(57)【要約】      （修正有）【課題】突風を受けた場合に機体のコントロールを容易に行うことができるヘリコプター用回転翼システムを提供する。【解決手段】ローターマスト２と、ローターマストで各々基部を支持された偶数枚の回転翼３と、ローターマストを回転駆動して回転翼をそのローターマストの軸線周りに回転させる動力源とを具える。偶数枚の回転翼が、二枚ずつ、ローターマストを間に挟み、そのローターマストの直径方向に延在して対をなすとともに、そのローターマストの周方向に等間隔に配置され、対をなす二枚の回転翼の基部が、互いに一体的に結合されて、そのローターマストの直径方向に延在する共通の軸線周りに互いに一体に揺動自在に、そのローターマストに直角に設けられた支持軸に支持され、支持軸が、回転翼に水平姿勢からの仰角を与えるとともに、その回転翼の回転方向前方からの風圧を受けると仰角が減少する前後翼端間位置で回転翼を支持する。【選択図】図１
2014104802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体の重心位置付近の上部に立設されたローターマストと、
前記ローターマストで各々基部を支持された偶数枚の回転翼と、
前記ローターマストを回転駆動して前記偶数枚の回転翼をそのローターマストの軸線周りに回転させる動力源と、
を具えるヘリコプター用回転翼システムにおいて、
前記偶数枚の回転翼が、二枚ずつ、前記ローターマストを間に挟み、そのローターマストの直径方向に延在して対をなすとともに、そのローターマストの周方向に等間隔に配置され、
前記対をなす二枚の回転翼の基部が、互いに一体的に結合されて、そのローターマストの直径方向に延在する共通の軸線周りに互いに一体に揺動自在に、そのローターマストに直角に設けられた支持軸に支持され、
前記支持軸が、前記回転翼に水平姿勢からの仰角を与えるとともに、その回転翼の回転方向前方からの風圧を受けると前記仰角が減少する前後翼端間位置で前記回転翼を支持することを特徴とする、ヘリコプター用回転翼システム。
【請求項２】
前記ローターマストを機体の左右側方および前方の何れの方向へも傾動自在に機体上部に支持する半球状のベアリングを有するマスト傾動支持機構を具えることを特徴とする、請求項１記載のヘリコプター用回転翼システム。
【請求項３】
前記マスト傾動支持機構が、前記ローターマストが機体後方に傾動するのを妨げるために前記ローターマストを機体に連結して支持するマスト支持ワイヤを有していることを特徴とする、請求項２記載のヘリコプター用回転翼システム。
【請求項４】
前記ローターマストの上端部にパラシュート射出装置を具えることを特徴とする、請求項１から３までの何れか１項記載のヘリコプター用回転翼システム。
【請求項５】
前記回転翼は二対あり、前記二対の回転翼が互いに反対方向へ回転することを特徴とする、請求項１から４までの何れか１項記載のヘリコプター用回転翼システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリコプター用の回転翼システムに関し、特には低速回転で充分な揚力を生じるとともに向かい風に対しても安定して揚力を生じる回転翼システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のヘリコプター用回転翼システムは通常、例えば特許文献１に開示されているように、機体の重心位置付近の上部に鉛直方向に立設されたローターマストで、複数枚の回転翼の基部を、そのローターマストの半径方向に延在する軸線周りにそれぞれ独立に揺動可能に支持し、そのローターマストをエンジン等の動力源で回転駆動することで、それらの回転翼をローターマストの周りに回転させて揚力を生じさせている。
【０００３】
また、そのローターマストを囲繞する環状のスワッシュプレートにそれらの回転翼の基部を連結し、そのスワッシュプレートをローターマストに対し昇降させることで、各回転翼の翼ピッチ（揺動角）を複数枚の回転翼の全体で増減させて揚力を全体的に増減させ、そしてそのスワッシュプレートをローターマストに対し傾動させることで、機体に対して前進方向に回転する側の回転翼の翼ピッチを減少させる一方で機体に対して後退方向に回転する側の回転翼の翼ピッチを増大させて機体の左右の回転翼の揚力を均等にしたりしている。
【０００４】
ところで、従来のヘリコプターの回転翼は、幅寸法に対する長さ寸法の比が大きい細長形状とされていて回転翼１枚あたりの面積が小さいため、高速回転させないと充分な揚力が得られず、それゆえ大きな騒音を生じるという問題がある。
【０００５】
このため従来、例えば特許文献２に開示されている、幅寸法に対する長さ寸法の比が比較的小さい幅広で且つ後退翼形の回転翼形状や、例えば特許文献３に開示されている、二重螺旋形の半円形回転翼形状等も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３４２８９９号公報
【特許文献２】特開２００９−１２６５０７号公報
【特許文献３】特開平１０−２３６３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許公報に記載の既知の幅広形状の回転翼は何れも仰角が固定であるため、強い向かい風を突発的に受けた場合に、前進方向側に回転する回転翼は強く持ち上げられる一方で後退方向側に回転する回転翼は強く押し下げられて機体の左右の揚力のバランスが崩れ、コントロールが困難となるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記の従来技術が抱えている問題点を克服することができる技術について鋭意研究を行った結果、下記の要旨構成に係る本発明に想到した。
