非燃焼型ロケットの打ち上げ実験成功

papa-pahoo 曰く、

日本経済新聞の記事によると、大阪府立大学大学院工学研究科 航空宇宙工学科の大学院生らが、非燃焼型ロケットの打ち上げ実験に成功した。燃料を燃やさないため打ち上げられる高さに限界があるが、通常のロケットより安全で安価なため、将来は研究用の利用が見込めるという。
このロケットは、上部のタンクに高圧ガスを詰め、その下の2つのタンクに液体窒素と温水をそれぞれ入れる。高圧ガスを2つのタンクに噴射し、押し出した液体窒素と温水を「エンジン部」の混合室に送る。混合した液体窒素と温水が急膨張し、発生した窒素ガスをノズルから噴出して飛ぶ。
今回の実験では目標より39メートル高い約189メートルまで打ち上がり、搭載した小型の模擬衛星を上空で放出したそうだ。

一方アメリカでは

[virtual (15806)]

別の非燃焼型ロケットが･･･ [youtube.com]

航空法にひっかかるな

[Anonymous Coward]

一般人が打ち上げられるモデルロケット(スポーツロケット)は、
航空法との関連で到達高度が120m(400ft)以下に制限されていると聞いたような気がするのだけど、
こんなに飛んだら違反にならない？

Re:航空法にひっかかるな

[Anonymous Coward]

勝手にやればNG、しかるべき手続きを踏めばOK。全面禁止されてるわけじゃない。
大元コメ主は、なぜそういう単純なことに思いがいかないのか。
著作権ネタの時もたくさんいたよね、そんな人。

#勝手にやることしか頭にないのかな…

本当に安全にできる？

[306m5 (11617)]

> 高さに限界があるが、通常のロケットより安全で安価

軌道まで上げられるエネルギーを、圧力や冷却による、非化学エネルギーの形で
軽量な仕組みで蓄えられるようになったとして、それが通常のロケットより安全
と言えるのかは漠然と疑問があります。

Re:本当に安全にできる？

[nijimasu (2879)]

もっと広い意味での「安全」ではないでしょうか。
環境破壊物質の塊である固体燃料を使わなければ、
打ち上げによる環境汚染もなくなり墜落や爆発による燃料飛散→環境破壊も防げるだろうから、
「安全」と言えるのではないかと考えました。

Technobahn ニュース : プロトンロケット打ち上げ失敗、燃料飛散で大規模な環境破壊の恐れ [technobahn.com]

燃焼を伴わない爆発

[SteppingWind (2654)]

温度がいわゆる超低温の方にずれているのでピンとこないのかもしれませんが, いわゆる蒸気爆発 [tsukuba.ac.jp]と原理は同じです. ただし, この場合は温水が溶岩や溶融金属にあたるわけですが.

もっともこの場合, 温水の温度(300Kぐらい)だと溶岩や溶融金属(1500〜2000Kぐらい)と比べて1/5未満の気化体積なので安全性は高いでしょう. とは言え, 条件次第ではエンジン破壊とかはありうると思います.

Re:本当に安全にできる？

[Anonymous Coward]

非年少型で萌えないのは危険な兆候かもしれない

Re:本当に安全にできる？

[AnonymousCcoward (17894)]

跳ね回る炭酸ガスボンベ [goo.ne.jp]を見ると、危なそうです。

Re:本当に安全にできる？

[foobar2006 (30156)]

>> 高さに限界があるが、通常のロケットより安全で安価
軌道まで行ったりしない観測・実験用ロケットの範疇において、
燃焼を使用するモデルロケットよりも安価で安全ということでしょう。
「模擬衛星」はお決まりの夢見るおまけですよ。きっと。

# でも、クラスターの２段式ロケットで軌道投入じゃあ！
# とかいろいろ打上げ後の酒席では盛り上がったに違いないw

Re:本当に安全にできる？

[306m5 (11617)]

なるほど、「いつかは軌道へ到達することを意図している」と
読んでしまったのが誤りだったというわけですね。

Re:本当に安全にできる？

[306m5 (11617)]

