(57)【要約】  プロペラで駆動される飛行機等の装置を始動させる方法とシステム。本発明の一実施形態にかかるシステムは、プロペラ（１２０）に連結され、流れに曝されてエンジンの始動時にプロペラを回転させる少なくとも一つの部分（１３１ａ）を有する取り外し可能な固定具（１３０）を具えている。この固定具はエンジン(１１０)が回転を始めた後(例えば、エンジンが始動し、及び/又は所定の速度以上で回転した後に)、プロペラから分離する。即ち、このシステムは、固定具とプロペラとの間に解放可能なリンク（１３２）を具えている。S
2007510591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部流線形本体と、
該外部流線形本体に連結されたエンジンと、
該エンジンに連結されたプロペラと、
該プロペラに連結された取り外し可能な固定具とを具えた移動体であって、該固定具は、前記外部流線形本体に隣接する気流からエネルギを抽出して、エンジンの始動の際にプロペラを回転させるような位置に設けられ、前記固定具は、プロペラが回転している間にプロペラから分離されるように構成されている移動体。
【請求項２】
前記固定具がリンクによって前記プロペラに連結されている請求項１に記載の移動体。
【請求項３】
前記プロペラが第一及び第二ブレードを具え、前記固定具が、前記第一ブレードの少なくとも一部に取り付けられた第一部分と、前記第二ブレードの少なくとも一部に取り付けられた第二部分を具えている請求項１に記載の移動体。
【請求項４】
前記プロペラが第一ブレードと第二ブレードを具え、前記固定具が前記第一ブレードの少なくとも一部に取り付けられた第一部分と、前記第二ブレードの少なくとも一部に取り付けられた第二部分を具え、前記固定具の前記第一及び第二部分が解放可能な一つのリンクによって前記プロペラに連結されている請求項１に記載の移動体。
【請求項５】
前記プロペラが第一ブレードと第二ブレードを具え、前記固定具が前記第一ブレードの少なくとも一部に取り付けられた第一部分と、前記第二ブレードの少なくとも一部に取り付けられた第二部分を具え、前記固定具の前記第一及び第二部分が壊れ易い一つのリンクによって前記プロペラに連結されている請求項１に記載の移動体。
【請求項６】
前記固定具が前記プロペラにねじによって取り付けられたシャフトを具え、前記固定具は更にそれぞれがシャフトにヒンジ止めされた複数の羽根面を具え、更に、前記ねじは、前記固定具が前記プロペラに実効トルクを印加したとき締まり、プロペラが固定具に実効トルクを印加したとき緩むように構成されている請求項１に記載の移動体。
【請求項７】
取り外し可能な固定具が少なくとも一つの孔を有し、それに前記プロペラが取外し可能に嵌っている請求項１に記載の移動体。
【請求項８】
更に、前記取り外し可能な固定具を前記プロペラに対して解放可能に接続する壊れ易いリンクを具えている請求項１に記載の移動体。
【請求項９】
更に、前記取り外し可能な固定具を前記プロペラに対して解放可能に接続する壊れ易いリンクを具え、該壊れ易いリンクが所定のせん断力で壊れるように構成されている請求項１に記載の移動体。
【請求項１０】
更に、前記取り外し可能な固定具を前記プロペラに対して解放可能に接続する壊れ易いリンクを具え、該壊れ易いリンクが所定の張力で壊れるように構成された可撓性を有する細長い部材を具えている請求項１に記載の移動体。
【請求項１１】
更に、前記取り外し可能な固定具を前記プロペラに解放可能に接続する壊れ易いリンクを具え、該壊れ易いリンクは、プロペラが所定の速度以上で回転すると遠心力によって壊れるように構成されている請求項１に記載の移動体。
【請求項１２】
前記プロペラが前記外部流線形本体から後方に突出している請求項１に記載の移動体。
【請求項１３】
前記プロペラが前記外部流線形本体から前方に突出している請求項１に記載の移動体。
【請求項１４】
更に、前記取り外し可能な固定具に連結された展開可能なパラシュートを具えている請求項１に記載の移動体。
【請求項１５】
前記プロペラがプロペラブレードを具え、前記取り外し可能な固定具が前記プロペラブレードに解放可能に取り付けられた部分を具え、前記プロペラブレードは第一の半径長と第一の弦長を有し、前記固定具の前記部分は第二の半径長と第二の弦長を有し、第二半径長に対する第二弦長の比は第一半径長に対する第一弦長の比よりも大きい請求項１に記載の移動体。
【請求項１６】
前記外部流線形本体が無人飛行機の機体を具えている請求項１に記載の移動体。
【請求項１７】
プロペラを始動するための装置であって、
エンジンで駆動されるプロペラに連結されるように構成された取り外し可能な固定具を具え、該固定具は
気流の曝されるように構成された外面を有する少なくとも一つの羽根部分と、
エンジンの始動の際に該羽根部分を前記プロペラに解放可能に連結してプロペラを回転させるように構成された少なくとも一つのリンクであって、プロペラが回転すると前記羽根部分をプロペラから解放するように構成されているリンクを具えている装置。
