(57)【要約】【課題】ブラシレスモーターのような高価で軽量なモーターを使用しなくても、安定した垂直離着陸あるいはホバリングが可能なプロペラ機を提供する。【解決手段】このプロペラ機１は、垂直離着陸およびホバリングが可能なプロペラ機であって、機体３の上部に上向きに配置されたプロペラ５と、プロペラ５に固定され、機体３の重心Ｇ付近まで延長された駆動シャフト７と、機体３の重心Ｇ付近に配設され、駆動シャフト７を介してプロペラ５を回転駆動させる駆動部９とを備える。【選択図】図２
2008230475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直離着陸およびホバリングが可能なプロペラ機であって、
機体と、
前記機体の上部に上向きに配置されたプロペラと、
前記プロペラに固定され、機体重心付近まで延長された駆動シャフトと、
機体重心付近に配設され、前記駆動シャフトを介して前記プロペラを回転駆動させる駆動部と、
を備えることを特徴とするプロペラ機。
【請求項２】
前記駆動部以外の重量物を機体重心付近に配置させることを特徴とする請求項１に記載のプロペラ機。
【請求項３】
前記駆動部は、振動吸収部材を介して機体に配設されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプロペラ機。
【請求項４】
前記プロペラの上側および／または周囲に垂直安定翼を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のプロペラ機。
【請求項５】
地面に置かれた状態で、機体の下端と地面との間に空間を確保する様に機体を支持する支持部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のプロペラ機。
【請求項６】
前記機体は、放射状に組まれた複数の垂直主翼を備え、
前記プロペラから下に任意の距離ｌ離れた点でのプロペラ後流の拡がりの横幅をｒlとし且つ前記プロペラの直径をｒ0としたときに、前記距離ｌ離れた点での前記機体の隣り合う２枚の前記垂直主翼間での主翼表面に沿っての横幅ｒlTは、ｒl2／ｒ0に比例することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のプロペラ機。
【請求項７】
前記垂直主翼は、その周端に、当該垂直主翼の面積を増大するための増面部を有することを特徴とする請求項６に記載のプロペラ機。
【請求項８】
前記機体は、放射状に組まれた複数の垂直主翼を備え、
前記プロペラの直径をｒ0としたときに、前記プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの２πｒ0倍のモーメントが、プロペラ後流により前記複数の垂直主翼に掛かるように、前記垂直主翼の形状が形成されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のプロペラ機。
【請求項９】
前記機体は、放射状に組まれた複数の垂直主翼を備え、
前記各垂直主翼は、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成され、
前記各垂直主翼の高さΔｌは、前記プロペラの直径をｒ0とし、前記垂直主翼の枚数をｍとすると、Δｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のプロペラ機。
【請求項１０】
放射状に組まれた複数枚の垂直仕切板を有する機体と、
前記複数枚の垂直仕切板の上側に配置されたプロペラと、
を備え、
前記プロペラの直径をｒ0としたときに、前記プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの２πｒ0倍のモーメントが、プロペラ後流により前記複数の垂直仕切板に掛かるように、前記垂直仕切板の形状が形成されることを特徴とするプロペラ装置。
【請求項１１】
前記各垂直仕切板は、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成され、
前記各垂直主翼の高さΔｌは、前記プロペラの直径をｒ0とし、前記垂直仕切板の枚数をｍとすると、Δｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定されることを特徴とする請求項１０に記載のプロペラ装置。
【請求項１２】
前記機体は、前記複数枚の垂直仕切板の周囲に被された筒状体を更に有することを特徴とする請求項１０または１１に記載のプロペラ装置。
【請求項１３】
前記機体は、ｎ（ｎ：２以上の整数）層に分割構成され、それら各層はそれぞれ、放射状に組まれた複数枚の垂直仕切板を備え、
ｉ番目の前記層の高さおよび垂直仕切板の枚数をそれぞれΔｌiおよびｍiとすると、前記各層の高さΔｌ1，Δｌ1，，…，Δｌnおよび垂直仕切板の枚数ｍ1，ｍ2，，…，ｍnは、Δｌ1ｍ1＋Δｌ1ｍ2＋…＋Δｌnｍn≒４πｒ0を満たすように設定されることを特徴とする請求項１０に記載のプロペラ装置。
【請求項１４】
前記各層はそれぞれ、前記複数枚の垂直仕切板の周囲に被された筒状体を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載のプロペラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定した垂直離着陸およびホバリングが可能なプロペラ機およびその技術の応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
リモートコントロール（ラジオコントロール、赤外線コントロール、等々）模型飛行機の中において、今までは垂直に離着陸するものはヘリコプターあるいはそれに準じたものしかなかった。
【０００３】
しかも空中でのホバリングの操縦が難しく相当慣れた者でないと出来なかった。又、垂直安定性を保つために複雑なセンサー機構を備え付けなければならなかったので大変高価なものに成ってしまい、一部の消費者にしか受け入れてもらえなかった。空中でのホバリング操縦をしてみたいという需要は大変多いのであるが、操縦の難しさ、及び高価なものであるということがこの市場の拡大を妨げていた。
【０００４】
今まではプロペラ回転用の駆動部（エンジン、モーター）が余りにも重量が大きく、垂直に離着陸又はホバリングさせることは大変困難であったので、ギアダウンにより駆動部の負担を減らし、その代わりにプロペラの直径を大きくし、ヘリコプターのような姿にして垂直に離着陸あるいはホバリングをさせていた。
【０００５】
昨今、ブラシレスモーターという軽くて力の強いモーターが開発され垂直離着陸も可能に成ってきたが、このブラシレスモーターは大変高価なものなので、一般の消費者には馴染みが薄い。またこのブラシレスモーターを使って実機戦闘機ＰＯＧＯのような垂直離着陸機模型を安定的にホバリングさせるには、モーターの軽さを全備重量よりも相当軽くしなければならず、大変高価なものに成ってしまう。
【０００６】
今、ここに実機戦闘機ＰＯＧＯのようなリモートコントロール式の垂直離着陸機模型で、今までよりも安く、しかも垂直離着陸あるいはホバリング操縦が簡単に出来、尚且つ水平飛行が出来るものがあれば市場の活性化が期待できる。
【０００７】
尚、垂直離着陸可能な飛行体として例えば特許文献１，２のものが開示されている。
【０００８】
【特許文献１】実開平４−５１９９号公報
【特許文献２】特開２００６−３２７２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来からラジオコントロールプラスチックモデルはいろいろ開発されて来たが、エンジン又はモーター重量の大きさ、バッテリー重量の大きさ及びバッテリーの電気容量の少なさの問題があり、リモートコントロール電動飛行機に垂直離着陸又はホバリングをさせるのは困難であった。
【００１０】
しかし昨今、軽量で回転力の強いブラシレスモーターが開発され、リチウムポリマーバッテリー、リチウムイオンバッテリー等の軽量で大容量のバッテリーも開発され、リモートコントロール電動飛行機としての垂直離着陸又はホバリングが可能に成ってきた。
【００１１】
