(57)【要約】      （修正有）【課題】小型軽量の飛翔体で飛行の信頼性、小型化、操縦性を確保しながら手軽に飛行できる飛翔体を提案し、飛行の利便性を向上する。【解決手段】固定ピッチプロペラを直結した原動機を偶数個用い、それぞれの原動機出力の調整と搭乗者の重心位置を変えることで飛行姿勢、位置を制御して飛行する軽量且つ安価で高い信頼性と安全性、操縦性を実現した小型飛翔体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本構成体の原動機の回転数を制御して、固定ピッチプロペラ偶数個を回転して、飛行する小型飛翔体で、基本構成体の配置を任意にできるようにした飛翔体。
【請求項２】
搭乗者は機体の構成体の重心点又はそれに近い点に設けられた自在に揺動出来る様に固定されている搭乗装置懸架装置につながるハンモック状又はブランコ状の座席に搭乗する。構成体には操縦者が握り、機体の姿勢を制御するコントロールスティックが固定されている。コントロールスティックは操縦者の操作し易いい位置に設け、搭乗者は機体重心点又はその近傍から吊られた座席に座してコントロールスティックを握り自身および搭載機器の質量の重心位置を水平面内で変えることにより機体の姿勢を制御する構造の飛翔体。
【請求項３】
ヨーイング方向の制御は互いに逆転する原動機出力を増減することで達成し、スロットルの開閉を可撓性外管に収められた可撓性芯線の引っ張り又は、緩めることで原動機回転数を変更する構造とし、可撓性芯線の経路を長くしたり又は、短くすることで調整できる構造、特にＴ字状グリップの回転方向と機体がヨーイングする回転方向を一致するようにし、直感的に操縦可能とする構造で、特に途中で可撓性芯線どうしを交差している構造を特徴とする飛翔体。
【請求項４】
原動機に直結するプロペラを設け、これを構成体の両端部に設けた物を基本構造体として、基本構造体の両端部に設けた原動機は、同じ回転方向でも、互いに逆方向に回転しても良いく、基本構造体を組み合わせる時に、回転方向の異なる組み合わせが互いに同数になる様にし、基本構造体を任意に組み合わせて、任意の形態の飛翔体を簡単に、経済的に、素早く構成することが出来る飛翔体。
【請求項５】
ヨーイング方向の制御は互いに逆転する原動機出力を増減することで達成し、スロットルの開閉を可撓性外管に収められた可撓性芯線の引っ張り又は、緩めることで原動機回転数を変更する構造とし、可撓性芯線の経路を長くしたり又は、短くすることで調整できる構造、特にＴ字状グリップの回転方向と機体がヨーイングする回転方向を一致するようにし、直感的に操縦可能とする構造で、特に途中で可撓性芯線どうしを交差している構造を特徴とする飛翔体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、小型の飛翔体の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年小型の飛翔体による搭乗者の飛行を実現するために多くの考案、発明がなされている。しかし、実用化に耐えるような小型の飛翔体の実用化はなされていない。飛翔体の構造を単純にして軽量かつ信頼性に富んだ小型飛翔体の構造を提案し簡便に飛行ができることを目的に本発明を行う。【０００３】  原動機に直結するプロペラを設け、これを構造体の両端部に設けた物を基本構造体とする。基本構造体の両端部に設けた原動機は、同じ回転方向でも、互いに逆方向に回転しても良い。基本構造体を組み合わせる時に、回転方向の異なる組み合わせが互いに同数になる様にする。【０００４】  飛翔体は、積載重量や搭乗人員により基本構造体の組み合わせを自在に変更できるため、任意の飛翔体を構成できる。これにより、安全で、信頼性、経済性に富んだ飛翔体が実現できる。飛翔体の操縦は、搭乗者や必要な機器類の重心点の移動と原動機出力の調整で行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２０６２３８号公報
