風が吹いている限りエネルギーを自給できる「ヨット型ドローン」の開発奮闘記です

経緯と目的

ヨット型ドローンはセイルに風を受けて移動します。セイルの角度を調整するにはヨットに吹いてくる風の向きの把握が必要です。それなのに期待していた超音波センサを利用した風向風速計の試作が実質困難となりました。

https://okya.info/sonicsensor-wind-meter

超音波式の風向風速計を作ろう③

特に微風域で風向の取得をするためには？あれこれ瞑想しながら作ってしまった死屍累々を並べてみました。

その１　Amazonで見た風見に似せたもの

Amazonで風見で検索するとでてくる商品をイメージしてみました。Amazonで見つかる風見は構造物やヨットに取り付けて、人が視認できるように使われます。でも私は数値としてデータとして風向が知りたいのです。ポテンショメータに取り付けてアナログ値として取得したい。でもこれだと、弱い風(〜3m/s程度？)ではしっかり風上を向いてくれません。ポテンショメータの回転抵抗に負けているのでしょうか。
それと、回転軸の風上側と風下側の重量バランスなどコツがあるのでしょうか。ヨットが揺れると風下の重い側が沈んで正しい風向を示してくれない感じです。

その２　風見のバランス調整型

回転軸の風上側と風下側の重量バランスを変えるべくスライドできるようにしました。併せて風を受ける翼の形状を変えてみました。流線形のひとつの見本である魚類は、体厚比といって体の長さを厚さで割った比率はほぼ0.25に近いそうです。ということで翼の体厚比も0.25にしたため、厚みが出ました。
本当はいっぺんに色々変えてしまうのは良くないですよね。どれが効いたか分からなくなってしまいますし。

で結局、翼の厚みを増した分重量が増えまして、微風では全然回ってくれない使えないものになってしまいました。

その３　翼の重心を回転中心に寄せた型

風下側の翼と風上側の部分の重量バランスをとることが難しいと判断し、翼自体を回転中心に寄せてしまおうとしました。風上側は若干傾斜をつけてみました。

結果としては、横風をモロに受ける形で横向きになってしまい全然風見の役を果たしてくれませんでした。

その４　風車で風を受ける型

その３から、正面から風を受けると風向きに正対するのを見て着想しました。プロペラの風車を軸に取り付けて風を受ければ、プロペラが風下に動いてくれるであろうと。

残念ながら、やはり微風でプロペラが回り出してくれませんでした。プロペラ径を大きくすることも考えましたが、重量増大が心配され結局保留してしまいました。

なかなか納得する風見がえられないですね。