ロウソクの炎に電流を通電し、高温プラズマを得る実験

　炎は、プラズマの一種であり、ガスが電離している状態なので導電性を有する。この電気抵抗は
1cm離れた２点間で数十MΩもあるが、常温空気の抵抗よりもはるかに小さく、高電圧の電極を挿入するとグロー放電程度の電流は流れる。
　グロー放電は、数mA程度の弱い電流であるが電圧が高いので、ハンダコテ程度の発熱がある。
　炎の中でグロー放電を発生させると、燃焼ガスの温度は上昇する。
　今回は、ロウソクの炎の中で、グロー放電を発生させ、これをエアーフローでジェット状に導いて材料を加熱してみた。

[実験方法]
　①ロウソクを点火する
　②注射針を炎の中心部（青い還元炎の部分）に挿入し、
　　針先から出る空気によって細長い青い炎がビーム状に導かれるのを確認する。
　③青い炎が材料に当たるように針の角度を調節する。
　④スライダックの電圧を定格電圧まで上げる。
　⑤電圧計と電流計を読みとる。
　⑥材料の様子を観察する。

[実験機器]
1.観賞魚用空気供給ポンプ
　メーカー不明、商品名「水心」、品番:SSPP-2
　流量の実測値
　　　無負荷状態　　　　　　 64cc/sec
　　　注射針を接続したとき　 13cc/sec
　計測方法
　　　水中で逆さまにした容積225cm３のガラスコップに気泡が満たされるまでの時間を測定

2.交流高電圧発生器
メーカー: 三陽電機製作所　　商品名: αNEON 　品番: M-5
　定格入力: AC100V, 80VA (実使用上 DCでも動作する)
定格出力: 6364Vrms, 28mArms
　発信周波数: 20kHz
　１次→２次エネルギー変換効率：約８５％

[結果]
実験１
　鉄の針金の加熱
　高周波電源の入力: DC140V, 0.5A (70W)
　炎に印加された電力は、高圧発生器の効率を考慮すると70×0.85=59.5 [W]

　高電圧印加と同時に還元炎の色は「青色」から「白色」に変わり、針金は数秒後に激しい火花を発して溶解しはじめた。中心部が眩しくてよく見えない。

実験２
　SUS棒の加熱
　高周波電源の入力: DC140V, 0.5A (70W)
　炎に印加された電力は、前述同様概算で59.5 [W]と見積もった。
　高電圧を印加して数秒後に赤熱し、先端部は黄色になり時々火花を発した。
　先端が少し融解した。


[考察]
　実験を始める前は、材料が溶解するほどの発熱があるとは考えていなかったので、結果は意外だった。
　今後、ガスフローの中で何が起こっているのか追求することが課題だ。
 

バリ取り具

射出成型された樹脂は金型の合わせ面の位置にバリが出てしまうことがある。
すばやくバリを除去するためのバリ取り具を作ってみた。

完成品


ノコで材料切り出し　→　グラインダー削り　→　サンドペーパー　→　研磨
の工程で１日かけて２個つくった。

加工の初期段階


使うときはこんなかんじ
穴のエッジ部分にバリがあるので、そこへ工具のテーパー面が当たる位置まで穴に突っ込み、１８０°回すと、みごとバリは除去できた。作業時間２秒・・・・量産品ならこれくらいスピーディーでなければね。

ブロブ

POV-Rayには、ブロブというファンクションがあり、離れた球体同士を滑らかに接続できる。
どんな感じになるのかさっそく使ってみた。

例１：球を整然とならべてみた。斜めに切り取った断面をつくって緑色に色づけしている。


例２：球の位置、サイズをランダムに配置し、接続してみた。ゼリーのようなシャボン玉のようなオブジェになった。表面にかすかに虹色が出ているが、これはirid という虹オプションをつけたからだ。