【０００９】
即ち、本発明のヘリコプター用回転翼システムは、
機体の重心位置付近の上部に立設されたローターマストと、
前記ローターマストで各々基部を支持された偶数枚の回転翼と、
前記ローターマストを回転駆動して前記偶数枚の回転翼をそのローターマストの軸線周りに回転させる動力源と、
を具えるヘリコプター用回転翼システムにおいて、
前記偶数枚の回転翼が、二枚ずつ、前記ローターマストを間に挟み、そのローターマストの直径方向に延在して対をなすとともに、そのローターマストの周方向に等間隔に配置され、
前記対をなす二枚の回転翼の基部が、互いに一体的に結合されて、そのローターマストの直径方向に延在する共通の軸線周りに互いに一体に揺動自在に、そのローターマストに直角に設けられた支持軸に支持され、
前記支持軸が、前記回転翼に水平姿勢からの仰角を与えるとともに、その回転翼の回転方向前方からの風圧を受けると前記仰角が減少する前後翼端間位置で前記回転翼を支持することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のヘリコプター用回転翼システムにあっては、前記偶数枚の回転翼が、二枚ずつ、前記ローターマストを間に挟み、そのローターマストの直径方向に延在して対をなすとともに、そのローターマストの周方向に等間隔に配置され、前記対をなす二枚の回転翼の基部が、互いに一体的に結合されて、そのローターマストの直径方向に延在する共通の軸線周りに互いに一体に揺動自在に、そのローターマストに直角に設けられた支持軸に支持され、前記支持軸が、前記回転翼に水平姿勢からの仰角を与えるとともに、その回転翼の回転方向前方からの風圧を受けると前記仰角が減少する前後翼端間位置で前記回転翼を支持する。
【００１１】
これにより、無風状態で機体が真上に上昇する際や、前進飛行中に後方から強い追い風を受けて相対的に無風状態になった場合は、対をなす二枚の回転翼が、それぞれ回転速度に応じた同じ強さの回転方向前方からの風圧を受けて支持軸周りで仰角を減少させる力がバランスするので、互いに同じ仰角で回転して機体の前後左右で同じ揚力を生じさせるが、通常の前進飛行中に前方から風を受ける場合の他、強い向かい風を突発的に受けた場合に、その機体前方からの風で、対をなす二枚の回転翼のうち前進方向側に回転する回転翼が回転方向前方からの風圧を増加されて仰角を減少させると同時に、後退方向側に回転するもう一方の回転翼が回転方向前方からの風圧を減少されて前記一方の回転翼の仰角の減少に伴い仰角を増加させる。
【００１２】
従って、本発明のヘリコプター用回転翼システムによれば、通常の前進飛行中に前方からの風を受けている場合の他、強い向かい風を突発的に受けた場合に、前進方向側に回転する回転翼の揚力の増加が抑えられると同時に、後退方向側に回転する回転翼の揚力の減少が抑えられることから、機体の左右の揚力のバランスを維持でき、また同様に、機体の後方から強い追い風を突発的に受けた場合にも、機体の左右の揚力のバランスを維持でき、機体の左右何れか側方から強い横風を突発的に受けた場合にも、機体の前後の揚力のバランスを維持できるので、幅広形状の回転翼をゆっくり回転させて静かに飛行するヘリコプターでも、突風を受けた場合に機体のコントロールを容易に行うことができる。ちなみに、このヘリコプターにおいて、機体の前進や制動には、プロペラやジェット等の別の推進手段を用いれば良く、また、機体の左右旋回には、上記プロペラやジェット等の別の推進手段あるいは、方向舵を持つ垂直尾翼等を用いれば良い。
【００１３】
なお、本発明のヘリコプター用回転翼システムにおいては、前記ローターマストを機体の左右側方および前方の何れの方向へも傾動自在に機体上部に支持する半球状のベアリングを有するマスト傾動支持機構を具えていると、回転翼の仰角変化だけでは対応困難な強い突風を機体の左右側方や後方から受けた場合に、ローターマストだけを反対方向へ傾けさせて機体を水平に保つとともに、幅広形状の回転翼の基部やローターマストの基部が負荷の集中により折損するのを防止することができるので好ましい。
【００１４】
さらに、本発明のヘリコプター用回転翼システムにおいては、前記マスト傾動支持機構が、前記ローターマストが機体後方に傾動するのを妨げるために前記ローターマストを機体に連結して支持するマスト支持ワイヤを有していると、強い突風を機体の前方から受けた場合に、ローターマストだけが後傾して機体の前進飛行を妨げるのを防止するとともに、幅広形状の回転翼の基部やローターマストの基部が負荷の集中により折損するのを防止することができるので好ましい。
【００１５】
さらに、本発明のヘリコプター用回転翼システムにおいては、前記ローターマストの上端部にパラシュート射出装置を具えていると、パラシュートを回転翼に絡ませずに真上に射出し得るため、駆動源の故障時等に安全に着陸することができるので好ましい。
【００１６】
