[玩具]ゴム動力はモーターに押されマイナーであるが「ゴム動力」の模型自動車はyouTubeには沢山投稿されている。ここにあるのは動力は「ゴム動力」でステアリングはラジコンという懲りにこったスタイルの「Cirin」という車。北京工業大学チーム「Formula-E」にはかなわなかったらしい。ゴムを捻じって使うにしても張力が半端でないのでそれに耐える車体の構造など難しそうだ。削り出しのアルミニウム等でつくられたラジコンカー「Cirin」。動力は、長さ約5mのゴムバンド1本だけだ。ゴム動力の模型自動車といえば、アメリカではカブ・スカウトのジャンボリーや小学校での工作の課題の定番だ。・カレッジ・オブ・デザイン」の学生につくらせると、さすがにレヴェルが違う。この凝りようと見事な出来映えには、メカ好きなら誰しも唸らざるをえないだろう。3Dプリントで成形したナイロン樹脂、カーボンファイバー、削り出しのアルミニウムといった素材でつくられたこのラジコンカーは、「Cirin(シリン)」と名付けられている。車体のデザインは、1960年代のF1マシン独特のボディ形状(「葉巻型」とも呼ばれる)と、鳥の翼の骨に見られるような中空の桁構造にヒントを得たフォルムを融合させたものだ。製作グループが「バイオトラス」と命名したこの構造は、見た目にインパクトがあるばかりでなく、驚くほどの軽さと強度を両立させており、しかもネジや金具はほとんど使っていない。動力は、長さ約5mの1本のゴムバンドだ。これを20cmほどの何重かの輪にして、前後1組のフックの間に渡したものが、カーボンファイバー製のチューブに収められている。このクルマを「チャージ」するには、まずノーズコーンを取り外し、その中にあるフックの一方を手で、または電動ドリルで回してゴムバンドを巻き上げる。ゴムを巻いた後は、レース開始の合図であるグリーンフラッグが振り下ろされるまで勝手に走り出さないように、ブレーキの役割をするサーボモーターが駆動ギアをホールドしてくれる。ノーズコーンには強力なネオジム磁石が組み込まれているので、取り付けはもとの場所にはめ込むだけだ。巻かれたゴムの反発力が解放されると、シリンは150mほどの距離を走ることができ、最高速度は時速48kmに達する。最初のプロトタイプの車体は、剛性はあるが脆い石膏のような材質でつくられていた。これは予選レースでは健闘したものの、最後までは走れなかった。「ゴムをいっぱいまで巻くと、フレームを捻じろうとする強烈な力が加わる。粘りのない硬い材質で作った最初のクルマは、いわば走る時限爆弾だった」と、シリンをデザインしたグループの1人、マックス・グリーンバーグは言う。裂ができると、それがどんどん広がって、最後はフレームがバラバラに砕けて飛び散った。それもコースの半ばあたりで」そこでチームは、3Dプリントのナイロン樹脂で新しいフレームをつくり直した。ところが、今度は剛性が足りず、ゴムの反力でフレームが歪んで、動力を伝えるギアの噛み合わせが外れてしまった。「残念ながら、レースの当日、クルマは期待通りには走ってくれなかった」3Dプリントのフレームにガラス繊維で強化したナイロン樹脂を使えば、ゴムの反力にも耐えてレースで勝てたはず、とチームは考えているが、ともあれ、グリーンバーグ氏と仲間たちは別の賞に甘んじるしかなかった。「デザイン・製作・コンセプト賞」だ(優勝は北京工業大学チーム。レース「Formula-E」は今年8回目で、2014年8月にアートセンター・カレッジ・オブ・デザインで行われた)。製作には、高精度のギア、ラジコンの電子部品、カーボンファイバー製のパーツだけで、500ドル以上かかったという。Concepts社から無償で提供されており、この500ドルには含まれていない。