【０００６】
【非特許文献１】ブルクハルトマルティニス著  「サーマルフライング」イカロス出版  ２０１４年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  出来るだけ簡単な機構構成で、軽量且つ安価に製造でき、高い信頼性と安全性、操縦性を実現した小型飛翔体を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の一例として、基本構造体をＸ字状に構成した機体構成体の先端部にそれぞれ複数の原動機を設けられたプロペラを回転しで飛行する小型飛翔体である。対角方向に位置するプロペラは同じ回転方向とし、隣り合うプロペラは逆の方向に回転する。このためプロペラピッチは対角方向では同じピッチであり隣り合うプロペラは互いに逆のピッチとし飛翔体に浮力を生じさせているように、基本構造体を組み合わせている。本発明では構造を簡略にして信頼性の向上のためプロペラピッチは固定され、原動機に直接結合している。それぞれの原動機はそれぞれの回転数を単独に微調整可能な操作部が設けられ、搭乗者により任意に操作可能としている。搭乗者は機体の構成体の重心点又はそれに近い点に設けられた自在に揺動できるように固定されている搭乗装置懸架装置につながるハンモック状又はブランコ状の座席に搭乗する。機体構成体には操縦者が握り、機体の姿勢を制御するコントロールスティックが固定されている。コントロールスティックは操縦者の操作し易いい位置に設けている。クロスメンバーには降着足がそれぞれの原動機の近傍に設けられており、降着足には着陸時の衝撃を緩和する緩衝装置が組み込まれている。コントロールスティックには全ての原動機出力を同時に、且つ同じ程度に出力を調整する為のグリップが設けられている。このグリップの軸線はコントロールスティクに平行方向に、且つ原動機出力の調整グルップの軸心は搭乗者と平行方向つまり、飛行前進方向と直交する様に設けられている。【０００９】  スロットルグリツプ部を回転すると全ての原動機出力を微調整することができるので揚力の調整が行われる。このため機体の高さ方向の位置を制御することができる。機体から地面方向に取り付けられているコントロールスティックに取り付けられているＴ字状グリップは水平面内で回転できる構造とし、これを回転することで機体の水平方向の向き、即ちヨーイングを制御する。Ｔ字状グリツプを水平面内で回転すると互いに対角方向の原動機と隣り合う原動機の回転数を調整し機体のヨーイング方向の向きを制御する。時計方向に回転する原動機の対と反時計方向に回転する原動機の対の回転数を、例えば、時計方向に回転する原動機の対の回転数を上げ反時計方向に回転する原動機の対の回転数を下げると機体は反時計方向に回転する。ピッチ方向の制御はコントロールスティックを前後に動かして制御する、例えばコントロールスティックを引くと機体は前のめりに傾く、逆に押すと機体の前部が持ち上がる、このため機体は傾いた方向に移動をする。ただし大きく傾けると浮力が減少するので上昇するための操作も必要になる。ロール方向の制御はコントロールスティックを左右に動かして制御する、例えばコントロールスティックを右に動かすと機体は右側に傾く、逆に左に動かすと機体は左に傾く、このため機体は傾いた方向に移動をする。ただし大きく傾けると浮力が減少するので上昇するための操作も必要になる。このようにコントロールスティックを動かすと搭乗者の質量、および搭乗者の座席に取り付けられている機器が機体重心点から移動するため機体全体の重心位置が変わり機体を傾けて操縦する事が出来る。
【発明の効果】
