2kWhのバッテリーで瓊州海峡30kmを横断できる理由

2kWhで何ができるのか知っていますか？2kWhはいくらですか？2kWhの電気は、6kWhの電気温水器を20分間作動させることができます。2kWhの電気では、充電電力が60kWhの電気自動車を2分間充電することしかできません。2kWhの電気は、600kWhの発電機が20秒間発電するのにしか十分ではありません。しかし、2kWhの電気があれば、南北約30キロの幅を持つ瓊州海峡を無事に横断することができます。

簡単に言えば、1 kWh は、1000W の電力を持つ電気機器が 1 時間動作した場合に消費される電力です。

瓊州海峡を渡る際、挑戦者のアーロンは海面上でWaydoo Flyer ONE電動水中翼サーフボードに乗り、時速30kmの一定速度で前進し、1時間あたりのエネルギー消費量を2000W未満に抑えることができ、わずか2度の電気で少なくとも30kmを移動でき、瓊州海峡の距離にちょうど近いことを意味している。

では、Waydoo Flyer ONE 電動ハイドロフォイルサーフボードは、わずか 2kWh の電力を消費しながら、どのようにして瓊州海峡を横断するという挑戦を達成したのでしょうか?

これは、サーフボードの効率的な水中翼と動力システムについて言及するためです。流体中を移動して揚力を得る場合、抵抗の代償を払わなければならないことは周知の事実です。スピードボートやモーターボートなどの一般的な乗り物では、水上を移動するときに滑走面が揚力を生成するという動力学原理がありますが、滑走面の揚力対抗力比は通常 4 以下です。

水中を移動する水中翼の動力学原理はまったく異なります。水中翼は航空機の翼に似ており、最も効率的な流体機械の1つです。最適化された2次元翼の後、最大揚抗比は100以上に達する可能性があり、これは妥当です。設計された3次元翼の巡航揚抗比は、多くの場合10以上に達する可能性があります。つまり、同じ速度では、水中翼のエネルギー消費は、通常の車両と比較して半分以上削減されます。それだけでなく、水中翼の波抵抗は滑走面の抵抗よりもはるかに高いです。物体が水中を移動している場合、波の影響は深さの増加とともに指数関数的に減少します。

第二に、Waydoo Flyer ONE 電動水中翼サーフボードの効率的な電力システムが、瓊州海峡横断を成功させる鍵です。
研究開発チームはプロペラの精密な設計と最適化を実施しました。1次元パラメータの決定から2次元ピッチとディスク表面積比の最適化、3次元プロペラCFDの大規模計算まで、専門技術を使用して全プロセスの設計を実施しました。

これには、多数の先進的な設計技術と計算方法が関わっています。まず、揚力線理論とパネル法を用いてプロペラ形状の第一ラウンドの迅速な理論計算を行い、遺伝的アルゴリズムを用いて選別を行い、次に、3次元ナビエ・ストックス方程式を解くことで理論上のプロペラ型を高精度の数値シミュレーションとさらなる最適化にかけ、最後に実際の飛行試験飛行を繰り返して性能に優れたプロペラを得ます。

プロペラのダクトは保護装置であるだけでなく、その暗黙の機能はより重要であり、つまり、プロペラの反翼と後流の複合作用を利用して、いくらかの追加推力を提供することです。ダクトプロファイルも翼型ですが、反転しています。プロペラはダクトの内面の流れを加速し、内面を高速化します。ベルヌーイの定理によれば、翼型は内向きの圧力を受けます。適切な角度に設定すると、ダクト上のすべての翼型にかかる圧力が前方への合力を生み出し、推進システムの効率をさらに向上させます。上記の努力により、Weidu推進システムの巡航効率は80%に達することができます。

上記の 2 つの点を踏まえると、南北約 30 キロメートルの瓊州海峡を横断するために Waydoo Flyer ONE 電動 eFoil サーフボードが使用され、消費電力がわずか 2kWh である理由をよりよく理解できるようになります。