萱ウキの製作 ２

　ヘラウキを軽くする　
　萱ウキは、重くなりやすいため、軽量化を考える必要があります。どの様なデザインをすれば良いのか、直線型と流線型を比べます。この二本は、同じ萱の隣り合った部分で作りました。
　　　　　
　　　　　
　　　　　
　そのデーターが下の表です。カットした部分の多い流線型は、直線型より軽くなるはずですが、僅かに流線型が重くなりました。素材の皮の剥き方に問題があったのか、もしくは、接着剤に問題があったのかです。
　　　　　
　　　
　　　　　
　萱ウキの接着剤

ＡとＢは、同じ萱です。切断した両側を絞ります。Ａは木工ボンド、Ｂはエポキシ接着剤を使いました。

　　　　　
　　　　　
　　　　　
　　　　　

　３６時間後に、丁寧に萱の部分を取り除き、接着剤の状態を観察しました。Ｔｏｐの色、黒がエポキシ、赤が木工ボンドです。
　　　　　
　　　　　
　　　　　
　木工ボンド

　ボンドが浸み込んだ表面に近い部分は、非常に堅くなっています。中心部分は、固まりきらず柔らかな状態でした。ＰＣのパイプは、表面を荒らして接着しましたが、一部分が簡単に剥離してしまいました。
　　　　　
　内部構造を作る膜は、非常に薄いのですが、外側に近い部分は堅く丈夫でした。中心部分は、完全な硬化ができていないため、弱くなっています。

　　　　
　　　　　
　　　　　
　エポキシ接着剤

　羽ウキのときは、均一な薄い膜になっていました。しかし、萱の場合はところどころに塊が出来ています。
　　　　　　　　　　　
　　　　　
　　　　　
　先の実験では、エポキシ接着剤を使っていました。流線型の重量が重くなった原因は、接着剤の塊であるようです。直線型に比べ、接着面積が大きいため、所々に出来る塊の総量が増えたのです。
　萱では、接着面積が大きいと重くなりやすい欠点が出てくるようです。
　　　　　
　内部構造の実験

　内部構造の状態は、どの様な影響が考えられるのか、実験しました。

　　　　　
　　　　　
　　　　　
　発泡スチロールに、三つの方法で、１．０ｍｍ径、１５ｃｍ長のグラスソリッドを、２０ｍｍの深さで取り付けました。Ａは単に穴を開けて接着、Ｂは十字の切れ目を７ｍｍの深さまで、Ｃは１５ｍｍの深さまで入れています。使用した接着剤はエポキシ系で、判りやすいように顔料を加えています。
　　　　　
　　　　　
　　　　　
　固まったところで、発泡スチロールの部分を持ち、ソリッド部分を、スナップを効かせて机に打ちつけます。
　　　　　
　　　　　
　　　　　
 Ａは１０回持たずに破損したので終了。ＢとＣは２０回ずつ行いました。実験後、ＢとＣに表面上の目立った変化は有りませんでした。しかし、ソリッドに沿ってカットしたところ、Ｂは紫の部分が破損していました。
　　　　　

発泡スチロールと萱の内部は、同じではありませんが、よく似た性質があります。実験結果を参考に萱ウキの形を考えます。
　　　　　

整理

木工ボンドは、ヘラウキの軽量化には良いものです。しかし、中心部分の硬化が十分で無い場合があり、手放しで推奨できるものではありません。使い方を工夫しなければなりません。
　　　　　

エポキシ接着剤は、萱の中綿が荒いため、羽の場合と違い接着膜が厚く、塊が出来やすくなります。ヘラウキは重くなりやすいが、内部構造は強固に出来ます。
　　　　　

ヘラウキには合わせの際、大きな衝撃が加わります。それなりの強度が必要で、内部構造は重要な問題です。割り込みの長さはある程度必要だということです。
　　　　　

ヘラウキの動きをスムーズにするためには、浮力の中心が標準的な位置に来るようにすべきです。軽量化を求めても、極端な形状は採用しません。
　　　　　

結論

Ｂｏｄｙ形状は直線型で、接着面積が小さくなるように絞りの長さを短めにします。また、割り込みの数も多く成らない様に考えます。
　　　　　

Ｔｏｐ側の絞りは直径の２倍、足側の絞りは萱長の３～４割くらいとします。
　　　　　

基本的に、接着剤はエポキシを採用することにします。
　　　　　

Ｔｏｐの材料は羽と変わりませんが、足は萱と相性の良い竹を選択します。
　　　　　

足の材料

竹ヒゴは真竹の二枚合わせ、強度が高いため細くすることが可能です。また、水より少し重いので、水面で足が少し下がり、立ち上がりの動きもスムーズになります。また、経年変化で曲がるといったことも少なくなります。