さらに、本発明のヘリコプター用回転翼システムにおいては、前記回転翼は二対あり、前記二対の回転翼が互いに反対方向へ回転すると、回転翼の回転駆動反力で機体が回転してしまうことがないので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明のヘリコプター用回転翼システムの一実施例を具えるヘリコプターを例示する平面図および正面図である（但し、正面図はパラシュートが開いた状態を仮想線で示している）。
【図２】上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの回転翼の形状を例示する平面図である。
【図３】（ａ）は、上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの回転翼を機体に対する風がない状態で示す側面図、（ｂ）は、その回転翼が機体に対する風を受けて揺動した状態を示す側面図、（ｃ）は、その回転翼の揺動可能な支持状態を説明する平面図である。
【図４】（ａ）は、上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの回転翼を機体に対する風がない状態で示す側面図、（ｂ）は、その回転翼が機体に対する風を受けて揺動し、ストッパで揺動限位置に止った状態を示す側面図である。
【図５】上記実施例のヘリコプター用回転翼システムを示す機体正面側から見た正面図である。
【図６】上記実施例のヘリコプター用回転翼システムを示す機体側面側から見た断面図である。
【図７】上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの動力伝達系を、カバーを省略して示す平面図である。
【図８】上記実施例のヘリコプター用回転翼システムのローターマストの上端部に設けられたパラシュート射出装置を示す機体側面側から見た断面図である。
【図９】上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの作動状態を説明する機体上方から見た平面図である。
【図１０】本発明のヘリコプター用回転翼システムの他の一実施例を具えるヘリコプターを例示する平面図である。
【図１１】上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの主要部を示す機体側面側から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明の実施形態につき、図面に基づく実施例によって詳細に説明する。ここに、図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明のヘリコプター用回転翼システムの一実施例を具えるヘリコプターを例示する平面図および正面図（但し、正面図はパラシュートが開いた状態を仮想線で示している）、図２は、上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの回転翼の形状を例示する平面図、図３（ａ）は、上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの回転翼を機体に対する向かい風がない状態で示す側面図、図３（ｂ）は、その回転翼が機体に対する向かい風を受けて揺動した状態を示す側面図、図３（ｃ）は、その回転翼の揺動自在な支持状態を説明する平面図、そして図４（ａ）は、上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの回転翼を機体に対する向かい風がない状態で示す側面図、図４（ｂ）は、その回転翼が機体に対する向かい風を受けて揺動し、ストッパで揺動限位置に止った状態を示す側面図であり、図中、符号１はヘリコプターの機体、２はローターマスト、３は回転翼をそれぞれ示している。
【００１９】
この実施例のヘリコプター用回転翼システムは、図１に示すように、機体１の重心位置付近の上部に立設されたローターマスト２と、そのローターマスト２で各々基部３ａを支持された二対で四枚の回転翼３と、ローターマスト２の後述する回転軸を回転駆動してそれら四枚の回転翼３をそのローターマスト２の軸線Ｖ周りに回転させる、機体１に搭載された動力源としての図示しないエンジンと、を具えており、この実施例のヘリコプター用回転翼システムを具える図示のヘリコプターはさらに、機体１の前部に設けられて上記エンジンで回転駆動される前進用の二組のプロペラ４と、機体１の後部にそれぞれ設けられて飛行中の機体１の飛行姿勢および飛行方向を安定させる水平尾翼５および二枚の垂直尾翼６と、機体１の下部に設けられて機体１の着陸および地上走行を可能にする車輪７とを具えている。なお、このヘリコプターの飛行方向は主に、垂直尾翼６に設けられた図示しない方向舵で変更する。また、機体１の少なくとも前部には、操縦者等の搭乗者の視界確保用の窓１ａが設けられている。
【００２０】
しかしてこの実施例のヘリコプター用回転翼システムは、図２および図３に示すように、ローターマスト２を間に挟んでそのローターマスト２の直径方向へ延在するとともに互いにローターマスト２の周方向に１８０度の間隔を空けて等間隔に配置された二枚の回転翼３の対を、二対具えており、各対の二枚の回転翼３は、それらの基部３ａが互いに一体的に結合されて、ローターマスト２の直径方向に延在する共通の軸線Ｃ周りに互いに一体に揺動自在に、そのローターマスト２に設けられた支持軸８に支持され、その支持軸８が、回転翼３に水平姿勢からの仰角を与えるとともに、その回転翼３の回転方向前方からの風圧によって上記仰角が減少する前後翼端間位置、すなわち図示例では前後翼端間寸法３Ｌに対し軸線Ｃの回転方向前方側寸法１Ｌ、軸線Ｃの回転方向後方側寸法２Ｌの前後翼端間位置で回転翼３を支持している（Ｌは任意の寸法であり、この寸法Ｌは、例えば小型ヘリコプターで５０ｃｍ、大型ヘリコプターで１ｍ等とすることができる。）。