私の場合は他でも指摘されてますが高圧ガスの危険性が一番心配ですね。
エネルギーを増やしつつ軽量化するってことは、結局圧力を上げて軽い材料に
するってことで、断熱漏れなどで破裂(爆発?)事故に近づきそうな気がするの
ですが、何か妙案があるんでしょうかね。資料（ちょっと古い） [osakafu-u.ac.jp]
をざっと見た感じでは冷やせば出力を上げられそう、という話はあるのですが・・・

Re:本当に安全にできる？

[tarosuke (2403)]

でもさ、その圧力って噴射圧以上じゃなきゃいけないんだよな。だから比推力や機体重量との関係は大いにあったりする。
# タンク側の圧力を上げなくて住むのがポンプ式のガス押し式に対して決定的に有利な点。ポンプは小型ロケットには使いにくいような気もするけどね。

Re:本当に安全にできる？

[Kludge (4106)]

燃焼圧まであげずとも、単純にパスカルの原理で行けるもんだと思ってましたが、駄目なの？

Re:本当に安全にできる？

[tarosuke (2403)]

これは燃焼はしないんだけど、ガス押しの圧力を噴射圧以上にしなきゃならないのはパスカルの原理から導き出されるものだよ。エネルギーをガスの方に全部持っている必要はないけど圧力は噴射圧以上でないとまず何より推進剤を膨張室(?)まで供給できないじゃないか。

Re:本当に安全にできる？

[Yohsa (2572)]

ヒント：推進材タンクの断面積と反応室の断面積の比

Re:本当に安全にできる？

[kitakitsune (25416)]

待て待て。
圧力を受ける面積を増やせばいくらでも力は増やせるが（その分行程は減るけど）、
圧力そのものは増えないぞ。だからガス押し式ロケットは燃焼室（この場合は気化室か）の
反応圧力以上の圧力で推進剤タンクを加圧してやらないといけない。

Re:本当に安全にできる？

[tarosuke (2403)]

をいをい。圧力だっての。

Re:本当に安全にできる？

[Anonymous Coward]

突っ込み所は色々有るが、キミ達の議論は動いている流体には当てはまらない。
噴射が前提である以上、静止状態での圧力差を論じるのは無意味だ。
もっと意義のある議論をしてほしい。

ヒント１：流体(推進剤)の慣性
ヒント２：推進剤が膨張するのはノズルスカート部である
ついでに云うと、重要なのは噴射速度なので、圧力だけを論じるのは的外れだ。

Re:本当に安全にできる？

[tarosuke (2403)]

厳密には当てはまらないよ。でも流体の慣性で圧力差が生じる状況を維持するにはそれなりの圧力が要るんじゃないかい？
それと、大雑把に言えば熱機関で取り出せるエネルギーは圧力差と体積差の積であって、熱の通過量じゃないぜ？

Re:本当に安全にできる？

[tarosuke (2403)]

「パスカルの法則」と「パスカルの原理」は違うし。
これがゆとり教育の(ry

関連記事

[Anonymous Coward]

・ISASニュースの記事 [isas.ac.jp]
・非燃焼型ロケットエンジンの解説 [himeji-tech.ac.jp]
・スタッフのブログ [livedoor.jp] (今回の打ち上げの動画もあり)

何年か前に講演会で長島さんのお話を聴きましたが、知らぬ間に実現にこぎ着けていたのですね。

比推力ががんばっても固体ロケットの1/4程度なので実用向きではありませんが、本格的なロケットと比べれば安価ですし、危険物を扱わないので安全で、法令の規制も気にする必要がありません。
お金のない小さな研究室でも、水ロケットよりは本格的なロケットの打ち上げを体験できるという意味では、面白いものだと思います。

高圧ガス保安法

[yshibaya (16994)]

>> 危険物を扱わないので安全で、法令の規制も気にする必要がありません。

液体窒素は保存方法によっては高圧ガスに分類される
(例えば0.2MPa以上で開く安全弁付の密閉容器に保存した場合etc)ので
高圧ガス保安法で規制される可能性があります．

また，
> このロケットは、上部のタンクに高圧ガスを詰め
でいうところの『高圧ガス』の圧力が1MPa以上ならば，高圧ガス保安法でいうところの高圧ガスに該当しますし，
液体窒素を蒸発させて窒素ガスを作る行為も圧力が1MPa以上なら高圧ガスの製造行為に当る可能性があります．
その場合，やはり高圧ガス保安法で何らかの規制が入ります．

