私は研究プロジェクトに資金を割り当てる機関で材料科学のエンジニアとして働いています。理論的な仕事なので、余暇には実践的なことをするのが好きです。33年間RC模型を作り続けており、水陸両用車、潜水艦、ホバークラフトなど、珍しい乗り物が好きで、屋内でRC飛行船を操縦するのは私にとってまさにぴったりです。
初めて飛行船を作ったのは約12年前、比較的軽量なRC機器が手頃な価格になり始めた頃でした。最近のおもちゃは、小型ビデオカメラを搭載したヘリウム気球の飛行船です。本格的な監視には目立ちすぎますが、飛ばして空撮するのはとても楽しいです。市販のモデルよりも小型で、安定性と操縦性のバランスも優れています。
完全な手順のリストは次のとおりです。
ステップ1：必要なR/Cギア
- 約2.5g以下の超小型サーボ3個。Blue Arrowブランドのものを使用しました。これにより、プロペラ（モーターシャフト径0.7mm）を簡単に取り付けることができます。
- 超小型受信機：私はDelTang Rx33を使用しました。いずれにせよ、2g未満で、LiPoセル1個（一般的に1セルと呼ばれます）で動作する受信機を選んでください。実際には、マニュアルに記載がなくても、多くの受信機が1セルで動作します。サーボと受信機のコネクタが互換性があることを確認してください。互換性がないと、結局ははんだ付けが必要になります。DelTang DSM2受信機と青い矢印のサーボには、どちらも複数のコネクタバージョンが用意されています。Micron Radio Control、Plantraco、Aether Sciences RCなどの専門オンラインショップが、この点についてサポートしてくれます。
- 当然ですが、互換性のある送信機が必要です。3チャンネル以上のシンプルなもので十分です。
- 70～140mAh 1s LiPoバッテリー（および適切な充電器）：重量を10g以下に抑えるには、最小のバッテリー（70mAhで約2.5g）が必要です。バッテリーが大きいほど飛行時間は長くなりますが、飛行時間は飛行スタイルに大きく左右されますが、125mAh（重量3.5g）のバッテリーでも30分は余裕で持ちます。小型バッテリーでも15分以上は余裕で持ちますし、ラテックスバルーンの持ち時間も長くなります（ヘリウムガスの損失を補うためのバラストを増設できるからです）。
- バッテリーを受信機に接続するためのリード線 (これも専門の RC ショップがサポートします)。
- 小型プロペラ3個：Plantracoの32mm「バタフライ」プロペラを使用しました。0.7mmシャフトにフィットする、驚くほど高性能な小型プロペラです。Aether Sciences RCの「AESH34 – Hélice Micro」も非常に適しているようです。
- 直径1mm、長さ約30cmの炭素棒
- 約10cm×10cm、厚さ1mmのデプロン（入手できない場合は3mm厚のデプロンでも可）。バラストとしてパテを少々。
- 最後に、セロハンテープ（セロハンテープ、スコッチテープなど）、小さなペンチ、小さなゴムバンド、瞬間接着剤、ハサミを用意します。0.1g以上の精度の秤があれば便利です。はんだ付けは不要です。
送信機と飛行用バッテリーの充電器を既にお持ちの場合、必要な材料費は最大80ユーロ（約100米ドル）になります。サーボとプロペラを安く入手できれば、この費用は大幅に削減できます。さらに、2G受信機付きの少し大きめのバージョンを選べば、30ユーロ以下まで抑えることができます。
適切な送信機と充電器は50ユーロ以内で購入できます。Plantraco NanoBlimp本体より少し高価ですが、DSM2システムなので4種類以上の周波数に対応しています。
ステップ2：重量の決定、バルーンの選択
バルーンショップでバルーンを購入したり、ヘリウムガスを充填したりすることができます。また、使い捨てのヘリウムガス容器を持ち帰ることもできます。
まず、すべてのパーツの重量を測り、フィン（この時点ではサイズが決められていなかった）と接着剤、セロテープの重量を概算しました。重量はグラム単位です。
