30年経ったカタマランが今も速度記録を更新し続ける理由

Gougeon Brothers Inc.（米国ミシガン州ベイシティ）から興味深いプレスリリースが届きました。28年経ったカタマランが、より新しい艇を抑えて速度記録を更新し続けているというものです。Incognitoは、1990年にGougeon Manufacturingで製造された複合材カタマランです。ワシントン州ポートタウンゼンドのRussell Brown氏が、この28年物のG32艇で単独、過酷なR2AK（Race to Alaska）に出場。ポートタウンゼンドからビクトリア（BC）までの予選レグで、他艇を40分引き離してフィニッシュ。その後3日間レースをリードし、2年連続で単独艇として最初にフィニッシュ。2017年の記録的優勝からさらに24時間以上短縮し、同一艇で連覇しました。

Gougeonウェブサイトで、MeadeとJan Gougeonがこの速いG32カタマランを作るために実施した綿密な開発・設計・製造プロセスを記した詳細な文書（最終更新1996年）を見つけ、その成功が28年経っても続く理由が理解できました。一部を抜粋し、全文はこちらで読めます：https://www.gougeon.com/prosetepoxy/G-32/welcome.html

開発の背景

「1990年、1986年の風力産業の劇的なクラッシュで3年間稼働停止していた風力ブレード製造プラントを再開する際、風力産業が以前の健全さを取り戻すにはまだ遠いと判断しました。風力ビジネスが回復するまで、第2の製品でプラントの固定費を分担する必要がありました。風力ブレードに加え、軽量で速く、セーリングが楽しく、2-3人の週末宿泊が可能で、35,000ドル以下という価格の、トレーラブルな32フィートカタマラン『G-32』の製造を開始しました。大量生産は意図せず、週2艇で財務目標達成、週3艇で黒字化を見込んでいました。」

設計・製造の革新

G-32は、上下2つの大型金型で全構造を製造し、中心線で一度の大規模接着で接合する設計。これにより金型投資を最小限に抑え、少量生産を財務面からも実現可能にしました。最大の設計課題は、中型車で牽引可能な軽さにすること。艇とトレーラーの合計重量を2,200 lbs（約998kg）以下に抑える必要がありました。この問題へのアプローチは2点：

1. 不要な重量を設計段階で排除。表面積を最小限にし、予想荷重に対応する構造を慎重に設計。例えば、キャビンを2艇体間の必要な捩れ抵抗を与える大型トルクボックスとして機能させた。
2. コスト目標内で可能な最軽量製造技術を採用。成形シェルには1ポンドあたり10ドル以内、総重量800 lbs（約363kg）以内という制約。

Gougeon兄弟は長年、エキゾチック繊維、高価なコア材、エポキシ樹脂を用いたハイテク「ワンオフ」レーシングヨットの建造経験があり、非常に軽量だが高価な艇を作ってきました。これらカスタム艇の成形部品はポンドあたり50-100ドルもかかりました。通常、男性型金型上で積層し、軽量緻密なラミネートを得るために複数回のバキュームバッグ工程が必要でした。最低3回（2スキンとセパレートコア、それぞれ別個の圧縮が必要）、プリプレグ材使用艇（最近のアメリカズカップ艇など）では各層のデバルクに6-10回、最終圧縮を経てオーブン制御硬化。バキュームバッグの製作・適用は労働集約的で、女性型金型を常用する量産艇建造では使用が制限されてきました。過去、女性型金型で手積み外皮にコアをバキュームバッグで入れようとすると、過度なプリントスルー（表面転写）が発生し、ビルダーの関心を減退させていました。

