液体窒素冷却の超電導モータを用いたポッド型推進装置

KAMUI 曰く、 "石川島播磨重工業、住友電気工業，大陽日酸，ナカシマプロペラ，新潟原動機，日立製作所，富士電機システムズの7社と福井大学の杉本英彦教授の産学グループが，ビスマス系高温超電導線材を液体窒素で冷却する「実用化レベル」の高温超電導同期モータを開発し，それを内蔵したポッド型推進装置を完成させた事をChemical Dailyの記事が伝えている。(住友電気工業のプレスリリース)
「ポッド型推進装置」と聞いてもピンと来ない人は「マブチの水中モータ」を想像すれば多少は近いかも知れない。現在も水中稼動試験が行なわれているポッド型推進装置は幅0.8メートル，長さ2メートル，プロペラ直径1メートルで，毎分0～100回転を正逆自在に制御出来る。産学グループが保有する特許技術を用いる事で，従来より小型・軽量化された超電導同期モータを実現。これを用いた推進装置は従来の物と比べて外径を1/2 程度まで小型にしながら推進効率を3～5％向上させたと言う。
グループでは今年3月までに，このモータでは超電導化されていない部分も超電導化した「全超電導同期モータ」の完成を世界に先駆けて目指すそうだ。"

どっち？

[lunatic_sparc (15416)]

超伝導を使うってんだと、超伝導電磁推進で直接超伝導を推力にしてしまうやり方 [sdia.or.jp]とどっちが効率的なんだろう。

もしかすると実用性の早さとかでいろいろなやり方があるってことなのかな。

Re:どっち？

[akiraani (24305)]

スクリューの回転力を推進力に変えるときのエネルギーロスと、水に流れる電流のエネルギーロスのどっちが多いかですな。電磁推進船は水の伝導率でも効率変わってくるだろうし、どっちにしても不安定で使い勝手が悪いんでないかなぁ。

＃電磁推進船だって、超伝導必須な訳ではないし、現在実用化されてないって事はなんらかのコストなどで問題があるんでないかな。

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以前から疑問だったんですが？

[raf (9322)]

海水中に強磁界を発生させることによる環境的なダメージってないんでしょうか。
ちょっと違うかもしれませんが、水に電気流すと電気分解起こしますよね？
それと似たような感じでなんか影響が出そうな気がするんですが。。。

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-- 星を目指さない理由は何もない -- 「MISSING GATE」by 米村孝一郎

Re:以前から疑問だったんですが？

[LethocerusDeyrollei (25722)]

磁界は知りませんが、電気分解は問題でして、
電磁推進船の研究の一部として塩素が発生しにくい（塩素過電圧が大きい）
電極材料の研究とかもやっているって化学会の雑誌で読んだことあります。

Re:どっち？

[Anonymous Coward]

効率としては電磁推進のほうが上のはずなんだけど、海水に電流を流すことによる不都合をどうにかしなくちゃ・・・まあ、それを最小限にするためにも超伝導が必要なんだが、いずれにしても、少々の利点では既存システムとの交代は難かしいだろうね。

Re:どっち？

[Anonymous Coward]

こいつだったと思うけど、冷却装置の本体を船に載せると船が沈むので、補助用の冷却装置のみ船に載せ、本当の冷却装置は陸上に置いている超伝導船があったはず。

なので、こいつは、その陸上に置いてある冷却装置から余り遠くにはいけません。(笑)

計画段階以

潜水艦？

[bochi-bochi (4490)]

駆動時も熱がほとんど発生しないって言うと…
やっぱり潜水艦の推進装置として有効ですかね。
停止状態でも発熱は止めようがない原潜に対してのアドバンテージになるかな。

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〜後悔先に立たず・後悔役に立たず・後悔後を絶たず〜

Re:潜水艦？

[akonno (9001)]

液体窒素が持てばね。

Re:潜水艦？

[Anonymous Coward]