【００２１】
これにより、この実施例のヘリコプター用回転翼システムは、機体１に対する風がなくかつ真上に上昇あるいは一定場所でホバリングしている状態では、図３（ａ）に示すように、各対の二枚の回転翼３が各々回転方向前方から互いに等しい風圧を受けて互いに等しい水平姿勢からの仰角、例えば２５°の仰角を有しており、その回転翼３が，通常の飛行中に機体１に対し前方からの向かい風を受ける場合の他、強い向かい風を突発的に受けた場合には、図３（ｂ）に示すように、軸線Ｃよりも上の部分に対し下の部分のほうがその向かい風の風圧を多く受けて、その風に向かう側（図３（ｂ）ではローターマスト２の手前側）の回転翼３の仰角を例えば１０°に減少させるとともに、その向かい風から逃げる側（図３（ｂ）ではローターマスト２の向こう側）の回転翼３の仰角を例えば４０°に増加させる揺動トルク（図３（ａ），（ｂ）では支持軸８周りの時計回りのトルク）が生じる。
【００２２】
この揺動トルクにより、その向かい風に向かう側の、相対的に対気速度が増加する回転翼３の揚力の増加が抑えられると同時に、その向かい風から逃げる側の、相対的に対気速度が減少する回転翼３の揚力の減少が抑えられて、機体１の左右の揚力のバランスが維持される。また機体１の後方から強い追い風を突発的に受けた場合も、同様にして機体１の左右の揚力のバランスが維持され、さらに機体１の左右何れかの側方から強い横風を受けた場合も、同様にして機体１の前後の揚力のバランスが維持される。
【００２３】
なお、各回転翼３は、図４に示すように、ローターマスト２にネジによって位置調節可能に設けられたストッパ９との当接により、その揺動限を一定の位置に規制され、これにより各回転翼３の仰角の最大値は、所定の角度に規制される。また、各対の二枚の回転翼３は、機体１に対する風がない状態で、回転していないときは、図示例では支持軸８（軸線Ｃ）周りの重量バランスにより、また回転中は、上述した各回転翼３が回転方向前方から受ける風圧による揺動トルクのバランスにより、互いに等しい仰角となるようにされている。
【００２４】
図５は、この実施例のヘリコプター用回転翼システムを示す機体正面側から見た正面図、また図６は、この実施例のヘリコプター用回転翼システムを示す機体側面側から見た断面図である。ここにおけるローターマスト２は、そのローターマスト２の基部を機体１に対し前後左右方向へ揺動自在に支持する半球状ベアリング１０を有するマスト傾動支持機構１１を具えており、この半球状ベアリング１０は、機体１の重心位置付近の上部に固定された例えば二分割型の略半球殻状のアウターハウジング１２と、そのアウターハウジング１２の内側に配置されて複数のスプリング１３でアウターハウジング１２に向けて押圧される、ローターマスト２の基部としてのこれも略半球殻状のインナーハウジング１４と、インナーハウジング１４の周囲の保持器の凹部内に回転自在に保持されてアウターハウジング１２とインナーハウジング１４との間に介在し、ローターマスト２からインナーハウジング１４に加わる回転翼３の揚力をアウターハウジング１２に伝える複数の鋼球１５と、それらアウターハウジング１２とインナーハウジング１４との間に配置されて、インナーハウジング１４を互いに直交する２本の軸線周りに揺動自在にアウターハウジング１２に連結し、アウターハウジング１２に対するインナーハウジング１４の上記揺動を許容しつつローターマスト２の軸線Ｖ周りの、アウターハウジング１２に対するインナーハウジング１４の回転を規制する図示しないジンバル機構と、を有している。
【００２５】
ここにおけるローターマスト２はさらに、下部固定軸１６を具えており、この下部固定軸１６は、アウターハウジング１２ひいては機体１に対する上記軸線Ｖ周りの回転を規制されたインナーハウジング１４に連結されたフランジ１６ａと、そのフランジ１６ａに各々下端部を一体に結合されて二重円筒状をなす内側固定軸１６ｂおよび外側固定軸１６ｃとを有している。
【００２６】
インナーハウジング１４および内側固定軸１６ｂの内側には、これも円筒状をなす入力軸１７がラジアルベアリングおよびスラストベアリングを介して軸線Ｖ周りに回転自在に支持され、内側固定軸１６ｂの上端部には、これも円筒状をなす上部固定軸１８の下端部が螺着固定されており、上部固定軸１８と外側固定軸１６ｃとの間には、これも円筒状をなす上側回転軸１９ａがラジアルベアリングおよびスラストベアリングを介して軸線Ｖ周りに回転自在に支持され、また外側固定軸１６ｃの外側には、これも円筒状をなす下側回転軸１９ｂがラジアルベアリングおよびスラストベアリングを介して軸線Ｖ周りに回転自在に支持されていて、これら上側回転軸１９ａおよび下側回転軸１９ｂが回転軸１９を構成している。
【００２７】
そして、上側回転軸１９ａおよび下側回転軸１９ｂの外周面にはそれぞれ、互いに反対方向に向けて二本ずつ上記支持軸８が突設固定されており、これらの支持軸８は、上側および下側の対をなす回転翼３の基部３ａを、軸線Ｖと直交してそれら上側回転軸１９ａおよび下側回転軸１９ｂの直径方向へ延在する軸線Ｃ周りに揺動自在に、ラジアルベアリングおよびスラストベアリングを介してそれぞれ支持している。
【００２８】