【請求項１８】
更に、プロペラと、
前記プロペラに連結された往復エンジンと、
該エンジンとプロペラを搭載した無人飛行機を具えている請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
更に、プロペラを具え、前記リンクが前記プロペラと前記羽根部分との間を解放可能に接続している請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記固定具が、前記プロペラの第一ブレードに取り付けられるように構成された第一部分と、前記プロペラの第二ブレードに取り付けられるように構成された第二部分を具えている請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
前記固定具が前記プロペラにねじで取り付けられるように構成されたねじ付きのシャフトを具え、前記固定具が、更に、それぞれが前記シャフトにヒンジ止めされた複数の羽根面を具え、更に、前記ねじは、固定具がプロペラに実効トルクを印加すると締まり、プロペラが固定に実効トルクを印加すると緩むように構成されている請求項１７に記載の装置。
【請求項２２】
前記取り外し可能な固定具が、少なくとも一つの孔を具え、それに前記プロペラが取外し可能に嵌っている請求項１７に記載の装置。
【請求項２３】
前記リンクが所定の張力で壊れるように構成されている請求項１７に記載の装置。
【請求項２４】
前記リンクが所定のせん断力で壊れるように構成されている請求項１７に記載の装置。
【請求項２５】
前記リンクが、プロペラが所定の速度以上で回転すると遠心力によって壊れるように構成されている請求項１７に記載の装置。
【請求項２６】
更に、前記取り外し可能な固定具に連結された展開可能なパラシュートを具えている請求項１７に記載の装置。
【請求項２７】
プロペラを始動させるための装置であって、
エンジンで駆動されるプロペラに連結されるように構成された取り外し可能な固定具を具え、該固定具は気流内でプロペラを回転させる羽根手段と、該羽根手段を前記プロペラに解放可能に連結して、エンジンの始動の際に該プロペラを回転させるリンク手段を具え、該リンク手段は、前記プロペラが回転するとプロペラから前記羽根手段を解放するように構成されている装置。
【請求項２８】
前記羽根手段は少なくとも一つの孔を具え、これにプロペラが取外し可能に適合している請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記リンク手段が所定の張力で壊れるように構成されている請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記リンク手段が所定のせん断力で壊れるように構成されている請求項２７に記載の装置。
【請求項３１】
前記リンク手段が、プロペラが所定の速度以上で回転すると遠心力によって壊れるように構成されている請求項２７に記載の装置。
【請求項３２】
前方部分と後方部分とを有する機体と、
飛行機がラインに飛び込んだ場合に、可撓性ラインに解放可能に係合するように構成された捕捉装置をそれぞれが具え、前記機体に連結されてそれぞれが前記シャフトにヒンジ止めされた一対の翼と、
前記機体の後方部分に担持されたエンジンと、
該エンジンに連結され且つ複数のブレードを有するプロペラと、
前記プロペラに連結された解放可能な固定具であって、各ブレードに対応する羽根部分を有し、各羽根部分は対応する一つのブレードを受け入れるように位置決めされた孔を有し、各羽根部分は飛行機に隣接する気流内に延びるように位置決めされ、エンジンの始動の際にプロペラを回転させる固定具と、
前記羽根部分をプロペラに連結する少なくとも一つの壊れ易いリンクとを具え、該壊れ易いリンクは、プロペラの回転速度が所定値を超えるとプロペラから解放可能な前記固定具を解放するように構成されている無人飛行機。
【請求項３３】
前記リンクが所定の張力で壊れるように構成されている請求項３２に記載の飛行機。
【請求項３４】
前記リンクが所定のせん断力で壊れるように構成されている請求項３２に記載の飛行機。
【請求項３５】
前記リンクが、プロペラと各羽根部分との間に取り付けられた可撓性の細長い部材を含む請求項３２に記載の飛行機。
【請求項３６】
プロペラに連結されたエンジンを始動させる方法であって、
プロペラに解放可能に連結された始動用固定具を隣接する流体の流れに曝すことによって、プロペラ路回転させ、
プロペラに連結されたエンジンが回転を始めた後に、始動用固定具をプロペラから解放するステップを含む方法。
【請求項３７】
更に、始動用固定具を解放する前にエンジンを始動するステップを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
始動用固定具を解放するステップが、プロペラの回転数が所定値を超えた時に始動用固定具を解放するものである請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