しかし新しく開発されたそれらの部品は高価なもので、特にブラシレスモーターは非常に高価でリモートコントロール電動飛行機としての垂直離着陸機又はホバリング機の開発の妨げになっていた。
【００１２】
今までに開発されたリモートコントロール電動飛行機として、例えば、図１２のような垂直離着陸機１００Ａや図１３のようなホバリング機１００Ｂがある。それら垂直離着陸機１００Ａおよびホバリング機１００Ｂは、プロペラ１０１を回転させるブラシレスモーター１０３が機体Ｋの先端に位置し、他の重量物（バッテリー１０５や受信器１０７等）は機体１０９の中程に配置されている。そのため、ブラシレスモーター１０３が非常に軽くなければ、ホバリング時には歳差運動が発生し機体１０９の姿勢が非常に不安定に成るという欠点があった。
【００１３】
また上記のホバリング機１００Ｂは、今ではマニアの間で広く普及しているが、ホバリング時の機体１０９の姿勢の安定を保つための操縦が非常に難しいという欠点があった。
【００１４】
また上記の垂直離着陸機１００Ａとしてリモートコントロールヘリコプター模型機があるが、このヘリコプター模型機では、モーター１０３の回転をギアによって減速回転させ、回転トルクを増加させた分プロペラ１０１の径を大きくし推力を増加させ、機体１０９を浮かせている。しかしプロペラ１０１を大きくしたことにより不安定性が増加してしまい、尚且つ機体１０９がプロペラ１０１とは反対の方向に回転する傾向も増大してしまっている。このことがヘリコプター模型機の操縦性の難しさに繋がっている。
【００１５】
他方、従来より、飛行機等の推進装置として用いられるプロペラ装置では、飛行機等への搭載に際して、プロペラ回転の反作用による反トルクに対して静的安定性を確保するための手段を確保するのに、大きな負担が掛かるという問題があった。
【００１６】
同様に、従来より、冷却装置や流体の研究機関等で使用する風力または水力発生装置等のプロペラ装置では、地面への設置に際して、プロペラ回転の反作用による反トルクに対して静的安定性を確保するための手段を確保するのに、大きな負担が掛かるという課題があった。
【００１７】
そこで、この発明の課題は、第１にブラシレスモーターのような高価で軽量なモーターを使用しなくても（即ちブラシモーターのような廉価で重いモーターを使用しても）、安定した垂直離着陸あるいはホバリングが可能なプロペラ機を提供すること、第２に、静的安定性を確保するための負担を低減できるプロペラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、所定のリモートコントローラからの遠隔操作により垂直離着陸およびホバリングが可能なプロペラ機であって、機体上部に上向きに配置されたプロペラと、前記プロペラに固定され、機体重心付近まで延長された駆動シャフトと、機体重心付近に配設され、前記駆動シャフトを介して前記プロペラを回転駆動させる駆動部と、を備えるものである。
【００１９】
請求項２に記載のプロペラ機は、前記駆動部以外の重量物を機体重心付近に配置させるものである。
【００２０】
請求項３に記載のプロペラ機は、前記駆動部は、振動吸収部材を介して機体に配設されるものである。
【００２１】
請求項４に記載のプロペラ機は、前記プロペラの上側および／または周囲に垂直安定翼を備えるものである。
【００２２】
請求項５に記載のプロペラ機は、地面に置かれた状態で、機体の下端と地面との間に空間を確保する様に機体を支持する支持部を備えるものである。
【００２３】
請求項６に記載のプロペラ機は、前記機体は、放射状に組まれた複数の垂直主翼を備え、前記プロペラから下に任意の距離ｌ離れた点でのプロペラ後流の拡がりの横幅をｒlとし且つ前記プロペラの直径をｒ0としたときに、前記距離ｌ離れた点での前記機体の隣り合う２枚の前記垂直主翼間での主翼表面に沿っての横幅ｒlTは、ｒl2／ｒ0に比例するものである。
【００２４】
請求項７に記載のプロペラ機は、前記垂直主翼は、その周端に、当該垂直主翼の面積を増大するための増面部を有するものである。
【００２５】
請求項８に記載のプロペラ機は、前記機体は、放射状に組まれた複数の垂直主翼を備え、前記プロペラの直径をｒ0としたときに、前記プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの２πｒ0倍のモーメントが、プロペラ後流により前記複数の垂直主翼に掛かるように、前記垂直主翼の形状が形成されるものである。
【００２６】
請求項９に記載のプロペラ機は、前記機体は、放射状に組まれた複数の垂直主翼を備え、前記各垂直主翼は、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成され、前記各垂直主翼の高さΔｌは、前記プロペラの直径をｒ0とし、前記垂直主翼の枚数をｍとすると、Δｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定されるものである。
【００２７】
請求項１０に記載のプロペラ装置は、放射状に組まれた複数枚の垂直仕切板を有する機体と、前記複数枚の垂直仕切板の上側に配置されたプロペラと、を備え、前記プロペラの直径をｒ0としたときに、前記プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの２πｒ0倍のモーメントが、プロペラ後流により前記複数の垂直仕切板に掛かるように、前記垂直仕切板の形状が形成されるものである。
【００２８】
請求項１１に記載のプロペラ装置は、前記各垂直仕切板は、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成され、前記各垂直主翼の高さΔｌは、前記プロペラの直径をｒ0とし、前記垂直仕切板の枚数をｍとすると、Δｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定されるものである。
【００２９】
請求項１２に記載のプロペラ装置は、前記機体は、前記複数枚の垂直仕切板の周囲に被された筒状体を更に有するものである。
【００３０】
請求項１３に記載のプロペラ装置は、前記機体は、ｎ（ｎ：２以上の整数）層に分割構成され、それら各層はそれぞれ、放射状に組まれた複数枚の垂直仕切板を備え、ｉ番目の前記層の高さおよび垂直仕切板の枚数をそれぞれΔｌiおよびｍiとすると、前記各層の高さΔｌ1，Δｌ1，，…，Δｌnおよび垂直仕切板の枚数ｍ1，ｍ2，，…，ｍnは、Δｌ1ｍ1＋Δｌ1ｍ2＋…＋Δｌnｍn≒４πｒ0を満たすように設定されるものである。
【００３１】
請求項１４に記載のプロペラ装置は、前記各層はそれぞれ、前記複数枚の垂直仕切板の周囲に被された筒状体を更に備えるものである。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１に記載の発明によれば、機体上部にプロペラを配置し、駆動シャフトを機体重心付近まで延長して機体重心付近に駆動部を配置させるので、機体の歳差運動を抑える事ができる。その結果、前記駆動部としてブラシレスモーターのような高価で軽量なモーターを使用しなくても（即ちブラシモーターのような廉価で重いモーターを使用しても）、安定した垂直離着陸あるいはホバリングを可能にできる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、駆動部以外の重量物を機体重心付近に配置させるので、更に機体の歳差運動を抑える事ができる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、駆動部は振動吸収材を介して機体に配設されるので、駆動部が振動してもその振動が機体に伝わることを防止でき、これにより機体全体が振動する事を防止できる。
【００３５】
請求項４に記載の発明によれば、プロペラの上側および／または周囲に垂直安定翼を備えるので、プロペラ風による機体の下部の振れを抑える事ができ、これにより機体全体の振れを抑えることができる。
【００３６】
請求項５に記載の発明によれば、地面に置かれた状態で機体の下端と地面との間に空間が確保されるので、その空間が、垂直離着陸時のプロペラ風の地面での跳ね返り風の逃げ道となり、その跳ね返り風により機体が煽られることが防止でき、その結果、機体が垂直離着陸する時も機体のバランスを崩す事なくスムーズに離着陸出来る様になる。
【００３７】