* 3 hacked servos: 3 x 1.7 * 3 propellers: 0.17 * Receiver: 0.68 * 80 mAh battery: 2.6 * 33 cm x 1mm diam. carbon rod: 0.4 * Battery lead: 0.3 * Depron fin (estimate): 0.5 * Allowance for tape and glue (estimate): 0.25合計: 10g* 3 hacked servos: 3 x 1.7 * 3 propellers: 0.17 * Receiver: 0.68 * 80 mAh battery: 2.6 * 33 cm x 1mm diam. carbon rod: 0.4 * Battery lead: 0.3 * Depron fin (estimate): 0.5 * Allowance for tape and glue (estimate): 0.25
そのため、このコンセプトは直径11インチのラテックスバルーン（一般的なパーティー用バルーン）や、少なくとも10gの浮力を持つバルーンに適していると期待されています。必要な浮力を得るためにバラストを追加し、時間の経過とともにヘリウムが失われるため、バラストを取り除いて調整します。
新品の11インチラテックスバルーンは、少なくとも11g（海抜300mでのメーカー参考データによる）を浮上させる必要がありますが、すぐに浮上能力の低下に気付くでしょう。バルーンショップでは、ヘリウムガスで膨らませるラテックスバルーンは、通常、内部に「ハイフロート」処理が施されています。これにより、浮力が増します。私が購入したバルーンは14g（海抜約30m）を浮上しました。最終的に125mAhのバッテリーを使用し、重量は11gになり、バラストは約3gになりました。予想通り、定期的にバラストを取り除いて調整する必要があり、約10時間後にはすべてのバラストが除去されました。しかし、1.5ユーロのバルーンとしては悪くない結果です。
しかし、新品の14インチ（約30cm）のラテックス風船は20g以上の浮力があるので、数日間は持ちこたえられます（これも「ハイフロート」を使用）。カメラバージョンでは、35g以上の浮力を持つ16インチ（約38cm）の風船を使用しました。
アルミホイルバルーンはヘリウムガスをはるかに長く（最大数週間、再充填も可能）保ちますが、固有重量が大きいため、適切な最小サイズは大きくなります。マイクロ飛行船用のアルミホイルバルーンとして私が最も気に入っているのは、Deutschen Zeppelin-Reederei GmbHが販売しているZeppelin NTで、揚力は約21gです。より一般的に入手できる代替品として、直径40インチのレター「I」があります。揚力は18gとカメラ付きバージョンとしては少々厳しいですが、カメラなし、または少しスリムな構造（カメラと推進力の両方を飛行用バッテリーから供給するなど、最後の手順を参照）であれば実現可能です。
ヘリウムについて：これらの小型飛行船では、浮力がほとんどないため、純度の高い（99%程度）ヘリウムの使用を強くお勧めします。かつてはヘリウムと窒素を混合した「バロナル」のようなガスが主流でしたが、現在ではほとんどのバルーンショップで純ヘリウムが使用されています。
ステップ3：サーボのハッキング
3つのサーボをハッキングするには、まずステッカーと、サーボを固定している小さな収縮チューブを剥がします。上部を取り外し、ピニオンを含むすべてのギアを取り外します（プロペラがモーターシャフトに合わない場合は、ピニオンはそのままにして、プロペラに穴を開けて取り付けることもできます）。下部を取り外し、モーターとポットを慎重に引き抜きます。ポットは接着されているため、モーターは簡単に取り外せます。ワイヤーを軽く引っ張れば、それでも取り外せる場合がほとんどです。もし不安な場合は、小型ペンチを使ってサーボケースの残りの部分を壊すこともできます。