Re:高圧ガス保安法

[Yohsa (2572)]

ま、確かにそのとおりなんですけどね。そのレベルの規制だとLOx+メタノールやLOx+ケロシンやLOx+LNGでも同じ訳で。
んで、この2液式のコールドガスロケットのどこが安全かって言うと

試験や打上げの時に火を使わないじゃん？

エンジンの冷却を全く考慮せずに反応室形状とノズル形状にだけ注力して設計できて、焼損や爆発や溶解なんかのリスク無しに試験や打上げが出来るってのは教育向けのロケットとしては結構有用かと。

う、うちの高校だって

[Anonymous Coward]

タンクに高圧ガスと水を詰めた非燃焼型ロケット飛ばしましたがなにか？

Re:う、うちの高校だって

[Anonymous Coward]

高圧ガス=10気圧以上のガス（一部化学種をのぞく）

10気圧以上あたりだとPETボトルなら破裂してるはずだから、もっと丈夫なものを
使ったということですね。
#と言ってみる

Re:う、うちの高校だって

[tarosuke (2403)]

>10気圧
高ぇな。単車だって2-3気圧だし、四ッ輪のテンパータイヤだって4気圧くらいじゃなかったか？

Re:う、うちの高校だって

[toku1106 (33130)]

ロードレーサーのタイヤでは10kg/cm2程度入れる事も珍しくありません
走る路面の様子や、乗る人の技量と体重で圧力は変えるらしいのですが

技量はについては、話すレベルに達していないものの
私はデブだから10kg/cm2入れています
私のオヤジはやせているので、6kg/cm2程度しか入れていません

Re:う、うちの高校だって

[Anonymous Coward]

高いよ。知らなかった?

ちなみにママチャリも標準は３気圧以上。
６気圧くらいでは強度的には全然問題ないし、
クッション性を損なわない範囲で高めにした方が、
パンクの予防、転がり抵抗の減少と良いことずくめです。

Re:う、うちの高校だって

[tarosuke (2403)]

人一人に10気圧って、どんだけ細いんだよ。と思ったりもしたけど、まー、スクーターなんか空気なくても平気だったりするし(タイヤが外れやすくなるけど)、そういうタイヤ自体の固さもあるんだろうな。

Re:う、うちの高校だって

[__hage (7886)]

うちのロードバイクは10気圧までは入れていませんが、走る前に8気圧を少し超える程度までは空気を入れています。700x23cのタイヤで、太くはありませんがさほど細くもない(ロードバイクとしては)普通のタイヤです。タイヤのサイドには推奨空気圧が書かれてあって、ロードバイク用のタイヤでは大抵8気圧以上の指定がなされているようです。

あまり気圧を下げるとリムうちパンクの危険性がありますし、何より転がり抵抗が大きすぎて乗っていて不快になる上に疲れます。なんせエンジンは人ですからちょっとのパワーロスにも敏感です。気圧が高いと路面の凹凸をよりダイレクトに伝えてきて手や肩に負担がかかったりもしますけどね。

10気圧も入れて走ったことはないですね。うちの安物のポンプだとそこまで空気を入れられないと思いますw ケチらないでいいポンプを買えば良かったとちょっと後悔しています。

Re:う、うちの高校だって

[QwertyZZZ (8195)]

ＷＯでは大体８気圧程度ですが、チューブラーなら１０気圧程度は珍しいモンでもなかったです。

自分が目にしたヤツで一番耐圧が高かったやつは、限界１２気圧って指定になってました。

チューブラーは構造上ＷＯよりも柔らかいので、転がり抵抗を減らすには高めの気圧を掛ける事になる訳で。

＃フロアポンプは素直にシリカが吉。ちょいと高めだけど、部品交換すれば一生物。

Re:う、うちの高校だって

[Anonymous Coward]

細いタイヤの方が設置面積が狭いのも理由のひとつですね

軍事利用

[tomotan (20625)]

どのくらいの推力があるのかわからないけれど、もしステルス仕様のミサイルにこのエンジンを組み込んだら、
レーダーに補足されず赤外線でもキャッチされないミサイルが出来るのでは・・？

