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2021-05-29

自動車って、逆さまで走れますか?

天井を走るF1

F1マシントンネル天井を走れる」という話を聞いたことがあります

F1マシンには強力な空力パーツ(前後についてる羽根みたいなのとか)が装着されていて、この空力パーツは自重よりも大きいダウンフォース(車体を地面に押し付ける下向きの力)を発生させることができるらしいです。

もちろん、飛行機がじゅうぶんに加速しないと宙に浮かばないのと同様に、F1マシン羽根も(飛行機とは正反対の働きだけど)じゅうぶんな速度で風を受けないと自重以上のダウンフォースを発生させることはできません。が、それはともかく、理屈の上ではF1天井に張り付いて走ることができる。

 

疑問

そこでふと疑問に思ったんですが、空力的に天井に張り付くことが可能だとして、エンジンを始めとした自動車の様々な機構は、上下逆さまになったままでも動くんでしょうか? 重力依存した仕組みがあった場合、逆さまにしたら正しく動かないのでは、と思うのです。

車体を逆さまに保つ方法天井にくっつける方法は置いといて、自動車は逆さまでも動くのか考えてみたいと思います

 

サーカスオートバイ

木下サーカスには、巨大な球形のケージの中を数台のバイク縦横無尽に走り回るエキサイティング演目がありますね。オートバイにできるなら自動車も同じことができるかな? と思ったのですが、よく考えたら、サーカスオートバイF1天井走りとは条件がいささか異なることに気づきました。

サーカスオートバイが球体の中を自由に走り回れるのは、遠心力を利用しているからです。高速で円運動をすることでオートバイを球体の内壁に押し付ける方向の遠心力が働きます。じゅうぶんな角速度を得て遠心力が1Gを超えたときオートバイは逆さまになることができます

サーカスオートバイにとって遠心力は常に「主観的に下向き」の力で、それはライダーにも車体にも、ねじの一本に至るまですべてに働きます

どうやらサーカスオートバイは(技術的にはきわめて高度なことをしているものの)物理的には平らな地面の上を正立して走っているのと同じようですね。私の疑問の参考にはなりません。

自動車の中で重力依存する機構がないか考えてみますエンジン関係駆動系はそのほとんどが回転運動であり、重力ほとんど関係なさそうですが……。

 

エンジン

エンジンピストン上下運動をしていますが、燃料が爆発する力に比べればピストンの重さはまったく問題にならないくらい小さいし、複数ピストンが対称的に動作しているので、ピストンじたいの質量の影響はどっちみち相殺されてしまます

そもそもシリンダーの向きが上下ではないエンジンもたくさんありますね。V型エンジンにはバンク角がありますし、水平対向エンジンシリンダーが寝ています。そしてなんと(自動車ではありませんが)、飛行機プロペラエンジンには、クランクシャフトシリンダー360度ぐるりと花びらのように取り巻いた星型エンジンがあるくらいです。これはもう上下関係ないですね。

 

潤滑

しかし、ウィキペ星型エンジンの項目には興味深い記述がありました。

放射状にシリンダーが配置されるため、時計で言う処の3時と9時(水平)よりも下側に配置されるシリンダーエンジンオイル重力で燃焼室に垂れ落ちるオイル下がりが発生しやすくなる。

燃焼室とクランクケースの位置関係からオイル下がり」と表現しているのでしょうがクランクケースから燃焼室にオイルが入り込むことは一般に「オイル上がり」と言いますよね。星型エンジンではピストン番手によって現象呼び名が変わってしまうのでしょうか。なんだか違和感がありますね。

話がそれましたが、逆さまのエンジンでも星型エンジンの下部ピストンと同じでオイル上がりは起こりやすそうです。

ああ。待て。待てよ。

オイルパンってエンジンの一番下にありますよね。いや、エンジン内の循環はポンプで圧送しているはずなので、まさか重力オイルパンに集めているわけではないと思いますが、ストレーナはオイルパンの一番底に口が開いていてオイルを吸い取っています。車が逆さまになるとストレーナは空気しか吸い込めなくなりますね。

まり車が逆さまだとエンジンオイルが回らなくなる。時々ひっくり返してやらないとエンジンがこげついちゃいますね。ハンバーグか。

かにデフミッションなどオイルがひたひたに溜まっているところはありますが、こういうところは密封されていて循環せずにいるので、車体がひっくり返っても影響はなさそうな気がします。

 

燃料系

燃料にもエンジンオイルとまったく同じことが言えます。燃料ポンプガソリンタンクの底に口を開けています。車が逆さまになると空気しか吸い込めなくなって、完全にガス欠したのと同じ状態になりますね。潤滑なんかを心配するまでもなく、燃料の供給がなくなってエンジンが止まってしまうほうが先ですね。