フレームは複雑すぎて、もっと安く製造するのは無理だというが、もし熱心な愛好家たちの関心があれば、コレクターズ・エディションを製作する可能性もあるという。[玩具]ぜんまいばねや錘の下降などを動力源としてカチカチと時を刻む振り子時計。ここに動力源を錘の下降やゴムを利用して、簡単に作れるものがある。脱進機の機能としての等時性はそれほど気にしないで簡単な仕掛けで脱進機能を果たすもの。この基本的な仕掛けを知れば、他にも色々アイデアが出てきそうだ。振り子式や棒テンプ式の機械時計の簡単な模型です。こちらダンボールで作ってるもの。メトロノームタイプでゴムを利用している。自分自身が振り子となっているタイプの脱進機を思いつきました。メトロノームのように、おもりの位置でスピードが変えられます。脱進機とは、一瞬で開放されてしまうゼンマイやゴムの力を、一定のスピードで開放していく仕組みのことです。振り子の等時性によって調速される脱進機によって制御され、時を刻む。振り子の運動を歯車の1歯毎の回転に変換する。今は殆ど見なくなった振り子時計。あのカチカチと時を刻み風情のある振り子時計、その外見上の特徴等から人気があって、今も使っている方が居るかも知れません。振り子時計の動作原理の妙がなんともいいものです。[玩具]動くものの基本は回転でありその回転を与えるものは今ではモーターが主流になっている。ベイブレードランチャーは玩具のコマを回転させるものとしての道具であるがモーターは使っていない。紐を巻いて回すコマもそうだが、コマを勢いよく回すにはテクニックがあるようだ。ここで回転の勢いを考えてみるとベイブレードランチャーの場合は、歯が付いた柔らかいスティックを勢いよく引いて回転を与えている。内部には増速する仕掛けも付いている。ペットボトルのベイブレードランチャーで考えれば紐の引く長さと、紐を巻き付ける部分の径によって与える回転の勢いが決まってくる。紐の引く長さ500mm、巻き付ける部分の径5mm(周長15.7mm)として考え、500mm引っ張れば単純に31.8回転になり、それを0.1秒で引くか0.2秒で引くかによって回転の勢いが決まってくる。市販のベイブレードランチャーの歯が付いた柔らかいスティックの長さに比べて、ペットボトルのベイブレードランチャーの場合は1000mmでも引くことができるので単純に63.7回転になります。リールタイプの動力装置としてコンパクトにして紐を巻く部分の径を細くしていけば強烈な勢いの回転が得られることになる。紐を巻く部分の径を細くした時は、紐を引く大きな力も必要になってくるのは理屈の通りでです。ここでリールタイプの動力装置に第二の軸を設定すると、本体に関係なしに紐を巻く部分の径を自由に選択できます。[玩具]リールタイプの動力装置9ではリールタイプの動力装置の基本構造はリールタイプの動力装置4で紹介したペットボトルベイブレードランチャーをベースにゴムの引っ張り力を利用したリールタイプの動力装置の仕掛けを考えました。ここでは輪ゴム1本で走る車のように、動力装置を車体にビルトインした場合を考えてみたい。「輪ゴム1本に紐を繋げて紐を軸に巻いてゴムを伸ばしていく。軸から車軸へはギアを介して増速している。ゴムの引っ張り力を利用。動力装置を車体やフレームにビルトインする時、ゴムの引っ張り力に対する曲げ強度が必要なので、フレームや車体にそれなりの工夫が必要です。CADで計画してみました。輪ゴム1本で走る車はギアを使ってますが、ギアの代わりがボビンの径とゴムを巻き取る軸の径、車軸の径、タイヤの径になります。リールタイプの動力装置9の場合もこんな感じで、一つのユニットとしてまとめればいいようです。[玩具]リールタイプの動力装置2で紹介した輪ゴム1本で走る車をベースにゴムの引っ張り力を利用したリールタイプの動力装置で走らせる仕掛けを考えてみたい。