自作 ホバークラフト
- 空気室は、本体を兼ねた、ただの箱型です。 格好悪いです。 (^_^;) ‐
・・・ でも、手間はあまりかかっていません。 ・・・ -
科学クラブで、2010年度最後の実験は、空気の実験をやることになりました。
空気は力持ちだということを体感してもらうため、ホバークラフトにぜひ乗ってもらいたいと思いました。
そこで、製作してみることとしました。
まずは、情報集めですが、ネットや本、雑誌などに、いろいろ取り上げられていますので、情報の収集には
事欠かないと思います。 いろいろな情報を見ますと、ポイントは、以下のようでした。
１． 動力源 ・・・・ エンジンを使うと、コードレスの本格的な物ができます。 しかし、コストがかかりそうです。
材料集めにロイヤルホームセンター柏店に行った際に、このホームセンターのカットサービスの
コーナーの方に、いろいろお話を聞けました。 この方は、以前、ホバークラフトの開発に携わっていた
そうです。その方によると、草刈り機（刈り払い機）のエンジン程度の馬力でも、揚力を得るには、十分
でしょうとのことでした。しかし、プロペラが難しいとのことでした。微妙な角度や大きさで揚力が変わって
しまうそうです。
管理人は、過去に草刈り機（刈り払い機）のエンジンを分解清掃したことがあります。２サイクルエンジンの
ためか想像していたより簡単な構造でした。 あまり技術はありませんが、話を聞くうちに、なんとかなるかも
しれないと思いました。しかし、不要な草刈り機はありません。また、プロペラを作る技術も持ち合わせて
いません。そして、時間もないので、結局、モーターを使うことにしました。
（電気は少しはいじったことがありますが、内燃機関はちょっと苦手です。(^_^;) ）
いろいろ調べると、身の回りにあるものとして、掃除機のモーターが手軽に利用できて良いそうです。
管理の家に不要な掃除機がちょうどあったので、分解してモーターを使うこととしました。
２． 空気室 ・・・・ エンジンであれば、そのまま動力軸を垂直に立て、プロペラを取りつければ揚力が
発生します。しかし、動力源に掃除機のモーターを使うとなると、普通の掃除機のモーターは、側面から
吸いこんだ空気を吐き出すようになっていますので、そのままでは使用できません。下の写真では、黒い
ゴムカバーがある所の中に、遠心ファン（回転軸から半径方向に空気が流れ出るようになっているファン。詳しくはこちら：Wikiのページです。）
が入っています。 これをモーターから取り外し、モーターの回転軸にプロペラをつければよいと思いますが、
モーターとファンは一体化しており、分解が容易ではなさそうです。
掃除機のモーターとコードリールです。
結局、他の方と同様に、ファンとモーターは分解せず、一体のまま使用することとしました。
このように使う場合、吐き出した空気を集めて、下部に送る必要があります。一時的に、
空気を貯めるのが、空気室です。（ 吐き出された空気を加圧する目的もあるようです。）
他の方々は、密閉性のある食品保存容器などを使い、空気室を作っている方が多かったです。
しかし、容器を使って空気室を作ると、空気の吐き出し口まで、気密性の配管をしないといけません。
配管は、塩ビのパイプや、蛇腹ホースなど、いろいろな材料が考えられますが、気密性を保つため、
接合部には、パテや樹脂で密閉したり、手間とコストがかかりそうです。
手間とコストをかけない良い方法がないか探していた所、以前購入した｢おおもしろ実験・ものづくり事典｣に
掃除機のモーターを使ったホバークラフトの自作記事がありました。この記事では、空気室を三角柱に
しています。（三角柱といっても、背の低い三角柱です。）合板などで作っています。三角柱は、上面は
三角柱の側面までの大きさですが、下面はベースとなる板となっていて、三角柱の側面よりかなり大きく
なっています。このベースの板の上に、乗った際に足をおろします。三角柱の上面のまん中にモーターを
