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六甲アイランドカップ9
帆の作成 making a sail

1)帆の素材
帆の素材には、最初、コンビニ袋の薄いビニルを使いましたが、皺(しわ)が消えず、雨でセロハンテープ留めの部分でしわが増えました。次に、少し厚めのビニル(おそらくポリエチレン)とビニルテープを使い、しわにはならないものの、微風でははためきませんでした。今は、手芸店で入手した化学繊維の端切れ(約50cm四方で50円、正式な品名不明)を新聞紙の上でハンダごてを用いて切断しています(はさみでは線維がほどけてしまうので)。薄手の布であれば、木綿でもできると思われます。

2)帆の形
風上走行には翼断面となる帆の形が必要です(六甲アイランドカップ4の図4参照)。実際は、帆が大きいことと立体形状にするため、平面素材を縫い合わせますが、高性能の帆を作るのは最新科学です。

図10 帆の紙モデル1 paper model of a sail、A)旗姿 flag view B) 後姿 posterior view
sail1design1L.jpg
sail center2

YouTubeのテスト走行では帆に細工はしませんでしたが、風上走行はレースに必須条件なので改良します。帆走する模型ヨットの帆の作成で参考記事は下の2つでした。
RC飛行機製作所さんの記事;細かい所の図示がありません。
なんでもDIY Diaryさんの記事;木で帆のモールドを作って布をカットしています。
しかし、どちらも接着縫合が多そうで、子供たちには難しいと思います。私も粘土で帆のモールドmoldを作って、化学繊維の布を当て髪ドライヤーで熱変形をさせることも考えましたが(いつかやってみたい)、普及にはもう少し簡単な方法が必要と思います。
そこで、バテン(帆のたれこみを防ぐ帆に入れる芯)に似せてリーチleech(帆の後縁)を細いくさび状に2か所切って寄せてからテープを張った紙のモデルを作ってみました(図10)。翼状とまでいえませんが、浅い湾曲になりました。くさびは隙間幅が最大1mm程度です。(Aをどのように呼ぶか困りました。展開図ではあるが隙間をつなぐと側面図と言えず類似の位置を旗姿flag viewということにしました。そうすると、Bは後姿で問題なし。) 
さらに、次のモデルを作成中です。
試作400クラスでは、マストが約30cm、ブームが12cmですが、決めるのはこれからです。

3)帆の位置
帆の大きさ・形と位置を決めるには、横流れを防ぐ水面下の側方中心the center of under water lateral plane(図11の黒丸、the center of lateral resistanceともいう)と帆の中心(図11の白丸)との関係の理解が必要です。
図11で帆は船の正中にあり、手前から奥に風が吹いたとします。Aでは両方が船の前後方向で同じ位置にあるので、船の向きは変わらずにズルズルと奥の方に流されます。Bでは帆の中心が側方抵抗の中心より前にあるので、船首が奥側に向きを変えます。Cでは逆に船尾が奥側に押しやられ船首が手前側に向きを変えます。
つまり、Bでは船首が風下に向かい(専門用語でリーヘルムlee helm)、Cでは船首が風上に向かい(ウエザーヘルムweather helm)ます。これを打ち消すにはラダーで逆向きの力を加えますが、船のスピードには不利です。Aが理想的ですが、走行中に帆は外側に張り出すので帆の中心の位置は絶えず変化します。
 
図11 帆の位置 sail position; wind blows from the space this side to the back
sailPosition.jpg
The wind blows from the space this side to the back. A) On the longitudinal axis, the center of effort (C.E.) locates at the same point to the center of lateral plane (C.L.P.). The boat does not change the direction. B) The C.E. locates anterior to the C.L.P., and the boat turns to the back (lee helm). C) The C.E. locates posterior to the C.L.P., and the boat turns to this side (weather helm).

 帆の中心は専門用語としては効果中心(center of effort)と呼ばれますが、子どもたちには簡単に、帆の中心として三角形の重心(正しくは、幾何学的中心geometric center)を教えると良いでしょう。私も一瞬考えましたが、図12のように、三角形の面積の公式 底辺x高さx1/2から、一辺を2等分して頂点から補助線を引き、これを繰り返して補助線の交点を求めると重心です。

図12 三角形の幾何学的中心 geometric center of triangle
TriangleCenter1.jpg

 図10でやってみると、マストから約4cm離れ、センターボード(水線長6cm)の中央に近く、ラダーも加えるので、悪くない結果でした。

 2014年12月追記:六甲アイランドカップ75を参照してください。
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模型ヨット | 22:46:11 | トラックバック(0) | コメント(0)
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