【００１０】  自由に空中を飛行することは人類長年の夢であった。近年の航空機の発展は大型で、長距離飛行をするものは実用化し、発展しているものの、個人が自由な飛行を可能にする飛翔体は実用の域に至っていない。本発明の飛翔体は個人があるいは、小人数が自由に飛行するための小型飛翔体に関するものである。原動機も小型で大出力の内燃機関や小型高性能な電動モータも実用化されている。これらを組み合わせることで個人が自由に飛行することが出来る飛翔体が実現できる。コントロールスティックを動かすことで姿勢の制御をするため、プロペラのピッチを可変にする必要が無く簡単な構造で飛行が実現される。飛行前には各原動機の出力をそれぞれ微調整して機体が傾かないで飛行できるように離陸前調整を行う。高度の調整は全ての原動機出力を同時に変更することで高度の制御を行う。ヨーイングの制御は隣り合う原動機は互いに逆方向に回転して揚力を生ずるようにしているため、隣り合う原動機の出力を調整することで制御出来る。このように簡単な構造で飛行の制御を行うため信頼性、安全性の高い飛行が実現できる。また、製造コストの低減や小型化による利便性の向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は飛翔体の鳥瞰図である。
【図２】図２は飛翔体の平面図である。
【図３】図３はＴ字状グリップの図面である。
【図４】図４はパラシュートの発射筒図面である。
【図５】図５は飛翔体のコントロールスティックの図面である。
【図６】図６は第５の原動機と翼を装着した飛翔体の鳥瞰図である。
【図７】図７は基本構造体の図面である。
【図８】図８は基本構造体の組み合わせ事例の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  一例として、構成体１を互いに直交する様に、基本構造体を２個組み合わせている。原動機７と原動機９は上から見て反時計回りに回転して浮力を生じる様なピッチのプロペラに直結されている。以下回転方向は特記しないときは上から見ての回転方向を示す。原動機８と原動機１０は時計回りに回転して浮力を生じる様なピッチのプロペラに直結されている。なお、一例として原動機は空冷２サイクルガソリンエンジン
としているが、原動機はこれだけに限定するものではない。
【００１３】  プロペラのブレードは必要により２枚でも、また、それ以上でも良い。構成体のそれぞれの原動機近傍の内側には降着装置としてのテレスコピック型の緩衝機能を持つ降着脚１１がそれぞれ原動機近傍に複数個設けられている。機体全体の重心点又は近傍には搭乗者の腰かけるハンモク又はブランコ状の座席２が吊るされている。
【００１４】  なお、吊るす箇所は一箇所に限定するものでは無くブランコ状に２か所で吊り下げることもできる。さらに、多くの吊り下げ個所から吊り下げることもできる。コントロールスティック３は操縦者の前面に垂直に来るように設け、構成体１に固定されている。コントロールスティク３の下端部はＴ字状のＴ字状グリップ４がコントロールスティック３の軸心を中心に回動自在に設けられている。
【実施例１】
【００１５】  図１、および図２に示す様に、基本構造体は互いに直交する様に配置し、Ｘ字状の形状としている。それぞれのＸ字状の端部には、それぞれ、原動機が固定されている。原動機７と原動機９は上から見て反時計回りに回転して浮力を生じる様なピッチのプロペラに直結されている。【００１６】  以下回転方向は特記しないときは上から見ての回転方向を示す。原動機８と１０は時計回りに回転して浮力を生じる様なピッチのプロペラに直結されている。プロペラのブレードは必要により２枚でも、また、それ以上でも良い。構成体のそれぞれの原動機近傍の内側には降着装置としてのテレスコピック型の緩衝機能を持つ降着脚１１がそれぞれ各１個、この例示では合計４個設けられている。【００１７】  機体全体の重心点又は近傍には搭乗者の腰かけるハンモック又はブランコ状の座席２が吊るされている。なお、吊るす箇所は一箇所に限定するものでは無くブランコ状に２か所で吊り下げることもできるし、複数の個所から吊り下げても良い。