MAIN DOCK-B YDD-NCC1701-A USS.ENTERPRISE
数回の改修を終え、1701-Aはほぼ完成形
1979年に公開された映画「スタートレック」に出ていたエンタープライズ1701refit。（正確にはA型ではありません）
このデザインはとても好きですね。そして当時のオプティカル技術による美しいエフェクト映像・・・、これを見ていなければ今の自分はないかもしれないという思い出深い映画です。90cm近い大型モデルが映画のようにゆっくりと動き出す・・・、その瞬間、長年の夢が達成されたような気がしました。 動画は映像ラウンジにて公開中です。
水密サーボから防水ケース入りサーボへ、３Ｄノズルの形状変更、ポンプの大型化、何回かの大幅な改修を終えて、2008年5月ようやく当初思い描いた性能が実現しました。この船体はひとまずこれで完成とします。
そして完成はまた次のステップへの始まりと続きます。今回各部の十分なデータが集まりましたので、これを元にエンタープライズ1701refit製作へと再び挑戦するつもりです。
ENTERPRISE-1701-A モデル情報 （黄色は2008/5月の改造部分）
・ベースモデル：ポーラライツ 1/350 ENTERPRISE 1701-A
走行メカニズム
・推進方式 ポンプジェット 工進製バスポンプKP-25
・舵取り方式 3D推力変更ノズルシステム（3Ｄアクティブ・ダイブ）
コントロールシステム
・4ch R/C システム
・サーボモーター（GWS-PICO+防水サーボケース×２、レーザースイッチ用サーボ×1）
・アンプ GWS GS600
・受信機 REX5→フタバＲ156Ｆ-40MHz
・バッテリー 動力用ニッケル水素
単３型8本 レーザー発振用単5型２本
・動力用モーター バスポンプ （400クラスモーターに換装）
電飾システム
・点灯用LED 高輝度3mmLED×50個以上
・点滅灯用LED 高輝度3mmLED×8個 LED点滅回路
・点灯用/点滅用バッテリー 単４型×6本（各３本づつ）
特殊装備
・レーザー発振装置×2基
・レーザー用バッテリー 単５型×２本
●History
・2005/4 設計開始
・2006/1 建造開始
・2006/4 テスト航海
・2006/5 JAMSTEC一般公開で
デビュー
・2007/3 辰巳国際水泳場水中
ロボットコンベンション
用に防水強化
・2007/10 新型３Dノズルへ換装
・2008/5 内部パーツの見直しと
大幅な交換改修作業
2006年、2007年、2008年5月のJAMSTEC一般公開にてデモ走行。30分をトラブル無しに走りきる。
●推力偏向メカ一体型メカシャーシver.1。
内部は配線だらけです。電飾も点灯用と点滅用の配線が必要で、さらにレーザー用、バッテリー配線があり、組みながら混乱してしまいます。第二船体のシャトルベイ開口部に３Ｄノズルを配置して操縦をコントロール。NX-01とヤマトでテストを重ねたこの方式は、水中での浮力バランスの調整と組み合わせればこの大きな船体をも自在に動かす事が可能です。第二船体のシャトルベイ開口部に３Ｄノズルを配置して操縦をコントロール。NX-01とヤマトでテストを重ねたこの方式は、水中での浮力バランスの調整と組み合わせればこの大きな船体をも自在に動かす事が可能です。当初は写真のようなサーボ自体を水密化した水密サーボを使っていました。
2007年5月に就航した1/350のヤマトのノズルシステムでいくつかの新しいヒントを得て、同年10月に新型3Ｄノズルを搭載、旋回性能の向上を果たしました。 ただ、運行開始から数回にわたるサーボ交換や整備を繰り返すに当たり、この一体型構造の問題点が露見。つまり、サーボとノズルだけ調整するのに一々全部はずすのも効率が悪い・・・。さらにポンプ交換やメカの交換などを考えると分割型とした方が整備しやすいと言うことが判明。この部分は次回設計時に考慮する必要がありそう。
●完全密封式水冷メカボックス。
