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株式会社スリー・ディー・エス
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製品情報・機能比較

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パトリック・シュレマー氏

「Alibre Design Professional でビンテージ複葉機を再構築」
  • ドイツの設計者、3D CAD を使って旧式のエンジニアリングと最新技術を融合
ビンテージ航空機のファンにとって、地元の模型店で尺度 1:72 のモデルファイターを買ったりすることは、珍しいことではありません。しかし、パトリック・シュレマー氏のように、1:1 尺度で実際の飛行機を作ってしまう人もいるのです。

「私は Alibre Design Professional を商業目的で使用していません。私は企業のオーナーではありません。私は、趣味のために使っています。でも、飛行機のパーツを趣味のために作っているというと、少し不思議に感じるかもしれません。実際、Alibre を使って飛行機全体を設計しました。これは現在、80から85%完成しています。また、最近は新しいプロジェクト、Heinkel HE51の着陸装置を作成しました。」

シュレマー氏は、自由な時間をアンティークの飛行機のレプリカ作成に費やしています。完成したら、コックピットに入り、ゴーグルをつけ、スカーフを巻けば、空のかなたに舞い上がる気分を味わえるでしょう。

Heinkel HE51 は、1935年のドイツの複葉機で、2つの世界大戦の間に勤めを果たした戦闘機です。Heinkel 社は、1から280の間まで、散発的に番号の付けられた航空の初期の歴史に残る一連のHEモデルを作成していました。HE51 は、複葉機設計の進化の頂点を表しており、最後に残る例の1つです。スペイン内戦で実戦に使われた後、HE51、そして複葉機全般は時代遅れとなりました。戦闘機としては、より性能の高い単葉機が取って代わり、第2次世界大戦での中心的役割は単葉機が果たしました。

シュレマー氏の趣味はちょっと変わっているかもしれませんが、このように大きなスケールに取り組んでいるのは彼だけではありません。シュレマー氏は、他の航空ファン、ピーター・デイビス・ガーナー氏とスヴェン・ジャンセン氏の行っていた Heinkel の再構築プロジェクトに参加しました。シュレマー氏は、雑誌の記事でプロジェクトについて読み、チームに参加しました。

「記事で読んだ人に電話すると、それが今では親しい友人であるピーター・デイビス・ガーナーさんだったのです。その最初の電話はいつの間にか30分の長電話になっていました。」とシュレマー氏は思い起こして言いました。「私達は、そのときの会話で、設計、応力解析の面でまだまだ解決しなければならない問題があるという結論に達しました。ピーターは建築家であり、専門は再設計だったのですが、メカニカルエンジニアリングの方面での経験はありませんでした。古い計算式も応力解析もなく、また完全な図面などもまったくなかったので、すべてを ゼロから始めなければなりませんでした。ですから、私が協力を申し出たのです。」

  • 図面の作成
HE51 チームの最初の難関は、複葉機の図面を作成することでした。この70年前の複葉機は既に実物が存在しておらず、元の図面などは残っていなかったので、大変な作業でした。

「戦火を免れた部分的な図面が少しだけありました。これまでのところ見つかった情報源は、この飛行機のメンテナンスについて書かれた軍の古いマニュアル数部だけです。これらのマニュアルには、寸法は記載されていませんでしたので、推測するしかありませんでした。これを行うため、パーツの見た目が大体分かっていなければなりません。これは、3D モデルが手元になければできないことです。」とシュレマー氏は説明しています。

シュレマー氏がプロジェクトに参加したとき、シュレマー氏は、図面を 2D CAD ではなく、Alibre Design Professional でソリッドモデルアセンブリとして作成することを勧めました。3D モデルを使うことにより、シュレマー氏は、有限要素解析プログラム、ALGOR に 3D データをインポートし、構造に対する応力を解析することができます。

Alibre モデルなら、元の寸法がなくても、アセンブリ全体でパーツの釣り合いが取れているようにできます。「2D 図面では、パーツ間の干渉やクリアランスを見ることができず、パーツ同士がどのように動作しているかを見ることができません。Alibre で 3D モデルを使うことにより、別の視点からも見た目をチェックできます。」

  • 国際的なパーツの探求
HE51 の構造のほとんどは、伝統的な複葉機の構造から推測することができました。今日の航空機から想像するような硬い金属や合成物質とは違い、複葉機の外側を覆うシェルは柔らかいものでした。機体は、鋼管でできたトラスシステムとして構築され、軽量の布地で覆われていました。同様に、翼も木の構材やけたを使ったトラス構造であり、布地または薄いトウヒで覆われていました。

凧のようなこの構造は、デリケートなように思えますが、複葉機はかなりの重さを運ぶことができます。エンジンが設置された後の機体の重さは、およそ2トンです。ですから再設計の際、応力と荷重を処理できることが特に重要になります。特に着陸装置の部分が重要で、シュレマー氏はまずその部分で解析の専門知識を発揮しました。