搭乗者および、装備機器の重心位置が水平面内で移動出来れば良い。コントロールスティック３は操縦者の前面に垂直に来るように設け、構成体１に固定されている。コントロールスティクの下端部はＴ字状のＴ字状グリップ４が回動自在に設けられている。【００１８】  図３および、図５に示す様に、Ｔ時状グリップ４はコントロールスティック３の軸心を中心に回転出来、かつＴ字状グリップ４の水平部は原動機出力を調整するスロットルグリップ部５を設けている。【００１９】  スロットルグリップ部５はＴ字状グリップ４の水平軸を中心に回転できる構造し、スロットルグリップ部５を図面３の右側面図に示す様に、反時計方向に回転すると、全ての原動機のスロットルが開き原動機の回転数が増加しプロペラの発生する揚力が増加する。図５に示す様に、原動機のスロットルはそれぞれ原動機Ａ７にはスロッロルワイヤＡ１２が、また原動機Ｂ８にはスロッロルワイヤＢ１３、原動機Ｃ９にはスロッロルワイヤＣ１３、原動機Ｄ１０にはスロッロルワイヤＤ１４が結合している。【００２０】  それぞれのスロッロルワイヤＡ１２、スロットルワイヤＢ１３、スロットルワイヤＣ１４、スロットルワイヤＤ１５はそれぞれ可撓性芯線１８を引いたり緩めたりすることでそれぞれの原動機のスロットルを開閉できる構造としている。すべてのスロットルワイヤは可撓性外管１９とその内部に通される可撓性芯線１８で構成されている。【００２１】  図示しないスロットル弁はスプリングで常に閉塞する方向に附勢されている。可撓性芯線１８はスロットル弁に結合されこれを附勢しているスプリングに抗して引くとスロットル弁が開き、原動機回転数が上昇する、反対に芯可撓性芯線１８の張力を減じ緩めるとスプリングで附勢されているスロットル弁は閉じる方向に動き、原動機の回転数は減少する。【００２２】  図３に示す様にＴ字状グリップ４は、Ｔパイプ１６、スロットルグリップ部５、スロットルワイヤ受け２５で構成されており、Ｔパイプ１６にはスロッロルワイヤＡ１２、スロットルワイヤＢ１３、スロットルワイヤＣ１４、スロットルワイヤＤ１５を取り付ける円盤状のフランジが有り、それぞれのスロットルワイヤの可撓性芯線１８を通��てある。【００２３】  Ｔパイプ１６の右側には右雄ネジを切ったネジ部１７がある。スロットルグリップ部５には内部にボールジョイント部２４を設け内周部には右雌ネジが設けられ、Ｔパイプ１６の雄ネジとネジ部１７で嵌合している。コントロールスティック３の下部にはフランジ部２３が設けられ、すべてのスロトルワイヤの可撓性外管１９を保持し、可撓性芯線１８を通す孔の開いたアジャストボルト２１が嵌合するネジが円周上等配置されている。アジャストボルト２１を通過した各可撓性芯線１８は前後のアジャストボルト２１を通過する可撓性芯線１８を互いに交差して、Ｔパイプ１６のワイヤ取付フランジ部２２の円周上等配置された孔を通過している。【００２４】  それぞれの可撓性芯線１８は取付フランジ部を通過すると可撓性外管１９に案内されＴパイプ１６の内部に導かれ、隔壁部２８まで可撓性外管１９は届き、更に、それぞれの可撓性芯線１８は隔壁部２８に設けられた個別の孔を通過し、スロットルワイヤ受け２５にその端部を固定されている。【００２５】  それぞれのアジャストボルト２１を回転することで可撓性芯線を引いたり緩めたり調整ができるため、それぞれの原動機の回転数が同じになる様に飛行前に調整する。アジャストボルト２１を右側に回転すると可撓性芯１８の張りが緩み原動機回転は減速する、反対に左回転すると可撓性芯線１８が張られ原動機回転は上昇する。【００２６】  スロットルグリツプ部５を回転するとネジ部１７の作用により軸心に沿ってボールジョイント部２４が移動する、このためスロットルワイヤ受け２５もボールジョイント部２４を介して移動してそれぞれの可撓性芯線１８を同時に引いたり緩めたりする。