前記プロペラが飛行機に担持されている請求項３６に記載の方法において、前記方法が、更に、
エンジンを始動する前に飛行機を空中の移動体から発進させ、
飛行機のスパン状の（spanwise）持ち上げ面を細長い可撓性の部材に係合させ、このスパン状の持ち上げ面を捕捉部材に解放可能に取り付けることによって、飛行中の飛行機を回収するステップを含んでいる方法。
【請求項４０】
始動用固定具を流れに曝すステップが、始動用固定具を気流に曝すことを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記エンジンが往復エンジンであり、前記方法が、更に始動用固定具を解放する前にエンジンを始動させるステップを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
始動用固定具を解放するステップが、
始動用固定具の回転速度を増加させることによって始動用固定具をプロペラに連結する壊れ易いリンクに印加される張力を増加させ、
壊れ易いリンクを壊し、
始動用固定具をプロペラから略半径方向に解放することを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
始動用固定具を解放するステップが、始動用固定具の回転速度を増加させることによって始動用固定具をプロペラに連結する壊れ易いリンクに印加されるせん断力を増加させ、
壊れ易いリンクをせん断し、
始動用固定具をプロペラから略半径方向に解放することを含む請求項３６に記載の方法。
【請求項４４】
プロペラの回転軸に沿って始動用固定具がプロペラに連結される請求項３６に記載の方法であって、始動用固定具を解放するステップが
プロペラの回転速度を増加させることによってプロペラを始動用固定具から抜き取り、
始動用固定具をプロペラから略軸方向に解放可能にすることを含む方法。
【請求項４５】
プロペラに連結された無人飛行機のエンジンを始動させる方法であって、
始動用固定具の羽根をプロペラのブレードに解放可能に連結し、無人飛行機が飛行中に前記羽根を隣接する気流に曝すことによってプロペラを回転させ、
プロペラの回転速度が第一の所定値を超えた時にエンジンを始動させ、ここでエンジンはピストン式の往復型の内燃エンジンであり、
プロペラの回転速度が第二の所定値を超えた時にプロペラと始動用固定具との間で壊れ易いリンクを破壊し、
羽根をプロペラから略半径方向に分離可能にする方法。
【請求項４６】
羽根をプロペラに解放可能に連結するステップが、プロペラの各ブレードを始動用固定具の対応する羽根の孔に滑入し、壊れ易いリンクを始動用固定具とプロペラの間に取り付けることを含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
壊れ易いリンクを壊すステップが、壊れ易いリンクをせん断することを含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４８】
壊れ易いリンクを壊すステップが、壊れ易いリンクを張力で破壊することを含む請求項４５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００３年１１月３日に出願された米国仮出願第６０/５１７,１６０号、及び２００４年１０月２９日に出願された「プロペラで駆動される装置を始動する方法とシステム」の名称の米国非仮出願第    号（代理人整理番号第３６７６１８０２１ＵＳ０１号）の優先権を主張するものであり、両者は全体として参照により本出願に組み入れられている。
【０００２】
本発明は、空中で始動するプロペラで駆動される飛行機等プロペラで駆動される装置を始動する方法とシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
飛行機、無人航空機（ＵＡＶ；Unmanned Aerial Vehicle）、ミサイル等のプロペラで駆動される飛行装置の或るものは、地面、海面、飛行機、風船或いはミサイルから空中に発進させられて展開される（deployed）。代表的なこれらの装置は、プロペラに動力を与える往復エンジンを具えている。これらの往復エンジンは、重く複雑で、機能する充電されたバッテリを必要とするスタータによって始動される。
【０００４】
多くのプロペラは巡航飛行用に最適化されている。したがって、このプロペラの空気力学的形状は、プロペラが回転して空気が比較的低速でこれを通過して流れる場合には、大きなトルクを発生しない。往復エンジンの多くは静摩擦、滑り摩擦及び圧縮抵抗を有し、これらはすべてエンジンが往復運動を開始する前に克服されなければならない。しかし、（例えば、移動体が滑空又は落下して空気がプロペラを通過して流れる際に）充分な始動トルクを発生するように最適化されているプロペラは、巡航飛行の際或いはプロペラが移動体を推進する他の操作を行う場合には、効率的ではない。一例においては、プロペラは空気からエネルギを抽出し（即ち風車として）、他の例においては、プロペラは移動体のための推進力を提供する手段としてエネルギを付加する。