と、ここでまたふと疑問が。飛行機の背面飛行は燃料の問題をどう解決しているのでしょう。

調べました。吸入口タンクの底にあるのは同じなのですが、吸入口を逆止弁のついた小さな小部屋が取り巻いていて、背面飛行したとたんに空気を吸い込むようなことはなく、この小部屋に燃料がある限りは背面飛行できるようです。勉強になった。

タンクの中を小部屋で区切るというアイデア自動車でも採り入れられているようです。背面走行に耐えるような機構ではないにしても、傾斜路や急カーブで強い横Gがかかっても燃料供給が途切れないような工夫はされているようです。F1なんかは絶えず強烈なGがかかっているので何か特別な工夫がありそうですね(知らない)。

 

冷却系

まあ逆さまでは動かないとわかったのでこれ以上考えてもしょうがないのですが、せっかく始めた考察なのでもう少し続けます

冷却水も、循環にはウォーターポンプを使っているものの、重力依存した設計が随所にありそうな気がしますね。ラジエーターは、上部のアッパーホースから戻ってきたクーラントラジエーターコアの中を流れ落ちて行き、底部のロワホースから出ていく、という仕組みの車が多いです。

流れ落ちるのにポンプの負圧だけを使っているのか重力も援用しているのかは私にはわからないのですが、ともあれ、車が逆さまになった途端に冷却経路にエアを噛んでしまいそうです。いただけないですね。

 

駆動

影響なさそうな感じ。

 

足周り

足回りは、F1のように空力だけで天井に張り付くことができるならば通常のサスペンションと同じという気がします。

よく「バネ下荷重は小さいほうがいい」と言われます。背面走行車は小さいを通り越してマイナスという究極のバネ下荷重とも言えますが、足回りの性能に関係してくるのはおそらくバネ下の「慣性質量」だと思うので、やはり正立している車とあまり条件は変わらないですね。

 

ブレーキ周り

ルードの出入り口がリザーバタンクの底にあるのでエア噛みが心配

 

ボデー・車内

車の構造物基本的に車体に固定されているので逆さまになってもほとんど問題はないと思いますフロアから吊り下げている排気管は荷重が逆になると何かにガチャガチャ当たりそうな気もしますが。

車内については、一番厄介なのはドライバーですね。通常の三点式シートベルトだと天井に落ちてしまうでしょう。四点式や五点式でもかなりつらいものがあると思いますジェットコースターのように肩をがっちりホールドする仕組みがないと運転操作ができ文字数

2020-05-11

コロナあぶり出した埼玉の貧弱さについて考えてみた

以前、さいたま市保健所長が「病院があふれるのが嫌で(検査対象の)条件を厳しくしていた」と発言したとしてニュースになったり、今日も、4月半ばごろには入院まちが200人以上いたという記事ホッテントリ入りしてたりして、埼玉医療結構やばいということは、うっすらと伝わっているとおもうので、その背景みたいなことをド素人なりにつらつら考えてみた。

なお、自分は元埼玉県民、いまは都内に住んでいるが、親族や知り合いに埼玉県民はたくさんいる。

埼玉在住の自分の姉も、4月半ばごろ「これまで経験したことのない風邪」に苦しめられていたらしく(直接あってないので、どれくらい苦しかたかはよくしらない。当人証言のみ)、何度も電話かけてやっとつながった相談窓口に「とにかく自宅で様子見てくれ」の一点張りに途方にくれていたところ、そのうち症状がなくなったらしい。

コロナだったのかどうかは、いまだに確証がない。

で、埼玉医療事情だが、まず大前提として、埼玉医師も病床数も全国屈指に足りていない。

これは、自分の子供のころ、つまり昭和のころからいわれていた。

今や全国5位の人口を誇る埼玉県だが、国公立医大医学部存在していない。

いや、正確にいうと、所沢防衛医科大学校というのがあるのだが、これはやはりちょっと特殊学校で、卒業生基本的自衛隊医官になってしまうので、地元医師供給されないし、防衛医科大の医局地元病院を牛耳ることもない。

唯一、埼玉県内で文科省管轄する医大医学部私立埼玉医科大学だけである

ずいぶん昔、田中角栄が「1県1医大構想」を掲げたころに、埼玉大学国立地元では県庁職員と小中学校教員供給源として知られる)に医学部を!という話もあったらしいのだが、うまくいかず、その代わりに開設が認可されたのが埼玉医科大学らしい。

一説には、当時の知事医師会のあれやこれやとか、地元政界魑魅魍魎話とかいろいろとあるようだが、詳細はしらない。

ただ、埼玉医科大学創立者一族は、歴代埼玉県議長だったり県議だったりする、というのがあって、そのへんがまたいろんな噂を呼ぶ素地ではあるのだろう。

なお、埼玉医科大系の病院は、ホームページ入院案内をみると何よりも目立つように赤字で「前納金」について書かれていて、まあ、そんな感じらしい。

医大としては歴史が浅いので偏差値は低いのに学費は高く、よってしたがって、学生は「どうしても子供医者にしたいという開業医の、成績が今一つの子息ばっかり」だとかなんとか。

