東レのエンジニアリング開発センターが挑んだ２つ目の挑戦は「ビニール傘滞空マッチ」。
魔改造したビニール傘を飛ばし、滞空時間を競うというもの。
東レチームは２つのモンスターで挑んだ。
第２試技に登場した「うきうきアンブレラ」を徹底解剖する。
- 一、ビニール傘の魔改造であること
- 一、ビニール傘の滞空時間が長いチームが優勝
- ー、傘とは、「雨が当たらないよう頭上に広げさしかざすもの」である
- ー、高さ1.5ｍ地点から投げ、空中でビニール傘が開くこと
- ー、試技は二回、改造費は5万円以内
- ー、失敗しても構わない
- ※本ルールは、ビニール傘の魔改造内容を解説するための、独自の要約となっています。
説明の簡素化のため、番組と異なるニュアンス・解釈の表現になっている場合があります。
1.「うきうきアンブレラ」とは?
滞空時間に物理的限界がある自由落下方式と並行して、動力を使うことで重力に抗い、より長時間の滞空を狙った“羽ばたき方式”による検討も行った。創る人／見ている人がワクワクすることにチャレンジしたいという思いもそこにはあった。
そして誕生した「うきうきアンブレラ」は、持ち手の軸に取り付けられた３つのサーボモータを制御することで、“傘の開閉”と“羽ばたき”を可能とした。雨を凌げる大型サイズであることに加えて、「開く君へ」と同様に徹底した軽量化を行い、動力を備えながらも重量は生贄傘の約2/3となる216ｇに抑えている。
羽ばたき方式では“空中で翼を自動展開した後で、羽ばたきによる推進力で飛び続ける”という飛行方法をイメージし、それを実現するために様々な工夫が施された。
2.「うきうきアンブレラ」の技術ポイント
“傘であること”と“飛行能力”の両立は困難を極めた。
試作機では重力に完全に抗い、高度を上げながら長時間飛行が可能であったが、畳んだ状態が傘に見えない／雨を凌ぐには窮屈などの意見が挙がった。そこから、“傘とは何か？”という議論を繰り返し、カーボンのしなりを活かすことで畳んだ状態で持ち手の軸上にすべての骨を集約できるよう設計変更を行った。また、雨をしっかり凌げるよう翼の奥行きサイズも400mmから600mmに拡大した。
これにより“傘”にできた一方で、重量の増加や翼形状の制約も出てきたため、飛行の難易度が飛躍的に増加した。ここでも徹底した軽量化を行うとともに、トライアンドエラーを繰り返して翼形状の作り込みを行い、“傘であること”と“飛行能力”を両立可能な設計を実現した。
「うきうきアンブレラ」は機体に取り付けられた１つのボタンで操作できる。傘として使う際はボタンの単押しで開閉を切り替え、滞空レースの際はボタンの長押しによって飛行モードにする。
飛行モードは、『待機』『滑空』『羽ばたき』の３ステップによって成り立つ。
まず、ボタンの長押しをキープし、翼を閉じた状態で『待機』する。投擲されるとボタンから手が離れるので投擲されたと判断し、翼を広げて『滑空』する。上反角（20°）を付けて滑空することで、投擲時の傾きを打ち消し、姿勢安定化が可能となる。最後に時間経過で、翼の『羽ばたき』を開始する。上げ角＞下げ角とすることで、姿勢安定性を保ち、さらにロングストローク（90°）を高速（2.5Hz）で羽ばたかせることで、飛行に必要な推進力を発生させる。
このようにして最適化された設計と飛行制御によって、閉じた傘の状態から空中で翼を自動展開し、羽ばたきによる推進力で重力に抗って滞空する、「うきうきアンブレラ」が完成した。