回路基板の周りにテープを一層巻き付けて、回路基板が誤ってショートするのを防ぎます。
プロペラを外した状態で受信機に接続してテストします。電源を入れ、送信機の対応するスティックがニュートラル位置にある状態でモーターが動かなくなるまで各ポットを調整します。
どのスティックにどのモーター/機能を割り当てるかを選択します。私は通常、上下を「スロットル」に割り当てます（自動センタリング機能のないスティックが便利なため）。主推進力を「エレベーター」に、左右を「エルロン」に割り当てます（モード2の送信機の場合）。
ステップ4：組み立て
レシーバーもセロテープで巻き、1mm厚のカーボンロッドの中央にセロテープを少し巻いて固定します。操作性を高めるため、できるだけ長いロッドを使用しました。使用したギアでは約32cmでした。
バッテリーマウントはセロテープで作ります。セロテープの一部を、粘着面同士を合わせてもう1枚のセロテープで覆います。この非粘着部分は、少なくともバッテリーの円周と同じ長さにしてください。棒の先端から4分の1ほどのところで、片方の端を棒に対して垂直に立て、粘着面を折り曲げて閉じます。次に、バッテリーが収まるループを作り、もう片方の粘着面を残してループを閉じます。これで、バッテリーをスライドさせて出し入れできるはずです。
サーボモーターは小さなゴムバンドで取り付けられています。前方のモーターは前向き（主推進）、後方のモーターは横向き（テールローター）に取り付けられています。コネクタが受信機に届いていることを確認してください。サーボリバース機能のない送信機（写真のような）を使用する場合は、スティックを動かしたときにテールローターが正しい方向に吹いていることを確認してください。もしそうでない場合は、逆向きに取り付けてください。プロペラを取り付けると、正しい位置合わせを確認できます。
3つ目のモーターは、アセンブリの重心付近に下向きに取り付けられています。飛行船を押し上げる際に最高のパフォーマンスを発揮できるように、プロペラを後ろ向きに取り付けてください。
モーターを瞬間接着剤で固定します。ゴムバンドを後で切断する場合は、接着剤の滴を極力少なくし、ゴムバンドがモーターやロッドにできるだけくっつかないようにします。ゴムバンドを外した後、瞬間接着剤を少し追加します。もし接着剤が固まってしまったら、無理に付けなくても大丈夫です。小さなゴムバンド3本で約0.1gしかかかりません。もちろん、シャフトに接着剤が付かないようにしてください。
ステップ5：バルーンの取り付けとトリミング
前のステップで組み立てたものを図のように風船に取り付けます。4cm幅のテープ2本で十分です。棒がほぼ水平になるように風船を空中に浮かせるには、テープを前後に慎重に調整する必要があるかもしれません。
最終的な仕上げはパテで行います。パテの量は、動力がかかっていない状態で飛行船がゆっくりと沈んでいく程度にしてください。パテを塗る位置は、最終的な仕上げが水平に垂れ下がるように調整してください。
高所ホールを飛行する場合、高度が高く気温が高い場所では飛行船の浮力が増加する傾向があることを考慮する必要があります。そのため、トリムを少し重めに設定するのが良いでしょう。より多くのパワーアップが必要になるため、バッテリーの消耗が多少早くなりますが、安全第一に飛行することが大切です。
ラテックスバルーンの利点の一つは、数時間でヘリウムガスが著しく抜けて、すぐに落下してしまうことです。アルミホイルバルーンを使用する場合は、落下に数日かかることもあるため、トリミングにはより注意が必要です。予備のバルーンを紐に通し、その上に両面テープを貼っておけば、「逆さ釣り」ができるので、非常に便利です。
ステップ6：飛行と尾翼の取り付け
試験飛行では、尾翼が直進飛行をかなり容易にするのに非常に役立つことが証明されました。まず、上下プロペラは小さいながらも気球にいくらか回転を与えます。次に、テールローターは明らかに出力が高すぎます。尾翼のおかげで気球は直進軌道を維持し、さらに余剰のパワーによって必要に応じて小回りも利きます。
