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そんな背景のもとに、超遠投ロケットカゴは飛行時の空気流体抵抗を少なくするように先端を尖らせた弾頭形状にした訳です。
一般的なカゴの形状も先端が丸く、尾が先細りの形をしていますので、海中を沈下して行くには最小の粘性抵抗となるため、最短時間で目的のタナに到達することができる形状と言えます。
一方、高速で進む為に推進力(大きく長い尾ヒレやプロペラ)が強化されてくると、先端の球面で受ける抵抗が無視できず、水を切り分けて進む為には先を尖らせ単位面積当たりの推進力(切り込み力)を増大させた方が有利になります。従って、シャチや高速魚と言われるクロマグロなどは、先端の頭が鋭角に尖っており、尾の方は高速進行による渦巻き抵抗の影響を少なくさせるため流線形(全体として紡錘形)になっているようです。
開発の裏話
カゴの形を決めるにあたってミサイルや魚の形を勉強させてもらいました。”遠投カゴ釣り”、これに使われるカゴは、先ず空気中を飛行し、そして着水後海中に沈んで行く・・・そんな空気と海中という2つの異なる媒体の中を切り進んで行くわけですから、これらの条件の下で如何に流体抵抗を低く出来るかが、形を決める上での大きなポイントになって来ます。
一般に流体抵抗といいますと、大きく2つに分けることが出来ます。1つは、空気(気体)中のような非粘性流体抵抗と、もう1つは水、海中のような粘性流体抵抗です。ロケットカゴの飛行は、空気中という、非粘性の中での空気流体抵抗を考える必要があります。ここで、120m/sの高速流での空洞実験による抵抗値の測定結果を示してみましょう。
1.先端先細りの円錐/後ろ半円球 : 1
2.先端半円球/後ろ先細りの円錐 : 2.6
3.球 : 9.3
1.2.3.共に同体積とした場合の各々の流体抵抗です。これらの結果からも
分かりますが、空中を飛行するロケット、弾頭、鳥類等は、概ね先端を尖らせた
形状にしているものが多いようです。
一方、水中(海中)における低速時での粘性抵抗が少ない構造は、先が丸く尾
が先細りの形状が推奨されます。体全体が大きく、さほどの高速性を
要求せず、むしろ少しの推進力で効率的に進むには好都合であ
る為、クジラや潜水艦などがこの形状になっていると思われます。