取り付けています。三角柱の内側が空気室ですが、この空気室から配管することなく、直接下に空気が
排出されるように、三角柱の角に当たる部位（上部から見て、三角柱のの内側）に穴が開いています。
こうすることにより、空気室から直接空気が出ていくため、気密性のある配管をしなくて済みます。
三角柱を作るには、合板から側面の材料をカットする際に、角度をつけてカットする必要があります。
過去にスピーカーの箱作りをしていた管理人は、板に対して、垂直に直線に切るだけであれば可能と
思いますが、斜めに切る工具（治具）や技術は持ち合わせていないため、自信がありませんでした。
うまく切れないと気密性が薄れ、パテなどのお世話になる必要があると思います。
何かもっと簡単に作れる方法は無いか考えた所、形にはこだわらず、ただの箱を作り、それを
空気室として使えばよいと思いました。 箱であれば、木材のカットも、ただ直線に切るだけです。
組み立ても簡単です。 もし、うまくいかなかったら、台やステージとしても使えます。 クラブの
みんなには、とりあえず、空気の力で浮くことが体感してもらえれば良いと思ったので、格好は
悪いですが、ボディーを兼ねた空気室は、箱型とすることにしました。
３． スカート ・・・・ ホバークラフトのスカートも、ホバークラフトの性能を左右する大切な要因です。
ネットや書籍を見ますと、スカートはタイヤのチューブを使っている方が多いようです。また、同様な
物としては、プールで使う浮き輪も良いようです。 浮き輪を探しに１００均やトイザラスなどに行った
のですが、季節商品の様で、冬の時期は店頭にありませんでした。ネットでは購入できますが、サイズが
ちょうど良い大きさが無かったのと、送料を等を考えると、あまり安くはありませんでした。そこで、管理人も
タイヤのチューブ使ってみようと、チューブを探しに、ロイヤルホームセンター柏店に出かけました。
自転車コーナーに行くと、自転車用のチューブが売っていますが、スカートとして使うには、厚み（幅）が
薄いようです。また、一番安い物は、大人の自転車用なので、２４インチから２６インチもあり、
かなり直径が大きいです。 子ども用の自転車のチューブも販売されていますが、直径はちょうど良い
ものの、大人同様、スカートとして使うには、厚み（幅）が薄いようです。 資材売り場コーナーを回っていると、
一輪車（子どもが乗る一輪車ではなく、荷物運搬用の一輪車です。） のタイヤが目にとまりました。
そこで、お店の方に一輪車のタイヤ用のチューブだけの販売はしているか伺いましたが、チューブだけ
は扱っていないとのことでした。その際に、ホバークラフトで使う事を話したら、先述のとおり、この木材
カットサービスのコーナーの方が、以前ホバークラフトの開発に携わったことのある方でした。この方の
お話では、スカートはブルーシートで十分とのことでした。 ブルーシートを木材と木ネジで、ベースとなる
板にスカート状に取り付けるそうです。 輪にするために縫いますが、家庭用のミシンで十分だそうです。
木材と木ネジでしっかり取りつければ、空気漏れはほとんど無いそうです。下部は、三つ折り縫いのように
して中に紐を通し、広がらないようにすぼめます。（上部の板と同じぐらいの大きさに、巾着のようにしぼり
ます。） これで、かなり行けるそうです。
他にもいろいろな情報がネットから得られますが、こちらの夢工房さんのページでは、スカートの構造の
違いによる研究報告がありました。（参考させていただきました。ありがとうございます。）こちらによりますと、
素材はゴムなので違うので一概には言えませんが、上のブルーシートのように１重のスカートでは、安定しない
ようです。（エンジンならば馬力もあり、安定するのかもしれません。） ２重のスカートにして、内と外のスカートの
中に空気が排気されるようにすると一番安定するそうです。これは、構造が複雑で、製作に手間がかかるようです。