新製造プロセスの確立

これら課題にもかかわらず、ラミネート軽量化にはバキュームバッグとインフュージョンが必須。重量とコストの両方を節約するため、以下の手順で新製造法を確立しました：

1. 長いオープンタイムで調合したエポキシ樹脂を使用し、最大特性を発揮。オープンタイムにより、全ラミネートを一度のバキューム工程で圧縮可能。
2. 女性型金型でポリエステル系ゲルコートを使用し、低コストで仕上げ表面を実現、プリントスルーを最小限に。異種材料間の接着という大きな課題を、製造工程中に塗布する特殊開発タイコート材で解決。
3. すべての補強材をロールコーターマシンで機械的に含浸させ、労働力削減と樹脂制御向上を図る。
4. 特殊設計の長オープンタイムエポキシ樹脂を、140°F（約60℃）を超えない温度で後硬化し、高物性を発現。

2人の兄弟は、コスト、パネル性能、組立労働、仕上げ表面品質を考慮し、最適なラミネートのために補強材を慎重に評価。最初に30の組み合わせを評価（表はこちら：https://www.gougeon.com/prosetepoxy/G-32/goufig1.htm）、ステッチドEガラスに焦点。コアは最も高価なコンポーネントであるため、複数の厚みと材料で慎重に評価。PRO-SETエポキシ樹脂システム（オープンタイム4時間）は、この新製造プロセス専用にGougeon自社ラボで開発されました。

最終的に30枚のテストパネルを作製し、12の材料組み合わせに絞り込み、自社のHydromat試験機で疲労試験を実施。核心的な問いは：「最も高荷重運転条件下で艇が適切に機能するために、どの程度の剛性が必要か？」試験結果に基づき、追加剛性を必要とする平坦領域を設計で減らし、より低剛性・低コストパネルの使用を可能にしました。

「G-32構造の長期生存には、持続的疲労荷重5 psiと断続的スラミング荷重15 psiへの長期パネル耐性が必要と判断しました。この基準は、ひずみゲージ実測など科学的手法で確立されたものではありません（実施困難）。代わりに、様々な材料組み合わせで多数の水上艇を建造し、成功と失敗を重ねた経験を反映したものです。これは、複合材の画期的発展以降、業界にうまく機能してこなかった、典型的な試行錯誤的ボート設計工学アプローチです。Hydromatのような新試験法は、実際の荷重条件を忠実にシミュレートし、より情報に基づいた決定を可能にするための試みです。」

文書はショートサイクル疲労試験プロセスを詳細に記述。最終的に選ばれた材料組み合わせについて、「剛性、極限強度、疲労のいずれの構造領域でも最強パネルではありませんでした。しかし、G-32ボートプロジェクトの構造的ニーズを支えるには十分以上でした。より重要なのは、パネル#48がコスト、重量、製造容易性の3領域で高評価だったことです。」パネル#48は、Brunswick Technologies Inc.の多軸ガラス繊維スキンとDIABのKlegecell PVCフォームコアで構成。

興味深いことに、最も困難だった部分の一つは、ゲルコートが追加する過度な重量なしで高光沢外装仕上げを達成することでした。解決策は、高度に訓練された個人が可能な限り最高のゲルコート施工を行うことだった、とGougeon兄弟は述べています。

設計と材料選定に細心の注意を払ったにもかかわらず、完成ラミネート1ポンドあたり10ドルというコスト目標は完全には達成されませんでした。1992年末、兄弟が風力エネルギー部門の売却を決定し、ボートプロジェクトの主たる理由が消滅したためです。生産はわずか14艇のG-32製造後に終了。しかし彼らは、「G-32で開発されたエポキシベース艇建造技術は、現在女性型金型で建造される高性能艇に広く採用されています。我々の製造プロセスは、男性型金型でのカスタム艇建造コストと比較して、エポキシベース艇の製造コストを劇的に削減しました。さらにスチレンを排除し、オープンタイムと硬化速度の制御性を高めました。建造された14艇のG-32は期待通りに機能し、いかなる構造的破損もありません。ボーナスは、その軽量さと長いスリムな船体により、非常に速い艇となり、多くのレースで優勝しています。」そして28年経った今も、優勝し続けています！