図７は、この実施例のヘリコプター用回転翼システムの動力伝達系を示す平面図であり、ここでは図６に示す入力軸１７の下端部に、自在継ぎ手２１を介してエンジンの出力軸２２が連結されており、エンジンの図示しないクラッチを持つ出力軸２２から入力軸１７に入力された駆動回転は、図７に示すように、スプロケットと噛合するチェーン２３を介して第１駆動軸２４に伝達され、第１駆動軸２４の回転は、その第１駆動軸２４とそれに隣接する第２駆動軸２６とに設けられた歯車組み２５を介して第２駆動軸２６に等速かつ逆回転で伝達され、第１駆動軸２４の回転はスプロケットと噛合するチェーン２７を介して図６に示す上側回転軸１９ａに等速で伝達され、第２駆動軸２６の回転はスプロケットと噛合するチェーン２８を介して図６に示す下側回転軸１９ｂに等速で伝達され、これにより、上側回転軸１９ａに支持された上側の対をなす回転翼３と、下側回転軸１９ｂに支持された下側の対をなす回転翼３とは、図２中に矢印で示すように、互いに逆方向に、かつ互いに等速で回転して、互いにその回転駆動の反力を打ち消し合いながら互いに等しい揚力を発生させ、このヘリコプターを安定的に飛行させる。なお、この動力伝達系は、図５，６に示すように、カバー２９で覆われている。
【００２９】
図８は、この実施例のヘリコプター用回転翼システムのローターマストの上端部に設けられたパラシュート射出装置を示す断面図であり、図示のように、上部固定軸１８内にはパラシュート収納筒３０が装着され、このパラシュート収納筒３０は、図６に示すように上端部のフランジを介して上部固定軸１８に固定され、パラシュート収納筒３０の上端部には、パラシュート射出装置３１が設けられている。このパラシュート射出装置３１は、互いに向き合った揺動自在な支持台３２上に火薬を充填された射出筒３３を配置し、その射出筒３３上にパラシュートを引き出す重り３４を乗せて、それを射出筒３３と一緒にバンド３５で支持台３２に固定し、重り３４をロープ３６で、パラシュート収納筒３０内に畳んで収納した図１（ｂ）に示す如きパラシュート３７に連結し、それらを開放可能な略円錐状のカバー３８で覆って構成している。
【００３０】
そしてここでは、射出筒３３内の火薬に点火する電線３９を、内側固定軸１６ｂおよび入力軸１７の中心孔を通るスリーブ４０を介して内側固定軸１６ｂの下端部まで導き、入力軸１７の下端部の内外周に設けたスリップリング４１および、内側固定軸１６ｂの下端部とインナーハウジング１４とにそれぞれ取り付けられてスリップリング４１の表面に摺接するブラシ４２，４３を介してその電線３９を図示しない点火装置に接続している。これにより、点火装置が電線３９に通電して射出筒３３内の火薬に点火すると、その火薬の爆発により重り３４が、バンド３５を引きちぎり、パラシュート収納筒３０内に畳んで収納したパラシュート３７をロープ３６で引き出しながらカバー３８を開いて真上へ飛び出して、図１（ｂ）に仮想線で示すようにパラシュート３７をローターマスト２の真上で開かせる。
【００３１】
さらに、この実施例のヘリコプター用回転翼システムにおけるマスト傾動支持機構１１は、図５に示すように、ローターマスト２が機体１の後方に傾動するのを妨げるためにローターマスト２の基部を機体１に連結して支持する２本のマスト支持ワイヤ４４を有している。なお、マスト支持ワイヤ４４は具体的には、図６では図示しないが、カバー２９を貫通してフランジ１６ａとアウターハウジング１２とを連結している。このマスト支持ワイヤ４４は、ローターマスト２が機体１の前方および側方に傾動する際には緩んで、それらの傾動を可能にする。
【００３２】
従って、この実施例のヘリコプター用回転翼システムによれば、通常の飛行中に前進方向前方からの風を受けている場合の他、強い向かい風を突発的に受けた場合に、前述のように、前進方向側に回転する回転翼３の揚力の増加が抑えられると同時に、後退方向側に回転する回転翼３の揚力の減少が抑えられるので、機体１の左右の揚力のバランスを維持し得て、機体１のコントロールを容易に行うことができ、また同様に、機体１の後方から強い追い風を突発的に受けた場合にも、機体１の左右の揚力のバランスを維持でき、機体１の左右何れかの側方から強い横風を突発的に受けた場合にも、機体１の前後の揚力のバランスを維持できるので、これらの場合にも、機体１のコントロールを容易に行うことができ、これにより、幅寸法に対する長さ寸法の比が比較的小さい幅広形状の回転翼をゆっくり回転させて静かに飛行するヘリコプターでも、突風を受けた場合に機体のコントロールを容易に行うことができる。
【００３３】
図９は、上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの作動状態を説明する機体１の上方から見た平面図であり、この機体１は正面から向かい風Ｆを受けながら前進飛行しており、上段の回転翼３Ａと下段の回転翼３Ｂとはそれぞれ、ローターマスト２の軸線Ｖ周りに矢印Ｒで示す方向へ回転している。この状態で、機体１の正面方向および背面方向に対し左右４５度の区間は、上段の回転翼３Ａと下段の回転翼３Ｂとが各々向かい風Ｆを横切って進むため、それらの回転翼３Ａ，３Ｂが最も安定し、最も揚力が大きくなる区間ＭＬＡである。また、機体１の正面に対し左右１３５度の区間は、上段の回転翼３Ａと下段の回転翼３Ｂとが互いに等しい仰角で回転する区間ＣＥＡであり、機体１の左右で同じ揚力が得られるので、左右の揺れが生じず、機体１は安定して飛行することができる。なお、横風を受けた場合にも、この図９をその横風の来る方向へ９０度回転させてみれば明らかなように、上段の回転翼３Ａと下段の回転翼３Ｂとが互いに等しく作用し、機体１は安定して飛行することができる。