請求項６に記載の発明によれば、プロペラから下に任意の距離ｌ離れた点でのプロペラ後流の拡がりの横幅をｒlとし且つプロペラの直径をｒ0としたときに、前記距離ｌ離れた点での機体の隣り合う２枚の垂直主翼間での主翼表面に沿っての横幅ｒlTを、ｒl2／ｒ0に比例する様に形成するので、機体の垂直主翼部分のどの水平線上の全風量（プロペラ後流による全風量）も一定にでき、簡単にプロペラ後流による風圧中心点を垂直主翼部分の中心に設定できる。これにより機体の左右の揺れの安定性を調整し易くなる。
【００３８】
請求項７に記載の発明によれば、増面部により外部風（プロペラ後流以外の風）の風圧抵抗を増加でき、機体におけるプロペラ回転の反作用による反回転を抑制する事ができる。
【００３９】
請求項８に記載の発明によれば、プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの２πｒ0倍のモーメントが、プロペラ後流により複数の垂直主翼に掛かるように、垂直主翼の形状が形成されるので、プロペラが周囲の空気から受ける総モーメントと機体に掛かるプロペラ後流による総モーメントとを等しくでき、これにより機体におけるプロペラ回転の反作用による反回転を止める事ができる。
【００４０】
請求項９に記載の発明によれば、各垂直主翼は、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成され、各垂直主翼の高さΔｌは、Δｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定されるので、垂直主翼の高さΔｌをΔｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定するだけで簡単に、機体におけるプロペラ回転の反作用による反回転を止める事ができる。
【００４１】
請求項１０に記載の発明によれば、プロペラが周囲の空気から受けるモーメントの２πｒ0倍のモーメントが、プロペラ後流により複数の垂直仕切板に掛かるように、垂直仕切板の形状が形成されるので、プロペラが周囲の空気から受ける総モーメントと機体に掛かるプロペラ後流による総モーメントとを等しくでき、これにより機体におけるプロペラ回転の反作用による反トルクを打ち消す事ができる。よって、静的安定性を確保するための負担を低減できる。
【００４２】
請求項１１に記載の発明によれば、各垂直仕切板は、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成され、各垂直仕切板の高さΔｌは、Δｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定されるので、垂直仕切板の高さΔｌをΔｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定するだけで簡単に、機体におけるプロペラ回転の反作用による反トルクを打ち消す事ができる。
【００４３】
請求項１２によれば、複数枚の垂直仕切板の周囲に筒状体が被されるので、プロペラ後流をプロペラの後方に集中させて噴出させることができる。
【００４４】
請求項１３によれば、機体が複数層に分割構成されるので、層を追加するだけ、簡単に機体の高さを調整できる。その際、各層の高さΔｌ1，Δｌ1，，…，Δｌnおよび垂直仕切板の枚数ｍ1，ｍ1，，…，ｍnが、Δｌ1ｍ1＋Δｌ1ｍ2＋…＋Δｌnｍn≒４πｒ0を満たすように設定されるので、機体におけるプロペラ回転の反作用による反トルクを打ち消す事ができる。
【００４５】
請求項１４によれば、各層はそれぞれ、複数枚の垂直仕切板の周囲に被された筒状体を更に備えるので、プロペラ風をプロペラ後方に有効に射出させる事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
＜実施の形態１＞
この実施の形態に係るプロペラ機１は、所定のリモートコントローラからの遠隔操作により垂直離着陸およびホバリングが可能なプロペラ機であり、図１〜図３の様に、機体３に、プロペラ５と、プロペラ５の中心に固定された駆動シャフト７と、駆動シャフト７を介してプロペラ５を回転駆動させる電動モータ等のプロペラ回転用の駆動部９と、操舵翼３ｇを駆動させるサーボモータ等の操舵用の駆動部１１と、所定のリモートコントローラからの操作信号を受信する受信部１３と、受信部１３からの操作信号に基づき各駆動部９，１１を駆動制御する制御部１５と、バッテリ等の携帯電源１７とが備えられて構成されている。
【００４７】
機体３は、軽量部材（例えばプラスチック、ポリエチレン、ポリプロピレンまたは紙等）で形成されている。また機体３は、例えば縦長の胴体部３ａを有し、その胴体部３ａの下部に、その胴体部３ａ周りに対称的に配置する様に、複数（ここでは４つ）の垂直主翼３ｂが設けられている。また胴体部３ａの上部には、プロペラ５が配置される配置空間３ｃが確保されており、その配置空間３ｃの上側に、胴体部３ａ周りに対称的に配置する様に、複数（ここでは４つ）の第１の垂直安定翼３ｄが設けられている。またその配置空間３ｃの周囲にも、胴体部３ａ周りに対称的に配置する様に、複数（ここでは４つ）の第２の垂直安定翼３ｅが設けられている。尚、ここでは、第１および第２の垂直安定翼３ｄ，３ｅの両方を備えるが、何れか一方だけを備える様にしてもよい。
【００４８】
ここでは、この機体３は、具体的には例えば以下の様な構造で構成されている。即ち、この機体３は、胴体部３ａ、垂直主翼３ｂ、第１および第２の垂直安定翼３ｄ，３ｅを含む機体３の片側の側面視の輪郭を形取った複数（ここでは４つ）の板材３ｆを、その形取った輪郭の輪郭線を外側に向ける様にして垂直中心線Ｓ周りに放射状に且つ対称的に配置させ、垂直中心線Ｓ上で相互結合させて構成されている。
【００４９】
また垂直主翼３ｂの下端には、その垂直主翼３ｂの両主面側に回動自在に操舵翼３ｇが設けられている。ここでは、４つの垂直主翼３ｂは、上記の様に垂直中心線Ｓ周りに放射状に且つ対称的に（即ち十字状に）配置しており、それら４つの垂直主翼３ｂのうち、互いに平行な一方の一対の垂直主翼３ｂ−１の下端に亘って操舵翼３ｇ（３ｇ−１）が１つ設けられ、互いに平行な他方の一対の垂直主翼３ｂ−２の下端に亘って操舵翼３ｇ（３ｇ−２）がもう一つ設けられている。尚、各操舵翼３ｇ−１，３ｇ−２は、互いに立体交差して設けられている。
【００５０】
また各垂直主翼３ｂには、当該プロペラ機１が地面に置かれた状態で、機体３の下端３ｋと地面Ａとの間に空間（即ちプロペラ５からの風（プロペラ風）の地面Ａでの跳ね返り風の逃げ道となる空間）１９が確保される様に、機体３を支持する支持部３ｉが設けられている。
【００５１】
また隣り合う垂直安定翼３ｅ間には、それら隣り合う垂直安定翼３ｅを連結する連結部材３ｈ（図１）が設けられている。
【００５２】
プロペラ５は、駆動シャフト７の一端に固定されており、駆動シャフト７により支持される様にして機体３の配置空間３ｃ内に上向きに配置されている。
【００５３】
駆動シャフト７は、機体３の垂直中心線Ｓ上に配置され、機体３の胴体部３ａにより回転自在に保持されている。駆動シャフト７の他端は、機体３の重心Ｇ付近まで延長され、駆動部９の回転駆動軸に直接に連結されている。
【００５４】
プロペラ回転用の駆動部９は、駆動部９の振動が機体３に伝わる事を防止すべく振動吸収部材２１を介して、機体３の重心Ｇ付近に配設されている。より詳細には例えば、駆動部９は、その回転駆動軸が機体３の垂直中心線Ｓ上に配置する様にして、機体３の重心Ｇ付近に確保された配置空間３ｊ内に遊嵌配置され、例えばその両側が振動吸収部材２１を介して機体３に連結されることで、機体３に配設されている。振動吸収部材２１としては、例えば、スポンジ材等の弾性材やビニールテープ等の樹脂テープやダンパー等の緩衝器を用いる事ができる。
【００５５】
また操舵用の駆動部１１、制御部１５および携帯電源１７も、機体３の重心Ｇ付近に配設されている。駆動部１１は、操舵翼３ｇ毎に設けられており、その回転駆動軸の回転に応じて、操舵翼３ｇの一方主面に連結された操舵棒２３を上げ／下ろしすることで、操舵翼３ｇを一方主面側／他方主面側に回動させる。
【００５６】
この様に構成されたプロペラ機１では、所定のリモートコントローラからの操作により、駆動部９の駆動を制御することでプロペラ５の回転が制御され、また各駆動部１１の駆動を制御することで各操舵翼３ｇの向きが制御される。
