ユウレイを弄る（1）

ユウレイ [客貨車に動力を仕込んで機関車の牽引力を補う動力車] は邪道という方もおられますが、16番以下の大きさの鉄道模型では現実的な解決法の一つだと思います。

ただし、機関車よりもユウレイが強力過ぎても、走行特性（電圧と速度の関係や起動電圧）が違いすぎても、機関車とユウレイの間に挟んだ非動力車両が脱線して具合が悪いようです。

すくなくても

（機関車の牽引力）+（ユウレイの牽引力）＞（牽引列車の走行抵抗）

（ユウレイの牽引力）＜（牽引列車の走行抵抗）

がなりたたないといけないように思います。

*追記

これは動力付きの機関車と補機としてのユウレイについての話です。動力なしの機関車を押す元祖ユウレイでは、話は違ってきますので念のため。

また上記の牽引力の関係で

（機関車の牽引力）>=（ユウレイの牽引力）

であった方が調子がよいと思います

またユウレイは、車輪からモーターが逆回転できる（線路上で手で押しても動く）方が、機関車とユウレイの協調性がよいようです。

これは車輪からモーターを逆回転可能なギアシステムを使うか、クラーケンさんの機械式クラッチなどを使うことが考えられます。

市販の逆回転可能なギアを使った動力装置として、すぐ想い浮かぶのは3条ウォームギアのKATOのHO はやぶさ用動力台車です。というわけで罪庫を引っ張り出してきました。

実験してみると、80ｇ程度のウェイトを載せた状態で、12ｖ空転時で0.3Nの牽引力があり、引っ張ってみると線路絶縁時で0.1N弱、線路短絡時で0.2Nの走行抵抗があるようです。これはニュートンメーターを使って測定しました。

コアレスモーターを使っているためか1.5Vぐらいで走り始めます。そのため起動電圧の高い旧型モーターとは走行特性があわないと予想されます。

これについては、DC運転では以前NZ さんが作られていたダイオードの順方向電圧降下を利用してみようかと思います。DCCへの対応は未定です。この電圧低下回路は、Ｄさんの”ある装置”(逆起電圧キャンセラー）の機能もあるのではないかと期待しています。

なお逆回転時に　逆起電圧(BEMF)は2Ｖぐらいはでるようです。

搭載車両はこの台車の軸距が28.5mmなので、罪庫していた珊瑚の山陽鉄道電源車のエッチング板組んで仕込んでみようかと思い始めました。

またある程度まとまったら報告します。

牽引力と牽引抵抗については、Dさんの定義を使わせていただきました。

趣味だから、そこまで厳密に言葉を定義しなくてもよいのでは？といわれる方もおられますが、最低限メカニカルな部分では言葉をきっちり定義しないと話の行き違いがおきると思います。言葉の意味が違うと賛成しているようでも実際考えていることは違う　同床異夢状態になってしまいます。レイアウトなどの情景芸術的なそういう言葉で明確に定義できない領域も鉄道模型に含まれるのはこの趣味のオモシロいところだと思います。

☆5／6追記

このメッセージに対するコメントは、当分のあいだすべて非公開とさせていただきます。理由はトップページをご覧ください

既製動輪の位相の誤差について

最近動輪のギアを交換するため､サンゴの9600用とＢ６用のφ15.5動輪をばらして、コンさんの位相合わせ治具をつかって組み直しました。

9600の方は組み直した動輪をもう一度　フレームに入れて組立てるとスムースに回転しましたが、Ｂ6用の方はうまく回転しませんでした。そこで動輪全てをバラして組立てなおして再組立てするとスムースに回転しました。

Ｂ6用動輪もクランク半径の狂いもないようでしたので、その原因しては最初の製品の段階では位相が90度から同じだけ狂っていたので、治具で組み直すと、組み直した動輪だけが正確に90度になってしまったので、ロッドが引っかかるようになったと考えました。

