2017年3月27日月曜日

空気パワーで宙に浮くボール

以前、ドライヤーでスチロール球を浮かせたり、
吸い上げたりする実験をやったことがありますが、
今回 マブチモーターでドライヤー代わりの送風機を作ってみました。
勿論、ドライヤーより送風量は少ないですが・・・

プロペラはネットで検索したのですが、
適当なものが見つからなかったので、自作しました。
収めるケースの内径より、ほんの少しだけ小さく ベニヤ板を円形に切り
台形の板を12枚、エポキシ系接着剤で貼りました。
(幅15mm、厚さ2mmの板を使用しています。
念のため完全に乾燥するまで1日放置しました。)
中心の円柱にはモーター軸が きつくおさまる穴を開けています。

ケースはセリアで買った、4個100円の容器です。
黄色い筒状のものは、セリアで買った「タコ糸」が巻かれていたパイプです。
内径15~16mmです。ホットボンドで接着しました。
タコ糸パイプの代わりに
ジューシーケース(内径 約22mm)、
ダイソーのハンダケース (内径 約13mm)
も試してみましたが、
タコ糸パイプ > ハンダケース > ジューシーケースの順で
飛び方が良いように感じました。

モーターはマブチRE-260RAです。
(FA-130RA、140RAでも浮きましたが、260RAの方が より高く浮きました。
RE-280RAは260RAと同様に高く浮きましたが、
260RAの方が数十円安いので、260RAにしました。(笑))

 ①を②のモーター軸に差し込みました。

モーター固定用の板を切り出し、

組み立てたところです。
穴の空いた板は動くようになっています。
(かなりキツく動くくらいにしておいた方がよさそうです。)

④の大きな穴に、モーターを差し込み、
土台の板に貼り、電池、スイッチを接続しました。


裏にはすべり止めシートを貼りました。

 ⑥
浮かすものは
セリアで買った、スチロール容器(上部1cmをカット 約120mmφ)
紙風船(約120mmφ) 、スチロール球(30mmφ)

50mmφのスチロール球を3/5程度にカットし、中をくりぬいて、子供を乗せてみました。
頭は球からはみ出ると、浮き方が不安定になるので、内側へ倒しています。
手の部分はスポンジシートで作りましたが、
手をほんの少し球から出すと、回転します。
球の周囲にはセロファンを星形パンチでカットして貼りました。

24mmφ、15mmφ、爪楊枝で雪だるまを作りました。
足の黒いところは、網戸用のゴムですが、
適度な重さのあるものなら何でもOKと思います。

浮かぶとこんな感じです。



ビデオで撮ってみました。


この装置、電源電圧によって、モーター回転数が変わるので
送風量が変化し、浮き方も変わってきます。
今回、乾電池2本を使用しましたが、電圧が2.6V以下になると
浮き方が悪くなってしまうので要注意です。
(映像は電圧2.8Vの状態です。)

長時間使用する場合は
電源アダプター等を利用するなど、
電圧を一定にした方がいいかも知れません。

Facebookお友達の村田直之さんが、
手回し発電機で素晴らしい装置を作っておられます。

実は、私もこの映像を拝見して、感動し これを作った次第です。
村田さん、ありがとうございます♪


これ以外の実験や工作も掲載していますので、
こちらも見てみて下さい。

(Flashで作成しているため、スマホや携帯で見れない場合があります。)


16 件のコメント:

  1. 滅茶苦茶楽しいです。スチロール箱船に子どもが乗っているのは堪らない。智恵さんの優しさを感じます。雪ダルマもいいですね。モーター電源を切ると送風口に戻るのは風量が少しずつ減っていくからですかね。この装置だと目の前に置いて楽しめますから。ぜひ手元に置きたいです。余っているアダプターを使えば電池代わりに長時間使えますし。子供が間違って指を入れても入れても危険がないようで、安心の一品ですね。

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    1. 渡辺聰明さん
      ありがとうございます♪
      この装置、電圧の範囲が厳しいところが難点で、
      電源アダプターを使って改良版を作ってみたいと思っています。
      そうすれば、長時間浮かせても安定してプカプカ浮きそうですよね・・・
      モーター電源を切ると送風口に戻るのは、
      渡辺さんが仰る通り いきなりプロペラが止まることなく、
      徐々に回転を弱めていき、風の届くところが短くなり、
      そこに引き寄せられてるのかなぁ?と私も思っています。

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  2. 最初は一部送風機キットを利用されたのかなと思ったくらいです。特にファンの羽は枚数、大きさなど私には想像もつきません。実際作るとしたら何種類かの試作を経て決めるだろうと思いますが、そのための忍耐力がありません。ただただ感心するばかりです。木製ファンの惰性(慣性)が、スイッチを切っても送風し続け、ボールがゆっくりと送風口まで戻してくれているのではないかと思います。この、軟着陸もいいですね。ほんとに手元で何回も繰り返してみたいです。

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    1. 実はファンは2個作りました。
      学研の「空気実験マジックキット」を見ると、割と小さい羽が右上に位置してるように見えます。そして下側と左側のスペースを大きく取り、煙突に空気を送るようになっています。この方式でも作ってみましたが、自作ではあまり高く浮きませんでした。今、後悔しているのは もう少し大きなケースを準備して、もう少し大きなプロペラを作ってみるとどうだったかなぁ・・・?なんて思ってます。また機会があれば、もう少し大きなプロペラで挑戦してみます!