【０００５】
前述の問題に対する一つの解決策は、プロペラを風車として強力に作動させる可変ピッチ機構をプロペラに装着することである。この可変ピッチ機構は、プロペラに衝突する空気に対するプロペラの迎え角を調節する。可変ピッチ機構が充分な作動範囲を有していれば、プロペラはエンジンの始動時に大きな始動トルクを発生するように設定され、そして巡航時と操縦時に効果的な推進力を発揮するように調節される。しかし、可変ピッチ機構は重く、複雑であり、且つ信頼性が低い。したがって、バッテリ/スタータによる解決策と可変ピッチプロペラによる解決策は、両者とも重量（これは動作の負担となる）、コスト、飛行装置に対する不信感を増大させる。
【０００６】
別の解決策においては、始動のプロセスにおいて充分な高速で移動体が急降下する場合には、固定ピッチのプロペラが始動していない往復エンジンを始動させることが可能なことがある。しかし、この方法は信頼性に欠け、そして始動を可能にするには非常な高速度を必要とする。高い急降下速度は、破損したりはためいたりしないように、移動体の翼の構造的重量と材料強度を増加させる必要性を生じる。
【０００７】
（発明の概要）
本発明は、広義にはプロペラで駆動される装置を始動する方法とシステムに関する。本発明の一態様による装置は、エンジンを駆動するプロペラに接続されるように構成された取り外し可能な固定具を具えている。この固定具は、隣接する気流からエネルギを引き出すように位置決めされた少なくとも一つの部分（例えば、羽根部分）を具えている。少なくとも一つのリンクが、プロペラに羽根部分を解放可能に接続して、エンジンの始動時にプロペラを回転させるように構成されている。このリンクは、プロペラが回転すると羽根部分をプロペラから分離するように構成されている。例えば、このリンクは所定の引張力及び/又はせん断力によって壊れるように構成されている。特に、本発明の特別な態様においては、リンクは、プロペラが所定値以上の速度で回転すると壊れるように構成されている。別の実施形態においては、固定具は、例えば無人飛行機等のプロペラで駆動される移動体に設けられている。
【０００８】
本発明の他の態様は、プロペラに接続されたエンジンを始動させる方法を目的としている。このような方法の一つは、プロペラに解放可能に接続されている始動用固定具を隣接する流体の流れに曝すことによって、プロペラを回転させることを含んでいる。この方法は、更にプロペラに接続されたエンジンが回転を開始した後に、始動用固定具をプロペラから解放することを含んでいる。固定具の解放は、固定具の回転速度を増加させ、壊れ易いリンクを破壊し、固定具をプロペラから略半径方向に解放可能にすることによって、固定具をプロペラに接続している壊れ易いリンクに付加される引張力を増加させることを含んでいる。この方法は、更に、始動用固定具を解放する前にエンジンを始動することも含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次の開示は、空中に発進させられる無人航空機（ＵＡＶ）等のプロペラで駆動される装置を始動するための方法とシステムを述べたものである。特定の例が以下の説明及び図面に述べられ、本発明の種々の実施形態の充分な理解を提供している。しかし、航空機、プロペラ及びエンジンに関連する特定の周知の事項は、以下の開示では説明を省略して、本発明の種々の実施形態を不必要に曖昧にしないようにしている。更に、当業者であれば、以下に述べられた幾つかの事項を欠いても本発明の別の実施形態を実行可能なことを理解するであろう。
【００１０】
図１は、本発明にかかる、プロペラ１２０に装着された固定具１３０を有するエンジン１１０を示している。このエンジン１１０は、（図1に示されているように）往復エンジンであってもよく、或いは（例えばロータリーエンジン又はタービンエンジン等の）他のタイプのエンジンであってもよい。ハブ１２２に装着された二枚のブレード１２１を有する固定ピッチのプロペラ１２０を具えたエンジン１１０が示されている。この固定具１３０は、それぞれが手袋のようにプロペラのブレード１２１の一つの上を滑ることができる二つの部分１３１（第一部分１３１ａと第二部分１３１ｂとして示されている）を有する。これらの部分１３１ａと１３１ｂはリンク１３２（例えば壊れ易いリンク）によって互いに固定されている。各部分１３１は、固定具１３０が回転せずに空気がその上を流れる際に、回転軸１２３の周囲に大量のトルクを発生するような空気力学的形状を有している。隣接する空気を通ってエンジン１１０、プロペラ１２０及び固定具１３０が牽引され、滑らされ、押される等して推進させられると、固定具１３０とプロペラ１２０は一つのユニットとして回転を始め、エンジン１１０の回転（即ち往復）を始動する。（例えば予め選ばれた第一回転速度を超えて）エンジン１１０が回転を始めると、燃料が燃焼室１１１に添加されてエンジン１１０が始動される。エンジン１１０の回転を維持するのに必要なトルクの量は、エンジン１１０が一旦回転を始めると減少する。この実施形態においては、プロペラ１２０に付加される固定具１３０はプロペラ１２０よりも長く、（矢印Ａで示されている）到来気流内で回転するような形状を有し、適度な前進速度でトルクを発生する。
