生のもとになります。

 

風を流すことで圧力が生じるので、

柔らかいプラダンは膨らんでしまいました。

そこで、さらに針金で締め込む補強も追加したのであります。

 

風速計はこの企画を賛同してくれた(株)三工社のＵ部長に依頼。

値付けされたものを貸してくれました。

ほんと・・・ありがとうございます。

 

風洞に缶を置くステージと出し入れする口を作り準備完了。

これに缶を置くとご覧の通りです。

ちなみに・・・

この風洞がちょんと整流されているかをどう確認するのでしょう？

答えは・・・

赤い糸を風洞の中に入れて流すとわかります。

大きく振れるのは整流されてない証拠なんですね。

 

おおっ！　かっこよく出来ました。

この写真が一番好きです。

 

風の発生源はブロワー。

これを電圧調整器で回転数を制御します。

計測は缶を観察するE君と風速の指示値を読み上げる私の二人組。

出来上がった時、家のヨメはひらすら呆れておりましたですよ。

空き缶で風を計る・・・名付けて缶風。

いよいよデータ取りの開始であります。

アウトドア歴４５年の　第一科学　温湿度マイスター　武田　です。

ＧＷや夏休みには１週間ほどキャンプをしているベテランですが、

ある時、ふと思いついたのがこのネタです。

 

広いキャンプ場で風が強く吹き・・・

タープやテントなどが吹き飛ばされるキャンプサイト。

それを横目で見ながら考えたのがこちら。

 

風速何ｍでキャンパーは避難するべきか？

どのようにそれを知ることが出来るのか？であります。

そこで身近なもので風速を計かれないか考えてみました。

自然の風は基本的に色々な方向から都度変わりながら吹いています。

 

したがって無指向性のあるものでなければなりません。

風力発電で筒状の回転翼を発明した方がいますが、まさにビールの空き缶が同型状。

空き缶で風を計ることに思い至りました。

 

ビールの空き缶はいったい風速何ｍ/sで倒れるのか・・・？

 

そこでまず必要な風洞を作ることにしました。

簡単に風洞を作ると言っても資料がなかなかありません。

唯一入手できたのがこちらの資料です(貴重)

まずは風洞の大きさを決めるのですが、

缶の大きさと筒表面の乱流を考えると直径４０ｃｍ程度。

風速センサの位置に缶を置くとして・・・計算します。
(ちなみに下流に比べ上流が長いのはしっかり整流を作るためなんですね。）

Ｄが直径なので０．３ｍ。

全長＝８×０．４＋３×０．４＝４．４ｍ

いくら何でもこれは自宅のリビングには置けません。

そこで必殺技が整流格子です。

風洞の中で整流格子は風を整える機能があります。

整流格子を用いないと風洞はひたすら長くなり、

(財)建材試験センターで見たものは１０ｍもありました。

丸い風洞の中にマス目の格子を入れます。

この格子の目の数と長さを決めるのが図の式になるのです。

δはデルタという長さを表す文字です。

整流格子の効果は数割程度で良いので・・・１／４にします。

 

δ＝１／４×０．３(直径)＝７．５cm　これが格子の一辺の長さです。

Ｌ(格子の奥行き方向の長さ)≧３×７．５cm

Ｌを２３ｃｍで設計しました。

 

この整流格子により風洞の長さを３ｍに縮める事が出来ると考えました。

とりあえず設計はここまで。

いよいよ次の記事から製作に入りますよ！