タイヤチューブとの比較もして下さっていますが、タイヤチューブは、貼りつけつだけなので製作は容易ですが、
重心のバランスが微妙だそうです。
先述の｢おおもしろ実験・ものづくり事典｣の記事のホバークラフトも、タイヤチューブを使っています。やはり、
製作の手軽さでは、一番なのかもしれません。
また、｢あぶない科学実験｣（彩図社）にも、掃除機を使ったホバークラフト製作記事があります。こちらの
記事では、スカートに 厚手のビニールシートを使っていました。中心に大きな穴を開けた厚手のビニール
シートを、底板に合わせた大きさに切り、周囲を（１周）テープで固定します。それで、空気を送気すると、
浮くというスカートです。
ネットや書籍から、いろいろな情報が得られましたが、２重スカート構造が一番良いようですが、クラブまで
時間もないので、安易ではありますが、タイヤチューブで行くこととしました。
タイヤチューブですが、オートバイ用のチューブが、良い大きさだそうです。 管理人の家の近くでは、
ホームセンターには売っていませんでした。 いろいろ探していると、ドライバーズスタンド ２りんかん
柏店 にありました。 しかし、一番安いチューブでも、１個１０００円以上します。３個使うので、結構
コストがかかってしまいます。 もっと安く仕上げたいと思っていましたが、結局、先に出てきた
ロイヤルホームセンター柏店の１輪車用のチューブタイヤを丸ごと買って、中のチューブを取りだすのが
一番コストが安いようでした。 （チューブレスタイヤも扱っているので、購入時、注意が必要です。）１輪車用のタイヤを
３つ購入して使うこととしました。 （ あとから知ったのですが、ジョイフル本田守谷店の方が、１００円安かったです。(^_^;) ）
タイヤには、3.25/3.00-8と表記がありました。スクーターのタイヤとほぼ同じサイズのようでした。
他にも小さなポイントはありますが、大きなものは上の３つと思います。
それでは、製作です。
掃除機から取り出したモーターを試運転してみました。 １００Vをかけると、火花が、１０cｍ以上飛びました。
そして、とても焦げ臭かったです。 危険です！ 管理人の子どもも、恐怖のあまり近寄ってきません。
びっくりしたので。写真は撮れていません。
下の写真は、１００Vでは危険なので、２０Vぐらいかけて動き出した所です。このぐらいだと、外までは
火花は飛びませんが、中で火花が見えます。
（モーターの中で、光っているのが、火花です。）
実は、このモーターを取りだした掃除機は、吸引するのですが、焦げ臭いのです。このため、新しいのを
買ったので不要となっていました。 当初は、基板か何かが焦げているのだろうと思っていました。 しかし、
そうではなさそうです。 モーターのブラシが痛んでいるようです。 さっそく、ブラシを取り出してみると、・・・
カーボンブラシ自体は、まだまだ長さが残っています。しかし、摩耗の仕方が良くないようです。先端が、
凹にへこんでいます。 この状態は、カデンの救急社さんのこちらのページによりますと、ブラシの表面荒れで、
異常摩耗状態だそうです。（ あとから、このページを知ったのですが、この場合は、モーターの交換が望ましい
ようでした。） カーボンブラシの交換が必要なようです。 しかし、ネット上で調べてみると、このメーカーは、
カーボンブラシの部品だけの供給は、一般向けにはしてくれないようでした。
そこで、さらなる情報をネット上で検索すると、カデンの救急社さんに、日立製であれば、掃除機のカーボン
ブラシも部品として扱っているようでした。また、掃除機のモーターも部品として、扱っています。こちらで、形の
似ているカーボンブラシを購入してみることにしました。購入しても、合わないと使えません。 合わない場合、
そのブラシに対応する機種のモーターもあれば、無駄にはなりませんので、結局、カーボンブラシとモーターを