　　　　　
　　　　　
　　　　　
　割り竹に火を入れ、真っ直ぐに伸ばします。
　　　　　
　　　　　
　　　　　

ヤスリと小刀を使い、接着面を平らにします。

　　　　　
　　　　　
　　　　　
　エポキシ接着剤で貼り合わせ、ミシン糸で固定します。
　　　　　
　　　　　
　　　　　

小刀で削った後、ペーパーを掛けて、２ｍｍ径に仕上げます。
　　　　　

　設計表

　設計表は、大きく変わります。浮力の計算は、採寸と絞りの長さ、形状から直接計算します。Ｔｏｐなどは、羽ウキの最新データーを参考に、浮力を基に計算します。その他、項目も一部変更しています。
　　　　　

　萱　細パイプ　竹足

　成型データー
　　　　　
　　
　　　　　
　Ａ３は「萱長」で、Ａ４は直接入力します。
　　　　　

Ｂ３は「Ａ」で、Ｔｏｐ側の絞りの長さです。Ｂ４は「＝２＊Ｈ４」です。
　　　　　

　Ｃ３は「Ａ浮力」で、絞りの部分の浮力です。Ｃ４は「＝Ｂ４＊Ｈ４＊０．７８５＊０．３３／１０００」です。

　式の中の「０．７８５」は、π／４の近似値です。「０．３３」は係数、「／１０００」はｍｍɡで出た数値を、ɡ単位に変換したためです。
　　　　　

　Ｄ３は「Ｂ」で、真ん中の絞らない部分の長さです。Ｄ４は「＝Ａ４－Ｂ４－Ｆ４」です。
　　　　　

　Ｅ３は「Ｂ浮力」で、真ん中部分の浮力です。Ｅ４は「＝Ｈ４＊Ｈ４＊０．７８５／１０００」です。
　　　　　

　Ｆ３は「Ｃ」で足側の絞りの長さです。Ｆ４は「（Ａ４－Ｂ４＊０．６７）＊０．５」で、みなし長の５割を意味します。浮心の位置が大きく外れないようにしたためです。
　　　　　

　Ｇ３は「Ｃ浮力」で、絞りの部分の浮力です。Ｇ４は「＝（Ｈ４＊Ｈ４＋Ｈ４＊２＋４）＊０．７８５＊Ｆ４＊０．３５／１０００」です。
　（）部分は、竹足を選択したためで、取り付け部分は２ｍｍの径です。「０．３５」は係数です。
　　　　　

　Ｈ３は「萱直径」で、Ｈ４は直接入力です。この数値が直径のため、全体の数式がややこしくなっています。
　　　　　

　Ｉ３は「萱浮力」で、Ｉ４は「＝Ｃ４＋Ｅ４＋Ｇ４」です。
　　　　　

　Ｊ３は「錘重量」で、Ｊ４は「＝Ｈ３４」です。一覧できるように転記した意味です。
　　　　　

　萱の成型をスムーズに進めるため、専用工具を作ります。
　　　　　

型紙の製作

カットの精度を上げるため、汎用性のある型紙を作りました。
        

　　　　　
　　　　　
　　　　　
　　　　　
　足側の型紙は、５ｍｍ単位で作りました。膨らみを持たせた絞りになります。浮力の計算式も、この型紙でできる形であることが前提になっています。
　　　　　

曲げ型の製作

萱は、火を入れて絞ります。羽はたんぱく質なので高温に弱いのですが、萱はセルロースとリグニン（樹脂成分）、竹などと基本的には変わりません。火を入れて柔らかくしたほうが、繊維が壊れません。
　　　　　
　　　　　
　　　　　

ハンダゴテに取り付けられる曲げ型を作りました。４０Ｗの場合、取り付ける丸棒は４ｍｍです。
　　　　　

隣に写っているのは、切削加工した工具です。前に紹介した、竹竿の中を削る木の葉錐と同じ内容です。２．５ｍｍのした穴を開けた後、使いました。真鍮は、比較的、簡単に削ることが出来ます。

カットと、型を、一致させるデーターは、無いので、多く作って、対応します。
　　　　　

「次回に続く」です。

コメント 1

萱の成型をスムーズに進めるための専用工具
ハンダゴテに取り付けられる曲げ型
の2点は、詳細はどこで確認できますでしょうか
by 井上　茂 (2018-01-19 19:37)