【００３４】
また、この実施例のヘリコプター用回転翼システムによれば、ローターマスト２を機体１の左右側方および前方の何れの方向へも傾動自在に機体１の上部に支持する半球状ベアリング１０を有するマスト傾動支持機構１１を具えているので、回転翼３の仰角変化だけでは対応困難な強い突風を機体１の左右側方や後方から受けた場合に、ローターマスト２だけをその突風の来た方向と反対の方向へ傾けさせて、機体１を水平に保つとともに、幅広形状の回転翼３の基部やローターマスト２の基部がその突風での負荷の集中により折損するのを防止することができる。
【００３５】
さらにこの実施例のヘリコプター用回転翼システムによれば、マスト傾動支持機構１１が、ローターマスト２が機体１の後方に傾動するのを妨げるためにローターマスト２を機体１に連結して支持するマスト支持ワイヤ４４を有しているので、強い突風を機体１の前方から受けた場合に、そのマスト支持ワイヤ４４で、ローターマスト２だけが後傾して機体１の前進飛行を妨げるのを防止するとともに、幅広形状の回転翼３の基部やローターマスト２の基部がその突風での負荷の集中により折損するのを防止することができる。
【００３６】
さらにこの実施例のヘリコプター用回転翼システムによれば、ローターマスト２の上端部にパラシュート射出装置３１を具えているので、パラシュート３７を回転翼３に絡ませずに真上に射出し得て、エンジン等の故障時等にゆっくりと安全に着陸することができる。
【００３７】
さらにこの実施例のヘリコプター用回転翼システムによれば、回転翼３は二対あり、それら二対の回転翼３が、互いに反対方向へ回転して二重反転翼を構成していることから、補助ローターを設けなくても、回転翼３の回転駆動反力で機体１が回転してしまうことがない。
【００３８】
図１０は、本発明のヘリコプター用回転翼システムの他の一実施例を具えるヘリコプターを例示する平面図、また図１１は、上記実施例のヘリコプター用回転翼システムの主要部を示す機体側面側から見た断面図であり、この実施例のヘリコプター用回転翼システムは、主として機体１の前後部にそれぞれローターマスト２を具える点のみ、先の実施例と異なっており、他の点は先の実施例と同様に構成されているので、以下にはその相違点について主に説明する。なお、図中、先の実施例と同様の部分はそれと同一の符号にて示す。
【００３９】
すなわち、この実施例のヘリコプター用回転翼システムを具えるヘリコプターは、機体１の前後部の上部にそれぞれローターマスト２を具えるとともに、機体１の前部にエンジンで回転駆動される前進用の二組のプロペラ４を具えており、機体１の前部のローターマスト２では、図１１に示すように、マスト傾動支持機構１１の半球状ベアリング１０のインナーハウジング１４およびそこに下部固定軸１６のフランジ１６ａを介して連結された上部固定軸１８の内側に、エンジンの出力軸２２に自在継ぎ手２１を介して連結された入力軸１７がラジアルベアリングおよびスラストベアリングを介して軸線Ｖ周りに回転自在に支持され、また、上部固定軸１８の外側に、上側回転軸１９ａがラジアルベアリングおよびスラストベアリングを介して軸線Ｖ周りに回転自在に支持されている。なお、図示しないがこのマスト傾動支持機構１１も、マスト支持ワイヤ４４を有している。
【００４０】
そして、上側回転軸１９ａの外周面には、互いに反対方向に向けて二本の支持軸８が突設固定されており、これらの支持軸８は、機体１の前部の対をなす回転翼３の基部３ａを、軸線Ｖと直交してその上側回転軸１９ａの直径方向へ延在する軸線Ｃ周りに揺動可能に、ラジアルベアリングおよびスラストベアリングを介してそれぞれ支持している。
【００４１】
また、機体１の後部のローターマスト２も、機体１の前部のローターマスト２と同様の構成を具えており、その入力軸１７が上記エンジンの上記出力軸２２と同期回転するもう一本の出力軸２２に自在継ぎ手２１を介して連結されている。かかる構成により、機体１の前部のローターマスト２の入力軸１７から図７に示すと同様の伝動機構（但し歯車組み２５、第２駆動軸２６およびチェーン２８は除く）のチェーン２３を介して第１駆動軸２４に伝動された回転が、チェーン２７で機体１の前部のローターマスト２の上側回転軸１９ａに等速かつ同一方向回転で伝動されて前部の回転翼３を回転させる一方、機体１の後部のローターマスト２の入力軸１７から図７に示すと同様の伝動機構のチェーン２３を介して第１駆動軸２４に伝動された回転が、歯車組み２５、第２駆動軸２６およびチェーン２８を介して機体１の後部のローターマスト２の上側回転軸１９ａに等速かつ逆回転で伝動されて後部の回転翼３を回転させるので、前部の対をなす回転翼３と後部の対をなす回転翼３とは、各々突風に対し仰角を変化させるとともに、図１０中に矢印で示すように、互いに逆方向に、かつ互いに等速で回転する。
【００４２】
従って、この実施例のヘリコプター用回転翼システムによっても、先の実施例と同様に、突風に対してヘリコプターを安定的に飛行させることができる。また、機体１の前部と後部のローターマスト２が各々、突風を受けた場合に、マスト支持ワイヤ４４を有するマスト傾動支持機構１１により、互いに独立して機体１に対し揺動することができるので、回転翼３の仰角変化だけでは対応困難な強い突風を機体１の左右側方や後方から受けた場合に、ローターマスト２だけをその突風の来た方向と反対の方向へ傾けさせて、機体１を水平に保つとともに、幅広形状の回転翼３の基部やローターマスト２の基部がその突風での負荷の集中により折損するのを防止することができる。