【００１１】
エンジン１１０が始動した後、かなりの時間、固定具１３０が所定の場所に残されていると、その抗力と重量が増加し、（それに良好な低速トルクを提供しても）推力が減少することによって、プロペラ１２０を非効率的にしてしまう。図２は、エンジン１１０が始動した後に、固定具１３０を廃棄する本発明の一実施形態にかかる一方法を示す。エンジン１１０が始動した後、エンジンの毎分回転数（ＲＰＭ）は急速に増加する。エンジン１１０の回転数が増加するにつれて、固定具の部分１３１に印加される半径方向の力は増加する。実際、この部分１３１に印加される力は回転速度の自乗にこの部分１３１の重量を掛け、それに部分１３１とその回転軸１２３との間の半径方向の距離を掛けた値に等しい。したがって、部分１３１に印加される力はエンジンのＲＰＭの増加と共に急速に増大する。この力が（第二の限界回転速度に対応する）所定のレベルを超えると、壊れ易いリンク１３２が壊れて、以下に述べるように固定具１３０を解放する。
【００１２】
図２に示されている実施形態においては、壊れ易いリンク１３２はワイヤ、ひも、その他の機械的要素を含んでいる。例えば、壊れ易いリンク１３２は複合材料、プラスチック又は金属材料製のワイヤを含んでいる。他の実施形態では、壊れ易いリンク１３２は他の材料を含んでいる。これらの実施形態のいずれにおいても、壊れ易いリンク１３２（又はそれの少なくとも一部）は、それが予め選ばれたエンジンＲＰＭにおいて壊れるように所定の破断強度を有している。別の実施形態においては、壊れ易いリンク３１２の一つ以上の部分は、例えばこの壊れ易いリンク１３２に切り欠きを入れて故意に残りの部分よりも弱く作られている。更に別の実施形態においては、固定具の部分１３１は必ずしも壊れ易くない解放可能なリンク（例えば、所定の値の磁力によって互いに引付け合っている一対の磁石）である解放可能なリンク１３２に固定されている。
【００１３】
一実施形態においては、壊れ易いリンク１３２は、エンジン１１０が適当なアイドル速度に到達すると壊れるように構成されている。別の例では、壊れ易いリンク１３２は、エンジン１１０の作用がアイドル速度を超えると壊れるように、より高いＲＰＭで壊れるように構成されている。更に別の実施形態では、壊れ易いリンク１３２はアイドル速度より低いＲＰＭ（そして特別な実施形態ではエンジン１１０が始動する前）ではあるが、プロペラ１２０が固定具１３０無しで（例えば風車によって）回転を続けるのに充分に高いＲＰＭで壊れるように構成されている。
【００１４】
図２に示された実施形態においては、固定具の部分１３１は矢印Ｂで示されているように半径方向に脱出する。特に、固定具１３０、エンジン１２０、及びこれらが取り付けられている（図２には示されていない）航空機の位置、サイズ及び形状は、部分１３１が半径方向に脱出する時に、航空機のいずれの部分にもぶつからないように選ばれている。固定具の部分１３１は共通の機械的要素（例えばリンク１３２の壊れ易い部分）に固定されているので、リンク１３２が壊れると両方の部分１３１は半径方向に同時に脱出する。
【００１５】
上述の固定具１３０の実施形態の特長の一つは、（各固定具部分１３１のピッチは対応するブレード１２１のピッチと異なっているが）それがプロペラのブレード１２１と大体同じ全体形状を有していることである。したがって、各固定具部分１３１のアスペクト比（例えば、半径方向の長さと弦の長さとの比）は対応するブレード１２１のアスペクト比と略同じである。他の実施形態においては、これらの比は異なっていてもよい。例えば、本発明の別の実施形態にかかる図３は、プロペラのブレード１２１よりもはるかに大きく、かなり異なったアスペクト比を有する固定具３３０を示す。この実施形態の一態様においては、固定具３３０は、それぞれがパドル形状を有する二つの部分３３１（第一部分３３１ａと第二部分３３１ｂとして示されている）を具えている。この構成は非常に大きい始動トルクを発生する。各部分３３１は単独のリンクではなく、（第一リンク３３２ａと第二リンク３３２ｂとして示されている）別々の壊れ易いリンクによってプロペラ１２０に取り付けられている。これらのリンク３３２ａ、３３２ｂは、予め選ばれたエンジンのＲＰＭにおいて壊れる（例えばせん断される）少なくとも一つの部分を有するスタッド、ボルト、その他の固定具を具えている。
【００１６】
