音速を越えるスピードで物体を射出する投石機を作った猛者が登場

位置エネルギーを利用して物体を射出する投石機の一種・トレビュシェットを自作し、「音速を超えるスピードで物体を射出する」という目標に挑んだ男性のムービーがYouTubeで公開されています。

How to Build a Supersonic Trebuchet - YouTube


Supersonic Projectile Exceeds Engineers Dreams: The Supersonic Trebuchet | Hackaday
https://hackaday.com/2021/12/01/supersonic-projectile-exceeds-engineers-dreams-the-supersonic-trebuchet/

屋外のテラスに座っているのが、音速を超えるトレビュシェットの製作に挑むデヴィッド・イードさん。

イードさんが手に持っているのは、ゴム製バンドの張力を利用して物体を射出するおもちゃです。

アームを回してバンドを引っ張った状態で発射体を取りつけて……

スイッチを押します。

すると、猛烈な勢いで射出された物体が段ボールの箱を貫通し、庭まで飛んでいきました。このおもちゃでも秒速50mで物体を発射できるそうで、人の目に当たるなどの危険には十分注意する必要があります。

ところがイードさんは、同様の仕組みのトレビュシェットで「音速を超えた速度で物体を射出する」ことにチャレンジしました。

トレビュシェットを製作する人々の多くは飛距離を伸ばすため、本体のサイズを大きくする傾向がありますが、今回イードさんは、スリングアームの回転慣性を最適化することで発射速度の向上を図ったとのこと。

計算やシミュレーションを繰り返し……

最適な部品の強度や寸法を導き出しました。

こうしてイードさんは、計算上では音速を超える秒速450mで物体を射出可能なトレビュシェットの製作を行いました。

完成したトレビュシェットがこれ。大きさはかなり違いますが、基本的な概念は最初に登場したおもちゃとほぼ同じだとのこと。

本体は木材で構成されており、ゴム製のロープや金属性のスリングアームが備えられています。

アームの先端に付いている部分に発射体をセットし……

ゴムを引っ張ることで蓄えられた位置エネルギーを一気に解放することで、アームが急速に回転します。

アームの遠心力も利用して発射体を射出する仕組みです。

実際にアーム部分を軽く回してゴムを引っ張り、先端に発射体をセット。

アームに添えた手を離すと……

勢いよく発射体が飛んでいきました。

しかし、これでは全く音速に届いていません。民家のある場所で試すのは危ないので……

人気のない場所へトレビュシェットを持ち出して実験することにしました。

しっかり発射体をセットしてから……

ハンドルを手で回してゴムを引っ張ります。

ゴムの寸法を測り……

理論上で音速を超えられる程度まで引っ張ります。ギリギリときしむ音が鳴り、かなりの力を入れてハンドルを回しています。

ようやくセッティングが完了。

「3・2・1」のカウントダウンの後……

目にも留まらぬ速度で発射体が射出されました。

トレビュシェットの仕上がりに満足そうな表情を浮かべるイードさん。

後にハイスピードカメラで撮影した映像を分析したところ、発射速度は秒速490mに達していたとのこと。

冬になってもイードさんはトレビュシェットを持ち出し、射出実験を繰り返しました。射出と共に「パーン」という、まるでライフルを撃ったような音が鳴っています。

トレビュシェットの設計・製作には3週間しかかからなかったとイードさんは述べています。