【００４３】
さらにこの実施例のヘリコプター用回転翼システムによっても、マスト傾動支持機構１１が、ローターマスト２が機体１の後方に傾動するのを妨げるためにローターマスト２を機体１に連結して支持するマスト支持ワイヤ４４を有しているので、強い突風を機体１の前方から受けた場合に、そのマスト支持ワイヤ４４で、ローターマスト２だけが後傾して機体１の前進飛行を妨げるのを防止するとともに、幅広形状の回転翼３の基部やローターマスト２の基部がその突風での負荷の集中により折損するのを防止することができる。
【００４４】
さらにこの実施例のヘリコプター用回転翼システムによっても、ローターマスト２の上端部にパラシュート射出装置３１を具えているので、パラシュート３７を回転翼３に絡ませずに真上に射出し得て、エンジン等の故障時等にゆっくりと安全に着陸することができる。
【００４５】
さらにこの実施例のヘリコプター用回転翼システムによっても、回転翼３は二対あり、それら二対の回転翼３が、互いに反対方向へ回転することから、補助ローターを設けなくても、回転翼３の回転駆動反力で機体１が回転してしまうことがない。
【００４６】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものでなく請求の範囲の記載範囲内で適宜変更し得るものであり、例えば、上記実施例ではローターマスト２を一本または二本としたが、ローターマスト２を三本以上具えてそれぞれに対をなす回転翼３を設けても良い。また、上記実施例では二対の回転翼３を互いに反転させたが、通常の小型ヘリコプターのように一対あるいは複数対の回転翼３を互いに同一方向に回転させるとともに、その回転翼３の回転駆動反力による機体１の回転を機体後部の補助ローター等で止めるようにしても良い。
【００４７】
そして、上記実施例ではローターマスト２の上端部のパラシュート射出装置３１と、マスト傾動支持機構１１と、マスト支持ワイヤ４４とを具えているが、所要に応じてこれらの何れか一つ以上を省略することもできる。また、上記実施例では機体１の外部のローターマスト２の基部に動力伝達系を配置しているが、所要に応じてこれを機体１の内部に収容し、飛行中の空気抵抗を減らすようにしても良い。さらに、上記実施例では機体１を略箱型としているが、所要に応じて機体１を卵形や流線型等にして飛行中の空気抵抗を減らすようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
かくして本発明のヘリコプター用回転翼システムによれば、通常の前進飛行中に前方からの風を受けている場合の他、強い向かい風を突発的に受けた場合に、前進方向側に回転する回転翼の揚力の増加が抑えられると同時に、後退方向側に回転する回転翼の揚力の減少が抑えられることから、機体の左右の揚力のバランスを維持でき、また同様に、機体の後方から強い追い風を突発的に受けた場合にも、機体の左右の揚力のバランスを維持でき、機体の左右何れか側方から強い横風を突発的に受けた場合にも、機体の前後の揚力のバランスを維持できるので、幅広形状の回転翼をゆっくり回転させて静かに飛行するヘリコプターでも、突風を受けた場合に機体のコントロールを容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  機体
１ａ  窓
２  ローターマスト
３  回転翼
３Ａ  上段回転翼
３Ｂ  下段回転翼
３ａ  基部
４  プロペラ
５  水平尾翼
６  垂直尾翼
７  車輪
８  支持軸
９  ストッパ
１０  半球状ベアリング
１１  マスト傾動支持機構
１２  アウターハウジング
１３  スプリング
１４  インナーハウジング
１５  鋼球
１６  固定軸
１６ａ  フランジ
１６ｂ  内側固定軸
１６ｃ  外側固定軸
１７  入力軸
１８  上部固定軸
１９  回転軸
１９ａ  上側回転軸
１９ｂ  下側回転軸
２１  自在継ぎ手
２２  出力軸
２３，２７，２８  チェーン
２４  第１駆動軸
２５  歯車組み
２６  第２駆動軸
２９，３８  カバー
３０  パラシュート収納筒
３１  パラシュート射出装置
３２  支持台
３３  射出筒
３４  重り
３５  バンド
３６  ロープ
３７  パラシュート
３９  電線
４０  スリーブ
４１  スリップリング
４２，４３  ブラシ
４４  マスト支持ワイヤ
Ｃ，Ｖ  軸線
【図１】
2014104802.tif 000003
【図２】
2014104802.tif 000004
【図３】
2014104802.tif 000005
【図４】
2014104802.tif 000006
【図５】
2014104802.tif 000007
【図６】
2014104802.tif 000008
【図７】
2014104802.tif 000009
【図８】
2014104802.tif 000010
【図９】
2014104802.tif 000011
【図１０】
2014104802.tif 000012
【図１１】