図４は、壊れ易いリンク３３２ａと３３２ｂ（図３）が壊れた後の図３を参照して説明された固定具３３０を示す。この実施形態の一つの態様においては、リンク３３２ａと３３２ｂの強度は同じであって、これらが同時に壊れるようになっている。これらが同時に壊れない場合には、プロペラ１２０は、リンク３３２ａと３３２ｂが分離した場合にアンバランスになるであろう。そうなれば、エンジン１１０は振動し、或いは他の動的作用を受けるかもしれない。このようなアンバランスがエンジン１１０や対応する航空機を乱さない場合には、固定具３３０の別の実施形態は一つの部分３３１のみを具えている。この構成の利点は、二つの壊れ易いリンクの破断強度が釣り合っていなくてもよく、そして固定具３３０の重量を減らすことが可能なことにある。このようなアンバランスがエンジン１１０や対応する航空機を乱す場合には、固定具は、例えば図１と図２を参照して上述したように、二つの部分３３１と一つのリンクを具えることができる。図５は一つの壊れ易いライン、ワイヤ、ひも、糸、その他のリンク５３２を有する固定具３３０を示している。このリンク５３２がその長さに沿った任意の箇所で壊れると、両方の固定具部分３３１ａと３３１ｂは略同時にプロペラ１２０を離れるであろう。
【００１７】
図６は、本発明の別の実施形態にかかるプロペラ１２０の先端に非常に小さい部分６３１ａと６３１ｂを有する固定具６３０を示す。予め張力をかけられたワイヤその他のリンク６３２が、これらの部分６３１をプロペラ１２０に固定している。このリンク６３２が（予め選ばれた荷重の下で）壊れると、これらの部分６３１とリンク６３２は投棄される。
【００１８】
図７は、本発明の別の実施形態にかかるプロペラで駆動される航空機の始動を助けるように構成された固定具７３０を示す。この固定具７３０は「回転体/傘」構造を有する。即ち、この固定具７３０は、ねじ山７３８によってハブ１２２（又はプロペラ１２０の別の部分）にねじ込まれたシャフト７３７を具えている。固定具７３０は回転速度無しで或いは低い回転速度で大きな始動トルクを発生する羽根７３３を具えている。これらの羽根７３３は、シャフト７３７に回転可能に取り付けられたアーム７３４に取り付けられている。支柱７３５が各アーム７３４とシャフト７３７に沿ってスライドするスライダ７３６との間に回転可能に取り付けられている。気流が（矢印Ｅで示されているように）固定具７３０に衝突すると、羽根７３３は（矢印Ｃで示されているように）収納位置から展開位置まで拡がり、一方、スライダ７３６は（矢印Ｄで示されているように）傘が開くようにシャフト７３７に沿って軸方向にスライドする。一旦展開すると、羽根７３３は、図１〜６を参照して上述したのと略同様に、エンジン１１０の始動を助ける。即ち、固定具７３０は使用前にシャフト７３７に沿って少なくとも部分的に収縮し、比較的小さい直径を持つようになる。この傘状の収縮によって、対応する飛行機の嵩が減り、それを更に容易に小さなボックスその他の限定された領域内に収納することが可能になる。
【００１９】
特に有用な一実施形態においては、固定具７３０は、（機体の後方にエンジン１２０を有する）推進式構造を有する航空機に設けられている。即ち、エンジン１２０を越えた気流が固定具７３０の展開を助ける。他の実施形態においては、固定具７３０は、（プロペラ１２０が機体の前方に装着された）牽引式構造を有する航空機に装着され、（動力付きのアクチュエータ等の）他の装置によって展開される。これらの実施形態のいずれにおいても、固定具７３０はエンジン１１０の静摩擦、動摩擦或いは滑り摩擦、圧縮抵抗を克服して、プロペラ１２０を自由に風車のように回転させることができる。そして、燃料がエンジン１１０に添加され、エンジン１１０は始動する。一般に、固定具７３０によって付与される回転速度が高い程、エンジン１１０はより迅速に且つ確実に始動する。
【００２０】
図７に示された実施形態の特別な態様においては、シャフト７３７のねじ山７３８の向きは、エンジン１１０の始動プロセスと固定具７３０の投棄プロセスの両方を助けるように選ばれることが可能である。例えば、固定具７３０が始動の際にエンジン１１０に動力を与えると、回転する羽根７３３はねじ山７３８を締付ける。羽根７３３は高い空気力学的牽引力を有し、プロペラ１２０とエンジン１１０の回転に対して逆のトルクを付与するので、エンジン１１０がプロペラ１２０（及び固定具７３０）に動力を与えると、プロペラ１２０は固定具７３０よりも速く回される。したがって、ねじ山７３８はハブ１２２から抜かれる。ねじ山７３８が抜かれると、固定具７３０は全体的に投棄され、或いは落下する。別のやり方によれば、固定具７３０がトルクを付与してエンジン１１０を始動している間は、このトルクはねじ山結合を締めるのに役立つ。エンジン１１０が始動すると、エンジン１１０は反対方向のトルクを固定具７３０に付与して、ねじ山７３８を緩めて固定具７３０を解放する。プロペラ１２０が（例えば、推進式構成において）後に面して装着されると、固定具７３０は後方に投棄される。
【００２１】
この固定具７３０の特長の一つは、それがプロペラ１２０から半径方向に外れないで、軸方向即ち長手方向に外れることである。この特長によって、対応する航空機の翼の先端、その他の外部構造が外れた固定具７３０によって損傷を受ける可能性が更に少なくなる。