尾翼はデプロンで作り、テープで固定しました。垂れ下がった状態にすることで、プロペラが床や壁にぶつかるのを防ぎ、飛行船を着陸面から一定の距離に保つことができます。これは重要な点です。中央のプロペラは着陸面に近づくと効率が悪くなり、離陸が困難になるからです。そのため、ホバークラフトのような効果はありません。
明らかに、フィンの重量調整を修正する必要がありました。
尾翼が付いているので飛行船を飛ばすのは難しくありませんが、完全に制御するにはある程度の練習が必要です。
前進するには、上向きの推進力で補う必要があります。前方のプロペラが風船の下の空気を加速させ、逆さまの翼のような効果を生み出します。
私は通常、飛行船がほぼ同じ高さを保つまで諦めて、それから少しだけ速度を上げて前進し、ほぼ同じ高さを保つように速度を調整します。
ステップ7：減量のヒント
11 インチの風船の場合、揚力容量に余裕があまりないので、0.5 グラム以上減らしてみる価値はあります。
比較的簡単なのは、中央のモーターのポテンショメータと回路基板を取り外し、モーターをESC内蔵の受信機（DelTangのように搭載されている場合）に半田付けする方法です。当然、後進機能は失われるので、トリムを少し重くする必要があります。その一方で、サーボ回路に比べて比例制御のメリットは大きく、前進のみに使用して後進機能を犠牲にすることも可能です。広い部屋では、後退よりも後退の方が重要になる可能性が高いため、後者をお勧めします。
ちょっとしたはんだ付けが得意なら、ポテンショメータを 2 つの小さな (1/10 ワット) 4.7 kΩ 抵抗器に置き換えることができます。
コネクタを受信機に直接はんだ付けして交換することも考えられますが、Plantraco Nanoblimpのように9インチの風船を使うには、全体の重量を6G以下に抑える必要があります。そのためには別のアプローチと別のプロジェクトが必要になります。（ご興味があれば、Instructablesで私のチャンネルを購読してください。）
ステップ8：カメラの追加
私はいわゆる「808カーキーマイクロカメラ」を使っています。この小型カメラは非常に安価（10ユーロ以下）なので、実験に最適です。分解には小さなプラスドライバーが必要です。フライトバッテリーから給電する超軽量バージョンを選ぶ場合は、フライトバッテリーとハンダ付け器具に対応したオスとメスのプラグが必要になります。
チャック・ローア氏の非営利情報サイトには、市場に出回っている様々な種類の製品に関する情報が豊富に掲載されています。購入前にぜひご確認ください。私は#3と#8と呼ばれる製品を持っていますが、サイトでも推奨されている通り、#3の方が優れていると確信しています。
最高品質を期待するわけではありませんが、楽しむには十分な性能です。特に暗い場所では、モーションブラーがかなり目立ちます。しかし、私にとって最大の欠点は視野角の狭さです。これを改善するため、広角のJellyレンズを注文しましたが、まだ届いていません。後ほどレポートします。
カメラをキーフォブの仮装から外すと、重さは約10gになります。プリント基板のショートを防ぐため、テープで覆いましたが、micro SDカードスロットとミニUSBポートはそのままにしています。このテープは、フレキシブルコネクタでプリント基板に接続されているカメラ本体を固定する役割も果たしています。
折り畳んだデプロン ストリップをカメラにテープで貼り付け、フロント モーターの下にぶら下げました。
必要であれば、飛行用バッテリーからカメラに電源を供給することも可能です。これにより、約4gの軽量化が実現します。その場合、飛行用バッテリーと受信機の間に追加の接続部をはんだ付けするための、オスとメスのバッテリープラグが必要になります（最後の4枚の写真をご覧ください）。ただし、飛行用バッテリーをカメラから充電することはお勧めしません。純正バッテリーには保護/調整回路が内蔵されているようですが、RCバッテリーの場合はRC充電器で充電する必要があります。
