2020年06月09日

ホバークラフトを作ろう(3)

ホバークラフト、まだ浮上も推進もなんとかやっと、というところですが、とにかくラジコンとして動くようにしてしまいます。スロットル制御もそのうちつけるつもりですが、今のところ必要ない状況なので、方向だけを変えられるようにします。



ホバークラフトは浮上するので、水中に舵を置くことは出来ません(それだと陸上で走行できません)。舵のかわりに飛行機のような方向舵を使えば良いのですが、単なる方向舵だけだとかなりの速度で動いていないと向きが変えられないので、普通は推進ファンの直後に方向舵を付けます(ファンボートやエアボートといわれるプロペラ推進の船も同様です)。もう1つの方法は推力偏向による方法で、要するにファンまたはエア吹出口の方向を変えてしまう方法です。360度グルグルと回るものもありますが、効率が下がってしまいがちなので、まずは±35度ほどノズルの向きが変えられるものを設計しました。ついでに根元部分(マニフォールド)には、浮上用のエアが取り出せる口も付けておきます。

nozzle2.jpg

そもそも、このプロジェクトの目的の1つは3Dプリンタによるものづくり例を作ってみることでした。研究室の新メンバーによるプロジェクトの他に、大学院生向けの演習授業でも3Dプリンタのためのモデリングを演習課題に設定していることもあり、現物合わせでもきっちりと計測すればちゃんと意図通りに組み立てられることを示したい。今回取り付ける部品は4つあり、リーフブロワー本体の吹出口、ホバークラフトへの配管の他に、偏向ノズルに力がかかってもスムーズに動くように軸に挿入するボールベアリングと、駆動用のサーボがあります。サーボとの接続部分は、ホーンと呼ばれるサーボの軸に取り付ける角がピッタリとはめ込めるような造形にしました。また、反対側にはボールベアリングを押し込める寸法にします。ネジはM3を使い、タップでねじ切りをすることにしました。組み立ての関係で3Dプリンタで出力するパーツは3つです。

nozzle1.jpg

偏向ノズルを組み立てたものを、リーフブロワーとホバークラフト本体に取り付けたところです。いずれの部分の嵌合もピッタリで、無事、見本としての役目を果たせそうです(来週の講義で例として見せる予定になっています)。



時間帯の都合でまだエンジンを掛けての動作確認はしていませんが、無事に小気味よく遠隔操作できることを確認。あとはこれで、スムーズに浮上してそれなりの加速力がでてくれればいいのですが・・
posted by しんさく at 22:43| Comment(0) | TrackBack(0) | ラジコン

ホバークラフトを作ろう(2)

前回、浮上に失敗した、スポンジ式のスカート。これはだめだということで、まずは室内で実験をしてみることにしました。手近にあった梱包材の薄い発泡スチロールフィルム、とても裂けやすくて常用には無理ですが、確認すると空気は透過しないようですので、まずは少し余裕をもたせてかぶせ、ガムテで止めてみます。



室内ではエンジンは使えないので、ドライヤーで実験。あっけなく浮上しました。少し余裕がありそうなので2Lのペットボトルやドライヤー本体を載せましたがまだ滑ります。ペットボトル2本は無理な模様。自重を合わせて3.2kgは浮上しました。底面の面積や、ドライヤーの平均的なスペック(風速 15-20m/sec 程度、底面積0.2m2)の計算通りです。やっぱりさすがにスカート式は伊達ではないのだな。とあたりまえのことに納得しつつ、少しほっと胸をなでおろしました。



なんとかなりそうなので翌日さっそく、またリーフブロワーを載せてみます。浮きました。水はけのための僅かな傾斜でも下がっていきます。エンジン回転数をさほど上げなくても浮くようなのでなんとかなりそうです。しかし最初の映像でも同様でしたが、スカートの作りがいい加減で左前方が膨らみすぎているようで、少しそのあたりの接触を感じます。いかにスカートを均等に張るかが重要なようです。

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とりあえずのスカートではうまくいったので、さっそく、もうちょっとマシなものを作ってみることに。ホームセンターで物色したところ、薄手のテーブルクロスが柔軟かつ空気を通さず、糸入りで耐久性もありそう。長さあたりの値段も安いので買ってみました。さらに本体上面に目隠しを兼ねた4mmのベニア板を取り付け。底面は圧力損失を下げるため、上の写真のような構造にしました。スカートがちぎれにくいようにアルミ板の角を丸めたりも。スカートとベニア板を合わせて自重は2kg(リーフブロワー除く)になりましたが、ドライヤーの実験では2kgのペットボトルも浮いたので、合計4kgまでは浮上できたことになります。



そして試運転です。今回はパイプの取り付け口に穴を開けて、トイレットペーパーの芯をとりあえずガムテで取り付けてノズルにしました。動かしてみたところ・・・微妙に前進はしますがすごく遅いです。リーフブロワーはスペック通りの性能が出ていたとしても、全風力を推進に使って推力はたかだか 1kgf 少々で,加速度は 0.2G にも足りません。風力を浮上にかなり振り分けていること、ちゃんとノズルが出来ていないことに加え、まだ底でスカートを引きずっていることもあってこんな速度になってしまっています。この対策はいくつかアイディアがあるのですが、それはさておき、まずは偏向ノズルを付けてラジコンとして操作できるのをまずは優先したいと思います。
posted by しんさく at 01:05| Comment(0) | TrackBack(0) | ラジコン