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  3. このモーター程度の、速度可変ならトランジスタで簡単に回転数コントロールができるのではないでしょうか。アダプタも家庭であまっているものがあると思いますので。

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    1. そうですね・・・ただちょっと電圧が変わっただけでも動き方が大きく変わるので、
      可変させず、3Vに固定とか、2.8Vに固定してもいいのかなぁ?と思ったりもしています。

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  4. 補足です。「可変」の目的はアダプターによって電圧が異なるし、負荷電流によって電圧が変化してしまうものもありますので、電圧調整のために、という思いからです。定数が決まれば、微調整用にトリマータイプ可変抵抗にするということで如何でしょう。

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    1. トリマータイプ可変抵抗は、小型でドライバーで調整する感じの可変抵抗ですね。
      これならコンパクトにおさまっていいですね~♪
      ありがとうございます。

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  5. 子供が乗っているのはクルクルと回って面白いですね、球体を浮かせるのは良く見られますが、このような複雑な形状の物は空気の流線を乱して、上手く浮かないとばかり思っていました。素晴らしいです。
    ブロアの設計もモーターとマッチしているようですね。
    羽根を大きくすると負荷が増えるためモーターを大きくする必要があるかもしれません。
    羽根の数を増やすと風量が増えます、羽根の長さ(ラジアル方向)を長くすると風圧が増えます、
    この装置では風圧はそんなに必要ないから羽根が多めのこのChieさんの設計は非常に良いと思います。羽根の中心は、容器の中心でなく少し偏心させると効率があがります、遠心ポンプ等の構造を参考にされると良いと思います。偉そうな事言って済みません。(若い頃工業用集塵機の設計をした事がありその時ブロアーも設計していました)ちなみに木工は子供の頃から趣味でやって居ますが、定年の11年前から工房を作って本格的にやるようになりました。

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    1. 啄童さん、いつも見て下さってありがとうございます。
      工業用集塵機の設計もされてたのですか・・・?凄いですね・・・
      今、遠心ポンプについて色々と調べてみました。なかなか面白く、いいお勉強になります。
      私が羽を12枚にしたのは、偶然にも今回の装置に合っていたようで、嬉しいです。
      羽の配置は 中心から少しずらせばもっと良かったですね・・・
      次回、このような装置を作るときにはぜひそのように作ってみます!ありがとうございます。
      プロペラの大きさ、重さと、モーター負荷の関係も難しいところですが、
      啄童さんが仰る通り、今回使ったモーターでは、この大きさの羽がちょうどいいところかも知れないですね。

      啄童さん、木工に関しては、やっぱり小さい頃からされてたのですね・・・
      私も少しでも近付けるように頑張ります♪

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  6. Chieさんこんばんは
    私も同じようなブロアーを自作しました、糸鋸の集塵に使うつもりでしたが、集塵用のパイプが長くて曲がりくねっていて、圧力損失が大きすぎで結局使い物になりませんでした、圧力損失の検討が甘かったようです残念!
    それでChieさんを真似てピンポン玉を浮かせて遊びました。この遊び結構面白いですね。
    Chieさんのブロアーはこんなちっさいモーターでかなりの風量があるようで凄いです、自分で作ってみて良く分かりました。

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    1. さすが啄童さん!
      先ほど、blogを拝見しましたが、かなりシッカリした逸品を作られてますね・・・
      くまとりモーター使用で、羽もアルミ板、そしてケースが木製で綺麗な形に作られてますね。
      没にするなんて、勿体ない・・・
      是非、子供さん達に披露されれば、喜ばれそうです。
      なるほど、くまとりモーター・・・扇風機には使われるけど、
      掃除機に使用されないのは、圧力損失の問題があるからなんですね・・・

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  7. 100均でケースの直径が80mmのしかありませんでしたが
    パイプ径13mmで風速17m/s風量8.1CMHで結構球形
    スチロールが安定して浮いています。
    モーターは金属も接着できる接着剤でケースに直接はりつけました。
    小学生高学年なら指導すればできますね。
    電池は単1でも長く使えるようにしました。
    整流装置ということで実験と工作教室で使えそうです。

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    1. 平野様
      ご連絡下さって、ありがとうございます。
      うまくいったとのことで、嬉しいです♪
      色々と工夫をされたようですね。
      工夫してうまくいくと、尚更 嬉しいものですよね~♪
      私もこの思いがあるので、工作をやめられませ~ん・・・(笑)

      ちなみに、小さい経のスチロール球は手芸屋さんで入手出来ると思います。
      たまにホームセンターでも置いてあります。
      うちの近所のホームセンター ムサシにもありました。

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  8. スチロール球の上にもう一つのせてください。
    短い時間ですがお手玉をします。
    子供が喜びますよ。

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    1. 平野様
      楽しいアイデアありがとうございます。
      是非、やってみますね~♪
      また、これからもアイデアを始め、改良点なども教えて頂けると幸いです。
      宜しくお願いします。

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