カイトサーフィン 力学

カイトサーフィン

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2016/11/28 02:33 UTC 版)

力学

カイトボードで用いる動力は、流体力学上の揚力である。カイトボードにおける揚力は、キャノピーの形状及び各種ラインの調整状態を基礎とし、ゲレンデにおける気候条件などの諸要素によって生じ、その値は、次のように求めることができる。

  • は揚力係数(Coefficient of Lift)である。
  • ρ は流体の密度である。通常、カイトボードにおいては海面高度の大気中の値である1.2250 kg/m3となるが、地域や気圧配置によって異なる。
  • V は物体と流体の相対速度(Velocity)である。カイトボードにおいては、静止状態で受ける自然風及び走行時に生じる進行風を考慮する。 
  • S は物体の代表面積(Surface)である。単にキャノピーの表面積ではなく、ニュートラルボジションにおける投影面積である。
  • L は、発生する揚力(Lift)である。

揚力係数 は、揚力を動圧()と代表面積で無次元化したもので、キャノピーの形状、迎角、流体の物性、マッハ数レイノルズ数などによって変化する。 迎角の絶対値が小さい範囲では、揚力係数はほぼ迎角に比例するが、迎角の絶対値が大きくなると、キャノピーの表面から気体の流れが剥離して揚力係数は急激に小さくなる。 航空機が離着陸する際には、両主翼の湾曲形状を前後方向に大きくするなど、揚力係数を上げる様子を観察することができるが、カイトボードにおいて、バックラインをフロントラインに比して短くする操作は、キャノピーの仰角を大きくし、この揚力係数を上げる操作に相当する。一方、バックラインをフロントラインに比して長くする操作は、仰角を小さくし揚力係数を下げる操作に相当する。2006年現在のカイトの多くは、コントロールバーの両端にバックラインが、コントロールバーの中心を通って、操作者の腰部に装着するハーネスのフックに接続されていることから、走行中において、バックラインをフロントラインに比して長くし揚力係数を下げる操作は、コントロールバーを操作者の体から離す操作に相当する。 セーリング競技のように縦帆を用いた競技では、進行方向と風上方向との成す角度及び理論帆走速度と風速との比を示したものを帆走ポーラー線図(ポーラーダイアグラム)と呼び、性能を示す指標とされるが、カイトボードで用いる揚力は、縦帆のように水平方向とは限らず、翼のような垂直方向の揚力をも用いることから、重要な要素の一つではあるが効用は限定的である。

カイトボード固有の要素

カイトボードでは、上述の翼全般に関する航空力学を基礎としつつ、水中側面抵抗などのカイトボード固有の要素が存することから、翼全般の理論が当てはまらないことが多い。 上記の係数によると翼のスピードの二乗倍の揚力が得られることとなるが、カイトボードにおいてはキャノピーの回転する中心軸からの距離に基づく回転の速さがジャンプする為の揚力発生の重要な要素となる。これは、翼に力学全般理論であるとハイアスペクトのカイトがより高く飛べることとなるが、実際には回転の速いアスペクトの低いカイトのほうがよりジャンプする為の揚力が得られることなどで示される。




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