【００５７】
次にこのプロペラ機１の操縦方法を説明する。プロペラ機１を地面Ａに置いた状態で、プロペラ５を回転させてその回転速度を増加させて行くことでプロペラ機１を垂直離陸させることができる。そしてその離陸状態でプロペラ５の回転速度を適宜調整することでプロペラ機１をホバリングさせる事ができ、またプロペラの回転速度を更に増加させることでプロペラ機１を更に上昇させる事ができる。また離陸状態、ホバリング状態または更に上昇させた状態で、操舵翼３ｇの向きを適宜に制御することで、所望の横方向に水平飛行させる事ができる。また離陸状態またはホバリング状態で、プロペラの回転速度を減速させることでプロペラ機１を垂直着陸させる事ができる。
【００５８】
以上の様に構成されたプロペラ機１によれば、機体３の上部にプロペラ５を配置し、駆動シャフト７を機体３の重心Ｇ付近まで延長して重心Ｇ付近に駆動部９を配置させるので、機体３の歳差運動を抑える事ができる。その結果、駆動部９としてブラシレスモーターのような高価で軽量なモーターを使用しなくても（即ちブラシモーターのような廉価で重いモーターを使用しても）、安定した垂直離着陸あるいはホバリングを可能にできる。
【００５９】
尚、駆動シャフト７を延長すると、駆動シャフト７の端部が横方向にぶれる場合があるので、駆動シャフト７の端部付近を支持することが必要になる。しかし、駆動シャフト７を精密に垂直中心線Ｓに沿って支持できれば問題はないが、そうでない場合は、駆動シャフト７が振動し、その振動が駆動部９に伝わり機体３全体が振動する場合がある。この事を考慮して、駆動部９を振動吸収材２１を介して機体３に配設しているので、駆動部９の機体３への配設の際に駆動部９にある程度の自由度を持たせることができ、その結果、駆動部９が振動してもその振動が機体３に伝わることを防止できて、機体３全体が振動する事を防止できる。
【００６０】
また、駆動部９以外の重量物（駆動部１１、受信部１３、制御部１５および携帯電源１７）を機体３の重心Ｇ付近に配置させるので、更に機体３の歳差運動を抑える事ができる。
【００６１】
また、垂直主翼３ｂを備えるので、垂直主翼３ｂをある程度広く取ることで、機体３がプロペラ５の回転と反対の方向に回転しようとする傾向（以後、機体反回転傾向と呼ぶ）を防止できる。
【００６２】
また、駆動シャフト７が駆動部９の回転駆動軸に直接連結されるので、駆動部９の回転駆動力をプロペラ５にダイレクトに伝達でき、これによりプロペラ５の径を駆動部９の回転駆動力に合わせて小さくできる。その結果、プロペラ機１の垂直離着陸時およびホバリング時の不安定性を減少できると共に、上記の機体反回転傾向を更に小さくできる。
【００６３】
また、プロペラ５の上側および／または周囲に垂直安定翼３ｄ，３ｅを備えるので、プロペラ風による機体３の下部の振れを抑える事ができ、これにより機体３全体の振れを抑えることができる。即ち、プロペラ風による機体３の振れは、機体３のプロペラ５より上部のプロペラ風の影響がない部分に垂直安定翼３ｄ，３ｅを付けることで、機体３が振れる方向とは反対方向に風圧が発生し、機体３の振れを抑えることができる。
【００６４】
また、地面Ａに置かれた状態で機体３の下端３ｋと地面Ａとの間に空間１９が確保されるので、その空間１９が、垂直離着陸時のプロペラ風の地面Ａでの跳ね返り風の逃げ道となり、その跳ね返り風により機体３が煽られることが防止でき、その結果、機体３が垂直離着陸する時も機体３のバランスを崩す事なくスムーズに離着陸出来る様になる。
【００６５】
尚、ここでは、機体３における外部風に対する風圧中心点の位置を重心Ｇ付近に調整するために、上記の様に垂直安定翼３ｄ，３ｅをプロペラ５の上側または周囲に配設している。この様にすれば、この垂直安定翼３ｄ，３ｅはプロペラ風の影響を受けないので、垂直離着陸時およびホバリング時には機体３は非常に安定する。そして、この垂直安定翼３ｄ，３ｅの面積を大きくすれば、機体３は更に安定する。しかし、そうすることにより、機体３における外部風に対する風圧中心点が重心Ｇよりも上で重心Ｇから離れた位置になってしまうと、機体３の左右の揺れの安定性が悪くなる。機体３の風圧中心点を重心Ｇ付近に保ちながら、垂直離着陸時に機体３を更に安定化させるためには、機体３の下端３ｋと地面Ａとの間に充分な大きな空間１９を設けることである。機体３が地面Ａに接地あるいは近接している時には、プロペラ風の地面Ａでの跳ね返り風の影響で機体３が非常に不安定になる。その跳ね返り風の影響を最小限に抑えるために機体３の下部に充分な大きな空間１９を設けることで、跳ね返り風の逃げ道ができて、結果として垂直離着瞳時の機体３は非常に安定する。
【００６６】
以上の様に構成されたプロペラ機１により、より安価でより安定性のある、そして、より操縦性の向上したリモートコントロール式の垂直離着陸機模型又はホバリング機模型を市場に提供することが出来る様に成る。又、それだけではなく上記のプロペラ機１により、駆動部９として比較的軽量なブラシレスモーターを使用することで機体の小型化が可能になり、室内ででも飛行を楽しむことが出来る。なぜならば、ブラシレスモーターといえども、全備重量の機体３を浮かせるだけの力のあるモーターはそれなりの重量があり、そのブラシレスモーターを機体の先端に配置した従来の垂直離着陸模型１００Ａ又はホバリング機模型１００Ｂでは、機体の全備重量をモーター重量よりも相当重くして歳差運動の影響を出来るだけ少なくしなければならず、そのため垂直主翼の面積も大きくならざるを得なかった。しかしモーターが機体の先端にある限りは歳差運動の影響は避けられず機体は非常に不安定であった。ましてや一般家庭での室内飛行が可能な小型垂直離着陸模型又はホバリング機模型等の実現は、機体の全備重量に比べて機体先端（モーター重量）があまりにも重くなりすぎて不可能であった。しかし上記のプロペラ機１の様に、モーター（駆動部９）を機体の重心付近に配置し、尚且つ他の重量物も重心Ｇ付近に配置すれば、機体の歳差運動がなくなり機体の小型化が可能に成る。そのような機体の購買者は、室内外を問わず飛行を楽しむことが出来る。
【００６７】
＜実施の形態２＞
この実施の形態では、上記の実施の形態１のプロペラ機１のホバリングをより安定させるめの条件（機体が左右に揺れず、且つ機体がプロペラ回転の反作用により反回転しない条件）を検討する。
【００６８】
この実施の形態のプロペラ機４０Ａは、図４の様に、２枚の垂直主翼（以後、主翼と呼ぶ）４１ａが放射状且つ互いに平行に組まれてなる機体４１と、機体４１の上端に配置されたプロペラ４３とを備えて主構成されている。各主翼４１ａは互いに同形同大の半台形状の板状に形成されており、機体４１全体としては台形状の板状（即ちデルタ翼）に形成されている。各主翼４１ａの外側辺の傾斜角度αは、ホバリング時のプロペラ４３からの風（以後、プロペラ後流と呼ぶ）の拡がりに合わせた角度になっている。
【００６９】
尚  図４中の点Ｐは、機体４１の台形を仮想的に補完してなる三角形の頂点であり、この点Ｐからプロペラ後流となる全ての風が発生していると仮定している。
【００７０】
また図４中の符号Ｌは、点Ｐとプロペラ４３との間の長さであり、符号Ｒは、点Ｐと機体４１の下辺との間の長さであり、符号ｌは、プロペラ４３と機体４１の下辺との間の長さであり、符号Δｌは、機体４１の長さ（より詳細には、機体４１のプロペラ下側部分（主翼部分）の長さ）であり、符号ｒlは、プロペラ４３から下に距離ｌ離れた点での機体４１の横幅（より詳細には、隣り合う２枚の主翼間での主翼表面に沿っての横幅）であり、符号ρ0 およびρlはそれぞれ、プロペラ４３直下の風量密度およびプロペラ４３から下に距離ｌ離れた点での風量密度である。
【００７１】
またここでは、機体４１のプロペラ下側部分（主翼部分）の高さΔｌは、プロペラ後流の最終到達距離に比べて充分に短いと想定しているので、機体４１の表面を流れるプロペラ後流の風速は、ほぼ一定とみなすことができる。
【００７２】
上記の設定の下で、まずプロペラ後流に対する風圧中心点が機体４１のプロペラ下側部分の中心に位置する条件を考える。そしてその条件の下で、機体４１がプロペラ回転の反作用により反回転しないための条件を検討する。
【００７３】