購入しました。 モーターは、値段の割に、一番出力が得られるものを購入しました。 （ 日立掃除機純正
モーター CV-SJ10 015 、 このモーターの組み込まれている製品の仕様を見ますと、消費電力１０００W、
吸いこみ仕事率 ５６０Wとありました。 カーボンブラシは、このモーター用のCV-SJ10
038を購入しました。）
購入したカーボンブラシは、壊れた掃除機から取り出したモーターのブラシと、ほとんど同じ形、サイズでしたが、
残念ながらそのままではつきませんでした。モーターの本体にブラシのハウジングを取り付けるネジの位置が
違っていたり、ブラシに送電するための電気の接点が、９０度ずれていました。ブラシをハウジングからはずして、
ブラシだけを利用しようとも思いましたが、整流子のほうが痛んでいると、折角ブラシを交換しても、再び同様な
症状が生じる可能性もありそうなので、新規に購入したモーターを利用することにしました。
（後で知ったのですが、先述の通りブラシの異常摩耗状態だったので、やはり、ブラシだけを交換するよりは、
モーター自体を変える必要があったようでした。）
まずは、空気室 兼 本体となる箱を作ります。 上下の板は、ホームセンターで一番安かったサブロク板を
二つに切っただけです。（ 三尺×六尺 なので サブロク板と言うそうです。普通は、切りしろも含め、実際には
９１０mm×１８２０mmあるのですが、安い板なので ９００mm×１８００mmしかありませんでした。）そのままでは、
車に積み込むのが容易でないのと、ホームセンターの会員になると１０カットまでサービスなので、ホームセンター
のカットサービスコーナーでカットしてもらいました。
側面の板は、合板や集成材は高価なので、杉の単板（１５０mm×４０００mm 厚さ約２０mm）にしました。 長い
板を購入し、それを切った方が安いので、長い板を買って、上記同様、ホームセンターのカットサービスコーナーで
切ってもらいました。長さ９００mmを２枚、板の厚み分、２枚分を引いた８６０mmを２枚切ってもらいました。
接着剤と木ネジで写真のような箱を組み立てました。
（夜なので、暗いです。良く写ってなくてすいません。）
上面の中ほどに、モーターを取り付ける穴を開けます。自在錐という器具をドリルの先に取り付けて開けました。
ドリルなどで、ジグソーや糸ノコの刃の入る大きざの下穴を開けてから、ジグソーという細い刃の電動のこぎりで開けたり、
また、糸ノコで手動で開けても良いと思います。管理人は、以前スピーカー工作をやっていたので、丸穴を開ける工具、自在錐があったので、
これを使って開けました。
中心がドリルの刃となっており、そこで板をとらえます。そして、両側にある刃で、円周を描きながら
板を削っていきます。 こうすることによって、早く、きれいに、丸い穴を開けることができます。
、
そして、開きました。
申し忘れましたが、穴の直径は、モーターの直径よりやや大きい、９５mmとしています。
（ モーターの直径は、それぞれ違うと思います。 モーターを固定しても空気が漏れないように、遠心ファンのハウジングよりは小さく、
モーターの直径よりは大きく開けましょう。）
そのままでは、カーボンブラシが邪魔をして、入らなかったので、一部円周に切り欠きを設け、
モーターを穴に入れました。そして、家にあったあり合わせの金具で固定しました。
コードリールは、内部にヒューズが入っていることや、コードの巻き取りに便利なので、そのままつけました。
（ あり合わせの金具で固定したので、格好良くは行きませんでした。）
こんどは、底面側に写真のように、５個×３か所 の穴を開け、一輪車のタイヤチューブを
両面テープで取り付けました。
（ 別の日に工作したので、この写真は昼間の撮影です。 これだけみると、何だろう？と みんな思うようです。 (^_^;) ）
上面に、木製の椅子をL字金具で 動かないように簡易的に固定しました。
完全に固定したのではなく、L字金具で作った枠内に、木製の椅子を上から落とし込むだけです。
