厚紙製羽ばたき飛行機カミソプター

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Summary
厚紙をレーザーカットしたパーツで組むゴム動力の羽ばたき飛行機です。
紙製の羽ばたき飛行機はたぶん世界初ではないかと思います。
今回はタケソプターの派生版ですが、デルタ・ツイスターなど他のデザインにも応用できそうです。

Materials

    Tools

      Blueprints

        Making

          1. 厚紙(ボール紙) 0.45~0.5mm厚 
          2. 3Dプリント用ABSフィラメント 長さ140mm
          3. 0.8mm径ステンレス線(またはピアノ線) 長さ60mm
          4. 模型飛行機用ゴム(FAIラバー)2.4mm幅 長さ400mm
          5. 極薄手の食品用ポリ袋
            以上は1機分の材料です。
            厚紙は国内ではDAISOや文具店で入手できます。
            ABSフィラメントがない場合は竹ひご等で代用可。
            ステンレス線はホームセンターや釣具店で入手できます。
            ステンレス線がない場合はゼムクリップで代用可。
            FAIラバーが手に入らない場合は輪ゴムで代用可。

          • カットパターンを使って、お手持ちのレーザーカッターで用意した厚紙をカットしてください。
            A4サイズの厚紙1枚から2機分のパーツを切り出せます。
            レーザーカッターは各地のメイカースペースなどでも利用できます。
            1. 強力接着剤:レーザーカットパーツの組み立て用
            2. 定規:レーザーカットパーツの組み立て用
            3. 先細のラジオペンチ:ステンレス線の曲げ加工用
            4. カッター:翼面フィルムの切り出し用
            5. スティックのり(強力タイプ):翼面フィルムの接着用 
              接着剤は紙用で速乾性のものであれば何でもよいですが、ハケ付きの瞬間接着剤と硬化促進剤を併用すると、乾燥の待ち時間がなくスピーディーに製作できます。
              定規はレーザーカットパーツを折り曲げる際の治具として使います。しっかりした金属製のものがおすすめです。
          • 点線上の折り曲げ線に沿ってパーツを画像のように折り曲げます。
            テーブルの縁にパーツをあて、定規で押さえて、まっすぐ折り曲げるようにします。
          • パーツ同士が接するところに沿って接着剤を塗布して接着します。
            力がかかるので、しっかりと接着してよく乾燥させます。
            ハケ付きの瞬間接着剤と硬化促進剤を併用すると、乾燥の待ち時間がなくスピーディーに製作できます。
          • 点線上の折り曲げ線に沿ってパーツを画像のように折り曲げます。
            テーブルの縁にパーツをあて、定規で押さえて、まっすぐ折り曲げるようにします。
            パーツ同士が接するところに沿って接着剤を塗布して接着します。
            力がかかるので、しっかりと接着してよく乾燥させます。
            ハケ付きの瞬間接着剤と硬化促進剤を併用すると、乾燥の待ち時間がなくスピーディーに製作できます。
          • 点線上の折り曲げ線に沿ってパーツを画像のように折り曲げます。
            テーブルの縁にパーツをあて、定規で押さえて、まっすぐ折り曲げるようにします。
            パーツ同士が接するところに沿って接着剤を塗布して接着します。
            メインパーツの裏側に補強パーツを接着します。
            力がかかるので、しっかりと接着してよく乾燥させます。
            ハケ付きの瞬間接着剤と硬化促進剤を併用すると、乾燥の待ち時間がなくスピーディーに製作できます。
          • 0.8mmのステンレス線を、先細のラジオペンチを使って画像のように曲げます。
            ゴムかけ部とクランクの間の距離は15mmとします。
            クランクの回転半径が10mmになるようにします。
          • 正方形のパーツ2枚と円形のパーツ(穴が小さい)を重ねて接着し、軸受け(前)を作ります。
            軸受けとクランクがこすれ合う円形パーツ部は、摩耗を防ぐため瞬間接着剤でコーティングし、さらにシリコングリスなどを塗布するとよいでしょう。
            長方形のパーツを折り目に沿ってコの字に曲げ、軸受け(後)を作ります。
          • クランクの前端を軸受け(後)に通し、次に軸受け(前)に通します。
            軸受け(後)の端部を軸受け(前)のスロットにはめ、しっかり接着します。
            クランクが軽く回転することを確認します。回転がしぶい場合は軸受けの穴をドリルなどで広げます。
          • 薄手の画用紙等から、カットパターンに沿ってテイルフィンを切り出します。
            厚紙の余りを使ってもいいですが、少し重くなります。
            切り出しにはレーザーカッターを使いますが、シンプルな形状なので手で切り出してもかまいません。
          • 胴体の後端で動力ゴムを固定するパーツを作ります。
            折り目に沿って二つ折りにして接着します。
            このパーツを使わず、短く折ったつまようじ等で代用してもかまいません。


