■ロータリーエンジンはこれから何処へ向かうのか?(その52)

通常のロータリーエンジンは2ノードであるが、3ノードのロータリーエンジンを掲載する。

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【1】ローター曲線

X=(n-2)cos(nt-θ)+ncos{(n-2)t+θ}-2n(n-2)sin(t-θ)+2cos(n-1)θ

Y=-(n-2)sin(nt-θ)+nsin{(n-2)t+θ} -2n(n-2)cos(t-θ)+2sin(n-1)θ

において,

m=n-2

θ=(n-2)t/m+(2k+1)π/m, t=[0,2π/(n-1)], k=0,1,・・・,m-1とおくと直線部分が,

θ=-nt/m+(2k+1)π/m , t=[2π-π/(n-1),2π], k=0,1,・・・,m-1とおくと曲線部分が得られる.

n=4, m=2, k=0

θ=π/2+tとおくと,X=16, Y=4cos(t)   (直線)

θ=π/2-2tとおくと,X=16cos(3t), Y=4-16sin(3t)

X^2+(Y-4)^2=16^2   (円)

すなわち,n=4のとき,半径16の半円を長さ8の線分で補間した形状を備えている(2つの円を半径の半分だけずらしたものである)ことが確かめられる.

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【2】ローター曲線の包絡線

ローターの包絡線を求める必要がある

ステーター曲線を設計するため,今度はローター曲線

x=(n-2)cos(nt-θ)+ncos{(n-2)t+θ}-2n(n-2)sin(t-θ)+2cos(n-1)θ

y=-(n-2)sin(nt-θ)+nsin{(n-2)t+θ} -2n(n-2)cos(t-θ)+2sin(n-1)θ

を(n−1)公転について1回自転させてみる.その際,公転と自転の向きを同じ方向にとると,ローター曲線の運動族は

[X]=[cosθ,-sinθ][x]+[acos(n-1)θ]

[Y]=[sinθ, cosθ][y]+[asin(n-1)θ]

で表される.

その包絡線を得るために

(∂Y/∂t)(∂X/∂θ)-(∂X/∂t)(∂Y/∂θ)=0

を計算する.

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【1】n=4

【2】n=2と置いてみる

x=2cos(4t-θ)+4cos{2t+θ}-16sin(t-θ)+2cos3θ

y=-2sin(4t-θ)+4sin{2t+θ} -16cos(t-θ)+2sin3θ

[X]=[cosθ,-sinθ][x]+[acosθ]

[Y]=[sinθ, cosθ][y]+[asinθ]

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