2014104802.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月5日(2013.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体の重心位置付近の上部に立設されたローターマストと、
前記ローターマストで各々基部を支持された偶数枚の回転翼と、
前記ローターマストを回転駆動して前記偶数枚の回転翼をそのローターマストの軸線周りに回転させる動力源と、
を具えるヘリコプター用回転翼システムにおいて、
前記偶数枚の回転翼が、二枚ずつ、前記ローターマストを間に挟み、そのローターマストの直径方向に延在して対をなすとともに、そのローターマストの周方向に等間隔に配置され、
前記対をなす二枚の回転翼の基部が、互いに一体的に結合されて、そのローターマストの直径方向に延在する共通の軸線周りに互いに一体に揺動自在に、そのローターマストに直角に設けられた支持軸に支持され、
前記支持軸が、前記回転翼に水平姿勢からの仰角を与えるとともに、その回転翼の回転方向前方からの風圧を受けると前記仰角が減少する前後翼端間位置で前記回転翼を支持し、
半球状のベアリングを有して前記ローターマストを機体の左右側方および前方の何れの方向へも傾動自在に機体上部に支持するマスト傾動支持機構を具え、
前記ローターマストは、前記回転翼をそのローターマストの軸線周りに回転させる回転軸と、その回転軸の内側に位置して前記機体に対し回転しないように支持された固定軸とを有し、
前記ローターマストの前記固定軸の上端部にパラシュート射出装置を具えることを特徴とするヘリコプター用回転翼システム。
【請求項２】
前記マスト傾動支持機構が、前記ローターマストが機体後方に傾動するのを妨げるために前記ローターマストを機体に連結して支持するマスト支持ワイヤを有していることを特徴とする、請求項１記載のヘリコプター用回転翼システム。
【請求項３】
前記回転翼は二対あり、前記二対の回転翼が互いに反対方向へ回転することを特徴とする、請求項１または２記載のヘリコプター用回転翼システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
即ち、本発明のヘリコプター用回転翼システムは、
機体の重心位置付近の上部に立設されたローターマストと、
前記ローターマストで各々基部を支持された偶数枚の回転翼と、
前記ローターマストを回転駆動して前記偶数枚の回転翼をそのローターマストの軸線周りに回転させる動力源と、
を具えるヘリコプター用回転翼システムにおいて、
前記偶数枚の回転翼が、二枚ずつ、前記ローターマストを間に挟み、そのローターマストの直径方向に延在して対をなすとともに、そのローターマストの周方向に等間隔に配置され、
前記対をなす二枚の回転翼の基部が、互いに一体的に結合されて、そのローターマストの直径方向に延在する共通の軸線周りに互いに一体に揺動自在に、そのローターマストに直角に設けられた支持軸に支持され、
前記支持軸が、前記回転翼に水平姿勢からの仰角を与えるとともに、その回転翼の回転方向前方からの風圧を受けると前記仰角が減少する前後翼端間位置で前記回転翼を支持し、
半球状のベアリングを有して前記ローターマストを機体の左右側方および前方の何れの方向へも傾動自在に機体上部に支持するマスト傾動支持機構を具え、
前記ローターマストは、前記回転翼をそのローターマストの軸線周りに回転させる回転軸と、その回転軸の内側に位置して前記機体に対し回転しないように支持された固定軸とを有し、
前記ローターマストの前記固定軸の上端部にパラシュート射出装置を具えることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、本発明のヘリコプター用回転翼システムによれば上述のように、半球状のベアリングを有して前記ローターマストを機体の左右側方および前方の何れの方向へも傾動自在に機体上部に支持するマスト傾動支持機構を具えていることから、回転翼の仰角変化だけでは対応困難な強い突風を機体の左右側方や後方から受けた場合に、ローターマストだけを反対方向へ傾けさせて機体を水平に保つとともに、幅広形状の回転翼の基部やローターマストの基部が負荷の集中により折損するのを防止することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
なお、本発明のヘリコプター用回転翼システムにおいては、前記マスト傾動支持機構が、前記ローターマストが機体後方に傾動するのを妨げるために前記ローターマストを機体に連結して支持するマスト支持ワイヤを有していると、強い突風を機体の前方から受けた場合に、ローターマストだけが後傾して機体の前進飛行を妨げるのを防止するとともに、幅広形状の回転翼の基部やローターマストの基部が負荷の集中により折損するのを防止することができるので好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
さらに、本発明のヘリコプター用回転翼システムによれば上述のように、
前記ローターマストは、前記回転翼をそのローターマストの軸線周りに回転させる回転軸と、その回転軸の内側に位置して前記機体に対し回転しないように支持された固定軸とを有し、
前記ローターマストの前記固定軸の上端部にパラシュート射出装置を具えていることから、パラシュートを回転翼に絡ませずに真上に射出し得るとともに、回転翼が回転していてもパラシュートのロープが機体に対して捩れることがないため、駆動源の故障時等に安全に着陸することができる。