モーターの吸引口に指を入れたりしないよう、また、衣類などの吸い込み防止のため、安全を考慮して
椅子の側面には、１００均の植木鉢底穴用ネット（黒い網状）を四面に固定しました。
また、側面の一面に、運搬用の１００均で購入したハンドルをつけました。（運搬の際、ハンドルは
いくつか付いていた方が便利ですが、１個しか売っていませんでした。また売っていたら追加したいです。）
さっそく試運転です。 誰も乗っていない状態で、運転すると、見事に浮きあがりました。 製作していたのは
屋上だったのですが、雨水が流れるように、床面に ごく緩いテーパーがあるので、ゆっくり下の方に
すべって行きました。 本体重量は、１６．５ｋｇでしたが、これぐらいは楽々上がるようです。
しかし、上面の板と側面の隙間や、側面の杉板の節穴から空気が漏れていました。 上面と側面の隙間は、
今後手を加える可能性もあるため、接着剤は使わずに、木ネジで固定してあるだけなので、かなり漏れます。
加工精度が悪かったようです。側面の杉板の節穴は、完全に節が抜けているわけではないのですが、空気が
結構漏れます。 安いからと言って単板を買ったため、節穴があるのは仕方ないのですが、これほど空気が
漏れるとは思いませんでした。
上面と側面の間隙を埋めるために接着材を使うと、今後開けなくなるので、取り敢えずガムテープで塞ぎました。
（底面や側面の接合は、接着剤と木ネジで固定しています。） 側面の節穴は、内や外から側面を塗装すれば
良いのですが、こちらも塗装は今後の課題として、今回はガムテープで塞ぎました。
次に、人を乗せての実験です。 科学クラブは小学校でやっているので、管理人の家の小学生に
モデルになってもらおうと、作業場である屋上から下に呼びに行きました。 しかし、我が家の小学生は、
かみさんと買い物に出かけていて不在でした。仕方ないので、ちょっと大きいですが、（ゲームをして？）残っていた
中学生にモデルとなって乗ってもらいました。 本体は、１６．５ｋｇあり、モデルの体重は、４７ｋｇぐらいです。
あわせて、６３．５ｋｇになります。
（夜なので、暗いです。あまり良く写っていません。）
なんとか、浮きました！良かったです。 しかし、先のスカートの項目に出てきたように、タイヤチューブの
スカートでは、重心の位置が微妙です。すこしずれるだけで、滑りが悪くなってしまいました。
しかし、クラブまでなんとか間に合ったので、良かったです。
管理人も乗ってみました。 管理人は、体重が、６４ｋｇあります。 ホバークラフト本体１６．５ｋｇと合わせて、
８０．５ｋｇとなります。 恐る恐る乗ってみると、ちゃんと浮きました。 やはり重心の位置合わせが微妙で、
ちょっとずれると滑りが悪くなりました。
これを製作していた時は、夜ですが、冬なので、とても寒かったです。 耳が痛かったです。
屋上の床面に残っていた水は、凍っていました。
このような低温で、ペンキが乾くか心配でしたが、このままでは、児童達が乗った際に、靴跡などの
板の汚れが目立つので、１００均で購入したペンキを上面に塗ってみました。
緑しか無かったので色は緑になりました。
中心部は、椅子を置くので、塗装していません。
実験当日の様子です。 みんなで、交替に乗りました。
コードつきではありますが、空気の力で自分たちが浮かんでいるのが、
実感してもらえたと思います。（結局はモーターの力ですが・・・）
終わった後に裏返して、下側の空気の出口に手をかざしてもらいました。 掃除機のモーター
なので、空気の流れは想像つくとおもいますが、これで浮きあがるのは、ちょっと不思議な
感じがしたようです。
今後、２重のスカートとして、より安定した浮遊状態を得るように改造してみたいです。
また、CDと風船を使った卓上ホバークラフトのように、チューブの代わりに、底面に平たい板を使うとどうなるか、試してみたいです。
千葉県 柏市立富勢西小学校 科学クラブ 日記