(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−パイロットに固定可能な筐体と、
−少なくとも一対のダクトファンであって、対のうちの一方のファンが前記筐体の片側に取り付けられ、対のうちの他方のファンが前記筐体の逆側に取り付けられ、各ファンが回転軸を中心として回転して、対応するダクトを通して空気をダクトの流入端からダクトの流出端に引き込み、各ファンの回転軸が前記筐体に対して固定される、少なくとも一対のダクトファンと、
−前記筐体に取り付けられ、両ファンが同じ方向に回転して推進力を生み出すように、前記ファンを駆動し、ラジエータにより冷却される少なくとも１つのエンジンであって、１つまたは複数の前記ラジエータには、前記ラジエータの一面と連通する流入端および前記ダクトのうちの１つの流入端に隣接する流出端を有する少なくとも１つの通路が関連付けられる、少なくとも１つのエンジンと
を含む、個人飛行装置。
【請求項２】
一対のみのダクトファンおよび単一のエンジンを含む、請求項１に記載の個人飛行装置。
【請求項３】
前記ラジエータに関連付けられた前記少なくとも１つの通路は、第１および第２の通路を含み、前記第１の通路は、前記ラジエータの一面のおおよそ半分と連通する流入端および前記ダクトのうちの１つの流入端に隣接する流出端を有し、前記第２の通路は、前記ラジエータの前記一面のおおよそ残り半分と連通する流入端および前記ダクトのうちの他方のダクトの流入端に隣接する流出端を有する、請求項２に記載の個人飛行装置。
【請求項４】
１つまたは複数の前記ラジエータの平面は、前記ダクトの縦軸に略垂直である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の個人飛行装置。
【請求項５】
１つまたは複数の前記通路は、その長さの大部分で一定の断面積を有するが、前記流出端ではより大きな断面積に広がる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の個人飛行装置。
【請求項６】
１つまたは複数の前記通路の前記流出端の断面積は、１つまたは複数の前記通路の前記流入端の断面積のおおよそ２倍である、請求項５に記載の個人飛行装置。
【請求項７】
各ファンは、前記装置が直立したパイロットに固定された場合、各ファンの回転軸が略垂直であるように前記筐体に固定される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の個人飛行装置。
【請求項８】
少なくとも１つのファンに結合された操縦ベーンをさらに含み、前記ベーンは、前記少なくとも１つのファンを出る空気流の方向を変更するように制御可能である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の個人飛行装置。
【請求項９】
前記筐体は、前記パイロットを前記エンジンおよび前記ファンから保護する保護シールドを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の個人飛行装置。
【請求項１０】
前記筐体は、前記装置をパイロットに固定するハーネスを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の個人飛行装置。
【請求項１１】
１つまたは複数の前記エンジンは、２ストローク内燃エンジン、４ストローク内燃エンジン、ロータリーエンジン、ガスタービンエンジンからなる群から選択される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の個人飛行装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのエンジンにより駆動され、前記少なくとも一対のファンを駆動する駆動手段をさらに含む、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の個人飛行装置。
【請求項１３】
前記駆動手段は単一駆動装置を含む、請求項１２に記載の個人飛行装置。
【請求項１４】
前記駆動手段は二重駆動装置を含む、請求項１２に記載の個人飛行装置。
【請求項１５】
前記駆動手段は、鎖伝導装置、流体駆動装置、ベルト駆動装置からなる群から選択される駆動装置である、請求項１２に記載の個人飛行装置。