水中で注意することにメカの熱の問題です。車や飛行機のラジコンと違いメカは完全に密封された空間に設置されています。つまり熱の逃げ場がありません。一番熱を出すのがアンプ、つまりスピードコントローラーなのでその熱をどうするかが課題となります。左の写真のボックスからコの字型に飛び出しているのがアルミ板のヒートシンクでボックス内ではアンプの発熱部分に繋がっています。アルミは熱伝導率が高いので発熱した熱はこの部分を伝わって即座に水中に放熱されます。
都合のいいことに周りはすべて水ですから空気よりも冷却効率が良くなるのは明らかで、デメリットをメリットに変える方法をとっています。アンプと受信機を小さなボックスに詰め込まなければならないための苦肉の策ですが、ヴォイジャー、ヤマト、そしてこのエンタープライズもこのおかげで問題なく長時間動かせます。
●推力偏向メカ一体型メカシャーシVer,2。
2007年3月の辰巳水中ロボットコンベンション用にサーボの防水を強化。Jamstecの水深3.3ｍに対して辰巳は5ｍの深さがありサーボ自体を改造した水密サーボでは耐えられないと判断、サーボ自体を防水ケースに入れるという防水サーボを製作、より完璧な防水対策を施しました。2008年5月にポンプを工進製KP20 からKP25に交換。一回り大きな物に換装することでパワーアップを図りました。
ポンプ交換の主目的は速度の向上ではなく旋回性能の向上でしたが両方共に満足いく結果が得られました。スピードも若干上がり新型ノズルとの相乗効果で旋回半径は3/4ほどになりました。 スピードに関しては水中映像を見る限りあまり変化はないように思えますが実際操縦すると今までより速くなったことが確認できました。ただ、ポンプに関しては更に大型の物も搭載は可能ですが、これ以上速度が上がると旋回時のバンクがきつくなり、自分の思うイメージに合わなくなると思うので現状がベストバランスであると考えています。
ただ、昨年までは黄色かったポンプが今年のモデルチェンジでピンク色になってしまいました。機能的には改良が施されて良くはなっていますが、この色は・・・ちょっとどうにかして欲しいかなと・・・。見えないところだからまあ、いいんだけど。
●新型テーパードノズル 2007/10
初代ノズルは完全な四角い筒でしたが新型はポンプからのノズルの先にある３Ｄノズルはポンプ側が広く噴射口側が狭いテーパードノズルになっています。これは防水ケース入りサーボにしたときに、ケースの大きさの制約からサーボホーンが短くなりリンクロッドの移動量が減少したためノズルの切れ角が小さくなってしまった事を補う目的でこの形状になりました。直進時にはポンプからの吹き出し口とほぼ同じ大きさの開口部のため抵抗にはなりませんが、最大角で方向を変えたときにはこのテーパーの分だけ切れ角が稼げます。
つまり同じ切れ角度でより大きく水流の方向を変えることが可能になります。 もともと推力偏向方式は舵より方向を変える効率が高いため、舵ほどの切れ角が無くても同じ効果を出してくれるので、リンクロッドの移動量不足による舵の切れ角が少なくなることを補うことが出来ます、 これは1/350のヤマトのノズルを作るときに噴射口のコーンを利用して制作した時に気がつきました。エンタープライズの制作のために1/500のヤマトを作り操縦性を確認し、そしてエンタープライズを作ったノウハウを投入して1/350のヤマトを作り、そこで気がついた技術をまたエンタープライズにフィードバックする。 制作を続けていくことの大切さを改めて感じています。
●パワーユニットはバスポンプ、サーボは完全防水ケース仕様
第２船体の中央に配置しているのが市販の14Ｌ/分のバスポンプに400クラスモーターを載せ替えたもの。安価で簡単な方法です。取水口は船体前部の植物プラントの窓と船体の窓すべて。キット付属のクリア透明パーツを使わないのはそのためです。また船体各部の隙間などを埋めないのは取水だけでなく空気の排出にも利用できるからです。内部に空気が残ると時間と共に水に溶けて浮力変化が起こるため、操縦性の変化が起こりやすくななります。そこでなるべくスムーズに内部の空気が抜けるのにもこのラフな合わせ目は一役買っています。まぁ物は考えようです。