エネルギー原は？
液体窒素の気化熱で冷却しているので
どうにかしないとボコボコ泡が出てしまいます。
やっぱし回収するとなると
液体窒素回収装置を載せて
そのエネルギーは原子力ですかね。

Re:潜水艦？

[jasnabe (19987)]

AIPで使用する液体酸素の流用と言う手も無くは無いと思うけど。

もっともスウェーデンのゴトランド型 [naval-technology.com]は深度200メートルより深く潜行すると
排気の問題でAIPを使用できない [warbirds.jp]とか言う話もあるから、
それをどう解決するかという問題も有る。

Re:潜水艦？

[Anonymous Coward]

そもそもなんだけど、
水中のガラクタが船体にくっつきませんか？
潜水艦自体が強力な磁石になっていると思うし
磁気の探知センサーでばれるってことが新に発生しそう。

超伝導モードオンリーだと水中のドックの金属パーツやら
本体が引っかかって出て来れなかったとかやるじゃないですか

Re:潜水艦？

[Nayuki (8153)]

プレスリリースには、

試験の結果、設計値どおり「モータのうなり音」と「モータからの漏れ磁束」は共に計測限界以下の成績が得られており、色々な用途に使える事が確認されました。

とありますので、船体が磁石になってるなんてことは無いでしょう。

タイタニック？

[Anonymous Coward]

超伝導状態が切れた瞬間に全体が発熱して吹っ飛びそう。
最初の頃はどうしても事故はつきものだからちと怖いね。

Re:タイタニック？

[akiraani (24305)]

超伝導って、電流が減衰しないから大磁力を得ることができるわけだけど、
流れてる電流の総量はたいしたことないし、もともと超低温に冷却されてるわけだから、
外気の方がよっぽど高温で、臨界突破したところで単純に止まるだけなんでないかな。

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Re:タイタニック？

[yshibaya (16994)]

超伝導磁石のクエンチはそれなりに怖いです．

ソレノイドコイルの持っているエネルギーが，電流の1次，コイルの断面積(ボア径)の1次(即ち半径の2次，磁束 = 磁束密度 x 断面積)に比例します．
従って，磁場の強さ(電流に比例)以上に，ボア径がどれくらいあるかが重要になってきます．

私の経験ですが，
・ボア径10mm，磁束密度5.5T，温度2.2Kでのクエンチ → 全く気づかず
・ボア径51mm，磁束密度17T，温度4.2Kでのクエンチ → 液体He 80L全て蒸発，磁石も60Kまで温度上昇，部屋の中真っ白
・ボア径80mm，磁束密度0.1T，温度50mKでのクエンチ → 温度が200mK程度に上がってクエンチに気づくが，それだけ
といった具合です(電流値がどれくらいか覚えていないので，これだけでエネルギーを計算することはできないのですが)．

結局クエンチしたときにコイルから放出されるエネルギーを，寒剤(液体Heや液体窒素)の気化熱で奪うわけですが，
このときの体積変化が非常に怖い．
・77K，1Lの液体N2 → 室温，1気圧で600Lの気体
・4.2K，1Lの液体He → 室温，1気圧で700Lの気体
と600～700倍体積が膨張します(即ち600～700気圧のガスと同じ密度)．
普通の高圧ガスボンベが室温で約150気圧なので，クエンチするとその4倍程度の圧力が華奢なデュワー瓶の中に発生します．
まぁ，どうせ圧力に耐えられない容器だったら，早く壊れてくれた方が安全なのですが．

ちょっとオフトピックになりますが，液化ガスを持ってエレベータに乗るのは大変危険．
エレベータ内に閉じ込められたら，救出が遅れると窒息死します．

Re:タイタニック？

[phason (22006)]

