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2009年10月19日 (月)

トンボ風車でCO2の削減!

夏と言って思い出すものの一つにトンボを挙げる人もいるかと思います。小さいころにはタモを持ってトンボを追いかけ、取りに出かけませんでしたか?その中でも人気のトンボと言えばオニヤンマがいましたが、体長が9~11cmもある大型のトンボです。目は鮮やかな緑色で黄色の縞模様のある美しいトンボでしたが、あまりいなかったように記憶しています。トンボがたくさんいると言うことは自然が豊かなところと言えます。トンボの中でもよく見たのは赤とんぼでしょう。今でもよく見かけるトンボでもあります。

トンボは昆虫の中でも、飛行能力が大変優れていて、空中で静止したり、後ろ向きに飛んだり出来ます。こうしたことが出来るのも4枚の羽根をバラバラに動かすことが出来るからで、大変早いスピードで動かしているのです。また羽根の構造にもその秘密が隠されています。というのも他の昆虫とは違って、胸の筋肉で直接羽を動かすようになっており、1秒間に20回から30回ほど羽ばたき、速いものでは60kmから80kmもの速さで飛ぶトンボもいるそうですが、一般的には、時速20~25kmくらいだそうです。それでも空中で静止したり、バックしたりできるのは、前後の羽根を別々に動かして、自由自在に飛ぶからです。

さらに安定した飛行が出来るのは、前羽根の動きを後羽根が追うような形で羽ばたくことで常に浮力を得ることができるようになっているのだそうです。またトンボの後足には羽根のスイッチのような役割もあって、後足が棒などにかかると感覚毛から信号が胸の筋肉に伝わり羽根が止まり、後ろ足が離れれば羽根が動くというように大変上手くできているのです。ちなみに棒などに留まって周りに危険がないとわかると羽をぐっと下げるので、羽根を下げていたら安心して休んでいると言う証拠でもあります。

またトンボの目は一つの目ではなく、小さな目がたくさん集まってできているので複眼と言うのですが、他の昆虫と比べても大きな眼をしていて、だいたい2万個前後の目によって構成されていると言います。そんなわけで2万個も目が集まっているので目が大きくても当然なのですが、トンボは昆虫の中でも早く飛べ、秒速で言うと6~7mと速いのです。このように速く動きながら動くものを捕らえるのですから、より性能のよい目を持っているというわけです。視界は広く後ろも見えているようだと言います。だからトンボを捕まえようと後ろからそっと近づいても、逃げられるのはこう言うことだったのです。

と言うことで大きな目で早く飛べるトンボですが、ミツバチが秒速2.5m、バッタが秒速3.5mですので、トンボの速さは他の昆虫に比べれば格段に速いのです。そのうえヘリコプターのように、その場で止まったり、バックしたり、急に進路を変えたりとできるのですから、トンボの持っている性能の良さには驚かれることと思います。

これに目をつけた人がいて、トンボの羽に注目したのです。トンボの羽はよく見るとでこぼこしていて、さらにうねったり、ねじれたりしています。そんなわけでトンボの羽を真似た飛行機を作って飛ばしたところ、これが結構速かったのです。飛行機の原理は羽根の下が空気の流れが速く、上のほうが遅く流れるのですが、この気圧の差を利用して浮力がうえに働き上昇するのです。ところがトンボの羽は、デコボコしていてなおかつうねっています。そのデコボコに小さな渦ができてそれが車輪のように回りながら後に空気を逃しているのですが、それがトンボの速い理由であり、これこそが航空工学の最先端技術なのだそうです。

この原理を利用して飛行機を作りたいのではなく、実は風車を作りたいと研究している人がいるのです。小型で低コストの羽根ができると言うのです。しかも風速1kmでも風車が動くのです。今までの風車は風速が5メートル以上なければ羽根が回らなかったのですが、これなら風の弱いところでも風車が建設できるわけで、建設場所の制約を受けにくくなります。反対に風速が30mになるとその風車は速すぎて壊れてしまうそうです。実際の風車はそうならないように回転が遅くなったり、止まったりするようになっていますが、トンボ風車はそれでも壊れずに回るそうです。

風車を作るとコストがかなりかかりますが、例えば100万円かかっていたものが1万円で出来ればそれをたくさん作ったほうが安くなると言います。と言うようにトンボ風車を使ってCO2を削減しようとしているのです。今回のCO2を25%削減するというのは今までの発想のままでは出来ない数字だと言います。それをトンボ風車の発想でCO2を削減しようと研究しているのです。

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