【００２２】
図７に示された実施形態の別の態様においては、固定具７３０にパラシュート７４０が取付けられている。このパラシュート７４０と固定具７３０との間の回り継手７４１が、固定具７３０の回転運動によってパラシュート７４０が回転することを防いでいる。エンジン１１０がうまく始動した後に固定具７３０が投棄されると、パラシュート７４０がそれに沿って投棄される。エンジンがうまく始動しなかった場合には、パラシュート７４０は固定具７３０（及びそれが動力を与えていてエンジン１１０と移動体）に取り付けられたままで残り、移動体の降下速度を減少させて、それが地面に衝突した時に移動体の受ける可能性のある損傷を少なくする。
【００２３】
図８Ａ〜８Ｄは、本発明の一実施形態にかかるＵＡＶ８００を展開させるための方法を示している。このＵＡＶ８００は容器８０２に収納可能であり、この容器８０２は発射用移動体８０１（例えば別の航空機）から射出されるか、或いは発射用パラシュート８０３（図８Ａ）によって牽引されている。次いで、ＵＡＶ８００は容器８０２から展開される。この場合、ＵＡＶ８００は、機体８０４と該機体８０４に対して初めは折り畳まれている翼８０５を具えている（図８Ｃ）。翼８０５は次いで拡げられ（図８Ｃ）、そして前述の実施形態のいずれの場合にも略類似している固定具を用いて、後部装着エンジン８１０とプロペラ８２０が始動させられる。エンジン８１０が始動した後、固定具はＵＡＶ８００を離れ、ＵＡＶ８００は所定のコースを進行する（図８Ｄ）。ＵＡＶ８００は飛行機、ミサイル、或いはプロペラ８２０によって動力を得る任意の移動体を含む。翼８０５は図８Ｂに示されているように初めは折り畳まれ、或いは折り畳まれていない。翼８０５は、（図８Ｃに示されているように）後方に掃引され、或いは前方に掃引され、或いは掃引されていない。ＵＡＶ８００は尾部の無い単一エンジンの推進式の構成（図８Ｃに示されているように）、或いは別の構成（例えば、二枚翼、三枚翼、先尾翼式、或いはその他の多面構成、及び/又は牽引式エンジン構成、及び/又は多エンジン構成）を有することも可能である。
【００２４】
図８Ｅと８Ｆは、本発明の幾つかの実施形態にかかる無人飛行機（前述のＵＡＶを含む）を捕捉する装置と方法を示す。図８Ｆから始まって、ＵＡＶ８００はプラットフォーム８６１に設けられた飛行機取り扱いシステム８６０によって捕らえられる。一実施形態においては、支持プラットフォーム８６１はボート８６２その他の水上移動体を具えている。他の実施形態においては、支持プラットフォーム８６１は、建物、トラック、その他の地上移動体、又は風船等の空中移動体を含んでいる。これらの実施形態の多くにおいては、飛行機取り扱いシステム８６０は、ＵＡＶ８００の回収のみを行うか、或いはその全体が参照により組み入れられている２００４年１月１６日に出願された同時係属米国出願第１０/７５８，８９３号に記載されているように、ＵＡＶ８００を発進させ、回収するように構成されている。
【００２５】
図８Ｂを参照すると、飛行機取り扱いシステム８８０は、発進システム８６５に一体化されている回収システム８５０を具えている。この実施形態の一態様においては、回収システム８５０は複数のセグメント８５２を有する伸長・収縮可能なブーム８５１を具えている。このブーム８５１は位置決めを容易にする回転可能なベース８５６或いはターレットに装着されている。セグメント８５２は初めは入れ子状に詰め込まれ、次に展開させられて図８Ｆに示されているように展開して外側に伸びる。他の実施形態においては、ブーム８５１は鋏構造、平行リンク構造、ナックルブーム構造等の他の構造を有している。これらの実施形態のいずれかにおいて、ブーム８５１は重力その他の力によって伸びる回収ラインその他の可撓性捕捉部材を具えている。一実施形態においては、回収ライン８５３は０．２５インチの直径を有するポリエステルのロープであり、他の実施形態においては、回収ライン８５３は他の材料を含んでおり、及び/又は他の寸法であってもよい。これらの実施形態のいずれにおいても、回収ライン８５３の端にはスプリングや重錘８５４が回収ライン８５３に張力を与えている。飛行機取り扱いシステム８６０は重錘８５４に接続されて、飛行区回収作業が完了した後に重錘８５４の運動を回復し、制御することを助ける。別の実施形態においては、回収ライン８５１と重錘８５４に代えて回収ライン８５３ａがブーム８５１の一部分から垂れ下がり、ブーム８５１の他のポイントに取り付け可能になっている。
【００２６】
前述の実施形態のいずれにおいては、ＵＡＶ８００はそれが回収ライン８５３に飛び込むと捕捉される。即ち、ＵＡＶ８００は各翼８０５の先端を向いて位置決めされている止め金、その他の捕捉装置８０６を具えている。他の実施形態においては、捕捉装置は、対応する持ち上げ面が回復ライン８５３にぶつかった場合に捕捉装置が回収ライン８５３に係合するまではＵＡＶ８００の他の持ち上げ面に位置決めされている。一旦捕捉されると、ＵＡＶ８００は翼８０５（或いはその他の持ち上げ面）によって回収ラインから吊り下げられる。飛行機を捕捉する装置と方法の更に詳しい説明は、参考として組み入れられている同時係属中の米国出願第１０/７５８，８９３号に述べられている。