動輪の位相は、数度程度の誤差であっても、誤差が同じで揃っていれば、スムースに回転するようです。それを自前の治具で正確に90度に合わせると具合が悪いようです。皆さんもギア交換するときは、再組立てしたギアつき以外の動輪もバラして再組立てしてみられることをお勧めします。

9450(3) ギアボックス

ギアボックスは、サンゴ模型のA-8形用ギアボックスを使いました。もとのＢ6用φ15.5動輪は、一旦バラしてM0.2 1:60のヘリカルギアを抜いて、A-8用のM0.3 1:32のギアに交換してから再組立てしました。

モーターは、中華製コアレスモーターを取り付けました。これはAliexpressaから海外通販で購入しました。価格はI社の日本製コアレスの1/8程度です。やはり一個一万円超えるとちょっと手が出ません。

ギアボックスと反対側のお尻側のシャフトには、フライホイールを装着するつもりです。

動輪は可動式にしますが、三点支持イコライザーにするか、閑林式板バネ可動にするか、4点支持のロンビックイコライザーにするか、まだ悩んでいます。

米国形ナンバープレートの作図

米国形の煙室戸全面につくメーカー名入りナンバープレートの画像ですが、エッチングで特注するにしても、他の方法で作るにしても作図しないといけないので、その方法を試してみました。文字内容は試作のためデタラメです。

文字を円周上に並べるのは、フリーソフトのGIMP(Mac)でできました。以前はCorel Draw(Windows)でやりましたが、その後バージョンアップはしていないので、今回はフリーソフトでやりました。ただしCanvas(Windows)はベクトルデータを出力できましたが、GIMP(Mac)はビットマップデータしか出力できないので、一工夫必要でした
GIMPで文字を円形に配置する方法の解説　https://howpon.com/3714#i-3

この解説の手順で文字を円形にしたビットマップ画像をつくりました。ただし文字は小さい大きさにするとビットマップ画像にした時に崩れてしまいますので大きいサイズで作成して保存します。

わたしの使っているドローCADソフト　DraftingCADpro(Mac)は、ビットマップ画像を読み込めますので、この文字円の画像ファイルを読み込んで、これに中央の機番と周囲の円を追加で書き込んで、ドロー画像として仕上げて、最後はJpegビットマップファイルの画像に仕上げました。

ところで上記の画像はまだ大きな問題があるのですがお気づきでしょうか？

☆追記

金属エッチング板以外の番号板の製法としてテプラPROが使えるのではないかというコメントをいただいたキヨアキさんが上記の画像データを使って試作してくださいました。これなら使えそうですね。もうすこしデータや文字のフォントや大きさを工夫して作ってみたいと思います。

実物(山陽鉄道8450形)の写真　（機芸出版社　明治の機関車コレクションより引用）

BALDWIN LOCOMOTIVE WORKS

PHILADELPHIA U.S.A.

9600（8）やはり弛む珊瑚動輪

バルブギアを組んで、ローラー台の上で慣らし回転していたら、急に止まってロックしてしまいました。第二動輪のロッドピンが弛んで、メインロッドと咬んでしまったようです。ネジを締め直して動かそうとしたら、動きがギクシャクしはじめました。どうやらロックしたときに動輪の位相が少し狂ってしまったようです。

今回は強力なコアレスモーターを使っていますので、ロックしたとき力余って位相が狂うというのは、以前8760を作っていたときにもあったので、同様の事象と考えて、動輪を一旦バラして組み直すことにしました。あまりパワーのないモーターだとこういうことは起きないのですが、強力なコアレスではおきてしまうようです。8760ではラジアスロッドが引っかかってひん曲がってしまうというのも経験しました。

動輪をバラすのはNWSLの動輪抜きでバラしました。珊瑚の動輪は車軸から抜こうとすると、一気にポンと抜けるような印象があります。天賞堂やトビーの動輪はヌルッと抜けますが、やはり軸端のテーパーなどの形状が違うのだと思います。第二動輪のみはギア交換の時に一旦バラして組み直していますので、今回はそのままです。