Re:軍事利用

[kachou (4553)]

しかし、射程距離的には空対空の短射程クラスと呼ばれる三菱の04式空対空誘導弾でも、2桁ほど足りないですよ。
さらに爆薬とかの事も考えると、実用性を考えれば、最低でも現状の2桁以上射程距離増えないと、絶望的では…

--

/* Kachou Utumi
I'm Not Rich... */

Re:軍事利用

[Anonymous Coward]

対戦車ミサイルとかだと、初期の数十メートルを 圧縮ガスで推進してから燃焼式推進に切り替えるやつがあるみたいです。 利点は高温ガスを撒き散らさないから発射筒後方の空間が狭くすむんだとか。

Re:軍事利用

[Anonymous Coward]

最新型にもかかわらずすでに退役していますが、LGM-118Aピースキーパー [wikipedia.org]も、圧縮空気で打ち出した後にロケットモータに点火するコールドローンチ方式をとっています。
こちらはサイロの再利用性を高めるためなのですが、WikiPediaの文章を読んでいるとミサイル本体から圧縮空気を排出して推進するのか、サイロ側から圧縮空気で押し出すのかびみょー。

Re:軍事利用

[kitakitsune (25416)]

通常のコールドローンチではサイロなり艦船のVLSなりについてるガス発生器で作ったガスを使います。
使い終わったガス発生器を引っ付けたままミサイルを飛ばさなきゃいけない理由もないし。

Re:軍事利用

[NAT33 (17123)]

速度がえらく遅いんでは？

おまけに航続距離が200mもないんじゃ、至近距離でないと発射できないだろうし、せっかくのステルスも無意味だと思うｗ

多分、ミサイルよりも撃つ側がステルスでないとｗ

Re:はぁ～

[Anonymous Coward]

平和のためにこそ軍事を知るべき、だと私などは思うのですが
ため息ついている人はそうは思わないんでしょうねえ…

Re:気球は？

[NAT33 (17123)]

必要なのは高度だけじゃなく加速もなので、この方式だと簡単な周回軌道にも乗れないかと？

せいぜい、短距離の弾道飛行？（それならヘリウム気球のままの方が高度が安定してる分、有利なはずだが）

ま、非燃焼をあきらめて、ヘリウム気球+小型のロケットモーターの方がまだマシかも(一応、F15用のASATがその方式に近いし）

Re:気球は？

[nu-u (12312)]

ものすごい勢いで気球つきのゴンドラが地上に飛んでくるのを想像した～(^-^;;;

Re:気球は？

[yukichi (12361)]

いまどきSFおたくだなんて、なんて貴重な...。

Re:気球は？

[M-FalconSky (8868)]

あやまれ!l早川さん [hayakawa-online.co.jp]にあやまれ!

や、常套句ということで

# 乱読家なのでID

--
M-FalconSky (暑いか寒い)

Re:ペットボトルロケット

[akiraani (24305)]

つまり、これ [wonderfarm.co.jp]をリアルで再現すると（ぉ

--
しもべは投稿を求める →スッポン放送局がくいつく →バンブラの新作が発売される

Re:ペットボトルロケット

[NAT33 (17123)]

Drスランプアラレちゃんに有人型のが出てくるけどね。

＃あの頃は「そんな馬鹿な」と笑い飛ばしたもんだが。。。。

Re:お尻からガスを噴射して飛ぶ

[Anonymous Coward]

燃焼性ガスを燃焼させずに高圧でぶちまけるのは返って危険な気がします。

うーん

[Anonymous Coward]

模擬衛星と書いてあるからね、、、これが「衛星」だけなら
あなたのいう通りかもしれません。

Re:用語は適切に

[Anonymous Coward]

じゃあ、「衛星の打ち上げに失敗しました」という記事があったらそれは間違いな訳ね？

Re:用語は適切に

[Anonymous Coward]

公転する予定だったんですよ？ただちょっと近地点に障害物があっただけで。
ちょっと地上の障害物を数千キロぐらい削っていただければ公転して見せたんですが……

Re:二段式を妄想

[QwertyZZZ (8195)]

いかん。

何故か語られない三段目に「コーラ＋メントス」ってのが見えた。