【００２７】
他の実施形態においては、前述の固定具は他の構成も有している。例えば、固定具或いは固定具の部分は、サーボモータ、電気モータ、電力磁石、その他の作動装置や機構等のアクチュエータによって解放される。ＵＡＶの操作者は、（例えばリモートコントロールのボタンを押すことによって）アクチュエータを手動で作動させることができ、或いはアクチュエータは所定の時間が経過した後に自動的に作動可能になっている。他の実施形態においては、自動的に又は手動で固定具を投棄する時を決めるのに他の因子（例えばエンジンのＲＰＭ）が使用される。特別な実施形態においては、マイクロプロセッサがアクチュエータを作動させて固定具を投棄する時期を決めている。
【００２８】
固定具は、木、金属、プラスチック、ガラス繊維及び/又は複合材料を含む多くの材料で作ることができる。固定具は可撓性、剛性或いは半剛性である。固定具は、エンジンの回転数が増加するにつれて湾曲又は変形してその性能が改善されるように留意して仕立てられている。
【００２９】
固定具が取り付けられているプロペラは、二枚、三枚、四枚或いはそれ以上のブレードを有している。この固定具は全てのブレード又はそれよりも少数のブレード上に部分を具えている。各固定部分はブレードの全体又はそれより少ない部分（例えば、ブレードの先端のみ）をカバーしている。更に別の実施形態においては、固定具は可変ピッチプロペラと共に使用される。この場合、固定具は可変ピッチ作用の範囲を減らして可変ピッチ機構を簡単化している。
【００３０】
他の実施形態においては、固定具は飛行機以外の装置に取り付けられる。例としては、風車、電気タービン、水力タービン、船のプロペラ、タービンエンジン用のファン台が挙げられる。これらの実施形態のいずれかにおいて、装置は、プロペラ、又はそれに吹き付ける風や空気によって始動するプロペラ状の要素であって、プロペラ自体によって提供されるよりも大きい始動トルクを必要とする要素を含んでいる。即ち、プロペラ自体は高い相対風速、回転速度、或いは両者によって最適に作動するようになっている。
【００３１】
前述したように、本発明の実施形態は例示の目的で述べられたものであり、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、種々の改変が可能であることは理解されよう。例えば、特別な実施形態の説明に述べられた発明の態様は互いに組み合わせられ、或いは他の実施形態においては省略されてもよい。本発明の特定の実施形態に関連する利点は、これらの実施形態の説明で述べられているが、他の実施形態がこのような利点を示すこともある。したがって、前述のいずれの実施形態もが、本発明の範囲に入るこのような利点を示す必要はない。即ち、本発明は添付の特許請求の範囲による以外には限定されることはない、
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる固定ピッチの二枚プロペラと取り外し可能な固定具とを有する往復エンジンを示す図。
【図２】本発明の一実施形態によって投棄された固定具を示す図。
【図３】本発明の別の実施形態によって寸法と形状を決められた取り外し可能な固定具を示す図。
【図４】壊れ易いリンクが壊れた後の図３に示された固定具を示す図。
【図５】一つの壊れ易いライン、ワイヤ、ひも、その他のリンクを具えたパドル構造を有する固定具を示す図。
【図６】エンジンの始動トルクを発生させるためにプロペラの先端に位置決めされた比較的小さい固定具を示す図。
【図７】プロペラで駆動される装置の始動を補助する回転体/傘構造を有する別の固定具を示す図。
【図８Ａ】本発明の一実施形態にかかる、航空機の発進、エンジンの始動及び航空機の捕捉のためのプロセスを示す図。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態にかかる、航空機の発進、エンジンの始動及び航空機の捕捉のためのプロセスを示す図。
【図８Ｃ】本発明の一実施形態にかかる、航空機の発進、エンジンの始動及び航空機の捕捉のためのプロセスを示す図。
【図８Ｄ】本発明の一実施形態にかかる、航空機の発進、エンジンの始動及び航空機の捕捉のためのプロセスを示す図。
【図８Ｅ】本発明の一実施形態にかかる、航空機の発進、エンジンの始動及び航空機の捕捉のためのプロセスを示す図。
【図８Ｆ】本発明の一実施形態にかかる、航空機の発進、エンジンの始動及び航空機の捕捉のためのプロセスを示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【国際調査報告】
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