【請求項１６】
各ファンダクトに配置され、そのファンから出る空気流を直線にするステータセットを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の個人飛行装置。
【請求項１７】
各セットのステータは、前記ダクトの内壁に固定された一端および前記ダクト内の前記ファンのハブに固定された他端を有する、請求項１６に記載の個人飛行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直離着陸式個人飛行装置、すなわち、ジェットベルトのようにパイロットに固定でき、パイロットに制御可能な動力飛行を付与する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書全体を通しての従来技術のいかなる考察も、そのような従来技術が広く既知であること、当分野の日常的で一般的な知識の一部をなすことを認めるものではないことに留意されたい。
【０００３】
個人飛行装置は、１９６０年代および１９７０年代に開発されたが、本質的には、極めて短い飛行時間（通常、約２６秒）を付与し、制御が難しいロケットに基づく装置（ジェットベルト）であった。さらに、これら装置は、本質的に危険なロケット燃料を燃料としていた。
【０００４】
関連する種類の装置では、燃料が触媒床に供給されて、高温ガスを生成し、この高温ガスが２つの離間した逆方向に回転するタービンに配布され、タービンの排気から垂直推進力を生成する。この装置は、各タービンのベースに対して旋回するシュラウドまたはデフレクタリングにより操縦される。
【０００５】
より最近になり、推進力の手段としてダクトファンを使用するいくつかの個人飛行装置、例えば、一対のダクトファンを含み、ダクトファンをパイロットに対して傾斜させることにより操縦される装置が提案された。
【０００６】
ダクトファンに代えてシュラウドプロペラを使用する大まかに同様の種類の設計が提案されている。
【０００７】
本明細書において使用される場合、用語「シュラウドプロペラ」と用語「ダクトファン」との違いは本質的に、ダクトファンが、完全にダクト内に取り付けられた１つまたは複数の回転するエアロフォイルまたはファン（単独翼または複数翼）を備え、ダクトがファンの全体効率を高めることである。シュラウドプロペラは、シュラウドにより囲まれた回転するエアロフォイルまたはプロペラを備え、シュラウドの唯一の機能はプロペラの保護であり、シュラウドはプロペラの効率に認め得る影響を及ぼさない。
【０００８】
さらなる提案には、一対のダクトファンを含む装置が説明される。この装置では、ファンは支持ハーネスにしっかりと固定され、操縦は、各ファンの出口に隣接して取り付けられた制御フラップにより達成される。しかし、この設計では、２つのファンは逆方向に回転し、そのため、比較的複雑な剛性動力伝達システムを使用するギアボックスを介して駆動する必要があり、これはかなりの重量が装置に加わる。
【０００９】
他の従来技術による手法は、単独のシュラウドプロペラまたはダクトファン向けである。単独プロペラ／ファン装置には、適切な揚力を提供するためにプロペラ／ファンを極めて大きくする必要があり、装置のバランスをとるために、パイロットが一般に、パイロットの上方または下方にプロペラ／ファンを有し、安全の観点から理想から程遠いという欠点がある。さらなる欠点は、操縦性を付与するために、単独プロペラ／ファンからの推進力を何等かの方法で分割する必要があり、これが操縦管または操縦ダクト内に高い摩擦損を生じさせる傾向があることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】ニュージーランド特許出願第５６９４５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上述した従来技術による装置の欠点を解消し、使用が比較的安全で、軽量であるがそれでも強力な個人飛行装置を提供する個人飛行装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、個人飛行装置であって、
−パイロットに固定可能な筐体と、