位相が狂わないようにするために車軸にローレットを切ってから、コンさんの動輪組立てジグをヤンキーバイスにセットして再組立てしました。このバイスは、鍋屋のERONブランドのものですが、ガタがほとんどなく車輪の組立てには最適です。値段は安くはありませんがもう30年近く使っていますので、十分ペイできています。先日も車輪への車軸圧入のためのバイスをたずねられましたので、これを推薦しておきました。

動輪を組み直してやるとまた動輪はスムースに回転し始めました。

8450 補追（1） 前面ナンバープレートを作る

8450は、2年前に一応完成していたのですが、一部ペンディングになっていた部分があるので追加工作することにしました。

まず煙室前面のナンバープレートです。そのうちエッチングで作るついででもあるだろうと放置していたのですが、この2年間その機会はなかったので、腰を上げました

旋盤で、4.6φの円板を切り出して、金魚すくい型に曲げたφ0.3真鍮線にハンダ付けしました。

数字はだるまやのエッチング抜き数字をハンダ付けしました。

 

一応カタチにはなりましたが、番号周囲にメーカー名の文字列の入ったエッチング製番号板を使った6500あたりに比べると見劣りします。そのたびにエッチングで特注するわけにもいかないし、金属製でなくても他に良い方法や素材はないか探してみようと思います。

牽引力測定車で測定しました

先日製作した牽引力測定車を使って千曲鉄道の山線で牽引力走行抵抗測定をおこないました。

この写真はH御大の9750にクラーケンさんの160を補機としてつないでいます。その次に牽引力測定車をつないでいます。速度と牽引力走行抵抗のデータは手元のタブレットにwifiで飛ばして目視で観測しています。

いろいろ機関車を取り替えて測定したところ、結果補機やユウレイなしで、中型蒸機が牽くことができるのは、0.3-0.4N程度の牽引力が必要な走行抵抗のある列車であり、補機やユウレイをつけることにより0.6-0.7N程度の牽引力が必要な走行抵抗のある列車も牽引可能であることがわかりました。

コンさんが持ちこまれたリオグランデ改造のコンソリは、牽引力が0.7Nあるらしいので、なんとか0.6N程度の牽引力山線での引張力が必要な列車を単機で引っ張りあげましたし、客車に仕込んだユウレイは0.77Nの最大牽引力があるそうですので、頭に蒸機を連結しないユウレイ単機で0.6N程度の牽引力以上の引張り力が必要な列車を牽いて快走していました。

なお1Nは約102ｇの物体にはたらく重力の大きさです。1Nがだいたい100gfです。

私の牽引力測定車は、サンプリング速度が5Hz程度と低く、そんなに高精度のものではありませんが、まあだいたいの傾向がわかりました。

☆4/20追記

この牽引力測定車で測った値を機関車の「牽引力」と定義するのはおかしいのではないかとある方からご指摘をいただきました。

確かにこの値は機関車固有の（最大）牽引力ではなく、走行時の列車牽引時の走行抵抗というのが適当だと思えます。従って線路の勾配や曲線などで変化していく値だと思います。

また別の方からこのデータを使って、詳細な解析ができないかと質問を受けましたが、このデータは走行時の実物換算速度と牽引している列車の走行抵抗をラフに取得して、手元のタブレットにリモート表示して遊ぶものであって、そういう解析を目的としたものではないしそういう解析に必要な精度もない、そのため採取したデータの保存もしていないとおこたえしました。