サーボは水密サーボをやめてサーボに合わせた水密ケースを作り内部にサーボを組み込んでいます。水密サーボは短期的には使用可能ですが、１年２年という長さを考えると防水効果を維持させるのが難しく、結局はヴォイジャーで使用した防水リンクロッドを使う方法が耐久性的にも耐圧的にも有利なのでこの方式に変更しました。
●3Dノズルは２つのサーボで稼働
サーボは防水サーボケースに入れたため配置がぎりぎりなことになりました。ここまでくるのに３回ほど作り替えているのでなんだか作りがぐだぐだに・・・、でも機能は問題ありません。サーボケースの水密を維持するためにリンクロッドはOリングで両側をシールしたグリス入りのパイプを使用しています。そのためノズルとのリンケージがこういう形になりました。このＳ字型のリンクは1/350のヤマトの時に使った方法です。ヤマトもノズルとサーボの距離がないため、リンケージの位置あわせのためにこういう方法をとっています。ヤマトで考えたアイデアをまたエンタープライズに流用しました。
サーボ自体は完全密封されているためサーボが壊れたりする以外はケースをばらす必要もなく、リンクロッドの防水用のグリスも半年に一回ぐらい補充すればよいので、ほぼトイラジのようなメンテナンスフリーに近い構造になっています。また浸水した場合の対策として、サーボケースに穴を開けてネジを埋め込み、万が一浸水した場合はそのネジをはずして熱帯魚用の空気ポンプなどで強制的に空気を送って乾燥させる、と言う方法もあります。これでまたしばらくは使えるようになりますが、一年ぐらいすると内部が錆びてくるので結局は一度浸水したらいずれはサーボ自体を交換する必要がでてきます。
●妥協の産物 ３Ｄノズル
第２船体のシャトルベイに位置する３Ｄノズルは航行方式の要ではありますが、同時に見た目としてはオリジナルデザインを壊す結果となりました。
基本的に船体にオリジナル以外の装置は付けたくないのですが、エンタープライズにはヤマトのように噴射口がありません、ですから何らかの方法でコントロールする仕組みが必要になります。
たとえばスラスターとかでも船体に噴射口を開ける必要がありますし、ナセルのパイロン（ウイング）を利用したVテールコントロールと言うことも考えにはありました。しかし旋回時にパイロンが動くと言うのも見た目的にどうかと思いますので最小限目をつむるところとしてシャトルベイの所を利用することにしました。全長89ｃｍの中のわずか3ｃｍ角の３Ｄノズル・・・。これが私の思う許さざるを得ないところです。 また、円盤部とワープナセル、パイロン部分で主な浮力を稼いでいるので第２船体はちょうどつり下がった状態になります。そこで舵を切りますから必然的に旋回時はバンク気味になります。宇宙空間ではバンクさせる必然性は無いかも知れませんが、見た目的には美しい旋回姿勢になります。これは・・これで良いんじゃないかと思います。
ポンプの推力アップは旋回性能の向上が目的でしたが、効果があると同時に一つ問題が起こりました。それはバンク角が大きくなってしまうこと。この3Ｄノズルは吹き出し方向が上下左右斜め自由に動きますからその状態でも姿勢を安定させることは出来るので現状ではさして問題ありませんが、更に推力アップをしてしまうと旋回の初期段階でエルロンのような船体をバンクさせる効果が出てしまうため、これ以上のパワーアップは必要ないと判断しました。 船体を90度傾けてそこから戦闘機のように旋回していく、というのはやはりエンタープライズにはふさわしくないでしょう。
●円盤部は電池ケースと浮力材
ごちゃごちゃしてるのはNX01と同じですがLEDの数は円盤部だけで上下あわせて14個使用しました。主要メカを第二船体に集中させたので円盤中央にバッテリーを配置。ケースの周りは硬質な発泡材、円盤外周は補助浮力材を配置、当然これだけでは浮力を稼げないのでワープナセルやパイロンにも浮力材を追加しています。
