コザイクロン試作壱号機(通称「プロトコザイクロン」)破損に関する報告

はじめに
 「渦流発生による吸気及び燃焼効率改善装置」の試作壱号機(以下「プロトコザイクロン」)は3名のモニターによる運用試験にて、2例の試験中の部分的破壊が報告された。以下に部分的破壊の原因究明と改善策について報告をする。

部分的破壊の報告
 下に、報告の原文を記す。
 (モニター:まるさん&武田@あざっちさん)

破壊の特徴
 破壊状況は両者とも共通しており、円筒形部にピッチ部を差し込み固定ををしている部分、折り曲げ部での破壊である。通常ポリプロピレンの折り曲げ加工は折り曲げ部表面を浅く切削して行う。ポリプロピレンは弾性が強いため、切削なしに折り曲げ加工を行う事は困難である。壱号機の制作は円筒部とピッチ部の固定を現物合わせにて行っていたため、切削時の精度が非常に稚拙である。そのため切削深度のムラが応力の集中を生んだと推察される。
(下画像参照)


考察及び対策
 疲労破壊に対する応力の影響は、SN曲線図(下図参照)によって表される。同一応力に対して10の7乗回(1000万回)を越えて破壊が起こらないものは、図上での安全圏に入り、その応力以下であるなら永久的に破壊は起こらない。但しあくまで理論上であるため、実際には応力の増減や素材の経年的変化により、いずれは破壊に至る。「コザイクロン」使用における吸気時の風圧、脈圧波、振動、圧力変化によるフラッタリング等の応力集中は、主にピッチ部と円筒部の接合部分であるピッチパーツの折り曲げ部に集中する。初期試作品は加工精度が低かったため破壊に至ったが、加工法を改善した試作品は10の7乗回以上の応力に対して破壊を引き起こさなかった。また、試作品は、フールセールとして対向する2枚のピッチを中心部で接合した1つのパーツで構成することにより、応力を2もしくは3箇所に分散し、仮に1箇所が破損しても吸気管内に吸い込まれることが無いように設計してある。再現性の高い加工を行うためには、できるだけシンプルな構造を設計する事が必要であるが、実質的な強度との兼ね合いが今後の課題であると思われる。

以上

2001/5/18

報告者 ネモ

 

(参考資料)破損状況報告。

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今日で2週間装着たったので外してチェックしたら、フィンが一枚、外周部分の折り曲げてある個所で外れてました。

(モニター:まるさん)

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装着者はお解かりだと思いますが、6枚のハネが(3組)外周の差込み部分に刺されて
接着部分が90度折り曲げられて固定されてます。

今回外れた(切断された)のは、この90度折り曲げられたところです。
原因は多分振動でしょう。あれから1500kmは走りましたから。
ネモさんの考察通り風圧ではないでしょう。

外れたハネは一箇所で、反対側の(対称の)ハネで支えてたので大事には
いったってません。ご心配なく。

(モニター:まるさん)
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あっしのも一部割れてました
おそらくまるさんのと同じ位置なんじゃないかと・・・
幸い欠けてるとか無くなってる部分は無かったので
問題は無しです

(モニター:武田@あざっちさん)
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(参考資料)SN曲線図

 

(参考資料)破損状況画像

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