例えばスロットルグリツプ部５を右に回転するとネジの作用でボールジョイント部２４は右側に移動してスロットルワイヤ受け２５も移動する、このため可撓性芯線はすべて緩められるので、原動機の回転数は減少しプロペラの推力が減少するため機体は降下する。反対にスロットルグリツプ部５を左回転するとボールジョイント部２４は左に移動しスロットルワイヤ受け２５を左に移動するため可撓性芯線１８は全て張られスロットルが開き原動機回転数は増加するため浮力が増大し機体は上昇する。【００２７】  Ｔ字状グリップ４を水平面内で回転すると、それぞれの可撓性芯線１８はコントロールスティック３に取り付けられたスリーブ２９の円筒状の外壁に巻き付き、巻き付き角が大きくなる可撓性芯線１８と逆に巻き付き角が少なくなる可撓性芯線１８ができる、巻き付き角の大きい可撓性芯線１８は引っ張られ、逆に巻付き角が少なくなる可撓性芯線１８は緩む。【００２８】  スロットルワイヤはＴ字状グリップ４を時計方向に回転するとスロットルワイヤＡ１２とスロットルワイヤＣ１４のそれぞれの可撓性芯線１８は張り、可撓性芯線を交差しているためスロットルワイヤＢ１３とスロットルワイヤＤ１５の可撓性芯線は緩むように配置されているため、原動機Ａ７と原動機Ｃ９は回転数が増大し反対に原動機Ｂ８と原動機Ｄ１０は回転数が減少する。【００２９】原動機Ａ７と原動機Ｃ９はそれぞれに取り付けられプロペラが反時計方向に回転しているため構成体２０を時計方向に動かすヨーイング力が増大し、反対��原動機Ｂ８と原動機Ｄ１０にそれぞれ取り付けられた時計方向に回転するプロペラは回転数が減少する、このため構成体１に与える時計方向に動かすヨーイング力は増大する。この結果機体は時計方向に回転する。【００３０】  図３はＴ字状グリップ４の図面を示し、Ｔパイプ１６の水平方向右端部外周にはネジ部１７があり、オネジが切られている。このオネジに勘合し回転できるメネジが設けられた円筒状のスロットルグリップ部５が設けられている。このスロットルグリップ部５の閉塞面内部にはボールジョイント部２４が内部に設けられてる、また、ボールジョイント部２４の他端部には円筒状のスロットルワイヤ受け２５が設けられている。このスロットルワイヤ受け２５はＴパイプ１６の内部でパイプ内部に沿って動くが回転しないように図示しないピン等で案内されている。【００３１】  図４に示す様に構成体１の中央部には発射筒２６を設け、その内部に車載用エアバッグ等に用いる火薬２７と、この火薬の爆発力でパラシュート２０を射出する。パラシュート２０を射出するための非常押下ボタンを操作し易い位置に設け、非常時にはこのボタンを押下することで火薬２７を点火し火薬を爆発させてパラシュート２０を射出、開傘し機体の急激な降下を緩和し地面への激突を防止し軟着陸する。
【実施例２】
【００３２】  現在飛行している模型ドローンと同様複数個の原動機出力を変えて機体の姿勢を制御して飛行する事も可能である。図６に示す様に、座席を支持している部材は座席、翼を自在ボール支持部３０で支持している。この部材の上方端部には、翼３２は自在ボール支持部３１を設け、翼３２の揚力中心近傍に取り付けている。取付構造は図示しないが想像線で示した翼３２には、高速での移動のための第５の原動機とプロペラ６を有している。【００３３】  翼に隠れる機構部を示すため、想像線で示す翼３２は、その迎え角を自在に変えることができるようにし、水平の迎え角から垂直の迎え角まで自在に図示しない機構により可変できる。離陸時はほぼ垂直にし、水平飛行時はその速度に応じて最大の揚力を翼３２が発生するように迎え角を変えて飛行する。翼３２の揚力中心は機体重量の中心と垂直面内でほぼ一致するために、搭乗者の座している座席２を吊るしている部材を上方に延長して、ここに翼３２の揚力中心を設け迎え角を変更するための回動自在とする構造とする。高速水平移動時は翼３２の揚力により機体と搭乗者の質量の一部を担うため、揚力を発生するためのプロペラの負担を軽減できるため燃料の消費を抑えることができる。これにより高速、長距離の移動が可能と成る。【００３４】  また、仮に一つの原動機の回転が低下したり、回転が停止する事態が起きた時には、搭乗者はコントロールスティックを操作して、揚力を発生している複数のプロペラの揚力中心に荷重中心位置を動かして機体姿勢を保ち、急激な降下を避けることができる。そして最悪回復できないと判断した場合は非常ボタンを押下して、パラシュート２８を開き軟着陸できる。
