ForHosting KIT · 開発者向けツール

傾斜した水中平面の静水圧力計算

この計算ツールは、静止流体が傾斜した完全水没平面に及ぼす合力を求めます。面の重心までの鉛直深さ、濡れ面積、流体密度を入力してください。標準重力加速度が自動で設定されますが、必要に応じて変更できます。結果には、重心位置の圧力と、ニュートンおよびキロニュートン単位の力が含まれます。重心深さによって自由表面に対する面の位置がすでに定まるため、力の大きさを求める際に傾斜角を入力する必要はありません。

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面に沿った距離ではなく鉛直重心深さを使用します

静水圧は、流体の自由表面から下向きの鉛直深さに比例して増加します。平面に分布する圧力は、一つの合力に置き換えられます。その大きさは、面積重心での圧力に水没面積を掛けた値です。したがって入力する深さは、自由表面から濡れた部分の幾何学的重心までの鉛直距離です。斜面に沿って測った長さではなく、上端、下端、ヒンジ、圧力中心の深さとも限りません。図面に傾斜面に沿った距離が示されている場合は、問題の幾何条件から鉛直成分へ変換してください。板が自由表面を横切る場合は、水没部分だけを対象とし、その形状の面積と重心を求めます。板全体の寸法をそのまま使用してはいけません。この計算では、密度が一様な静止流体、平面、自由表面でゲージ圧がゼロという条件を仮定しています。

式と出力値の意味を確認します

計算式は F = rho g h_c A です。rho は流体の質量密度、g は重力加速度、h_c は重心の鉛直深さ、A は水没面積を表します。中間値 rho g h_c は、重心位置におけるゲージ圧で、単位はパスカルです。これに面積を掛けるとニュートン単位の力になり、結果ではキロニュートンにも換算されます。傾斜は、重心深さを導く形状や合力の作用位置には影響しますが、鉛直重心深さと濡れ面積が既知なら、力の大きさを別途変化させません。そのため角度入力はありません。初期値には標準重力加速度を使用します。設計仕様、地域の慣例、地球外環境などで別の値が必要な場合は、正の値を指定してください。すべての入力は有限の正数でなければなりません。ゼロ、負数、欠落値、数値でない値は、誤解を招く結果を防ぐため拒否されます。

工学上の適用範囲を守って結果を使用します

計算された合力は、平面の片側に作用する静水圧の総法線荷重として使用できます。水門、タンクパネル、ハッチ、観察窓など、水没した平板部材の予備設計に役立ちます。ただし、力の大きさだけでは圧力中心の位置、ヒンジ周りのモーメント、水平・鉛直方向への力の分解、反対側の面に作用する圧力は求められません。これらには、断面二次モーメントや板の姿勢など、追加の幾何情報が必要です。また、この式は静水条件を前提とし、波浪衝撃、流体加速度、ウォーターハンマー、粘性抗力などの動的荷重を含みません。深さによって密度が大きく変化する気体や液体では、単一密度では不十分な場合があり、適切な密度モデルで圧力分布を積分する必要があります。出力桁数は数値処理上の便宜であり、測定値が同じ精度を持つことを保証しません。実設計では、適用規格の荷重組合せ、安全率、材料規定、専門家による確認を行ってください。

活用例

水没した水門を予備設計します

ヒンジモーメントや反力を求める前に、傾斜水門に垂直な静的合力を推定します。

傾斜タンクパネルを確認します

濡れ面積と鉛直重心深さから、予備構造解析に用いる合成圧力荷重を求めます。

工学演習の計算を検算します

圧力中心やモーメントの計算と分けて、力の大きさを独立に確認します。

よくある質問

どの式を使用しますか？

F = rho g h_c A を使用します。rho は密度、g は重力加速度、h_c は鉛直重心深さ、A は水没面積です。

傾斜角の入力がないのはなぜですか？

鉛直重心深さと濡れ面積が既知なら、傾斜角は合力の大きさを独立には変えません。ただし、重心や圧力中心を求める幾何条件には影響します。

結果に大気圧は含まれますか？

含まれません。自由表面でゼロとなるゲージ圧の結果です。大気圧が両面に作用する場合は通常相殺されます。

圧力中心も計算できますか？

できません。作用線を求めるには面の向きと断面二次モーメントが必要ですが、これらは入力項目に含まれていません。

水以外の密度も使用できますか？

はい。キログラム毎立方メートル単位で、一様な流体の正の密度を入力できます。深さによる変化が大きい場合は、より詳細な積分を行ってください。

API での計算料金はいくらですか？

API リクエスト 1 回の料金は $0.002 です。同じ決定論的計算を、無料のウェブ画面からブラウザ内で実行することもできます。

開発者向け — APIアクセス

このページの機能はすべてAPIからも利用できます。自社システムに組み込みたいチーム向けのセクションです。それ以外の方は上のツールをそのままお使いください。

エンドポイント

POSThttps://api.kit.forhosting.com/eng/force-inclined-surface

Bearerトークンで認証し、POST1回でタスクをキューに登録します。結果はWebhookまたは署名付きリンクで受け取れます。

お使いのスタックから呼び出す

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/eng/force-inclined-surface \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"centroid_depth_m":3.5,"area_m2":2.4,"fluid_density_kg_m3":1000}'

const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/eng/force-inclined-surface", {
  method: "POST",
  headers: {
    "Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
    "Content-Type": "application/json"
  },
  body: JSON.stringify({
    "centroid_depth_m": 3.5,
    "area_m2": 2.4,
    "fluid_density_kg_m3": 1000
  })
});
const { task_id } = await res.json();

import os, requests

res = requests.post(
    "https://api.kit.forhosting.com/eng/force-inclined-surface",
    headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
    json={
    "centroid_depth_m": 3.5,
    "area_m2": 2.4,
    "fluid_density_kg_m3": 1000
},
)
task_id = res.json()["task_id"]

<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/eng/force-inclined-surface", false, stream_context_create([
  "http" => [
    "method"  => "POST",
    "header"  => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
    "content" => '{"centroid_depth_m":3.5,"area_m2":2.4,"fluid_density_kg_m3":1000}',
  ],
]));
$task = json_decode($res, true);

body := bytes.NewBufferString(`{"centroid_depth_m":3.5,"area_m2":2.4,"fluid_density_kg_m3":1000}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/eng/force-inclined-surface", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)

リクエスト例

{
  "centroid_depth_m": 3.5,
  "area_m2": 2.4,
  "fluid_density_kg_m3": 1000
}

レスポンス例

{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "eng.force_inclined_surface",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

非同期APIです。task_idは即時に返ります。ポーリングは1秒あたり1リクエストまでです。

料金

1リクエストあたり$0.002

単価はすべて公開しています。トークン換算や独自クレジットはありません。失敗したタスクは課金されません。

エラー

HTTP	コード	意味
`401`	`unauthorized`	APIキーが無効か、指定されていません。Authorizationヘッダーを確認してください。
`402`	`insufficient_balance`	残高が不足しています。チャージ後に再度お試しください。
`404`	`unknown_type`	指定されたタスクタイプは存在しません。タイプ名を確認してください。
`429`	`rate_limited`	リクエストが多すぎます。しばらく待ってから再度お試しください。

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