プロペラ４３から下に距離Ｒ離れた点でのプロペラ後流による風量密度ρは、Ｒ2 に反比例するので、式（１）となる。
【００７４】
【数１】
2008230475.tif 000003
【００７５】
図４の点Ｐから全風量が下に向かって角度αで広がっている状態で、点Ｐから下に距離Ｌ離れた点の水平線上の風量密度（即ちプロペラ４３直下の風量密度）をρ0とすると、風量密度ρ0は式（２）となる。
【００７６】
【数２】
2008230475.tif 000004
【００７７】
Ｌtanα＝ｒ0／２だから、tanα＝ωとおくと、Ｌ＝ｒ0／２ωとなるので、式（２）は式（３）となる。
【００７８】
【数３】
2008230475.tif 000005
【００７９】
そして式（３）を式（１）に代入すると、風量密度ρは式（４）となる。
【００８０】
【数４】
2008230475.tif 000006
【００８１】
ここで、図４からＲ＝Ｌ＋ｌの関係が成立しているので、ｌ＝ｎｒ0（以後、このｎを距離変数と呼ぶ）とおくと、Ｒ＝（１／（２ω）＋ｎ）ｒ0となる。このＲの式を式（４）に代入すると、プロペラ４３から下に距離ｌ離れた点での風量密度ρlは、式（５）となる。
【００８２】
【数５】
2008230475.tif 000007
【００８３】
そしてｒl＝２ωＲなので、式（６）となる。
【００８４】
【数６】
2008230475.tif 000008
【００８５】
よって式（７）を得る。
【００８６】
【数７】
2008230475.tif 000009
【００８７】
そして式（５）に式（７）を代入すると、式（８）を得る。
【００８８】
【数８】
2008230475.tif 000010
【００８９】
そしてプロペラ４３直下の全風量を[ρ0]とすると、[ρ0]は式（９）となる。
【００９０】
【数９】
2008230475.tif 000011
【００９１】
プロペラ４３から距離ｌ離れた点を含む水平線上の全風量を[ρl]とすると、[ρl]＝ρlｒlとなり、この[ρl]の式、式（８）および式（９）から式（１０）を得る。
【００９２】
【数１０】
2008230475.tif 000012
【００９３】
そしてプロペラ４３直下の全風量[ρ0]と距離ｌ上の全風量[ρl]を一致させるには、式（９）および式（１０）より、[ρ0]＝[ρl]の条件を求めると、式（１１）を得る。
【００９４】
【数１１】
2008230475.tif 000013
【００９５】
即ち、[ρl]にＴ倍の重みを付ければ、[ρ0]になることがわかる。
【００９６】
式（１１）の右辺は式（１２）となる。
【００９７】
【数１２】
2008230475.tif 000014
【００９８】
式（１２）の物理的意味は、プロペラ４３から下に任意の距離ｌ離れた点での機体４１の横幅として、その点での元の機体（即ち台形状の機体）４１の横幅（即ちプロペラ後流の拡がりの横幅）ｒlのＴ倍の値ｒlT（＝ｒlＴ＝ｒl2／ｒ0）をとって、機体４１の主翼４１ａの形状を設計すれば良いことを意味している。
【００９９】
式（７）よりｒl＝（２ｎω＋１）ｒ0なので、ｒlTは式（１３）となる。
【０１００】
【数１３】
2008230475.tif 000015
【０１０１】
従って、機体４１の外形を式（１３）に従った形に変更すれば、変更後の機体４１上の任意の水平線上のプロペラ後流による全風量は、常に[ρ0]で一定となる。しかしそれでは、変更後の機体４１の下辺がプロペラ後流の流れの外に出てしまうので意味がなくなる。
【０１０２】
よって、変更後の機体４１の下辺の位置での距離変数ｎの値をｎlとして、式（１３）の両辺をＨ（２ｎlω＋１）（但し、ＨはＨ≧１の定数）で割ってやれば、変更後の機体４１がプロペラ後流の範囲内に収まる。そしてｒlT／｛Ｈ（２ｎlω＋１｝）＝ｒll とおけば、Ｈ＝１のとき、式（１４）を得る。
【０１０３】
【数１４】
2008230475.tif 000016
【０１０４】
従って、機体４１の外形を式（１４）に従った形（即ち図５の符号４５の富士山形（ラッパ形））に変更すれば、その富士山形の機体４５上のいかなる点においても、その点を含む水平線上（但し機体４５のプロペラ下側部分（主翼部分）の範囲内）でのプロペラ後流による全風量は、一定となる。常にどの水平線上においても、プロペラ後流による全風量が一定ということは、機体４５におけるプロペラ後流に対する風圧中心点は、機体４５のプロペラ下側部分の高さΔｌの中間点、即ちプロペラ４３の下側の機体４５の頂点から距離Δｌ／２下がった点に、プロペラ後流に対する風圧中心点があることになる。このことから、式（１４）に従った外形の機体４５では、そのプロペラ下側部分の高さΔｌの中間点付近に重心Ｇおよび外部風に対する風圧中心点を配置すれば、機体４５が安定することになる。
【０１０５】
以上のことから、プロペラ後流に対する風圧中心点を、プロペラ機４０Ａの機体４１のプロペラ下側部分の中心に配置させるには、機体４１のプロペラ下側部分の外形を図５の符号４５の富士山形（ラッパ形）に変更すれば良いことになる。
【０１０６】
この富士山形の機体４５の場合は、図５のように、台形の機体（即ちプロペラ回転軸回りの回転モーメント安定形の機体）４１と比べると、面積は小さくなる。そして、この富士山形の機体４５で、風圧中心点をあまり動かさずにプロペラ回転軸４３ａ回りの回転モーメントを安定させるには、機体４５のプロペラ下側部分の周端（ここでは上部の左右、下部の左右および下部の両端下側）に、例えば符号４５ａで表される形の増面部（以後、増面部４５ａと呼ぶ）を追加して、機体４５の上下部分における重心に対するモーメントのバランスを取りながら機体４５の面積を増やすことが、現実的な安定性のあるプロペラ機を設計する方法の一つだと思われる。
【０１０７】
上記の様に増面部４５ａの追加で面積を増大した機体４５であっても、水平飛行に移ったときの風圧中心点の移動は避けられないが、この風圧中心点の移動を極力少なくするため、プロペラ風の影響の無い位置（例えばプロペラの上側または横側）に安定翼（例えば小さい安定翼）を配置すると、ホバリングおよび水平飛行の両方が安定するプロペラ機が設計できる。また、この安定翼に加えて、例えばテープなどで取り外し可能な追加安定翼を取り付けると、水平飛行に移行するのは難しくなるが、機体４５の重心位置を調整すれば、ホバリングは非常に安定し、方向舵、昇降舵等で左右の移動を簡単に行えるので、初心者でも、室内でゆったりホバリングさせながら室内を自由に飛行させることが可能となる。室外で飛行させるときには当該追加安定翼を取りはずせば、ホバリング、垂直上昇、水平飛行等自由自在に飛行させることが出来るようになり、この着脱可能な追加安定翼があれば、室内外兼用の初心者向けのプロペラ機の市場への提供も可能となる。
【０１０８】
尚、実験で確認済であるが、一般に、ホバリング時は、機体の重心とプロペラ後流に対する風圧中心点との間の距離と、機体の重心と外部風に対する風圧中心点との間の距離との比が所定の値になるように、機体の重心を設定することが必須である。その理由は、プロペラ後流の影響は、最速に近いスピードで水平飛行しているときと同じ影響を機体に与えるからである。また水平飛行中は、プロペラの中心を支点とした機体の重心による下向きモーメントが最大であるので、プロペラ後流の影響は少ないが、ホバリング時には、機体の重心による機体の安定復元効果が少なく、その復元効果よりもプロペラ後流の影響が非常に大きいので、機体の重心をプロペラ後流に対する風圧中心点よりも上に配置させると、ホバリング時には、機体は、少しでも左右のバランスの差異があれば、そのバランスの崩れた方向に傾くことになる。
【０１０９】
式（１４）に基づいて機体４５（増面部４５ａで面積を増大させた場合も含む。以下同様）を設計をしても、プロペラ後流の反作用による機体４５の反回転傾向は、完全には止まらない。この反回転傾向を止めるために、プロペラ４３を２組にしてそれぞれのプロペラ４３を反対方向に回転させてやれば、２枚のプロペラ４３のそれぞれの逆向きの反作用による反回転力が相殺されて機体４５の反回転傾向はなくなる。あるいはヘリコプターのように機体４５の後方に反回転傾向とは反対向きの方向に風を出すように補助プロペラを取り付ければ、機体４５の反回転傾向は止まる。よって、式（１４）に基づいて機体４５を設計し、尚且つ、上の２通りの方法のいずれかをうまく組み合わせて機体４５を設計すれば、安定したプロペラ機を造ることができる。