トーラスに巻き付くコイル

POV-Rayでトーラスにコイルが巻きついた3Dを作ってみました。
コイルの曲線は「スイープ」というファンクションを使いました。

光の透過率を０にするとこんなかんじです。



材料に屈折率1.8を与え、光が透過できる場合はこのようになります。

円盤写真のCG化

アダムスキー型スカウトシップの写真を基にしてＣＧ化を試みてみました。
使用したソフトはPOV-Ray 3.6
ガラスの様な質感が気に入ってます。




さらに高精度化したタイプもあります。
複数の写真とアダムスキーの証言から、外観と内部構造を見直し、高精度版作成しました。

ドップラーシフト

リスナーと音源の位置関係は通常は、固定されてます。
もし音源がリスナーの周りを行ったり来たり移動していたらどのように聞こえるでしょうか。
そんなシミュレーションができる音源加工プログラムを作ってみました。

●オリジナル音１
　加工前の音です。

●加工音１
　加工後の音です。音源が時速２００ｋｍで目の前を行ったり来たり
　ヘッドホンで聴くとリアルですよ。

●加工音２
　こんどは、別の音源（ミュージック）を使って同様に加工してみました。

●加工の理屈
１．オリジナル音源のデータをディスクから読み、メモリ上に展開する。
２．メモリの先頭から通常の速度で再生する。再生位置を示すポインタを仮にPとする。
３．音源の運動パターンを決める。
４．音源から出た音波がリスナーの左右の耳に届くまでの時間ΔtL, ΔtRを計算し、
　　ポインタPから引き算する。
　　pL=p-ΔtL ・・・左耳
　　pR=p-ΔtR ・・・右耳

５．pL,pRの位置にあるデータを読み出す。
６．データの点と点の間が飛びすぎてノイズが出ることがあるので、間が滑らかにつながるよう補間する。
７．左右の耳の指向性を考慮し、音源が左にあるときは左側を強調、右にあるときは右側を強調する。
８．距離に応じて音量を変える。遠くにあるときは小さく、近くにあるときは大きくする。
９．結果をステレオでディスクに保存する。

以下は、プログラムです。(Window 2000, XPで動作確認済み)お試しになるときはダウンロードしてからお使いください。
加工プログラム

入力・出力ファイルの形式は、WAV形式です。入力ファイルはプログラムと同じフォルダに入れてください。いろいろパラメータの入力があるので適当に入れてみてください。

以下、パラメータの例です。(Excelファイル)
パラメータ例

山の風景

terragenというソフト(フリーウェアです)で作ってみました。「大地」「大気」「太陽」「雲」「水」を個別に設定して自然景観が作れます。まるで写真のような緻密さですが、ほとんど全自動なので初心者でも３０分くらいあればこの程度は作れるようになってます。

作品１


作品２


作品３


作品４

コマが立ったまま静止した

以前、コマの回転時間記録に挑戦した物好きがいて、３０分間回ったという記事を見たことがある。

そこで、当方もマイベストコマで、何分回るのか記録に挑戦してみた。

手鏡の上で・・・・１０分間くらい回っただろうか・・・・ゆっくり回転が止まって

あれ？　　立ったままになっている

ストップウォッチを止めて、あわてて写真をとった。　その後約３分間立ったままになっていたのだ。

びっくり。

軸の先端は、鋼鉄の球面になっていて鏡と点接触になっているので、立っていられるには、何か支えるものが軸の先端に集まったと考えるのが妥当だろう。

回転で巻き起こった風で軸の先端にホコリが集まって、それが軸を支えたのかもしれない。

以下の条件が整っているときにコマが立つと思う

●独楽のバランスがよくとれている。
●長時間回る(軸の先端が固く研磨されていて台との摩擦が少ない)
●回転中に、軸の先端にホコリが集まるような気流が発生する。

コマが回転した時間は、ストップウォッチで、１４分を指していた。

その後何度か再現を試みてみたが、成功してない。

珍ハプニングに感謝！

高周波誘導で電気分解

今日からブログ始めました。
日頃、科学技術について調査していることを紹介していきたいと思います。

以下は、高周波誘導で水を電気分解し、ガスを燃やす実験です。
２次コイルはパイプになっていて、分解したガスがパイプに開いた穴から出ているようです。
従来のＨＨＯガスの炎は、淡い青紫ですが、ここでは、中心が青色、外側が黄色ですね。