>ボア径51mm，磁束密度17T，温度4.2Kでのクエンチ → 液体He 80L
>全て蒸発，磁石も60Kまで温度上昇，部屋の中真っ白

ああ，17Tマグネットのクエンチやりましたねえ．
避難呼びかけとか大変なんですよねえ．

>どうせ圧力に耐えられない容器だったら，早く壊れてくれた方が安全なのですが．

一応安全弁付いてることが多いので大丈夫じゃないですか？
うちの時も弁から愉快に噴出して終わりましたし．
100LのHeコンテナがリークでクエンチしたときもあらゆる弁から
噴出しながら終わりましたし．

>液化ガスを持ってエレベータに乗るのは大変危険．

窒素はそうですね．Heはクエンチでもしない限りまあ大丈夫．
エレベータって結構風通し良いですから，軽かったり重かったりする
ガスなら置換されてまあ大丈夫です．
#推奨されないのは確かですが．

Re:タイタニック？

[Anonymous Coward]

MRIが爆発する程度です。
http://www.teleradiology.jp/MRI/12_MRI/MRI_jiko/

超伝導は状態はデジタルのようにある一定以下に
なると電気抵抗がゼロになる現象。
その温度を越えた時抵抗になる。
http://www.sist.ac.jp/~sasaki/ns/sasaki/Lecture_shimane/Lecture_in_Shimane1.htm
変化が直線的なら安全なんですがね。

窒素を冷却する為にヘリウムを使って冷却する
窒素が凝結して詰まったとされるのが
これ
http://www.teleradiology.jp/MRI/12_MRI/MRI_jiko/index1.html#Anchor-7365
常に冷やすように作っても詰まったりとか
衝突して破損したとか、衝突されたとか（船なんだし）
予期せぬことはあると思う。
そこを如何に解決するかだね。
#爆発することを想定して丈夫に造っておくもの安全対策です。

Re:タイタニック？

[Anonymous Coward]

超伝導はクエんち怖かったよねー。今でも問題なのかなぁ？
ところで、このポッド型推進って今まで無知にして知らなかったんですが、
ぐぐると「主にヨーロッパで使われている」とあったんですが、日本で普及
しなかった理由はなんでしょう？あと、スクリューと違って、ポッド自身を
回転できそうなんで、ひょ

Re:タイタニック？

[Anonymous Coward]

はいクエンチ現象 [gasho.net]
あとhttp://www.okubo.nuee.nagoya-u.ac.jp/research_sc_j.html [nagoya-u.ac.jp]
対策としては問題起こった時被害を最小限にするかですかね。

どこだって事故が起こるなんて思ってないが、
起こるのが事故さ、甘くみちゃいかんよね
考えた通りに行けばロケットだって失敗しないさ。

え？これで揚げ足取り？

[Anonymous Coward]

>>ロケットだって失敗しないさ。
>そのロケットは、考えがまちがっていたから失敗したんじゃないの？
>って揚げ足取り失礼。

なぜ文の一部のみを取り上げてそういうかな？

>> 考えた通りに行けばロケットだって失敗しないさ。

Re:え？これで揚げ足取り？

[Anonymous Coward]

間違った考え通りに行ったから失敗したんじゃないの？
ていいたかったんじゃないかな。

その更に元コメントも、
考え通りのことしか起きないのならロケットだって失敗しない
といいたいのだろうから、それくらいは読み取るべきだけど。

Re:タイタニック？

[Anonymous Coward]

ぐぐると「主にヨーロッパで使われている」とあったんですが、日本で普及
しなかった理由はなんでしょう？

ポッド型の場合、船底より下にポッドが付くため、水深が必要になってきます。
日本で良く使われている旅客船というのは、沿岸を航行するものが多いため、水深が必要という事は利用できる航路が少なくなります。

また、このポッド型では推進動力源を船外に置けるため静粛性の面ではメリットがありますが、一方で船殻外に大きな突起物が出るという事は水の抵抗を受けやすく、船内に動力源を置く場合と比べてエネルギーロスが大きくなります。
そのため貨物船など高コストパフォーマンスを求めた場合には不利です。