【０１１０】
しかし、そのようなプロペラ機４０Ａでは、水平飛行に移ったとき、外部の風に対する風圧中心点が機体４５の重心よりも極めて後に移動するため、機体４５はすぐに下を向き落下してしまう。
【０１１１】
そこで、プロペラ後流の影響を受けない位置に、言い換えればプロペラ４３の横側あるいは上側に、水平飛行のとき、機体外部からの風に対する風圧中心点がプロペラ後流に対する風圧中心点からあまり移動しないように安定翼を取り付ければ、水平飛行時でも安定した飛行を行うことができる。また、上記の２通りの方法で反回転傾向を止めようとしなくても、式（１４）に基づいて造った機体４５に、プロペラ後流に対する風圧中心点を移動させないように面積を増やしていけば、プロペラ後流自体の力で反回転傾向もある程度止めることができるので、例えば増面部４５ａにより面積を増大させて機体４５を造れば、ある程度安定したプロペラ機を造ることができる。
【０１１２】
以上の様にして、増面部４５ａにより面積を増大した富士山形の機体４５を造り、垂直離着陸及びホバリングを行うと、理論通り、機体４５において、プロペラ回転の反作用による反回転傾向がかなり抑えられ、且つ左右の揺れがほぼ完全に無くせた事が実証された。
【０１１３】
以上の様に構成されたプロペラ機４０Ａによれば、プロペラ４３から下に任意の距離ｌ離れた点でのプロペラ後流の拡がりの横幅をｒlとし且つプロペラ４３の直径をｒ0としたときに、前記距離ｌ離れた点での機体４１の隣り合う２枚の垂直主翼４１ａ間での主翼表面に沿っての横幅ｒlTを、ｒl2／ｒ0に比例する様に形成するので、機体４５の垂直主翼部分のどの水平線上の全風量（プロペラ後流による全風量）[ρl]も一定にでき、簡単にプロペラ後流による風圧中心点を垂直主翼部分の中心付近に設定できる。これにより機体４５の左右の揺れの安定性を調整し易くなる。また、増面部４５ａにより外部風（プロペラ後流以外の風）の風圧抵抗を増加でき、機体４５におけるプロペラ回転の反作用による反回転を抑制する事ができ、更にプロペラ後流の影響を受けない位置（例えばプロペラ４３の上側）に安定翼４５ｂ（図５）を付加して、外部風の風圧中心点をプロペラ後流の風圧中心点に近づけることで、外部風の影響を少なくできる。これらから、より安定した垂直離着陸あるいはホバリングが可能となる。
【０１１４】
＜実施の形態３＞
上記の実施の形態２のプロペラ機４０Ａでは、プロペラ後流に対する風圧中心点がプロペラ下側部分（主翼部分）の中心に位置する機体４５を考え、その機体４５に増面部４５ａを追加することで、機体４５のプロペラ回転の反作用による反回転を抑制する工夫をしたが、この実施の形態のプロペラ機４０Ｂでは、例えば図４の台形状の機体４１がプロペラ回転の反作用により反回転しないためには（即ち機体４１のプロペラ下側部分の形状を台形に保ったままで機体４１の反回転を止めるには）、どのような条件が必要かを図６および図７に基づいて検討する。
【０１１５】
尚、この実施の形態では、計算便宜上、機体４１は、図７の様に、プロペラ４３の上側に三角形状の安定翼４１ｃを有し、主翼４１ａと安定翼４１ｃとを合わせた形状が三角形となるように形成されている。
【０１１６】
図６では、プロペラ４３に当たる空気によりプロペラ４３が受ける力ａ（ａ：ベクトル）に対し、力ｂ（ｂ：ベクトル）が空気に与えられ、力ａの水平成分ａtanθの大きさの力Ｆが、機体４１のプロペラ回転軸回りの回転モーメントに関わってくる。図６で力の大きさはすべて、その力の総量を表わすとする。力ｂを受けた空気は風となり最終的に機体４１の主翼４１ａ（プロペラ下側部分）に当たり、その当たる角度θはプロペラ４３が受ける力ａの角度θとほぼ等しいとみなすことができる。よって、摩擦などの損失を無視すれば、プロペラ４３が機体４１に平行になったときのプロペラ後流による機体４１を回転させる力Ｆ’（総量）は、プロペラ４３が受ける水平成分の力Ｆ（総量）と一致し、その力Ｆ’は風の広がりを考えた風量密度の式（８）で与えられるρl（＝ρ0（ｒ0/ｒl）2）に比例すると考えられる。
【０１１７】
言い換えれば、プロペラ４３が受ける単位面積当たりの力ｆ0およびプロペラ４３から下に任意の距離ｌ離れた点での機体４１が受ける単位面積当たりの力ｆlはそれぞれ、ｋを定数として、ｆ0＝ｋρ0、ｆl＝ｋρl と表される。
【０１１８】
そして、プロペラ４３が受けるプロペラ回転軸周りのモーメントＭ0は、式（１５）となる。
【０１１９】
【数１５】
2008230475.tif 000017
【０１２０】
ここで、図７の機体４１を考えたときのプロペラ４３から下に任意の距離ｌ（＝ｎｒ0）離れた点での機体４１上の水平線上のプロペラ回転軸周りのモーメントＭlを考えると、式（１６）になる。
【０１２１】
【数１６】
2008230475.tif 000018
【０１２２】
式（１５）および式（１６）より式（１６ａ）が成立することが分かる。
【０１２３】
Ｍ0＝Ｍl  ・・・（１６ａ）
即ち式（１６ａ）より、主翼４１ａ上の任意の距離ｌでの水平線上のモーメントは、プロペラ４３の瞬間モーメントと一致することが分かる。
【０１２４】
今、機体４１がホバリング状態で安定していると仮定すると、機体４１に掛かる総モーメント[Ｍl]は、機体４１のプロペラ下側部分（主翼部分）の高さをΔｌ（＝ΔｎB・ｒ0と置く）とすると、式（１７）となる。
【０１２５】
【数１７】
2008230475.tif 000019
【０１２６】
ここで、プロペラ４３の総モーメント[Ｍ0]を考える。プロペラ４３からの風は、現実には、プロペラ４３が機体４１にほぼ平行になった時点の風が断続的に機体４１の下に降りていくことになる。プロペラ４３が主翼４１ａと平行でない間では、プロペラ４３の各瞬間のモーメントＭ0は、主翼４１ａには伝わっていかないことになる。しかし、プロペラ４３の回転数は極めて高いため、一回転して次の平行時までの時間が非常に短く、一回転分のモーメントをすべて加えたモーメントを総モーメントと考えても良いと思われる。そうすると、プロペラ４３の総モーメント[Ｍ0]は、式（１８）になると考えられる。
【０１２７】
【数１８】
2008230475.tif 000020
【０１２８】
そして、機体４１におけるプロペラ回転の反作用による反回転が止まる状態では、２つの総モーメント[Ｍ0]，[Ｍl]は釣り合いがとれている状態なので、式（１９）が成り立つ。
【０１２９】
【数１９】
2008230475.tif 000021
【０１３０】
よって式（１７）および式（１８）よりΔｎBｒ0Ｍl＝２πｒ0Ｍ0となり、Ｍl＝Ｍ0なので、式（２０）を得る。
【０１３１】
【数２０】
2008230475.tif 000022
【０１３２】
式（２０）から、機体４１のプロペラ下側部分（主翼部分）の高さΔｌは、プロペラ４３の直径ｒ0の２π倍であれば、機体４１の反回転を止めることができることになる。但しこの計算は、主翼４１ａが２枚の場合である。主翼４１ａと直交する様に更に２枚の同形同大の主翼がある場合は、式（１９）は、式（２１）となる。
【０１３３】
【数２１】
2008230475.tif 000023
【０１３４】
尚、式（２０）は、主翼４１ａがｍ枚ある場合は、式（４５）となる。
【０１３５】
【数２２】
2008230475.tif 000024
【０１３６】
次に、図６および図７に基づいて、上記の機体４１におけるプロペラ後流に対する風圧中心点を計算する。
【０１３７】
図７の点Ｃをプロペラ後流に対する風圧中心点とし、水平線ａ，ｂ，ｃをそれぞれ機体４１のプロペラ下側部分の上辺，下辺，点Ｃを通る水平線とすると、水平線ａ，ｃ間のプロペラ後流による点Ｃを含む水平線回りのモーメントＭacと水平線ｃ，ｂ間のプロペラ後流による点Ｃを含む水平線回りのモーメントＭcbとは等しいことになる（即ち、Ｍac＝Ｍcb）。
【０１３８】
式（７）を参照して、各水平線ａ，ｂ，ｃに対応するｎ（距離変数），Ｔの値をそれぞれｎa，Ｔa，ｎb，Ｔb，ｎc，Ｔcとすると、Ｔa＝２ｎaω＋１，Ｔb＝２ｎbω＋１，Ｔc＝２ｎcω＋１の関係が成り立つ。
【０１３９】
そしてモーメントＭacは、式（６１）で表される。
【０１４０】
【数２３】
2008230475.tif 000025
【０１４１】