−少なくとも一対のダクトファンであって、対のうちの一方のファンが筐体の片側に取り付けられ、対のうちの他方のファンが筐体の逆側に取り付けられ、各ファンが回転軸を中心として回転して、対応するダクトを通して空気をダクトの流入端からダクトの流出端に引き込み、各ファンの回転軸が筐体に対して固定される、少なくとも一対のダクトファンと、
−筐体に取り付けられ、両ファンが同じ方向に回転して、推進力を生み出すように、ファンを駆動する少なくとも１つのエンジンと、
−ラジエータにより冷却される１つまたは複数のエンジンと、
−ラジエータの一面と連通する流入端および上記ダクトのうちの１つの流入端に隣接する流出端を有する少なくとも１つの通路に関連付けられた１つまたは複数のラジエータと
を含む個人飛行装置を提供する。
【００１３】
大半の用途で、装置の総重量を可能な限り低く保つことが重要であるため、装置が恐らく、１個のみのエンジンおよび一対のみのファンを使用すると考えられる。しかし、各対がそれ自体のエンジンにより駆動されるか、または両方／すべての対が単一のエンジンにより駆動される２対以上のファンを使用することも可能である。
【００１４】
好ましくは、筐体は、ハーネスによりパイロットに固定可能であり、パイロットとエンジンおよびファンとの間に保護シールドを含む。
【００１５】
エンジンは、信頼性があり、頑強であり、軽量である任意の適したエンジン、例えば、２ストロークまたは４ストローク内燃エンジン、ロータリーエンジン、またはガスタービンであり得る。
【００１６】
駆動手段は、信頼できる軽量の駆動手段、例えば、鎖伝導装置、流体駆動装置、またはベルト駆動装置であり得る。好ましくは、駆動手段は、可撓性ベルト駆動装置であり、最も好ましくは、歯付きベルト駆動装置または小型Ｖベルト駆動装置である。摩耗または破損をチェックするためにパイロットがベルト駆動装置を容易に検査できるようため、ベルト駆動装置が好ましく、近代のベルト駆動装置は、低重量高効率駆動を付与する。セキュリティを追加するために、２つ以上の駆動手段を並列に使用し得る。
【００１７】
好ましくは、装置は、任意の適した手段であり得る操縦手段、例えば、１つまたは複数のファン上の操縦ベーン、１つまたは複数のファンの下端を囲む可動操縦シュラウド、あるいは操縦ジェットも含む。好ましくは、操縦手段は、使用に際して、ファンを出た空気流を方向付けるように構成され、パイロットが制御可能な各ファン上の操縦ベーンを含む。最も好ましくは、操縦手段は、同時係属中の（特許文献１）に記載されるようなものを含む。
【００１８】
単なる例として、本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による装置の概略正面図である。
【図２】図１の装置の上からの平面図であるが、明確にするために、ラジエータおよび空気通路が省かれた平面図である。
【図３】図１の装置の側面図である。
【図４】空気通路が省かれた、下からの１つのダクトファンの図である。
【図５】空気通路が省かれた、図４のファンの側面図である。
【図６】駆動装置の図である。
【図７】制御システムの部分図である。
【図８ａ】ステータの図である。
【図８ｂ】異なるバージョンのステータの図である。
【図９】図８ｂのステータを拡大した平面図である。
【図１０】図９の矢印Ａの方向での図である。
【図１１】切り欠かれたダクト、ラジエータ、および空気通路の概略側面図である。
【図１２】ラジエータ、通路、およびダクトの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図面を参照すると、個人飛行装置１は、中央筐体４により支持され離間される一対のダクトファン２、３を含み、中央筐体４はエンジン６および燃料タンク（図示せず）も支持する。
【００２１】
ダクトファン２、３は既知の設計であり、ハブ７ａ、８ａに取り付けられ、ハブ７ａ、８ａと共に同心円筒形ダクト９、１０内部で回転可能な中央複数翼ファン７、８からなる。ダクト９、１０は、ブラケット４ａ（図２のみに見られる）を取り付けることにより筐体４にしっかりと取り付けられ、図１および図３に示される「静止」位置において（すなわち、装置が地面に置かれている場合）、各ファンの回転軸が実質的に垂直になるような向きを有する。ダクト９、１０の端部は開かれて示されているが、実際には、保護グリルまたはメッシュで覆うことができる。
【００２２】
