本格工作ホバークラフトに挑戦
もう少し本格的なミニホバークラフト
風船やドライヤーでもホバークラフトを作ってきましたが、簡単である代わりに見た目はあまりかっこよくありません。
また、風船型では浮いている時間が限られ、ドライヤー型ではコンセントから離れた場所では遊べません。
そこで、今度はもう少し乗り物らしく、いろいろな所で動かせるホバークラフトを製作しましょう。
今度のホバークラフトは、モーターでプロペラを回して浮力を発生させます。
さらに、実物と同じように推進用のモーターも装着し、自力で推進するようにしてみます。
用意する物
・マブチモーター×2、・プロペラ×2、・アルカリ単4電池×4
・電池ケース×2、・スイッチ×1、・リール線1巻
・ゴミ袋（25×35cmサイズ）
・段ボールの板（またはスチレンボード）
・カッターナイフ、・ハサミ、・油性ペン
・コンパス、・両面テープ、・接着剤、・定規
動力部分（モーター、プロペラ、電源）について
マブチモーター（製品番号はFA-130）は、モーターとしてスタンダードな物です。
モーターと検索すれば最も多くヒットする規格で、値段は100～250円の範囲内です。
ミニ四駆用など強力な物もありますが、値段は倍ほどします。
プロペラはマブチモーターの軸に合う物を選びましょう。
モーター用プロペラと検索すればヒットします。
羽根が2枚よりも3枚の方が、推進力・浮力が優れているようです。
電池はアルカリの単四電池がお勧めです。
アルカリ電池は他よりも出力が高く、浮力や推進力が不足する心配が少なくなります。
単四なら重量は単三の半分ぐらいで、持続力は低い代わりに電圧・電流はほぼ同じです。
機体を浮かすためにも、重量はなるべく少なく、パワーは高くしなくてはいけません。
1． 部品を切り抜く
まずは、機体を構成する部品を切り抜きます。
下の図の通りに、段ボールをきれいに切り抜いてください。
図はJAXA（宇宙航空研究開発機構）のホバークラフト工作を参考にさせていただきました。
段ボールの代わりにスチレンボードを使うと、より軽量になって性能が向上します。
2． スカートを作る
スカートはホバークラフトが浮上する高さを調節する役目があります。
スカートがあれば中に空気をため込んで、無い場合よりも高い位置に機体を浮上させられるので、より高い高さの障害物を乗り越えることが可能になります。
材料としてはSサイズの台所用袋（350mm×250mm）がちょうどよいサイズになります。
これを四つに折りたたみ、真ん中の部分を縁から65mmの地点で長方形に切り抜きます。
空気の流れがスムーズになるように、角は丸くしましょう。
3． ブリッジ（船橋）の組み立て
ブリッジはモーター、電池、スイッチなどを搭載する部分です。
機体中央部のメインモーターは、二つの部品の間に挟み込むようにして固定します。
床に立てたときに、プロペラの高さが下ぎりぎりになり、なおかつ接触しないように調節しましょう。
後部の推進用モーターは、ブリッジの間にモーター台を渡し、その上に乗せてテープで固定します。
もちろん、装着した時にプロペラが船体などに接触しないように調整しないといけません。
4． 船体部分の組み立て
本体にスカートを接着します。
真ん中に穴縁よりも少し外側に、接着剤や両面テープを付けて、裏面に貼りつけます。
しわが寄ったり、スカートの内側が張り付いたりしないように、丁寧に貼りつけましょう。
固まったら、板のスカートの内側の部分に「スペーサー」を貼りつけます。
このスペーサーは、スカートの内部にも空気が送り込まれやすくするように、隙間を空ける役目があります。
5． 全体を組み立てる
今度は船体にブリッジを接続します。中央のプロペラの中心部が、船体の穴の中央に来るようにセットし、倒れないように三角形の部品で支えをして装着します。
6．配線する
２つのモーター、電池、スイッチを導線で直列つなぎにします。
このとき、一度モーターを回してみて、プロペラから空気を押し出す方向に回るかどうかを確かめましょう。
反対向きなら、電極のプラスマイナスを反対向きにして、回転方向を修正します。
いざ発進
スイッチを入れれば、中央部のモーターによって機体が浮かび、後部モーターによって前進します。
上手くできているなら、下が床でも土の上でも問題なく走り、少々の段差なら乗り越えて進みます。
理屈の上では水面も走ることが出来ますが、リスクが大きいので止めておきましょう。
どうしてもやりたい場合は、段ボールの代わりにスチレンボードで船体を組み立て、スイッチを入れていない状態でも水に浮かんでモーターなども濡れないことを確認しておくのが良いでしょう。
上手くいかない場合は
せっかく作ったのにどうしても浮かない、動かない場合、多くは「重すぎる」ことが原因です。
このホバークラフトの中で重さの原因となるのは、電池とモーターです。
基本的には、アルカリ電池の出力なら中心のモーターで船体を浮かすには十分です。
しかし、後部の推進用のモーターの重量によってバランスが悪くなり、後部だけが浮くことができずに進めない場合があります。
このときは、後部のモーターをマブチモーターより一回り小さいマイクロモーターに取り換えてみましょう。
こちらなら、重量は標準的なマブチモーターの1/4程度の4gです。
ラジコンの小型飛行機や小型ヘリ用ならプロペラと一緒に販売されているので、ホバークラフトのお尻が重たすぎて後部が浮かない場合はこちらを試してみるとうまくいくかもしれません。
もう一つの重量の源は電池です。
電池の数を減らせば良いのですが、そうすると今度は出力が足りなくなって浮かなくなることもあり得ます。
どうしようもない場合は、電池とスイッチを本体から外し、長いコードで接続して手持ちのコントローラー式にしてしまいましょう。
安全性のための改良
ホバークラフトのプロペラはかなりのスピードで回転するので、間違えて触ってしまうと怪我をする危険性があります。
また、回転中に物が当たると、外れたり欠けたりした部分が飛んで行って、人を傷つけることも考えられます。
そこで、プロペラを覆う「ナセル（またはダクト）」という部品取り付けることで、物が当たらないようにする工夫をするのがお勧めです。
外側を覆った構造を持つプロペラは「ダクテッドファン」とも呼ばれ、飛行機やヘリコプターでも使われています。
実際のホバークラフトでも、プロペラが出たままでは危険なので、推進用プロペラは必ずナセルが取り付けられたタグテッドファンとなっています。
画用紙を使ってナセルを作り、プロペラをダクテッドファンにしてみました。
後部プロペラは画用紙を長さ40cm、幅6cmに切って、輪にして船体に固定しています。
メインのプロペラは長さ20cm、幅4cmに切ったものを二つ用意します。
両端から4cmの部分の幅を半分にカットして、中央の吹き出し口の周辺を覆う形でセットします。
端の部分をブリッジに固定して外れないようにすれば完成です。
扱うときに少しでも安全性が高い方が安心できますし、見た目もそれらしくなります。
