水中翼船のような乗り物
人力のみを使用して水面を移動する興味深い手段の一つが アクアスキッパー です。遠くから見ると、まるで自転車が水面を不思議な方法で移動しているかのように見えるかもしれません。しかし、よく見ると、ペダルがなく推進する装置も見当たりません。そして最も奇妙なのは、浮力を与える浮き具がないことです。それでもなぜ、この構造物が自身の重量に加えて人を乗せたまま浮き続け、結構なスピードを出せるのでしょうか?
なぜ沈まず、動くのか?
アクアスキッパー - 水上スクーター
アクアスキッパー(またはしばしばリファーされる 「アクアプレーン」)の構造は、一見すると非常にシンプルです。
足を乗せるための幅広いプラットフォームが、2本の支柱で後部の主翼にしっかりと接続されています。プラットフォームから前方にはフレームが伸びており、その先端には自転車のようなハンドルステムが設置されています。
ハンドルバーから前方には「ブーム」が伸び、前部のスタビライザー翼に接続されています。この部分は蝶番のような仕組みで固定されています。さらに、前方には「波切り板」として機能するプレートが設置されています。
構造に柔軟性を持たせるために、ブームと前部翼の支柱を弓形のポリマースプリングで連結しています。この構成が基本的なものです。
いくつかのモデルでは、浮力を補助するために小さな浮き具が追加されることもありますが、これらは転覆したアクアスキッパーの浮力を高めるためであり、移動には使用されません。
全体の構造は通常軽量なアルミ合金でできているにもかかわらず、水上スクーターの重量は12キログラムにもなります。この構造がどのようにして浮力を保ち、推進運動を生むのでしょうか?
ここで明らかになるのが、自然界からヒントを得たバイオニクス(生物工学)の応用です。この科学は自然から学んだ原則を実際の技術へと応用するものです。
鳥が飛行中に落下しない理由は何でしょうか?それは広げた翼による揚力のおかげです。この原理が空気中で可能ならば、空気より何百倍も密度の高い液体中でも機能するのは理に適っています。
では、イルカやクジラといった海洋哺乳類が高速で移動できる理由は何でしょうか?それは、力強い「翼」である水平尾びれの迎え角を変えることで推進力を生み出しているからです。アクアスキッパーの動作原理もこれと同じです。
この乗り物を操作するパイロットは、足の力を後部翼に伝えるためにリズミカルなジャンプ動作を繰り返します。
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アクアスキッパーの進化
トランポフォイル - アクアスキッパーの祖先
このような水上移動手段の最初の開発に取り組んだのは、スウェーデンの技術者 アレクサンダー・サフリン で、1990年代のことでした。
彼の研究の結果、「トランポフォイル」 と呼ばれる装置が1993年に特許取得され、一般に発表されました。
トランポフォイルの動作原理は上述のものと大差ありません。違いは、構造の柔軟性を蝶番やスプリングではなく、曲がった柔軟なフレームで実現している点です。このため、使用中にパイロットにはかなりの力が求められます。
このような「水上自転車」は急速に人気を集め、長年にわたって量産され、現在でも稀に見かけることがあります。
2007年に登場したアクアスキッパーは、曲線状のスプリングを採用し、フレームの重量を軽減したことでより軽量で柔軟性に優れるようになりました。この結果、より多くの愛好者にとって水上移動手段として身近なものとなりました。
アクアスキッパーは比較的大規模に量産されており、購入もそれほど難しくありません。価格もかなり下がり11,000~12,000ルーブル程度でモデルを見つけることができます。
パンプバイク
このテーマの発展として、「パンプバイク」 が登場しました。このモデルは2003年に南アフリカのエンジニアで発明家の マイク・ピュージー によって特許取得されました。その外見や構造上の特徴はアクアスキッパーと異なりますが、動作原理は完全に同じです。
パンプバイクではフレームに代わり、ハンドルバーがしっかり取り付けられた十分に広いプラスチック製ボードが使用されています。 パイロットの足載せプラットフォームはあぶみによって装備されており、これが快適さを向上させるだけでなく、効率を向上させるのにも役立っています。
また、主翼の迎角を変更するメカニズムも興味深いです。このメカニズムは、翼の支柱がプラットフォームに取り付けられる場所において、スプリングで支えられたヒンジベースに基づいて構築されています。
ポンプバイクの全体的な構造は、通常のアクアスキッパーよりも少し複雑であり、その影響で価格が反映されています。しかし、このモデルは最速モデルであり、この種の装置の絶対速度記録(時速32.19キロ)がここで樹立されています。
アクアスキッパーの乗り方
Aquaskipper
アクアスキッパーは、「座ってそのまま走れる」デバイスではありません。水面を移動するこの特別な方法を習得するには、ある程度のコツと努力が必要です。しかし、約1時間の練習を経ると、ほとんどの初心者が自立して移動できるようになります。
動き始めるには、地面から約0.5メートル上に位置する桟橋やデッキからスタートするのが最適です。アクアスキッパーが水面に留まり、推進力を得るには、最初の勢いが必要です。
パイロットは片方の足をプラットフォームに置き、前翼を水面まで下げ、もう一方の足で押し出します。アクアスキッパーが水上に留まるための最低開始速度は、時速8キロ程度です。
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最初の動きを与えた後、もう片方の足もプラットフォームに乗せます。パイロットは跳ねるような動作を開始し、後部プラットフォームに負荷の80%、前翼に20%を割り当てて動きをつけます。
軽いハンドル操作は、後部翼への主要な力がかかる前にわずかに行うべきです。スタートがうまくいけば、アクアスキッパーは速度を上げ始めます。
ジャンプはつま先で行う必要があります。低速で移動するには、小さな力で頻繁にジャンプを行います。良い速度を出すには、少ない頻度で力を強く、深い振幅でジャンプを行います。
初めての失敗の最も一般的な原因の1つは、パイロットの体重の分配が不均等であることです。ハンドルに体重をかけるのは厳禁で、大部分の体重はプラットフォームにかける必要があります。
方向転換はステアリングバーを使用し、パイロットの重心をわずかに移動させることで実現します。
最初の失敗の後、あきらめる必要はありません。アクアスキッパーの操作技術は必ず習得できます。ライフジャケットを着用することで、不成功な試みも危険ではなくなります。この装置は正の浮力を持つ設計になっており、スタート地点まで引き戻すのも容易です。
「風を切るような」長時間のツーリングを最初から期待すべきではありません。アクアスキッパーでの移動は、フィットネス器具のトレーニングに非常に似ています。初心者のパイロットが水上に数分以上留まるのは困難でしょう。
ビデオで見る:アクアスキッパーの組み立て方と乗り方
https://www.youtube.com/watch?v=ZeKz-EnGNFs
スピードレースや長距離移動は、高度にトレーニングされたスポーツ選手にのみ可能です。しかし、この「水上バイク」での運動では、ほぼ全ての筋肉群が鍛えられるため、アクアスキッパーは素晴らしいフィットネスツールになります。
現在、アクアスキッパーでの最長距離記録は11.2キロです。
技術の進歩は止まることを知らず、現在「ハイドログライダー」という改良された水中翼のミニ移動手段が製造されています。この装置は、アクアスキッパーの翼とステアリング、サーフボード、電動プロペラを組み合わせ、時速最大40キロで2時間以上移動できます。ただし、これについてはまた別のお話です。