「この古いメンテナンスマニュアルから基礎的な情報は得ることができました。ブレーキやタイヤのメンテナンス方法などです。けれども、これらはメカニックを対象に書かれたモノではありませんでした。マニュアルにあった図のいくつかを参考にして、着陸装置の構造を理解しました。それを見て、この複葉機の着陸装置が実際には非常に複雑だったことが分かりました。私達は、現在、入手可能な部品を使って構造のほとんどを再設計することにしました。」

安全性を確実にするため、チームは伝統的な複葉機の構築方法から少し違う方法をとりました。チームは、伝統的な構造に良く似てはいるけれど現代的な方法を採用することにしました。必要となる着陸時の荷重計算がすべて完了した後、シュレマー氏は、コンポーネントを見つけるため、 全世界から調査を始めました。ヨーロッパ全土をくまなくチェックすると、チームの求めている仕様で、予算内で緩衝装置を構築できるのは、ウクライナにある工場だけであることが分かりました。ブレーキと車輪は更に西の米国で見つかりました。

「オハイオ州クリーブランドの Parker-Cleveland 社のエンジニアと話しましたが、彼らはとても親切で、現代の製品ラインのどんなコンポーネントなら昔のブレーキシステムや車輪・タイヤアセンブリと合わせて使えるか、理解するのを助けてくれました。その結果、双発機 Beech Bonanza のブレーキとホイールシステムを使うことになりました。私達の着陸装置は、Parker-Cleveland からもらった 2D 図面に大きく依存しています。」とシュレマー氏は語りました。

  • 大仕事
旧式の飛行機の構築にハイテクツールを使うことについて、シュレマー氏は、3D を取り入れたことには多くの利点があったと話しています。

「Alibre Design は、全体のプロジェクトを1つにまとめる役に立ちました。このプロジェクトの前から、コストが低いことから私の個人的なプロジェクトにも Alibre Design を使っていました。Alibre での価格/性能の比率は非常に高いので、大金を払わなくても多くの機能性を得られます。これは、自分自身のプロジェクトでの作業を行っている場合には、特に重要な点です。」Alibre Design Professional パッケージは、大抵の商業用メカニカルデザインプログラムのおよそ5分の1の価格で購入できます。

「これは、複雑なシステムでも使えるプログラムです。エンジンは多分その次の難関でしょう。Alibre Design Professional を使ってエンジンのすべてをモデリングすることになると思います。」HE51 に搭載されていた元の750 HP エンジンは BMW VI でした。このモデルは、ドイツに2、3点、実物が残っているだけでした。着陸装置の設計と同様、エンジンの再構築も、現代の既存の装置を見つけること、そしてそれ以外の部品は最初から再設計することの組み合わせになると予想されていました。

ソフトウェアのテクニカルサポートリセラーを飲みに誘うのはいまどき珍しいかもしれませんが、シュレマー氏は是非、そうしたいと語っています。「私の利用している Alibre 代理店、ドイツの O-Punkt CAD のラルフ・シュローダー氏は、非常によくしてくれました。彼は、標準的なサポートで期待するより、ずっと多くのことをしてくれました。」

このように大規模な趣味を選ぶことの欠点は、作品が完成するまでに時間がかかるということです。「私達は、商業目的でこのプロジェクトを行っているわけではなく、通常の勤務時間外ですべてを行うので、かなり長いプロジェクトになります。」これまで、この飛行機に3年を費やしましたが、シュレマー氏、デイビス氏、ジャンセン氏がビンテージ戦闘機を乗り回すまでにはまだ数年かかるかもしれません。

「この飛行機は、オリジナルがそうだったように、非常に扱いやすくなると思います。当時のデザインは、非常に優れたものでした。この飛行機がとても扱いやすく、飛ばしやすいものだったという報告をいくつか見つけています。私達は全員、是非、この飛行機を飛ばしてみたいと思っています。」とシュレマー氏は語りました。それまでの間、3人は、3D モデリングとトラスの構築を楽しみながら過ごすことでしょう。「かなりの作業ですが、とても楽しい作業でもあります。私達は本当に楽しみながら作業をしています。」


Heinkel HE51 再構築プロジェクトについて

Heinkel HE51 再構築プロジェクトは、3人のドイツ人設計者、ピーター・デイビス・ガーナー氏、スヴェン・ジャンセン氏、パトリック・シュレマー氏によるボランティア共同作業であり、第1次世界大戦と第2次世界大戦の間に生産された戦闘機、クラシック Heinkel HE51複葉機の初のビンテージレプリカの作成プロジェクトです。
このプロジェクトに関する詳細は、 http://www.he-51.de/ をご覧ください。


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