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ロケット設計法(経験則による簡易な方法)圧力中心について

ネットを検索するとモデルロケットの作り方は結構出てくる。しかし、設計についてはなかなかまとまったものが見当たらない。ということで、自分なりの設計法をまとめておこうと思う。

ここでは北海道モデルロケット大会高度競技用機体を例にとる。

最も原始的な設計法。大まかな寸法の比率の経験則を元にする方法。

あくまでも簡易化された方法で、性能を追求するものではないことに注意!

まず、直径を18㎜とする。競技の規定上も18㎜以上とされているが、モーターの直径が17.5㎜であり、それにボディチューブの厚みを見込んでのサイズである。

一般に全長はその10倍以上が無難とされているが、規定上は200㎜を下回ることができない。そこで200㎜が決まる。

ノーズコーン長は直径の3倍程度と言われているのでざっくりと50㎜。ボディチューブは150㎜が決まる。

フィンは縦横が直径19㎜の1.2倍を目安にするということなので、縦横2.3㎜を基準に好みの形にデザインする。

というわけで描いたのがこんな感じ。ちなみに、さらに長い方が安定しやすいらしい。

これで設計は終わりではない。

モデルロケットがきちんと飛ぶためには圧力中心と重心の関係が重要である。

圧力中心とは空気の流れの中でかかる圧力がどのような点で釣り合いがとれるかを求めるものである。

最も原始的な方法はカードボードカットアウト法(厚紙切り抜き法)と呼ばれる。平面図を厚紙に貼り、シルエットを切り抜いたものを定規などに乗せて釣り合いのとれる点を探すというものだ。

この点につまようじなどを貼り付けて扇風機の風を当ててみると、機首側にもテール側にも均等に力がかかることが実感できる。

ただし、これは迎え角90度という、最もきつい条件の中での圧力中心であり、実際のモデルロケットはもっと迎え角の小さい状態を想定してもよいのではないかと言われている。もっと性能を追求した圧力中心の求め方は別途触れたいと思う。

重心を決めるためには実際に作ってみるのが一番。

というわけで、製作編へ続く。

 

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