ロボットボランティア 工作班

水中ロボット教室

水中グライダーを
作って泳がせよう

プロペラもモーターもないのに、水の中を進んでいくロボット「水中グライダー」。しくみを知り、自分の手で組み立てて、どこまで進むか試してみましょう。

完成した水中グライダー。黒い胴体に青い主翼と尾翼が付いている
完成するとこの形になります
  1. 1部品と工具をそろえる
  2. 2組み立て手順を確認する
  3. 3手順どおりに組み立てる
  4. 4完成した人から泳がせる
  5. 5進んだ距離を比べる

水中グライダーとは

プロペラがないのに、どうやって進むの？

水の中で沈んだり浮かんだりするときの力を、翼で「前に進む力」に変えて進みます。

動くしくみ

おもりを付けて沈みながら進み、底でおもりが外れて、浮かびながら進むようす
  1. 1前におもりを付けると、重心が前に移り、機体が少し前に傾きます
  2. 2その姿勢のまま沈むと、翼が水を受けて斜め前へ進みます
  3. 3底に着くとおもりが外れ、機体が軽くなります
  4. 4今度は浮かびながら、斜め前へ進みます

紙飛行機が落ちながら前に進むのと同じ原理です。水中グライダーは「沈む」ときと「浮く」ときの両方で進めるのが特徴です。

本物の水中グライダー

2〜2.5m全長。家のドアと同じくらいの長さです
0スクリューの数。とても静かに進みます
数か月一度に数週間〜数か月活動し、数千km進みます

本物は、おもりを外す代わりに、機体の中で油を出し入れして袋の大きさを変え、浮く力(浮力)を調整しています。そのため、沈む・浮くを何度でも繰り返せます。

搭載されている3つのセンサ

温度センサ海水の温度を測ります。海流の動きや、季節による変化がわかります。
電気伝導度センサ海水の電気の通しやすさを測り、そこから塩分を計算します。
水深センサ水圧を測って、今どのくらいの深さにいるかを知ります。

これまでの主なミッション

2009年

大西洋を1台で横断

アメリカの水中グライダー「スカーレット・ナイト(RU-27)」は、221日かけて大西洋を横断しました。水中を進むロボットとして初めての大西洋横断です。

2020年

ハリケーンのしくみを調べる

アメリカ海洋大気庁(NOAA)は、ハリケーンが通る海域に水中グライダーを投入し、水温を観測しました。暖かい海が嵐を強くするしくみを解明するためです。

どこまで深く潜れる？

2017年、中国の「海翼」はマリアナ海溝で6,329mまで潜り、水中グライダーの深さの記録を作りました。富士山を丸ごと沈めても届かない深さです。

アイデアから世界記録まで

  1. 1960年ごろ「沈んだり浮かんだりして進む」というアイデアが生まれる
  2. 1989年アメリカの海洋学者ストンメルが、水中グライダーで海を調べる未来を描いた論文を発表
  3. 1992年日本でも水中グライダー「ALBAC(アルバック)」が開発される
  4. 2000年代実際の海洋調査で使われ始める
  5. 2009年大西洋横断に成功
  6. 2017年深さ6,329mの記録
  7. 現在世界中の海で、多くの水中グライダーが調査を続けている

部品の確認

箱から部品を出して、そろっているものにチェックを入れてください。足りない場合は、近くの学生に声をかけてください。

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組み立て手順

1つの手順が終わったら「完了」を押してください。次の手順に進みます。

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  1. 1

    翼受けを取り付ける

    胴体の横に黒い翼受けを取り付けたところ

    胴体の左右の穴に、翼受けを取り付けます。

    主翼を付ける面と、穴の位置をそろえましょう。

  2. 2

    主翼を取り付ける(1)

    主翼の穴を翼受けの穴に合わせ、黄色いピンで留めたところ

    左右の主翼の穴を翼受けの穴に合わせ、プッシュリベットで留めます。

    左右で高さと角度がそろっているか確認しながら取り付けてください。ずれていると、まっすぐ進みません。

  3. 3

    主翼を取り付ける(2)
    プッシュリベットの差し方

    プッシュリベットを指で押し込んでいるところ

    翼受けの穴と主翼の穴をそろえたら、穴が開いている方のピンを先に差し込み、続けてもう一方のピンを押し込みます。

  4. 4

    尾翼を取り付ける

    胴体の後ろの溝に、尾翼を立てて差し込んだところ

    胴体の後ろ側の溝に、尾翼をまっすぐ差し込んで立てます。

    翼や尾翼にねじれや大きながたつきがないか確認してください。

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    金具と浮力材を取り付ける

    胴体の下に金具をねじ込んだところ

    金具を胴体下面の取付穴にねじ込みます。金具の先端は尾翼側(後ろ)に向けてください。

    浮力材は、穴にねじ込みます。

    先端が後ろ向きだと、機首から底に着いたときに、おもりが滑って外れます。

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    おもりを掛ける

    金具の先からおもりの輪を掛けたところ

    おもりの輪を、金具の開いている先端から掛けます。

    輪が根元に引っかからず、先端へ滑って外れるか、機体を傾けて確かめてください。

泳がせてみよう

  1. 1水槽の水面で機首を少し下に向け、そっと手を離します(投げないでください)
  2. 2沈みながら前へ進み、底でおもりが外れ、浮かびながら前へ進みます
  3. 3水面に浮かんだ位置までの距離を測ります

うまく進まないときは

まっすぐ下に沈んでしまう

機首が下を向きすぎています。おもりを1つ減らしてみましょう。左右の主翼の角度も確認してください。

沈まない・進みが遅い

浮力が強すぎます。おもりを1つ増やしてみましょう。

底に着いてもおもりが外れない

金具の先端が尾翼側を向いているか、輪が根元に引っかかっていないかを確認してください。

左右に曲がってしまう

尾翼がまっすぐ立っているか、主翼の高さと角度が左右でそろっているかを確認してください。翼のねじれも原因になります。

浮かんでこない

浮力材がしっかり付いているか確認してください。

記録メモ

記録はこの端末にだけ保存されます。

アンケート

最後に、今日の感想を聞かせてください。名前を書く必要はありません。

アンケートに答える
学年 必須
工作教室は楽しかったですか？ 必須
組み立ての難しさはどうでしたか？
水中グライダーが進むしくみは理解できましたか？
特におもしろかったものは？(複数選択可)
一番進んだ距離(わかれば)
また工作教室に参加したいですか？
次に作ってみたいもの
感想・気づいたこと