ゼンマイばね回転機構

Question

追加質問です
ゼンマイばねを動力源として水の移動の設問を致しました。ご回答では不可能ではないがかなり大型に成るとのアドバイスを頂きました。それに基ずきまして容量，水位、時間の関係で、実用化の目処として、片手に乗り、１０ｋｇ、時間は出来るだけ長く、どこまで延ばせるか？、方向付けをしたいと考えております。回転数は歯車の組み合わせで自由に、時間は巻き数を多くして、負荷のトルクはゼンマイの選定に因ると思いますが、ゼンマイの力を小出しにしてコントロールする方法をご教示の程お願い致します。（私の素人考えでは時計は正確にコントロール出来ているのかと思いますが理解できません）

Answer

前回にも回答したohkawaです。

前の回答者さんがお示しの通り、短時間で水を持ち上げても、長時間掛けても
持ち上げる高さと水の量の積が変わらなければ、必要とするぜんまいの物量は
変わりません。

片手に載せることのできる程度のぜんまい装置がくみ上げることのできる
水の量×高さは、先の回答から比例計算で求められます。ご自身で、具体的な
数値を代入して計算なさって下さい。

Answer

>片手に乗り、１０ｋｇ、時間は出来るだけ長く、どこまで延ばせるか？、
「ゼンマイ単体で１０ｋｇ」
と、言う絶対条件を呑めるなら
以下の方法が有るかも？

所謂、つるべ式エレベータ
http://www.meltec.co.jp/museum/ev/
これのカウンタウエイトとワークの重量差のみでワークを持ち上げる
そのままワークを持ち上げると瞬時に上がってしまう

それをゼンマイ時計の「かんぎ車」「テンプ機構」で速度制御する
http://www.seiko-watch.co.jp/support/function/mechanical02.php
ゼンマイのエネルギはテンプ機構を動作させる為だけに消費される

これならニュートン力学に逆らわずに可能か？
フリーエネルギとか妖しげなヤツでなく

うまく行ったら
http://www.jipm-topics.com/karakuri/
入賞可能かも？

説明が足りなかった

重錘式機械時計
http://www.hidenka.net/hidenkaseihin/clock/clock.htm
原理的にはこんなヤツね
このサイトのヤツにはゼンマイは無いみたいですが

数ｋｇ以上のワーク＋カウンタウエイトを停止させるには
重錘自身が発生するトルクでテンプ機構を動作させようとしても
止めれないか、さもなくば止まったまま噛みこんで外れないか

なので↓は重錘速度を制御するのに別の大きな振り子が憑いてる
http://www.endogem.co.jp/urgos.htm
この振り子の代わりにゼンマイとテンプ機構でロープ速度を制御する

恐らく、↓のような装置になるであろう
http://museum.seiko.co.jp/collections/collect2.html
カリオストロの城に出てくるようなヤツ

恐らくまぁ、こんなのを作るより三相動力を引いた方が安いだろうなぁ

本件はマブチモータやタミヤのモータで出来る事は何か？を考えるに等しい
http://www.mabuchi-motor.co.jp/cgi-bin/catalog/j_catalog.cgi?CAT_ID=rs_540sh
http://www.tamiya.com/japan/products/product_info_ex.html?products_id=45044
ゼンマイの出力はマブチモータに負ける

Answer

うーんと
たぶんエネルギー保存bの法則がわかってないんだと思います

10kgfの物体を　ｉｍ運ぶ場合

必要なエネルギー量は時間が変わっても変わらないのです

1kgfを10個　半日かけようが
10kgf　を　1分かけようが　変わらないのです

まず一点

それを踏まえて
ぜんまいのおもちゃを考えて見ましょう
まあ、大きくても1kgf程度だとすれば

10kgfのものを動かすのに
必要になるぜんまいの大きさは10倍になります（乱暴に話してます）
まず片手には乗りませんね

ぜんまいの巻くトルクも大きくなるので
巻く力も10倍になります
まあ減速機を使った場合巻く回数が増ええます

おもちゃが10回で減速比が1：10のばあい
100階回さないといけなくなります

やっとれんわとなるとおもいます

Answer

エネルギーの問題。
前回の回答（4）で結論が出てます。

＞容量，水位、時間の関係

位置エネルギーは前者のふたつだけで時間は無関係。ゆっくりやっても一緒。

＞ゼンマイの力を小出しにしてコントロールする方法、、時計は正確にコントロール、、

一緒なのに、コントロールするとエネルギーを損失するので容量または水位（高さ）が減ります。

時計は正確に一定の仕事＝針を回すのが命なため損失は二の次にするだけ。

ゼンマイの調速機構はイニシエのレコード、オルゴールなどで開発済でもう画期的なものは望み薄。

ガバナ
　　http://www.gtr.co.jp/hobby-site/mc/mc-machine.htm

ゼンマイの解け始めで回りすぎるのをブレーキで抑制。ブレーキ＝位置エネルギーを熱エネルギーに変える＝損失。

時計のような機構で直接の損失を防ぐのは複雑なため伝達の損失が大きい。

ゼンマイにこだわるヒトは『エネルギー保存の法則』を軽く考えすぎな傾向があります。
昨年来、貴方を含めて３名。。。計算を示し無理と説明してもこんな反応。

＞世の中でイノベーションを起こすのは意外とこういう素人なのかもしれません。

法則なのでイノベーションは不可能。万万が一出来たならノーベル賞モノ。学者は失職続出。。

どうしてもゼンマイを使いたいなら、、、、
時計は電波腕時計なら数千円～。しかしゼンマイ式の高級品はその百倍、宝石をちりばめるとさらにその十倍以上キリ無、、、オルゴールなら優れた音色については万人が認める価値も。

ところがエネルギーの比較になってしまうとゼンマイは乾電池の十分の一以下で端から勝負にならない。それには工夫する余地が無いのです。

それが出来ないのでは。
時計の振り子やテンプはごく弱い力でないとだめで、外部に強いトルクが働く元では定時性が無くなると思います。
なのでレコードはエネルギーロスを覚悟してガバナとブレーキを使う。前記方法があるものなら誰か発明するに充分すぎる歳月があったはず。

イマドキは電子制御。モーターを使うと電池の減り具合を均すことが極めて簡単（数百円の懐中電灯でもやってること）

それと大前提、定速にしようとも、でない始めバリバリ終りチョロチョロでもエネルギー効率は同じ。水の汲み上げ量は同じ。これを忘れて頑張る意味はありません。絶対に

ゼンマイばね回転機構