バランスの調整方法

　バランスの調整

ヘラウキの動き方や、立ち上がり～なじみ時間は、錘や餌の軌跡に対応します。バランスを合わせることは、軌跡を思惑通りにすることだと言えます。

　　　　　

　　　　

　　　　

　バランス調整には、三段階のレベルがあります。「使えるレベル」、「動きを大まかにコントロールする」、「思惑通りに動かす」です。

　　　　　
　レベル１　使える　
　立ち上がりで、もたつかず、肩が大きく出ることが無い。最低限必要なレベルです。　軌跡では、立ち上がり始めを、６５～７５度（水面と道糸の作る角度）くらいにすることが要求されます。
　これまで、紹介した方法は、過去のデーターと、経験や勘を頼りにしたものでした。そうした大雑把でない、確度の高いバランス調整法が必要です。
　　　　　
　レベル２　動きを大まかにコントロールする
　レベル２の達成は、立ち上がりのタイミングに加え、動きのタイプのコントロールが、ある程度のレベルで出来ることです。Ｂｏｄｙの形状とＴｏｐの選択など、ヘラウキのデザイン全体を考える事が必要になります。錘や餌が、どの様な軌跡を描いくのか、イメージが出来ないとできません。
　具体的には、設計表を作成し、その内容を判断して、細かな調整を行うことです。
　　　　　
　レベル３　思惑通りに動かす
　試作品のフィールドテストと、製作時のデーターを基に、イメージどおりの軌跡を描くようにすることです。細かなデーターを読み解き、適切な対応することが求められます。作ったヘラウキの設計を修正することが作業の中身になります。
　レベル３を完全に実現するためには、神業に近い技量も求められます。
　　　　　　　　　　　

　レベル１の達成、新しいバランス調整方法

　レベル１の整理
　Ｂｏｄｙの形と寸法が決まった場合、Ｔｏｐと足の長さを決めることが、バランスを調整することになります。

立ち上がるときの、ヘラウキに加わる力は、梃子のようで、支点を支えるのはＢｏｄｙの浮力です。

　　　　

　　　　　

　　　　　

足重量のモーメントは、足浮力と打ち消しあうため、実質は半分になる。

　　　　

Ｂｏｄｙの浮力と重量は決定済みのため、Ｔｏｐの表面張力モーメントが一番大きな要素です。

　　　　　

表面張力は、Ｔｏｐの長さの二乗と係数で決まります。その為、Ｔｏｐの長さを適正な値にすることが、最も大きな問題になります。
　　　　
立ちのタイミングは、比重など色々な要素が絡みます。「Ｔｏｐを短くすれば早くなる」、「長くすれば遅くなる」という傾向はありますが、単純なものではありません。

ここで、前回示したグラフが大きな意味を持ちます。
　　　　　
　ヘラウキの最新データーは、これまで作ってきたヘラウキの集大成で、フィールドテスト、製作データー、水槽試験に裏付けられています。その結果から、Ｔｏｐ長の適正値は、浮力に比例することが解かりました。

　　　　

　　　　

　　　　

グラフから読み取るのでなく、設計表を検討して、具体的な結論を導きました。
　　　　　
　Ｔｏｐ長の関数は、Ｔｏｐ長をＬ（ｍｍ）、浮力をＦ（ｇ）として、
　１．０ｍｍテーパーＰＣ　　Ｌ＝74Ｆ+22
　１．２ｍｍテーパーＰＣ　　Ｌ＝72Ｆ+20
　極細パイプ　　　　　　　　 Ｌ＝70Ｆ+19
　細パイプ　　　　　　　　　　Ｌ＝68Ｆ+18
　中細パイプ　　　　　　　　 Ｌ＝66Ｆ+17
　カンザシＬＴｏｐ　　　　　　 Ｌ＝112Ｆ+36
　スタンダードＬＴｏｐ　　　　 Ｌ＝88Ｆ+28　
　　　　
　この結論は、基本的に、Ｂｏｄｙの素材は、関係有りません。発泡素材、カヤ、バルサ、なんにでも使えます。また、Ｂｏｄｙの形状も、その結果を大きく変化させるものではありません。
　　　　
　浮力の計算

浮力の計算は、体積を求めることです。羽浮子の場合、設計どおりに作れるようにするため、型紙を基に浮力計算をする必要がありました。他の素材の場合は、採寸して計算します。正確でなくとも、充分信頼できる程度の近似値を求めます。
　　　　
　ヘラウキ（緑の輪郭）は、円錐と円柱、円錐台の結合した形と考え、それぞれ別々に計算して、その値を合計します。

　　　　

　　　　

　　　　
　体積を求める数式

円錐が「V=1/3πｒ²ｈ」、円柱は「V=πｒ²」、円錐台は「V=1/3π（ｒ₁²＋ｒ₁ｒ₂＋ｒ₂²）ｈ」となっています。
　　　　　
　羽や萱では、絞る前の長さを「ｌ」とすると、円錐は「ｈ₁＝√（ｌ²-ｒ₁²）」、円錐台は「ｈ₃＝√｛ｌ²-（ｒ₁-ｒ₂）｝」です。
　　　　
　ａ＝（１／３）（ｈ／ｌ）とすると、
　円錐、円錐台の数式は、「V₁=a₁πｒ₁²ｌ₁」、「Ｖ₃＝ａ₂π（ｒ₁²+ｒ₁ｒ₂+ｒ₂²）ｌ₃」と表せます。
　　　　
　膨らみを持たせて絞る場合は、係数「ａ」の値を変化させて対応します。係数を調整すれば、ほとんどの形で浮力の計算ができます。正確でなくとも、充分に使える近似値を求める事ができます。

ピンクの形状では、ａ₁＝０．３３　ａ₂＝０．３５くらいです。
　　　　　
　他の要素の確認
　他に、レベル１の達成には、「立ち上がりの軸」と「水面の姿勢」を確認します。
　立ち上がりの軸の位置
　「Ｔｏｐ長／Ｂｏｄｙ長」は、１．１以下になると、立ち上がりの軸がＢｏｄｙ側にズレ、肩が出やすくなります。

「Ｔｏｐの剛性が足らない」などは、立ち上がりの軸がＴｏｐ側にズレ、沈み込んでから立ち上がる様になります。０．８ＰＣで２４０ｍｍ、１．０ＰＣで３００ｍｍが目安です。
　　　　
　浮いている姿勢
　水面での姿勢は、回転や移動の動きにも影響しますが、「Ｔｏｐ重量＜足重量」となっていれば、大丈夫な場合が多いようです。
　　　
　限界
　新しいバランスの調整方法は、浮力を計算し、Ｔｏｐ長を決める。確認事項に問題が無ければ、レベル１をクリヤーする。
　この方法は、高い確立で、成功すると思いますが、１００％ではありません。ヘラウキには、様々な力が加わり単純ではないのです。限界があるのは当然です。
　　　　　　
　レベル２をある程度達成することが必要になります。レベル２のツールである設計表を修正をし、　　　　　
今回のバランス調整方法を生かせる様にしようと思います。
　　　　　
　次回より、カヤウキを作ります。