エンジン６は、小型軽量且つ強力（通常、２００馬力）である必要がある。可能な限り大きなエンジン力がファン７、８に伝達される（以下参照）ことも重要であり、したがって、エンジンを冷却するラジエータ３０が、このために、別個のファンを必要としない場合が有利であり、その理由は、別個のファンが利用可能なパワーを無駄にするためである。
【００２３】
別個に駆動されるファンを必要とせずに非常に効率的なエンジン冷却を提供するために、ラジエータ３０は、図１に示されるように、一対の通路３１、３２により提供される強制空気流により冷却される。ラジエータ３０は、ラジエータの平面がダクトの縦軸に略垂直な状態で、ダクト９と１０との間でダクトの上縁の真下に配置される。ラジエータ３０は、通常のように配管によりモータに接続され、明確にするために、配管は図面から省かれている。
【００２４】
通路３１、３２は、図１１および図１２にさらに詳細に示される。通路の解放端３３は、ラジエータの上面３４上に開放され、端部３３がラジエータの上面３４の隣接する半分を覆うような寸法である。他方の通路３２の流入端３５は、ラジエータの上面３４の残りの半分を覆う。各通路３１、３２は、その長さの大部分で一定の断面積を有するが、流出端３６、３７のそれぞれではより大きな断面積に広がり、各流出端の下縁は、対応するダクト９、１０の上縁の部分の周囲に配置される。
【００２５】
ファン７、８が、使用に際して対応するダクト９、１０内で回転する場合、ダクトを通る空気流の方向は、図１１において矢印Ｆで示される。ダクト９、１０を通る高速空気流の効果は、通路３１、３２の流出端３６、３７に隣接して、各ダクトの上端の周囲に比較的低圧のエリアを生み出すことである。これら低圧エリアは、通路３１、３２を通して空気を引き込み、ひいてはラジエータ３０を通して空気を引き込む。空気は、装置の後、前、両側からラジエータの下側に流れることができ、ファン７、８がダクト９、１０内で回転している限り、空気はラジエータおよび通路３１、３２を通して引き込まれ、ラジエータの非常に効率的な冷却を提供する。
【００２６】
ラジエータを通る空気の流速は明らかに、ファンおよびダクトの直径、ファンの速度、ラジエータの面積、および通路の面積を含む多数の要因に依存する。さらなる要因は、各通路の流入端と各通路の流出端の面積との面積比率である。例えば、ラジエータ流出面積とラジエータ流入面積との比率が２：１である場合、低速エンジンでラジエータを通る空気の流速は高い。比率がより小さい場合、異なる流速とＲＰＭとの関係を示す曲線になる。
【００２７】
一対の通路３１、３２を設ける代わりに、３つ以上または単一のみの通路で置換することも可能であり、原理は同じままである。
【００２８】
ファン７、８は、一対の歯付き駆動ベルト１１ａ、１１ｂの形態の駆動手段によりエンジン６から対応するハブ７ａ、８ａに駆動される。歯付きベルト駆動装置が図４および図６に（概略的に）示される。図６に示されるように、エンジン６は、可撓性結合部６ｂを通して駆動プーリ６ａを駆動して、エンジン６からのねじり振動を減衰させる。２本の駆動ベルト１１ａ、１１ｂは駆動プーリ６ａに係合し、一方のベルトが他方のベルトの横に並ぶ。
【００２９】
第１の駆動ベルト１１ａは、プーリ６ａに巻かれ、ダクト９の開口９ｂを通り、ハブ７ａに巻かれてファン７を駆動する。第２の駆動ベルト１１ｂは、プーリ６ａに巻かれ、ダクト１０の開口１０ｂを通り、ハブ８ａに巻かれてファン８を駆動する。使用に際して、ファン７、８は両方とも同じ方向に回転するが、各ダクト９、１０の底部９ａ、１０ａからの空気流は、行になったステータ１２の使用により線形になる（すなわち、対応するファンの縦軸に実質的に平行になる）。ステータ１２は離間され、対応するファン７、８の下方で各ダクト９、１０の内周の周囲に半径方向に延びる。各ステータ１２は、ダクトの内壁からハブに向かって半径方向に延びる「スポーク」である。
【００３０】
図８ａは最も単純な構成のステータを示し、各ステータは平坦で平行に並んだ板であり、各板の長さはダクトの内壁からハブに向かって半径方向に延びる。
【００３１】
図８ｂ、図９、および図１０は、空気力学的により効率的な設計のステータ１２ｂを示し、各ステータ１２ｂは湾曲したエアロフォイル断面板であり、各ステータ１２ｂの一端はダクトの内壁に固定され、他端はハブに固定される。図９および図１０に示されるように、各ステータ１２ｂは縦軸に沿ってハブからダクトに捻れる。この設計のステータは、単純な平坦ステータ１２ａよりも高い効率を有するが、製造および当てはめがより高価である。