        • 用意したポリ袋から翼面を切り出します。
          底辺360mm、高さ140mmの二等辺三角形とします。
          主翼基部には半円形(半径20mm)の切り欠きを入れます。
          二つ折りの状態から切り出せばカット回数が少なく、左右均等になります。

            • 胴体前部ポストに固定翼スパーを組み付けます。
              固定翼スパーは可動しませんので、しっかり接着します。
              前から見たときの胴体前部ポストと固定翼スパーの角度はおおむね直角になるようにします。
            • 動翼スパーは接着せず、可動するようにします。
              ABSフィラメントを胴体後部ステーの後ろから前に通します。
              テイルフィンを胴体後部ステーと胴体後部のスロットに差し込み、接着します。
              可動軸部の構成は後ろから以下の順番になります:
              後部ストッパー→固定翼スパー後部軸受け→動翼スパー後部軸受け→胴体前部ポスト→ワッシャー(2枚)→動翼スパー前部軸受け→前部ストッパー
              動翼スパーは軽く可動するようにしてください。動きがしぶいときはドリル等で軸受けの穴を拡げてください。
              前後のストッパーはフィラメントに接着します。
              フィラメントと胴体前部ポストも接着します。
            • 動力ゴムの両端を結んでループにします。
              ループにした動力ゴムを二重にしてクランクのゴムかけ部に通します。
              余分のステンレス線を曲げてゴム通しを作り、動力ゴムを引っかけて胴体前部の穴から通します。
              胴体前部の穴に軸受けをはめこみます。
              胴体後端には後部ステーパーツを先にはめておきます。
              胴体後端からゴムを引き出し、ゴムかけで止めます。
            • クランクの回転を羽ばたき運動に変換するリンク機構を組みます。
              動翼スパー基部のスロットにクランクの端部を通し、ストッパーで止めます。
              クランクの先端に、リード線の被覆をむいて作ったチューブをかぶせます。
              クランクを手で回すと連動して動翼スパーが羽ばたくようにしてください。

            • パーツが組みあがり、翼面を張る前の状態です。
            • 背骨(ABSフィラメント)と各翼スパーの上側にスティックのりを薄く塗布します。
              翼面を貼り付けます。まずABSフィラメントと翼面中央部を合わせて貼り、次に固定翼スパー、そのあとで動翼スパーの順番で作業します。翼面はほどよいテンションで張るようにしてください。
              クランクを手で回すと動翼がスムーズに羽ばたくことを確認してください。
            • おつかれさまでした。これで完成です。
          • 動翼を押さえながらゴムを巻き上げます。40回くらい巻けます。
            動翼を押さえながら機体を水平に手で持ち、前方に向かってまっすぐ押し出すように軽く放します。
            機体が羽ばたきながらきれいに飛行すれば調整OKです。
            飛行テストの動画

            • 固定翼と動翼を水平か軽い上反角がついた状態にします(マスキングテープで仮止めするとよい)。
              ゴムを巻き上げない状態で機体を水平に手で持ち、前方に向かってまっすぐ押し出すように軽く投げます。
              機体がきれいにまっすぐ滑空すれば調整OKです。
              機体が左右どちらかに曲がるときはテイルフィンを曲げて調整します。
                • 小型模型飛行機の製作手法として「しわ張り」があります。
                  フィルムをしわしわにしてから骨組みに張ることで、翼面に適度なテンションをかけることができます。
                  また、翼面のしわがトンボの翅の表面の凹凸のように空気の渦を生み出し、揚力を増す効果が期待できます。
                • 主翼スパーは、飛行を繰り返している間に、何かにぶつかったりして折れ曲がってしまうことがあります。
                  折れ曲がった場所の後ろから、コの字に曲げた厚紙の切れ端を接着して補強します。
                  折れ曲がる前にあらかじめ補強しておいてもOKです。
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              References

                Usages

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