会場にはPOKA氏の代表作であるテスラコイル(左がPOKA氏製作、右がHiroshi氏製作)や、

アリエナイ理科ノ工作に掲載されていた高圧反応容器等が展示されていました。

そんな中、自分が個人的に最も気になったのがこの、

「ハイパワーキャノン」です。要するにPOKA氏によるエグゾーストキャノンの最新作です。

観たところ「アリエナイ理科ノ工作」掲載時のキャノンとは外見が異なり、非常にシンプルな構造です。会場に居たPOKA氏に聞いてみたところ、足場単管の内部に二重筒式の構造が収められているとのことでした。

ここで自分が疑問に思ったのはそのシール機構です。

当時の自分は圧縮空気のシール機構はネジ止め、ゴムパッキン、そしてハンダ付けろう付け溶接しか知らなかったため、このキャノンがどのようにして内部のエアーをシールしているか想像できませんでした。その後POKA氏に質問したところ、旋盤を用いて両端の円形部品に溝を掘り、「Oリング」によるシールを行っているということでした。(Oリングを用いたシーリングについてはSealingで詳しく紹介しています。)

最初はOリングの封止原理自体もあまり理解できていませんでしたが、とりあえず作ってみようということで、この「ハイパワーキャノン」の洗練されたルックスを有するマシンを作ることを決意しました。

来ました。(ア理工の最後の方のページに載っているアレです。本当にPOKA氏には感謝してもしきれません)

制作環境が整った所で、キャノン本体の構造を考えていきます。

当時の設計メモです。

当時のブログ記事によると、

”今回は今までのキャノンにあった内筒がありません、それによって充填容量の増大、また内筒の大口径化による充填容量の減少を考える必要がなく、射出口の大型が可能になります。また、内筒の溶接の作業の必要がないため、外筒の長さを増やせば容易に、いくらでも容量をふやせるはずです。ちなみに今回はシールをすべてOリングで行うのではんだづけの必要がありません。”

とあります。

Mk.4は現在エグゾーストキャノンの主流機構となっている「単管式」の前身となる機構となっています。二重筒式にあったピストンを収めるシリンダーはそのままに、内シリンダーのみを排し、その代わりにピストンユニットを延長したという構造です。両端部分についてはパイプ内部にOリングをはめたノズル、尾栓を挿入しシーリング、それをM8ボルトを用いて固定するという手法です。これはPOKA氏製作「ハイパワーキャノン」と同様の手法です。

ちなみに今の単管式の構造を考えれば、ピストンを収める１1/4のニップル製シリンダーは必要ありません。ただし使用予定のパイプの内面には大きな溶接の継ぎ目が有り、そのままではシリンダーとして使えないために内部にもう一本パイプを配置しシリンダーとしたのだと思います。

キャノン両端の尾栓とノズルの素材である、φ60×50mmのA2017丸棒です。(2個で3200円でした) 購入には業界では最も有名であろう「とくきん」さんを利用しました。(棒状の素材のことを「丸棒」と呼称するという事実を知るまでは、入手方法が見つからず苦労しました。一度名前を知ってしまえばこちらの物です）

ジョイフル本田で見つけたφ60鋼管です。2mで900円でした。厚みもあり信頼できます。但し内面の溶接継目がひどく、シリンダーとして使うには一工夫必要です。

ピストンユニットを収めるシリンダーとして用いるニップル類です。確かこれらもホームセンターで購入した記憶があります。

ピストンユニットを構成する全ネジです。

今回のシーリングの要となるOリングです。トイレ用とありますが誤差の範囲です。(当時はMonotaROの存在を知らず、ホームセンターでOリングといえば水回り用しか存在しなかったということです)

材料が揃った所で実際に加工を進めていきます。

高校の物理室に持ち込んだ高速切断機で切断したパイプですが、内面には上図の様な溶接の継ぎ目が存在し、このままではOリングを用いたシーリングができません。

これについてはヤスリを用いて気合で削るしかありません。

半月ヤスリの円弧状の面を使ってひたすら削っていきます。

この加工については他に良い方法を今でも思案したりはするのですが、結果としてヤスリ最強説に終着します。

加工が終了し、上図のように継ぎ目が大方消えました。

この程度まで削れればOリングが使えます。

Oリングを取り付けた丸棒を固定するための穴を放射状に開けていきます。ポンチ打ち用の目安としてマーキングをしておきます。

穴をポンチを打った個所にドリルで開け、タップで雌ねじを切ります。(いま見てみると鋼管にタップ立てをするのは当然推奨できる方法ではありません)

但しこの時物理部は学校では色々とやらかしてしまったために、物理室から一ヶ月の追放処分。加えて工作機械類の設置も不可となってしまい、当時あったボール盤すらない状況。仕方なく穴あけはすべてハンドドリルで気合で行いました。

意外と何とかなるものです。

加工を経て上記のように6つの放射状の雌ねじを形成することが出来ました。

この加工を反対側にも施し外シリンダーは完成です。

ここでようやく旋盤の登場です。A2017丸棒をどんどん加工していきます。

エアー供給ポートを作るべく、まずはドリルで穴を貫通させ、

(この時点で何故か端面だしをしていないのは置いておき、)

頑張って1/4の管用タップを立てます。このタップ立ては一般的なM4やM6程度のタップたてとは比べ物にならないほどのトルクを必要とし、それなりの大きさの万力と強度のあるタップハンドル、そしてパワーが無いと行うことは不可能です。

両側にタップたてが終了したので部品を組み付けてみました。自分の行った加工で規格品を取り付けられるようになるというのはちょっとした感動ポイントです。

ノズルにについては、ドリルで開けた穴を中ぐりバイトで拡張します。

ということでようやくピストンユニットが完成し、すべての構成要素が完成しました。

尾栓の方は上図のようになっています。

後端に取り付けられたエアカプラのプラグより圧縮空気を導入、発射時はカプラのソケットをリリースすることで内部のピストンユニットがドライブされ、ノズルから圧縮空気が排気されます。

(詳しい動作原理は単管式を参照）

翌日はゆっくり霊夢に成っていました。

スローで見ると更にひどい(笑) 一瞬で紙吹雪と化しているのがわかります。

ということでイベントは無事終了(？)。Mk.4も完璧に動作し、受験前ラストの良いイベントとなりました。