最近卒業生教員もいるようだが、その昔は東大とか慶応から移ってきた教員が、それこそ神様のように扱われていて、一昔前の医学ドラマのようだったという話もよく聞く。

場所毛呂山という、秩父ほどではないが微妙田舎

あと、日本で初めて正式に性転換手術をしたことでも有名になった大学でもある。

人口120万を超える政令指定都市にして県庁所在地であるさいたま市には医大はない。

自分は旧浦和市(現さいたま市)の出身なのだが、自分の子供のころ、地元で大きな病院といえば市立病院社会保険病院しかなく、そこで対処できない「難しい病気」の人は都内大学病院に通院したり入院したりする、という風習があったように記憶する。

そういえば、亡き父が心臓弁膜症の手術をしたのも都内の某大学病院だった。

そもそも埼玉南部に住んでる「埼玉都民」は、なにかというと東京にでるのが当然なのである

医療に限った話ではないが。

なんとかしなければ、とこれまで行政が動いてこなかったわけではなかろう。

平成の初め頃、大宮自治医大病院ができたのは、地元では大きなニュースだった。

もともとは高層ビル埼玉タワー(スカイツリーと誘致を争っていた)の建設計画をしていた、さいたま新都心空き地には、県の働きかけによって規模が大きくなった赤十字病院と県立小児医療センターが鎮座することになった。

駅徒歩4分、コンサート会場としても名高い「さいたまアリーナ」の目の前に大病院が建ってるのは、なにやら異様な光景ではあるのだが、まあ、一番必要施設を建てたということだろう。

サッカー聖地さいたまスタジアムにほど近い開発地域に、県と市が土地提供して順天堂大学病院を呼んでくる話も進んでいて、当初計画では今年にはできているはずなのだが、予定地はいまだ空き地。去年だったか木下サーカスが公演をしていた。

では、埼玉県民はどうやって医療過疎をしのいでいるのか?

埼玉住み、東京勤務だったりすると、会社健康診断都内で受けたりする。そこで異常が見つかって精密検査して治療必要になると、紹介されるのは都内病院だったりする。

自分埼玉実家から東京に通っていた時期があるのだが、その時期、再検査に引っかかって胃潰瘍がみつかって、薬でピロリ菌除去する治療を受けたりしたのだが、それら全部、都内で済ませる結果になった。

要するに、埼玉県の通勤圏の人たちの医療は、多分に都内依存してるのであって、だから「一人当たり医師数・病床数全国最悪」であってもこれまでなんとか回っていたのであろう。

ところが、コロナウイルス対応は、都道府県単位でしきられている。これは、埼玉県にとってはつらい。

昨年の8月に野党系の支持を受けた知事誕生したこともあって、「知事無能さ」をたたく人がネット散見されるが、まあ、飛び切り有能な知事でもないかもしれないが、しかし、知事能力はいかんともしがたい構造問題を抱えていることは理解しておいてよいと思う。

そして、埼玉県民は今日もたくさん、東京通勤している。

おそらく「テレワークに移行しましょう!」と、スムーズに移行できる一流企業にお勤めのかたはStay Homeしているのだろうが、そうでない埼玉県民はたくさんいる。

そもそも、一流の企業に勤め、一流の給料をもらっている人は、できれば埼玉ではなく都内に住みたいのであって、「そうでない人」の比率は、都民より埼玉県民のほうが多かろう。

安い給料に耐え、通勤電車に耐え、毎日東京で働いて東京経済を支えている埼玉県民は多いはずだ。

そして、東京から埼玉コロナウイルスをせっせと運んでくるのである

もともと、埼玉は「観光宿泊する人」が全国でも屈指に少ない県である観光地少ないから。

そんな埼玉に、一番ウイルス運んでるルートは、通勤のほかには考えられない。

そして、マスコミ東京には注目しても、埼玉には注目しない。逆に「福井石川に持ち込まれた」みたいな話とかならニュース性もあるのだろうが、東京の隣で深く静かに進行した医療崩壊にはなかなか目が向かない。

一極集中」というと、東京地方の話になりがちだが、じつは隣の県から見ても、東京はいろいろ集中しすぎてるのだろう。

で、埼玉県民は仕事医療も遊びも東京にいく(いかざるをえない)ので、毎日、人は東京に集中してはまた埼玉に帰ってくる。

そんな構造のなかで、「Stay Homeです、移動しないようにしましょう!」という事態に陥って、都や県の単位での対応に迫られたとき、切り離された埼玉が苦悩するのも当然といえば当然な気もしている。

 
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