「輪ゴム1本に紐を繋げて紐を軸に巻いてゴムを伸ばしていく。軸から車軸へはギアを介して増速している。ゴムの引っ張り力を利用。輪ゴム1本で走る車リールタイプの動力装置の基本構造はリールタイプの動力装置4で紹介したペットボトルベイブレードランチャーです。自作!ペットボトルベイランチャー!これをゴムの引っ張り力を利用したものに置き換えるだけでゴムの捻じりを利用したものと同じように、動力や、カタパルトやランチャーとして利用できます。ビデオの輪ゴム1本で走る車の場合、輪ゴムと紐を繋げているのがポイントで、更に紐を巻く一回転を増速させるギアの比率になっている。ゴムの引っ張りで戻る力は結構大きいので、増速させるギアの比率で、その力を走行距離(車輪の総回転数)を延ばす方向にもっていける。リールタイプの動力装置による車輪の駆動の場合ギアは使わないが、ギアの比率を左右するのが紐を巻き付ける車軸の径と動力装置の紐を巻き取る部分(ボビン)の径になる。ゴムの力、ボビンの径と車軸の径、車輪の径を選択することで可なりの距離を走行することが出来るようになります。この辺のマッチングはゴムの捻じり力を利用した場合も同じです。ペットボトルベイブレードランチャーの基本構造をベースにゴムの引っ張り力を利用した場合の構造を考えてみて下さい。車のフレームにビルトインして作る方法もありますがタイトルのリールタイプの動力装置としては、ゴムの引っ張り力を利用した場合もアッセンブリされた一つの動力装置と考えて、他にも応用できるようにした方がいいでしょう。[玩具]リールの場合、第二の軸は無くて、紐を巻く軸がリールまたはリールタイプ動力装置の軸になっている。ここでリールタイプの動力装置3の場合で紐を巻く軸をパイプに置き換えたらどうかを考えます。Farこれによる効果はパイプの中に軸を入れることが出来ること。普通の竹とんぼの軸をパイプの中に入れることが出来るので竹とんぼを飛ばすことが出来ることになる。リールタイプの動力装置3のビデオの場合は軸をパイプにすることで竹とんぼを飛ばせることになる。竹とんぼの軸に直に紐を巻くやり方もありますが・・この場合もパイプの径は、回転志向かトルク志向を決めることになるが竹とんぼの軸が通る太さなので、それほど細いパイプは使えない。軸をパイプにするだけで、リールタイプの動力装置の利用範囲がまた広がります。動力装置と言うよりカタパルト、ランチャーと言った方がいいかも。[玩具]リールタイプの動力装置4で紹介したリールまたはリールタイプ動力装置の基本的な構造でもあるペットボトルベイランチャーですがこの基本的な構造を発展させて、ペットボトルに車を付けて走らせるペットボトルカーが出来ます。自作!ペットボトルベイランチャー!引き出す紐を車軸に巻き取っていき、紐が戻る力で走る今までに無いリールタイプ動力のものです。ベイブレードランチャーの場合で言うと、先端にコマを回すものが付いているところに、紐を巻くボビンを持ってきて、ゴムの長さはペットボトルの長さ一杯に使うようにします。ボトルのキャップは軸受け兼ストッパーとしてそのまま使います。紹介したベイブレードランチャーの場合は紐のストッパーはボトル本体ですが、キャップの裾を部分的に反対側に折り曲げ穴をあけて紐のストッパーに使います。釣り糸などを使うと小さなボビンでも結構な長さを巻けるので車軸の径とタイヤの径にも寄るけども、結構な距離を走れます。紐を巻く軸径とボビンの径によって、回転志向かトルク志向かが決まるので、どんな走り方にするかでそれぞれの径を決めるといいです。軸に紐を巻くときは、軸に設けたフックに引っ掛けて、タイヤホイールを細い棒で回すと巻きやすい。ペットボトルベイランチャーを見ても分かる様に、紐を引き出す時の初期張力の設定は底側の固定棒を回転させて調整できます。