文化展合同レイアウト2016(その5)・架線柱とカントの関係

2015年10月30日 正午の月齢:17.5  月名:居待月  潮汐:中潮 月齢:17.5[居待月] 潮汐:中潮 | 1年前 | 旧暦:2015年09月18日 | 友引
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さて、バラストをまく前に架線柱を立てておきましょう。

今回は架線柱を立てる位置について、計算してみたいと思います。

いつもKATOの単線架線柱を愛用しています。取り外しやすいし、シンプルだけどしっかりしているし。TOMIXのレールに対してKATOの単線架線柱を使うときには、道床の端から9mmの位置に柱の中心が来るようにすると、振れ止め金具の位置がパンタグラフの中央を捉えてくれます。

ところがカントを設定している関係で、カント量が1.5mmの場所では3.3mmほどパンタグラフの中心がカーブ内側に移動します。ということは単純に考えると架線柱も3mm道床側に寄せればいいのですが、カーブにおいて振れ止め金具はパンタグラフの摺り板の最外周に位置するあたりを支持するわけだから、実はほとんど道床側に寄せる必要はありません。けど、今度は内側線において車両のオーバーハングと架線柱が接触する可能性がでてきます。そういうことで少しは架線柱の位置を内側に向けてずらしたほうがいいような気がします。

パンタグラフの載っている位置によって振れ止め金具との位置関係は変わってくるのですが、2mmのオフセットがちょうどいい感じと判断しました。

ex2016-05_00

このように、カントに合わせて少しずつ位置をずらします。

次に架線柱どうしの進行方向に対する間隔を考えてみます。模型だからあまり難しく考える必要はないというものの、「いやいやその間隔で架線柱を植えたら、ゼッタイ摺り板から架線が離れるでしょ。ありえなーい。」というような感想は聞きたくないので、ちゃんと計算しておきます。

摺り板の幅は6mm。中心からそれぞれ3mmずつ動いても架線を捕らえられるわけですね。つまり280mmと317mmの曲線半径だから、それぞれ283mm~277mm、320mm~314mmの半径の間で架線がジグザグに動いてもOKなわけです。これを自力では計算できないので、「円の弧長,弦長,矢高,半径のどれか2つを与えて残りを計算」でやってみます。

弧長(円弧の長さ)L、弦長d、矢高(円弧の高さ)h、半径rのどれか2つに値を入力して、残りの2つを0と入力すると、その残りの2つおよび中心角を計算します。L=r*θ, d=2*r*sin(θ/2), h=r*(1-cos(θ/2))を用い、ニュートン・ラフソン法で計算しています。

circle

うーん、よくわからないけれど、矢高(摺り板の範囲)が6mm、半径に283(280+3)mm(または320(317+3)mm)を入れたら、答えが出るぽい。

弧長=0、弦長=0、矢高=6、半径=283で計算したら、弧長=116.7573262862635217293、弦長=115.9310139695155085897、中心角=23.63852305100623825827という答えが出ました。

半径=320で計算したら、弧長=124.1299377915755933571、弦長=123.353151560874195607、中心角=22.22537983337106197243となりました。弧長、弦長は外線のほうが長いけれど、逆に中心角は小さくなるみたい。

多少の誤差はあるものの、どうやら22.5度ごとに架線柱を設置したらいい具合に収まりそうです。

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文化展合同レイアウト2016(その4)・線路の設置とカント

2015年10月27日 正午の月齢:14.5  月名:十五夜  潮汐:大潮 月齢:14.5[十五夜] 潮汐:大潮 | 1年前 | 旧暦:2015年09月15日 | 大安
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いよいよ線路を設置します。

4つのモジュールそれぞれに給電機能を持たせるために、まずはレールに準備工事。

ex2016-04_01

ここにはんだ付けするのはなかなか難しいのですが、効果は抜群! 外見に全く影響を与えません。ボード側もこのケーブルの位置に対応させています。

ex2016-04_02

現時点ではあくまで準備工事にとどめておきますが、実際に各人のモジュールを持ち寄ってつなげたときの電気事情に応じて、配線することにしましょう。

続いてレールにカントをつけます。カントをつけるかつけないかは、かなり考えたのですが…結局つけることにしました。プラ板の重ねる枚数を変えながらカント量を変えていきます。

ex2016-04_03

カント量の設定について。

JR在来線での最大カントは105mm。1067mmに対して105mmですから、ざっくり10%程度ということになります。9mmのゲージだったら0.9mmくらいですね。TOMIXの道床が18.5mmなので、1.85mmが最大と考えることができます。もう少し調べて見つかったのが「鉄道模型おきらく研究室:レイアウトと列車のページ カント」。鉄道模型なんて、この半径にとんでもないスピードで突っ込んでもそんなに簡単には外側にこけることはないのですが、逆に牽引力で内側に倒れる危険性が大きいわけです。それでもあえてカントをつけるのだから、このあたりのバランスをぜひ知っておきたい。