旋回性は良くなるかもしれませんが、大きなポッドを振り回すよりは、サイドスラスターとかを使った方が安価でメリットも大きいでしょう。
ポッドを固定ではなく可変にすると、その取り付け部分も複雑で大きなものが必要になってくるでしょうから、その分コストも上がり、水の抵抗も増えます。

結局、エネルギーコストが多少かかっても許される代わりに高度の静粛性を求められる、遠洋を航行する高級旅客船ぐらいしか使途は（今の所）無いのではないかと思います。
で、そういう船がほとんど無い日本では使われてなかったと・・・

Re:タイタニック？

[Anonymous Coward]

>>ポッド型の場合、船底より下にポッドが付くため、水深が必要になってきます。

それは間違いです．　船底では無く船尾にポッドを釣り下げます．
したがって喫水に変化はありません

主推進器が使えない時の緊急用推進システムに，船底から突き出すようなボッド式推進器が使われることがありますが（米海軍のOHペリー級），その場合も通常時は船内に引き込まれているので喫水は変わりません．

>>また、このポッド型では推進動力源を船外に置けるため静粛性の面ではメリットがありますが、一方で船殻外に大きな突起物が出るという事は水の抵抗を受けやすく、船内に動

Re:タイタニック？

[Anonymous Coward]

ダークウイスパーって漫画で
超伝導推進してるらしい北極海の観光用砕氷船が
機関部の磁気遮蔽が破れる超伝導事故起こす話がありましたね
高温超伝導が実用化してる近未来の話なので事故でコイルの冷却系が死んでも
周囲が低温の北極海のせいで超伝導状態なまま保たれて
強磁場のせいで救助もままならなかったりとか

１げと

[Anonymous Coward]

まぶち水中モータは小学生の頃あこがれですた。
700円くらいだったっけ。

Re:１げと

[NAZZ (13040)]

うーん、もう２０年以上前だから自信ないけど、300円ぐらいだった気がする。
小学生の小遣いで買えたから、700円は高すぎるんじゃないかな。

Re:１げと

[kuy (23721)]

私もです。結局作りませんでしたけど。
「キット」と名の付くものは心をくすぐります。

どうやら300円 [impress.co.jp]のようですね。

＃昔はタミヤのキットだったけど今は秋月なのでID

Re:１げと

[Anonymous Coward]

元ACですが
あれ？300円？と思ってよくよく記憶を掘り返してみると
700円くらいして超憧れだったのは空中モーター [obihiro.ne.jp]ですた。

水中モーターは自分で遊び
空中モーターはガラス

Re:１げと

[Anonymous Coward]

２，３年前に秋葉原で新品を買いました。200円くらいだったと記憶。

Re:１げと

[Anonymous Coward]

「マブチ水中ローター」

…ごめんなさい、ごめんなさい。
ちょっと言ってみたかっただけです。これ [srad.jp]がまだ頭に残ってたもんで

マブチ水中(ry

[Anonymous Coward]

いや、案外その用途に使えるかも…と思ったogefinなおじさんはヘタレなのでACにて。

推進効率って言いますが…

[Anonymous Coward]

これ、やっぱり冷却のためのエネルギー効率とかも込みで其れぐらい向上してるんでしょうか？

どなたか詳しい方がおいででしたら教えてください。

Re:推進効率って言いますが…

[Anonymous Coward]

超伝導のメリットは良く分かりませんが，現在のところポッド推進は船舶用に専用設計された高効率ガスタービン・エンジン＆発電機と組み合わせることを想定しています．　全体でディーゼル・エンジンなみの効率とエンジン／推進器の小型化・軽量化・メンテナンス容易化を見込んでいます．（船型の設計の自由度も上がる）　
特に船内機器の電力消費量の多い船（例えば軍艦）では船内の電気系統と電気推進系統の統合化のメリットもあると言われています．

超伝導モーターというと

[SNT (23129)]

パトレイバーを思い出すのは私だけでしょうか。

Re:超伝導モーターというと

[Anonymous Coward]

はい、その通りです。