凧上げの綱の強度計算

質問

凧を上げたいのですが、ロープにかかる荷重を計算し、ロープの種類を選定したいのですが、わかりません。教えてください。

（条件）
　　　　?凧の大きさ＝縦３m 横２ｍ
　　　　?高さは５０ｍ
　　　　?風速１０ｍ／ｓ（地上２ｍ地点）

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

日本の場合、風速は
V=V0（H／h0）^0.25というのが比較的合うようです。
地上2ｍで10ｍ/sなら50ｍ上空では
V=10×（50/2）^0.25 ＝22.4ｍ/sです。

P＝0.5×1.25×22.4^2／9.8　＝32kg/ｍ2です。
32×6ｍ2で192kgの荷重になりますね。

これに加え引き手に掛かる力は（１）さんの通り
張力が別途掛かります。

お礼

ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

風がふいている事は、そこに圧力差があるからです。
その圧力エネルギーと速度エネルギーを ＝ で結ぶと、
速度（m/s）×速度（m/s）÷（2×g）＝ 圧力（kg/m2）÷ γ（比重量）
となります。
<ネットで、水頭を検索すると（ベルヌーイの定理）等が出てきます>
（圧力kg/m2÷比重量kg/m3）＝（流速m/sec×流速m/sec÷２÷重力加速度Ｇ）
等々が。
10m/s×10m/s÷（2×9.8）＝ 圧力（kg/m2）÷ 1.2
圧力（kg/m2）＝ 5.1×1.2 ＝ 6.12kg/m2となります。
そして、凧の大きさが3m×2mなので、
6.12kg/m2×（3m×2m）＝ 36.72kgが荷重値です。

条件は、自然界の風は一定でないので、突風等がふき凧に衝撃値が加わる
想定をして、36.72kg×12 ＝ 440kgを考えれば良いと考えます。

お礼

ありがとうございました。
最後の衝撃荷重係数を１２とした理由は何でしょうか？

回答No.1

noname#230359

まず、風圧は空気抵抗の式で
D=0.5*ρ*Cd*U^2*A
ρは空気の密度
Cdは、空気抵抗係数で、凧は≒1
Uは速度
Aは面積
ニュートン系単位に気をつければOK。

糸に僅かな側力がかかると、高い張力が発生します。
凧を揚げるほど糸が長くなれば、糸の自重による張力が発生します。
高圧線、もしくはカテナリー曲線を調べてください。
横風があるとこれも同様に張力になります。

お礼

ありがとうございました。
糸にかかる風圧も見逃せないことがわかりました。