センターの電池ボックスはアルミ製、蓋はアクリル板になっています。またケース内部には電池ボックスがありニッケル水素の単３が8本はいります。 こういう場合通常はヴォイジャーのバッテリーのように複数のバッテリーをパックにして使用するのが定番なのですが、エンタープライズの基本コンセプトにはどこにでもあるような素材、バッテリーを使って制作するという考えで始めましたので、あえてバッテリーをパック化せずに電池ボックスを使用すると言う方法をとっています。
ここで問題になったのはバッテリーの発熱です。運転時にはバッテリー自体も70℃近くになり接点部は更に高温になります。ケース自体はアルミで放熱効果が高くしかも水冷になるので船体部への影響はありませんが、電池ボックスをアクリルなどで作ると熱で変形してしまいます。 簡単な解決方法はバッテリーをパックにして電極をハンダ付けしてしまうことですが、それは結構難しく（ヴォイジャーや1/500のヤマトはパックにしていますが）高価な模型用充電器が無くてもホームセンターで売っている充電器で充電できるようにする事を考えると電池ボックス自体を耐熱化せざるを得ません。 そこで電極部側の両側のプレートを５mm厚の木材にして熱を遮断する構造を作りました。 発熱と言っても木が燃えるような温度にはなりませんし、走行停止後５分もそのまま水につけておけば十分温度が下がります。
次回作の時にはリポバッテリー搭載で設計しますが、それはアンプ自体がすでにリポ専用という流れになってきていているからです。
水の中で使う物なのであんまりリポは使いたくはありませんがこれも時代の流れとあきらめるしかなさそうです。
●電飾
円盤部、第二船体、ワープナセル、点滅航行灯など、とりあえず可能な限りLEDを仕込みました。その数50個以上・・・。
しかし、断念した所もいくつかあります。私が思うに電飾はこの船体の美しさの 一部だと思うので妥協はしたくなかったのですが、強度アップのための補強や走行メカなどの配置、そしてバッテリーの配置などディスプレーモデルと違いいろいろな制約があるのも事実です。それでもこれだけの電飾を組み込めたと言うことに一応の満足感はあります。しかし、次回作の時は更に進化させた電飾システムを搭載予定です。
●ワープナセルは間接照明
ワープナセル内は左右共に電飾用のバッテリーが配置されています。ブルーに光る部分はLEDを左右各９個づつ配置してLED拡散キャップを使用しつつ間接光を利用してなるべく均等に光らせようとしています。しかし、効果はあるものの光のむらをとり切れません。青色クリアの発光部分には内側に0.3mm厚の白色プラ版を貼り付けてなるべく拡散した光が当たるように配置しています。電池ボックスはアクリルパイプを利用してOリング付きのキャップで水密化しています。Oリングというのは実は防水パーツにはあまり適さないのですが、ここは無稼働なので水漏れもせずに使用できています。ただ、Oリング自体は消耗品なので定期的に交換する必要があります。
また、このワープナセルははめ込み式になっていて工具を使わずにはずすことが出来ます。本来ネジ止めすべき所ですが、なるべくネジを見せたくないのとこの部分に入る浮力材の増減でバランス調整を行いますから簡単に取り外せる必要があります。ただ、最初はほぼ隙間なくはめ込めていたのが経年変化で変形し、現在は若干後ろ端が外側にそってきてしまいました。これは要検討部分で次回の課題です。
●組み立てが先か塗装が先か・・
この船体の場合一番の問題は塗装です。組み立ててパテ埋めをしてきれいにあわせ目を消したいのは当然ですが、そうするとバランスをとるための浮力材の調整が出来なくなります。またこれだけ大きな船体を完成してから塗装するとなると・・・。組み立ててバランスをとって走行試験をして、最後に塗装というのは理想ですが、季節や水温でバランス調整が必要になるので、分解、バッテリー交換やメンテナンスの為に常時開け閉めできるようにする必要があります。ビスが見えるのがイヤでワープナセルや第二船体の下部などは独自の方法でビス無しで開け閉めが出来るようにしていますが、円盤部だけは40ｃｍありますからどうしてもその方法だとゆがみが出てしまいます。そこで仕方なく円盤部分だけは６本のビスでがっちり止める方法をとりました。まぁ仕方ないですね、ディスプレー用のモデルではありませんから。