同様にモーメントＭcbは、式（６２）で表される。
【０１４２】
【数２４】
2008230475.tif 000026
【０１４３】
そしてＭac＝Ｍcbから、式（６４）が成立する。
【０１４４】
【数２５】
2008230475.tif 000027
【０１４５】
そして、水平線ａ，ｂに対応するＴの実測値Ｔa，Ｔbを式（６４）に代入して、プロペラ後流に対する風圧中心点Ｃに対応するＴの値Ｔcを計算し、その値Ｔcから、Ｔc＝２ｎcω＋１の関係に基づいて、Ｔcに対応する距離変数ｎの値ｎcを計算し、その値ｎcから、風圧中心点Ｃにおけるプロペラ４３からの距離ｌc（＝ｎcｒ0）を計算すれば、風圧中心点Ｃが求まる。
【０１４６】
尚、式（１８）の最右辺の「２」という数字は、プロペラ４３が２枚羽根になっている理由から２倍にしているのであるが、これは、前提としてプロペラ４３は２枚羽根を基本とし、このプロペラ４３が機体４１に平行になるときは、２枚の羽根が同時に機体４１に平行になることを想定して、機体４１全体の風量およびモーメントを計算しているので、プロペラ４３の全モーメント［Ｍ0]は、２枚の羽根の合計モーメントとしなければならないからである。ここで、羽根の枚数が増えてプロペラ４３全体のモーメント[Ｍ0]が増えても、式（４５）は変わらない。それは、プロペラ４３の枚数が増えた分、機体４１上の風量密度が大きくなるからである。従って、図９のＡ，Ｂのように、３枚羽根または４枚羽根のプロペラ４３の場合でも、式（４５）は共通して使える。
【０１４７】
以上により、半台形状の主翼４１ａをプロペラ回転軸４３ａと同心状に放射状にｍ枚組み合わせ、且つ機体４１のプロペラ下側部分（ｍ枚の主翼４１ａからなる部分）の高さΔｌを、式（４５）を満たすように設定し、且つ機体４１の重心と外部風に対する風圧中心点とをプロペラ後流に対する風圧中心点に近づける様に、プロペラ４３の上側に、各主翼４１ａの半台形を三角形に完成する形で安定翼４１ｃを取り付けることにより、安定した垂直離着陸、ホバリングおよび水平飛行が可能な機体４１を構成することができる。このように構成された機体４１は、ホバリング時、反回転もなく、左右の揺れもなく、安定した垂直離着陸を行い、水平飛行も安定して行うことができる。特にプロペラ下側部分の高さΔｌを式（４５）を満たすように設定した場合は、プロペラ下側部分の高さΔｌをプロペラ４３の直径ｒ0の定数倍に設定するだけで、簡単に機体４１の反回転を止めることができる。
【０１４８】
その際、上記の様にプロペラ４３の上側に各主翼４１ａの半台形を三角形に完成する形で安定翼４１ｃを取り付けること、および機体４１の重心位置を、プロペラ後流による風圧中心点Ｃと水平飛行時の風圧中心点（主翼４１ａと安定翼４１ｃとを合わせた、外部風による風圧中心点）Ｃ１との間の所定の安定位置（機体４１が左右に揺れなくなる位置）に配置させることにより、例えば図８のように（図８はｍ＝２の場合で図示）、プロペラ後流による風圧中心点Ｃが機体４１の重心Ｇの少し上側になってホバリングが不安定になるが、水平飛行時の風圧中心点Ｃ１は、機体４１の重心の少し下に移動し、水平飛行は極めて安定するようになる。尚、図８中の点Ｃ２は、安定翼４１ｃが無い場合の水平飛行時の風圧中心点である。
【０１４９】
この場合、ホバリング時に外部風に対して安定させるために、安定翼４１ｃにおいて例えば側方に突出するように追加安定翼４１ｄを追加して、外部風に対する風圧中心点を重心Ｇ付近に移動させ、更に機体４１の重心位置も少し上に移動させると、ホバリングを安定させることができる。
【０１５０】
もっと更に安定翼４１ｃに着脱可能な追加安定翼を付けて、外部風に対する風圧中心点を重心Ｇよりも更に上側に移動させると、水平飛行は難しいが、水平飛行に移りかけてもすぐに垂直姿勢に戻るようになるので、室内では、安心して飛ばせることが出来る。この場合、少しの斜め飛行もでき、斜め飛行のまま旋回させることができる。室外で飛ばすときは、着脱可能な追加安定翼を取りはずせば、外部風に対する風圧中心点が重心Ｇより下側に移動するので安定して水平飛行を行うことができる。
【０１５１】
以上の結果に基づいた機体４１を造り、垂直離着陸及びホバリングを行うと、理論通り、反回転も左右の揺れも全く起こらないことが実証された。
【０１５２】
以上の様に構成されたプロペラ機４０Ｂによれば、プロペラ４３が周囲の空気から受けるモーメントＭ0の２πｒ0倍のモーメント[Ｍ0]が、プロペラ後流により複数の主翼（垂直主翼）４１ａに掛かるように、垂直主翼４１ａの形状が形成されるので、プロペラが周囲の空気から受ける総モーメント[Ｍ0]と機体４１に掛かるプロペラ後流による総モーメント[Ｍl]とを等しくでき、これにより機体４１におけるプロペラ回転の反作用による反回転を止める事ができる。
【０１５３】
また、各垂直主翼４１ａは、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成され、各垂直主翼４１ａの高さΔｌは、Δｌ＝４πｒ0 ／ｍ（式（４５）参照）を満たすように設定されるので、垂直主翼４１ａの高さΔｌを、Δｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定するだけで簡単に、機体４１におけるプロペラ回転の反作用による反回転を止める事ができる。
【０１５４】
尚、この実施の形態では、主翼４１ａの形状（主翼４１ａの傾斜角度α）は、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成される場合で説明したが、プロペラ後流の拡がりよりも広く形成されても構わない。その場合は、幅ω（＝tanα）を大きくした分だけ、主翼４１ａの長さΔｌを少し短く微調整しなければならない。なぜならば、想定していたプロペラ後流の拡がりの外側にも、ある程度のプロペラ後流の流れが存在するためである。
【０１５５】
尚、上記の実施の形態２，３では、操舵翼、制御部、駆動部および電源等については、特に記載されてないが、実施の形態１の場合と同様にして機体に備えられるものとする。
【０１５６】
また、上記の実施の形態２，３とこの実施の形態１とを組み合わせたものも、本発明の範囲に含まれるものとする。
【０１５７】
＜実施の形態４＞
上記の実施の形態３から、安定した垂直離着陸およびホバリングができるプロペラ機４０Ｂの条件は、その機体４１のプロペラ下側部分（主翼部分）の高さΔｌが式（４５）を満たすように、その機体４１を設計することである。そして式（４５）から、主翼４１ａの枚数ｍを増やしていけば、機体４１のプロペラ下側部分の高さΔ１を短くできること、およびプロペラ４３の直径ｒ0を小さくしていけば、プロペラ下側部分の高さΔｌを小さくできることがわかる。また、プロペラ後流の広がり角度αを小さくしていけば、機体４１のプロペラ下側部分の横幅も小さくできる。それ故、機体４１の重さに関係なく、プロペラ４３の直径ｒ0、主翼４１ａの枚数ｍ及びプロペラ後流の広がり角度αのみで機体４１を設計することができる。
【０１５８】
これらの特徴を用いてプロペラ装置（図１０参照）５０を構成することができる。このプロペラ装置５０は、図１０の様に、上記の実施の形態３のプロペラ機４０Ｂにおいて、安定翼４１ｃを無くし、更に機体４１のプロペラ下側部分（主翼部分）の周囲に、そのプロペラ下側部分の高さΔｌと同じ高さの笠状の筒状体４７を被せて構成される。このプロペラ装置５０では、上記の実施の形態１−３と異なって操舵翼は備えていない。筒状体４７は、例えば主翼４１ａ（この実施の形態では、主翼４１ａを仕切板（垂直仕切板）４１ａと呼ぶ）の側端面に固定されている。
【０１５９】
尚、図１０では、一例として、仕切板４１ａの枚数ｍが４枚の場合で、それら各仕切板４１ａが十字放射状に配置されており、且つ仕切板４１ａの高さ（機体４１のプロペラ下側部分の高さ）Δｌ（＝ΔｎBｒ0）が、例えば式（４５）を満たすように（即ちプロペラ４３の直径ｒ0の４π／ｍ倍となるように）構成された場合が図示されている。
【０１６０】
このプロペラ装置５０では、筒状体４７によりプロペラ後流が筒状体４７の下面（噴出面）４７ａのみから噴出されるようになっている。そして、例えば式（４５）を満たすので、当該装置４５はプロペラ回転による反トルクも受けず、且つ当該装置４５の重心を、プロペラ後流に対する風圧と外部風に対する風圧とが釣り合う位置に設定すれば、左右の揺れもなく、安定したホバリング及び垂直離着陸を行うことができる。