【００３２】
筐体４は、パイロットの肩幅よりもわずかに広く、パイロットとおおよそ同じ高さである。図面の図１および図３に示される「静止」位置では、装置はスタンド１ａにより支持され、スタンド１ａは概略的に示され、任意の適した種類のものであり得る。
【００３３】
筐体４は、ヘッドシールド１３およびアームレスト１４、１５（図１および図２）を提供する。アームレスト１４は、ツイストグリップスロットルおよび制御レバー１７を組み込む。ツイストグリップスロットルは、エンジン６に接続され、エンジンの加速を既知の様式で制御するために使用される。制御レバー１７は、ファン２の制御ベーン１８に接続される。図７にさらに詳細に示されるように、レバー１７は、アームレスト１４の外端に対して旋回し、アームレスト１４の下方のレバー１７の端は、ロッド（図示せず）の一端に接続され、ロッドの他端は、制御ベーン１８の下端に隣接して接続される。制御レバー１９は、同じようにアームレスト１５およびファン３の制御ベーンに接続される。
【００３４】
制御ベーンの制御構成は、単純なレバー制御である。ファン２の場合、制御レバー１７を矢印Ｘの方向に移動させると、制御ベーンが矢印Ｂの方向に移動し、レバー１７を矢印Ｙの方向に移動させると、制御ベーンは矢印Ａの方向に移動する。代替として、各ロッドに代えてケーブルを使用してもよい。別の可能性は、各制御ベーンの制御に、電気アクチュエータに代えて非機械的制御システムを使用することである。
【００３５】
各制御ベーンは、対応するダクト９、１０の下縁９ａ、１０ａを横切って直径方向に取り付けられ、対応するファンおよびハブの回転軸に略垂直な軸を中心として旋回するように構成される。各ベーンはエアロフォイル断面を有する。各ベーンは、図５に示されるように、対応するダクトの下縁の下方に部分的に突出する。
【００３６】
使用に際して、パイロットは空間２０（図１および２）内に立ち、筐体４に取り付けられたパラシュート型のハーネス（図示せず）により装置に縛られる。縛られると、パイロットはエンジン６を始動させて、ファン７、８をダクト９、１０内で回転させ、垂直揚力を装置に付与する。揚力量は、スロットル１６により制御されるエンジン６の加速度によって決まる。前方向への移動は、制御レバー１７、１９を使用してファン２、３の制御ベーンを傾斜させることにより付与される。制御ベーンは、装置を左右にターンさせるためにも使用される。
【００３７】
ファン７、８の両方を同じ方向に回転させることは、ファンをエンジンから直接駆動でき、駆動方向を変更するためにギアボックスが必要ないことを意味する。これは、相当量の追加重量を節減すると共に、保守が必要であり、故障の原因になる恐れがある部品をなくす。仮に、ファン２、３を出る空気流を実質的に線形にするステータがなかった場合には、両方のファンを同じ方向に回転させると、装置にトルクが及ぼされ、装置の操縦が困難または不可能になる。
【００３８】
この装置には、緊急時にパイロットが開いて、装置およびパイロットを一緒に安全に地上に運ぶパラシュート（図示せず）が取り付けられる。
【００３９】
上記装置の主な用途が１人乗り輸送装置であると考えられる。しかし、任意の様々な遠隔制御装置でパイロットを置換し、装置を遠隔操作することも可能である。
【図１】
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【図２】
0005510872.tif 000003
【図３】
0005510872.tif 000004
【図４】
0005510872.tif 000005
【図５】
0005510872.tif 000006
【図６】
0005510872.tif 000007
【図７】
0005510872.tif 000008
【図８ａ】
0005510872.tif 000009
【図８ｂ】
0005510872.tif 000010
【図９】
0005510872.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
0005510872.tif 000013
【図１２】
0005510872.tif 000014