車輪はペットボトルのキャップを利用するのをよく見かけます。車軸は径3mm位の竹串がいいようです。リールタイプの動力装置を小さく作りたい時は、20~30mmの筒状の容器を利用すると小さな車ができるでしょう。創意工夫でオリジナルのリールタイプの動力装置で走る車を作ってみてください。パワーに対して車の重さが軽すぎても駄目だとか、色々なことが分かってきます。[玩具]リールタイプ動力装置5で紹介した弓ぎり式火起こしの仕掛けと、リールタイプ動力装置3で紹介した軸に紐を巻いてリング付き羽根を飛ばす仕掛けを合体した時の話です。リールタイプ動力装置4ではリールの基本的構造そのものでもあるベイブレードランチャーを紹介しました。これをベースに考えてもいいです。リールタイプの動力装置3【縄文時代】火起こしリールタイプ動力装置3の紐を巻き付ける軸を別に設定する軸としてその軸を弓ぎり式火起こしの時の棒に置き換えて考えればリールタイプ動力装置の利用の一つの方法になる。これを別に設定する軸、第二の軸を回転させる仕掛けとして利用する場合は、リールタイプ動力装置というよりリールタイプのカタパルトと言った方がいい。弓ぎり式火起こしの仕掛けは第二の軸、第三の軸を回転させる時の有効な仕掛けになる。第二の軸をリールタイプ動力装置と一体にするか、別にするかの使い方がありそう。第二の軸を車軸と考えた場合はカタパルトでなく動力装置になり戻る力で車軸を回すことになる。その軸の太さが回転志向かトルク志向かを決めることにもなる。[玩具]弓ぎり式火起こし【縄文時代】火起こしリールタイプ動力装置に弓ぎり式火起こしが何の関係があるんだ?と思うでしょうがリール、リールタイプ動力装置の利用の仕方としてこの仕掛けがヒントになります。別に設定した軸を回転させる仕掛けです。紐を引いて回転させた後はリール機能で戻ります。弓ぎり式火起こしの場合は往復、軸を回転させる仕事をしますがひょっとして、強力なリールタイプ動力装置で火を起こせるかも知れません(笑)ここでは、弓ぎり式火起こしの仕掛けを参考にしてリールタイプ動力装置の利用の仕方を考えます。こここで、弓ぎり式火起こしでは軸に紐を一巻きしてますが巻き数を増やせば滑りも減り伝達する力を大きく出来ることに着目。この場合、紐同士がこすれて紐の寿命が問題になるが紐同士がこすれても滑りのいい紐であればそれが可能でしょう。滑りのいい紐だと巻き付ける軸との滑りも気になるがリール機能の戻る力と、引く力で軸にぐいっと抱き着くので軸との滑りは心配いらないでしょう。軸に巻いて引く方法は、紐がネジ目になるので紐を引くことで軸にスラスト力が働き軸が移動する力が働きます。ここまで書いてきて思うのはやっぱりリールタイプ動力装置で火を起こせるかも知れません。リールタイプ動力装置の利用の一つに挙げておきます(笑)リール式火起こしです。---サバイバルで火を起こしたい時はこちらも参考になる。竹をこすり火を起こす方法。外燃機関として昔からあるスターリングエンジンは、自動車用として検討されたらしいが、熱効率やパワーウエイトレシオ等の面から採用されるには至らなかった経緯がある。太陽熱だけで回るスターリングエンジンもあるが、起動は外力に依らなければならないのは今の内燃機関と同じだ。スターリングエンジンの、ディスプレーサーの両サイドの温度差を利用してパワーピストンを往復させ、コネクチングロッドを介してシャフトを回転させる仕掛けだが、小さなエンジンの場合は摩擦抵抗が大きく影響する。温度差が小さい場合は特にそれが顕著に影響するので温度差を大きくするためにディスプレーサーの片側を火で炙る方法が一般的だ。低温度差を利用して、回る理屈を理解するものがyouTubeには沢山ありコーヒーカップの上に乗せて回るものを、沢山の人が楽しみながら作っている。