子供が電車の先頭で運転席の速度計などのデータを覗き見して、楽しんでいるのと同じとお考えいただきたいです。

9600（8）バルブギアの組立て

私の作る蒸機は、内側スチーブンソン式が多いので、正直いってワルシャート式バルブギアの組み立ては苦手です。こういうことを書くと国鉄制式機のモデルを作っている方に笑われそうです。今回は加齢による視力低下などのため小さいピンを使った組み立てが大変になっているのを実感しました。それでもあちこち削ったり曲げたりして、何とかスムースに動くようにしました。加減リンク合併テコがクロスヘット上部の突起と当たるので結構削る必要がありました。

バルブロッドがシリンダーブロックに固定されているのはなんとかしたいと思ったのですが、日和ってしまってそのままにしてしまいました。

そのまま組立てても、完璧に動かないのは、珊瑚のキットの通例ですが、それを調子よく動くように組むことで満足感を得ることに慣れてしまっているのは・・・　でも珊瑚のキットはそれが楽しい

牽引力測定車をつくる

以前製作した速度測定車に、牽引力測定機能を追加しました。

車端に木の角材を取り付けて、そこに100ｇフルスケールの小型のロードセルを取り付けました。ロードセルの片側にカプラーをアダプターを介して直付けしました。これは森井さんの作例を参考にさせていただきました。

それに電子秤測定の定番IC のＨＸ-711の載った秋月電子のモジュール基板をつないで、そこからデータをマイコン（ESP-WROOM-02) に取り込んで、車載のOLEDに表示するだけではなく、wifiでタブレットにデータ飛ばして表示しています。これだとレイアウトで車両がトンネルに入ってもデータがわかります。

できれば更に9軸センサーを載せて、線路勾配も測定して表示できるようにしたいと思います。

なおこれはラフな簡易測定なので、データをサンプリング収集してもあまり役立ちそうになく、測定数値をみて調整したり、眺めて楽しむだけのものにしておきたいと思います。

較正も写真に見えるニュートンメーターを使って簡単に済ませてしまいました。

現時点での問題は､マイコン起動時にロードセルからの値をとって、自動ゼロ較正するようにしているのでが、なぜかゼロになってくれないことです。

☆4/18追記

メールなどでご質問いただきましたが、この測定車はデータ収集してそのデータを解析する目的で製作したのではありません。そのためサンプリング速度も遅く、測定データを保存する機能も持っていません。

測定車にWEBサーバー機能を持たせているので、専用の測定ソフトがインストールされたパソコンがなくても、スマホやタブレットのネットブラウザでスケール換算速度と牽引力を表示できるようにしたものです。

精密な測定と収集したデータの解析を目的としたものではありませんので、誤解なきようにお願いします。

9600（7）キャブの窓枠再び

先日クラーケンさんと話していたら、9600は川崎車両が設計したので、キャブ窓枠やテンダーの縁取りは甲丸線だったが、8620などの汽車会社が設計したロコは平帯板であったということを教えていただきました。

今回私は帯板を万力で潰して平帯板にしたものを窓枠として貼りましたが、これだと汽車会社仕様のようになってしまっています。クラーケンさんの話を聞くとまた手直ししたくなってきました。

どうしようか考え中です。

ナローのＤタンクはだいたい未塗装完成になったので今度は9600にとりかかります。

コッペルの0-8-0タンク（12）

 

前照灯と汽笛をつけました。前照灯はコンさんから頒けていただいたロストパーツを取り付けました。取付腕は極細パイプで作ったので、中に電線を通してLEDで点灯させます。汽笛は珊瑚の古典機用汽笛（挽物）です。煙突は大きいかと思ったのですが､前照灯をつけるとその感じは消えました。

実物でもコッペル40HPのダイヤモンドスタックをつけた北海道庁の森林鉄道のＣタンクの煙突上端の高さが2936mmで、1/80だと36.7mmになるので、この機関車の煙突が特に高い(37.7mm)わけではなさそうです。ただし、キャブの高さは2698mmで33.7mm（1/80） で、模型は32.2mmと逆に1.5mm低いので煙突の高さが目立つのかもしれません。