模型のカント

内側に転倒しないための条件

この条件を決めるためには模型重心高を決める必要があります.が,実験的に求めるのは結構やっかいです.そこで,概算することにします.蒸気機関車のボイラー中心高さを重心高の最大値と仮定します(誤差が大きいのは承知のうえでの仮定です).D52の場合,実車のボイラー中心高さが2550mmで,KATOの縮尺を1/140とすると18.2mmになります.ですから模型の最大重心高を18mmと仮定しましょう.一方,Nゲージではゲージ,すなわちG=9mmなので,重心高をhとすると

h=2G

です.

一方,内側に転倒しないための条件を(余裕を含めて)満たすためのカント角λは,

hλ=G/6

なので

λ
=(1/6)(G/h)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
=1/12

となり,1/12の傾きが最大カント角になります.なお,1/12の傾斜は8.3%≒4.8°に相当します.実物(約10%)の2割減ぐらいが目安でしょうか.

つまり、道床幅18.5mmの1/12ということで約1.5mm。0.5mmのプラ板を3枚重ねて、1.5mmにしました。内側が浮かないように、ボンドGクリヤーでガッチガチに接着します。その後木工用ボンドで45度付近をスポット接着したので、もうビクとも動きません。さらに裏側の給電線準備工事部分のケーブルも木工用ボンドで固めます。

ex2016-04_04

ちなみにカントがあるときとないときの比較画像。たった1.5mmですが、これほどの視覚的効果があります。

ex2016-04_05 ex2016-04_06

はい。もうカントなしなんて考えられません。ぐへへ、この傾きたまりませんなぁ。ハァハァ。

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文化展合同レイアウト2016(その3)・バラストの調律

2015年10月24日 正午の月齢:11.5  月名:十二日月  潮汐:中潮 月齢:11.5[十二日月] 潮汐:中潮 | 1年前 | 旧暦:2015年09月12日 | 友引霜降
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どのバラストを使うか決められないまま時間が過ぎてしまいました。前回も書きましたがTOMIXライトグレーは粒の大きさにかなりばらつきがあり、中にはちょうど良いサイズもあるのです。

じゃあ、大きなサイズだけ取り除いたら…

そんなわけで作りました。ファイントラックバラストローパスフィルター。

ex2016-03_01

缶スプレーのふたに24メッシュの網戸用の網を貼り付けた、最先端の機器。これを通過できたものだけが今回のバラスト決定戦の決勝戦に進めるのです。さっそくふるいにかけてみました。結果はこのとおり。

ex2016-03_02

1/4ほどが通過しました。一番搾りのバラストのこの均一感を見てください。なんかいい感じしません?

ex2016-03_03

KATOの2種に比べると明らかに粒が大きくスケールどおりではないのですが、KATOのものはちょっと小さいかなと思っていたのでこれくらいが狙いどおり。

それはさておき、残った3/4を捨てるほどリッチじゃありません。敗者復活のため、ボードを作ったときの切れ端のヒノキの棒ですり潰します。TOMIXのバラストは軽石系なので簡単に潰せるのです。ごりごりごりごり…

ex2016-03_04

すり潰したものをフィルターにかけて、すべて強引に通過させました。

ex2016-03_05

ただこのままじゃ粉砕時に発生したパウダー状の石粉が混ざっています。これはあまりにも細かすぎて使えないのでどうして取り除こうかと考えましたが、

ex2016-03_06

結局、米を研ぐように何度も何度も水洗いし、粒子成分を除去しました。原始的な方法ですけど。

ex2016-03_07

ただいま乾燥中。これでうまくいきそうなら、KATOの明灰色は補欠にまわして、このバラストでレイアウト製作開始です。

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