塗装に関しては船体内部にLEDを仕込むため内側も遮光用の塗りが必要になります、まず遮光用のブラックで塗装し、その上からつや消しホワイトを塗るって内部で発光させた光りを拡散させます。これをほぼ船体すべてに施してから内部メカの組み込みを始めます。また、外側も３度塗りをしてからアズテックやカラーリングをします。また、デカールを貼った後も３回ぐらい時間をあけてセミグロスの水性クリアーでデカールを押さえます。このあたりのことはtecknoteにも書いてありますので知りたい方はご覧ください。
●２基のレーザーユニットを装備しました。
レーザーを光子魚雷の発射口から発射します。これの目的は・・・実は操縦用の目安です。3.3ｍのプールを上から操縦すると船体の上下の向きが判断しにくいと気があります。そこでそういうときだけレーザーを発射してプールの底や壁面に照射したドットで確認する、というわけです。これはプロポからのコントロールで自由にオンオフできます。
写真は煙を吹きかけてレーザー光が出ている様子を撮影しました。イメージ的にはこうなんですが現実的に水の中がきれいだとこういう光りのラインは見えません。レーザーショーなどでもスモークを焚かないと光りのラインが見えないのと一緒です。私のエンタープライズの動画でレーザーのラインが移っているものが一回だけありますが、あの時はプールの水ががほんのわずかに濁っていたためで後にも先にも映像で確認できるのはあれだけです。また、撮影しようと思ってカメラに向けて発射してみたり（無茶なことするな・・・笑。）しますが、カメラマンが気がついて避けるためにカメラを振ってしまいなかなか撮影できません。
ただし、安全のために発射口には若干ディフューザーをかけて光量は落としてあります。
もちろん映像の編集でもイフェクトをかけてレーザー光を追加するなんてことは簡単に出来るのですが、それをやってしまうと走行自体も疑われかねないのでやりません。そのうち特別版として断った上でそういう映像を作るかも知れませんが・・・。
●定期メンテはこんな感じ。
メンテナンス時はこんな感じでひっくり返します。ポンプを換装するために作業しているのを撮影してみました。このエンタープライズのメンテナンスはサーボのリンクロッドのグリス補充とバッテリーケースの防水パッキンの交換だけです。グリスはシリコングリスを使い、一度補充するとほぼ１年そのままで使えます。防水パッキンも１年に一度程度の交換ですんでしまいます。アンプや受信機に関しては問題がない限りメカボックスのケースも普段は開けません。
バスポンプはお風呂の水をくみ上げて洗濯に使うという一般的な家庭で使うエコ商品ですからそもそもメンテするなんて言う発想はありませんし日本製の工業製品の優秀さで２年使った交換前のポンプも問題があって交換したわけではありません。今回はパワーアップのために交換したので、はずした物は1/350のヤマト用にスペアに取っておきます。
そもそも、水中のラジコン自体通常はメンテナンスが大変です。ラジコン潜水艦などは稼働部や防水部分の劣化なども相まって走行毎のメンテナンスが通常は必要になります。私のエンタープライズはいわば大きなトイラジ感覚で扱えるように作りました。走行以後は水気を切って乾燥させるだけ。 もちろんトラブルが起こらないわけではありませんが、それは起こったときに対処すればいいだけで、逆に普段はメンテのしようがないというのも事実です。長く遊ぶためにはこういった配慮も必要なんだと思います。
私自身作るより動かして遊ぶほうが楽しいタイプなので、なるべく手をかけずに維持したいと思っています。
また、作るときにもそういうポリシーで作っていきたいと思っています。