ピトー管は、見た目には気づかないかもしれませんが、その外見に騙されてはいけません。この突き出た管は、まるで間違って取り付けられたテレビアンテナのようですが、実は命を救う役割を果たします。特に、世界で最も速いレーサーたち、すなわちフォーミュラ1のレーシングカーのドライバーたちの命を救っています。
実際、ピトー管はその地味な見た目に反して非常に強力な機器です。飛行中の安全に欠かせないという事実に驚くかもしれません。ピトー管は、パイロットに必要な飛行速度の計測値を提供し、安全に着陸するための重要な情報を提供します。
もしこれらのことがわからない場合でも、心配しないでください。この投稿では、ピトー管の詳細を説明し、これらの流量センサーが極限の速度に直面したときにどのように役立つかを紹介します。そして、大きな勝利を収める手助けをします。ぜひご一読ください。
ピトー管が命を救う方法
アメリカのインターステート高速道路で70mphで運転すると速度違反の切符を切られるかもしれませんが、フォーミュラ1カーがレース中に220 mphで走行するのは驚きではありません。多くのドライバーはその数字を超えて挑戦しています。
しかし、ここでピトー管が最も役立つのです。最も過酷なレース条件において、見た目には地味なこの機器が命を救うのです。
ブラインディングスピードの危険性
確かに、一般の人々はそのような目を見張るようなフォーミュラ1の速度が、途方もないアドレナリンの流れを引き起こし、超現実的な興奮と刺激を提供すると思うかもしれません。しかし実際には、フォーミュラ1のレーシングはすべてのグラマーと栄光にもかかわらず、最も危険なスポーツの一つです。
競技の熱中におけるちょっとした計算ミスで、どんなに優れたドライバーでも転落する可能性があります。その数値が物語っています。
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年月が経つにつれて、亡くなったドライバーのリストは増え続けています:
これらの死は本当に悲劇的ですが、これらのスピードスターたちのためにより多くの保護が必要であることを強調しています。そして、ここでピトー管が必要なのです。
ピトー管が救う
フォーミュラ1のドライバーは、レース中に正しい判断を下すためにあらゆるデータを必要とします。激しい競争を勝ち抜くために、F1カーは300以上のセンサーを持ち、レース中に約3テラバイトのデジタルデータを生成します。その様子を想像してみてください。
しかし、1つのセンサーが際立っています。それはレースで重要な要素である風速を測定します。ピトー管がどのように命を救うかを見てみましょう。
1. ピトー管が流体の速度を測定する
ピトー管は、本質的に流体の速度を測定します。ここでの流体は水を指すわけではありません。むしろ、液体、気体、または外部の力やストレスによって連続的に動き、変形する物質を指します。
18世紀のフランスの技術者であるアンリ・ピトー（1695-1771）が発明したこの装置は、パイプ内の異なる場所で圧力を感知する2つの中空チューブで構成されています。しかし、フランスの科学者アンリ・ダルシー（1803-1858）によって、現代の形に改良されました。
最初のチューブは衝撃圧（停滞圧）、2つ目のチューブは静圧を測定します。流体の流れは、これら2つの圧力ポイントの違いを取ることによって測定されます。
しかし、速度や速さを測定するために圧力を測定する理由は何でしょうか？その答えはベルヌーイの原理にあります。
2. ピトー管はベルヌーイの原理に基づいています
簡単に言うと、ベルヌーイの原理は、圧力の変化が速度の変化に等しいことを示しています。この原理は、スイスの数学者ダニエル・ベルヌーイ（1700 - 1782）が著した書籍「流体力学」で発表されました。
ベルヌーイの研究は、人間の血液の流れと圧力の関係に焦点を当て、管内の血液の高さが管に加えられる圧力に直接比例することに気付きました。
したがって、圧力の変化と流体の速度の関係が確立されました。流体の速度が変わると、圧力も変わります。
私たちのアプリケーションでは、フォーミュラ1カーが走行する際、車の上部を流れる空気が速くなるほど、ピトー管内の圧力が低くなります。このデータは、マノメーターに入力され、ドライバーが確認できる速度圧力が表示されます。
3. ピトー管はフォーミュラ1カーに大いに貢献します
ピトー管は航空業界で中心的な役割を果たしています。これらの差圧流量計（d/p）は非常に頑丈で、飛行機では速度計として広く使用されています。
しかし、F1カーもこのセンサーから大いに利益を得ています。ピトー管は、車の上部を流れる風の速度を測定しますが、これは車速や風向きなど多くの要因に影響されます。
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ピトー管のデータを観察することで、エンジニアは空気の動きについてより深く理解できます。これにより、より良い空気力学的バランスを実現する車両の設計が可能になります。それはより速くなるだけでなく、何よりも重要なのはドライバーにとって安全であることです。
そして、それがシンプルなピトー管がフォーミュラ1レースカーのドライバーの命を守る方法です。
ピトー管の主要な応用
ピトー管は耐久性があり（可動部品がない）、経済的で取り付けも簡単です。このため、センサーは様々な業界で広く使用されています：
- 航空機の飛行中の風速を測定する
- フォーミュラ1カーの風速を測定する
- ボートの水速を測定する
- 風洞での風速を測定する
- 管やチャネルでの液体の流れを測定する（産業用）
- 建設におけるダクトや煙突での空気や液体の流れを測定する
- 川の流速を測定する
ピトー管に関するよくある質問
フォーミュラ1でピトー管を使用する理由は？スピードメーターがあるのに?
今日のF1カーの速度はGPSで主に追跡されますが、ピトー管は車の上部での風速を測定することができ、エンジニアはより速く安全な車両を設計できます。
ピトー管は高価ですか？
他のセンサー（例：オリフィスプレート）と比較して、ピトー管は安価です。