【実施例３】
【００３５】  図７に示す様に、原動機３３に直結するプロペラ３４を設け、これを構成体１の両端部に設けた物を基本構造体３５とする。基本構造体３５の両端部に設けた原動機３３は、同じ回転方向でも、互いに逆方向に回転しても良い。基本構造体３５を組み合わせる時に、回転方向の異なる組み合わせが互いに同数になる様に組み合わせればよい。【００３６】  図８に示すように飛翔体は、積載重量や搭乗人員により基本構造体３５の組み合わせを自在に変更できるため、任意の飛翔体を構成できる。これにより、安全で、信頼性、経済性に富んだ飛行が実現できる。構造体の両端部に現在飛行している模型ドローンと同様、複数個の原動機出力を変えて機体の姿勢を制御して飛行する事も可能である。図８に示す様に、基本構造体３５を様々な形状に組み合わせて、飛翔体の形状をその利用形態に合致する様に任意に変えることが可能である。プロペラ３４の回転方向は必ず右方向に回転する物と、逆方向に回転する物を対とする物、同数を重心点に対して対称に配置する。又は、右回転のプロペラ３４と左回転のプロペラ３４を重心点に対して対称に配置する。図８に例示した形状は基本構造体３５の配置すべてを示すものでなく、この図以外の任意形状に構成できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】  基本構造体の任意の組み合わせで構成された、小型の飛翔体の実現により、手軽に低コストで航空法に基づき飛行する事できる。これにより従来ヘリコプター等によりなされていた業務がより身近に簡便に行える。小型の飛翔体は離着陸に広い場所を必要とせず、既存の建物の屋上や小さな離着陸場が利用できその利用範囲は大きく広がる。機構が簡単であるため製造コストが安く同時に飛行の信頼性の向上に寄与できる。陸上の交通が混雑や事故、災害で通行できない時にも手軽に飛行ができるため個人、又は少人数の移動手段として大変優れている。また、事故や事件で現場に急行することが出来、情報の収集、捜索や救助にも有用性が高い。
【符号の説明】
【００３８】１    構成体
２    座席
３    コントロールスティック
４    Ｔ字状グリップ
５    スロットルグリップ部
６    第５の原動機とプロペラ
７    原動機Ａ
８    原動機Ｂ
９    原動機Ｃ
１０    原動機Ｄ
１１    降着脚
１２    スロットルワイヤＡ
１３    スロットルワイヤＢ
１４    スロットルワイヤＣ
１５    スロットルワイヤＤ
１６    Ｔパイプ
１７    ネジ部
１８    可撓性芯線
１９    可撓性外管
２０    パラシュート
２１    アジャストボルト
２２    ワイヤ取付フランジ部
２３    フランジ部
２４    ボールジョイント部
２５    スロットルワイヤ受け
２６    射出筒
２７    火薬
２８    隔壁部
２９    スリーブ
３０    座席、翼自在ボール支持部
３１    翼自在ボール支持部
３２    翼
３３    原動機
３４    プロペラ
３５    基本構造体
【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８】
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