【０１６１】
以上の様に構成されたプロペラ装置５０によれば、上記の実施の形態３の場合と同様に、プロペラ４３が周囲の空気から受けるモーメントＭ0の２πｒ0倍のモーメント[Ｍ0]が、プロペラ後流により複数の仕切板（垂直仕切板）４１ａに掛かるように、垂直仕切板４１ａの形状が形成されるので、プロペラ４３が周囲の空気から受ける総モーメント[Ｍ0]と機体４１に掛かるプロペラ後流による総モーメント[Ｍl]とを等しくでき、これにより機体４１におけるプロペラ回転の反作用による反トルクを無くす事ができる。よって、プロペラ装置５０の静的安定性を確保するための負担を低減できる。
【０１６２】
また、各垂直仕切板４１ａは、プロペラ後流の拡がりと同じ広さに形成され、各垂直仕切板４１ａの高さΔｌは、例えばΔｌ＝４πｒ0 ／ｍ（式（４５）参照）を満たすように設定されるので、垂直仕切板４１ａの高さΔｌを例えばΔｌ＝４πｒ0 ／ｍを満たすように設定するだけで簡単に、機体４１におけるプロペラ回転の反作用による反トルクを無くす事ができる。
【０１６３】
また、複数枚の垂直仕切板４１ａの周囲に筒状体が４７被されるので、プロペラ後流をプロペラ４３の後方に集中させて噴出させることができる。
【０１６４】
＜実施の形態５＞
上記の実施の形態４のプロペラ装置５０は、その放射状に組まれた仕切板（垂直仕切板）４１ａによりプロペラ回転による反トルクを打ち消すことができるので、上記の推進装置のような推進力の発生を主目的とする装置以外においても利用することができる。例えばプロペラ後流により物を冷却する冷却装置として利用することができる。
【０１６５】
冷却装置として利用した場合は、その仕切板４１ａによりプロペラ回転による反トルクを打ち消すことができるので、冷却装置全体の静止安定性が増大し、静止安定性の問題に関しては、他の解決策を施す必要がなくなる。
【０１６６】
また上記の実施の形態４のプロペラ装置５０を、流体の研究機関等で使用する風力または水力発生装置としても利用することができる。尚、水力発生装置として利用した場合は、プロペラ装置５０のプロペラ４３はスクリューとして機能する。風力または水力発生装置として利用した場合も、その仕切板４１ａによりプロペラ回転による反トルクを打ち消すことができるので、装置全体の負荷が減少できる。
【０１６７】
＜実施の形態６＞
この実施の形態のプロペラ装置５０Ｂは、図１１の様に、上記の実施の形態４，５のプロペラ装置５０の機体４１（仕切板４１ａと筒状体４７とからなる部分）を複数層（ｎ層：ｎは２以上の整数。図１１ではｎ＝３の場合で図示）Ｈ１，Ｈ２，…，Ｈｎに分離構成したものである。
【０１６８】
ｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）番目の層Ｈiは、放射状に組まれた複数枚ｍiの例えば矩形状の仕切板（垂直仕切板）４１ａiと、それら仕切板４１ａiの周囲に被され、それら仕切板４１ａiと同じ高さを有する例えば円筒状の筒状体４７iとを備えて構成されている。尚、筒状体４７iは、例えば仕切板４１ａiの側端面に固定されている。尚、各層Ｈi（ｉ＝１，２，…，ｎ）の仕切板４１ａiの枚数ｍiは、同じ枚数でも、異なる枚数でも構わない。尚、各層Ｈiは、例えば各筒状体４７iの周面を介して連結部材（不図示）によって、上下に隣接するもの同士、連結固定されている。
【０１６９】
各層Ｈiの直径ｒiは、各層Ｈiがプロペラ回転軸４３ａに同心状に上下一列に配置されたときに、各層Ｈiの下面４７ａiがプロペラ後流の拡がりの境界線Ｑに一致する様に形成されている。各層Ｈiは、互いに間隔を空けて配置しても、互いに間隔を空けずに配置しても、どちらでも構わない。尚、各層Ｈiの下面４７ａiがプロペラ後流の拡がりの境界線Ｑから外側にはみ出す場合は、各層Ｈiの高さΔｌiを少し小さくする微調整が必要である。
【０１７０】
そして、各層Ｈiにおけるその高さΔｌiとその仕切板４１ａiの枚数ｍiとの積算値を、各層Ｈiに渡って足し合わせたものが、ほぼ４πｒ0となるように（即ち式（６０）を満たすように）、各層Ｈiの高さΔｌiおよび仕切板４１ａiの枚数ｍiを設定すれば、上記の実施の形態４，５の場合と同様に、機体４１におけるプロペラ回転の反作用による反トルクを無くす事ができる。尚、ｒ0は、プロペラ４３の直径である。
【０１７１】
【数２６】
2008230475.tif 000028
【０１７２】
例えば図１１では、ｎ＝３、ｍ1＝８、ｍ2＝６、ｍ3＝１２の場合なので、この場合は、式（６０）は、８Δｌ1＋６Δｌ2＋１２Δｌ3≒４πｒ0となり、この関係を満たすように各層Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3の高さΔｌ1，Δｌ2，Δｌ3を設定すればよい。
【０１７３】
以上の様に構成されたプロペラ装置５０Ｂによれば、機体４１Ｂが複数層に分割構成されるので、層を追加するだけで、簡単に機体４１Ｂの高さ（仕切板部分の高さ）を調整できる。その際、各層の高さΔｌ1，Δｌ1，…，Δｌnおよび垂直仕切板の枚数ｍ1，ｍ1，，…，ｍnが式（６０）を満たすように設定されるので、上記の実施の形態４，５の場合と同様に、機体４１Ｂにおけるプロペラ回転の反作用による反トルクを打ち消す事ができる。
【０１７４】
また各層Ｈiはそれぞれ、複数枚の垂直仕切板４１ａiの周囲に被された筒状体４７iを備えるので、プロペラ風をプロペラ後方に有効に射出させる事ができる。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】実施の形態に係るプロペラ機の平面図（上から見た図）である。
【図２】図１のII−II断面側面図である。
【図３】図１のIII−III断面側面図である。
【図４】実施の形態２に係るプロペラ機４０を説明するための図である。
【図５】機体の形状が、台形の場合（符号４１）、富士山形（ラッパ形）の場合（符号４５）および富士山形を増面した場合（符号４５および符号４５ａ）の各形状を図示した図である。
【図６】図４および図７のVI-VI断面図である。
【図７】プロペラ後流による風圧中心点の求め方を説明する図である。中心点の補正を説明する図である。
【図８】実施の形態３に係るプロペラ機４０Ｂの一例図である。
【図９】プロペラの一例図である。
【図１０】実施の形態４に係るプロペラ装置５０の一例図である。
【図１１】実施の形態５に係るプロペラ装置５０Ｂの一例図である。
【図１２】従来の垂直離着陸機の断面側面図である。
【図１３】従来のホバリング機の断面側面図である。
【符号の説明】
【０１７６】
１  プロペラ機
３，４１，４５  機体
３ａ  胴体部
３ｂ，３ｂ−１，３ｂ−２  垂直主翼
３ｃ  プロペラ用の配置空間
３ｄ  第１の垂直安定翼
３ｅ  第２の垂直安定翼
３ｆ  機体の片側の側面視の輪郭を形取った板材
３ｇ，３ｇ−１，３ｇ−２  操舵翼
３ｈ  連結部材
３ｉ  支持部
３ｊ  駆動部用の配置空間
３ｋ  機体の下端
５  プロペラ
７  駆動シャフト
９，１１  駆動部
１３  受信部
１５  制御部
１７  携帯電源
１９  空間
２１  振動吸収部材
２３  操舵棒
４０  プロペラ機
４１ａ  主翼
４１ｃ  安定翼
４１ｄ  追加安定翼
４３  プロペラ
４３ａ  プロペラ回転軸
４５ｂ  安定翼
４７，４７i  筒状体
５０，５０Ｂ  プロペラ装置
Ｈi  層
ｒ0  プロペラの直径
【図１】
2008230475.tif 000029
【図２】
2008230475.tif 000030
【図３】
2008230475.tif 000031
【図４】
2008230475.tif 000032
【図５】
2008230475.tif 000033
【図６】
2008230475.tif 000034
【図７】
2008230475.tif 000035
【図８】
2008230475.tif 000036
【図９】
2008230475.tif 000037
【図１０】
2008230475.tif 000038
【図１１】
2008230475.tif 000039
【図１２】
2008230475.tif 000040
【図１３】
2008230475.tif 000041