(57)【要約】【課題】  空気の流れの乱れをその時々の条件に基づき、飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流を整流し、整流効率を上昇させる超音波発生装置の提供。発生する乱流のシミュレーションと乱流を軽減するための超音波照射のシミュレーションとを行い、超音波発生装置を含む設計を行う飛遊物体設計システムの提供。【解決手段】  空気中を移動することにより気流を受ける飛遊物体に備えられ、飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流データを検出する気流検出手段と、前記の気流検出手段から検出された気流データに対応して、超音波を発生させる超音波発生手段と、前記気流検出手段から出力される気流データに対応して、気流データ検知箇所における気流データに対応する超音波を発生させるための音信号を生成し、超音波発生手段に駆動指示を行う演算処理手段とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中を移動することにより気流を受ける飛遊物体に備えられ、
飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流データを検出する気流検出手段と、
前記の気流検出手段から検出された気流データに対応して、超音波を発生させる超音波発生手段と、
前記気流検出手段から出力される気流データに対応して、気流データ検知箇所における気流データに対応する超音波を発生させるための音信号を生成し、超音波発生手段に駆動指示を行う演算処理手段と、を備え、
飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流を整流し、整流効率を上昇させることを特徴とする超音波発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、
前記飛遊物体は航空機・その他の飛行物体を含む飛行物体であって、比翼に超音波発生装置が備えられ、整流効率を上昇させることにより飛遊物体の揚力を高めたことを特徴とする超音波発生装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、
前記飛遊物体は飛行物体の模型であって、比翼に超音波発生装置が備えられ、整流効率を上昇させることにより飛遊物体の揚力を高めたことを特徴とする超音波発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発明において、
前記飛遊物体は自動車・鉄道・船舶・その他の陸上または水上移動物体であって、移動物体の所定箇所表面に超音波発生装置が備えられたことを特徴とする超音波発生装置。
【請求項５】
請求項１に記載の発明において、
前記飛遊物体はボール・バット・ゴルフクラブ・その他のスポーツ用具であって、飛遊物体の所定箇所表面に超音波発生装置が備えられたことを特徴とする超音波発生装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、
前記超音波発生手段は、飛遊物体の表面に備えられるフィルムスピーカーであることを特徴とする、超音波発生装置。
【請求項７】
飛遊物体の形状データを設計する飛遊物体設計手段と、
空気中を移動する飛遊物体の移動方向と、飛遊物体の移動速度とを含む移動情報を入力する移動情報入力手段と、
前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データと、前記の移動情報に基づき、空気中を移動する飛遊物体の周囲を流れる気流の挙動のシミュレーションを行う気流シミュレーション手段と、
前記の気流シミュレーション手段により解析された気流の乱流情報を解析する乱流解析手段と、
解析された乱流の範囲に対し気流の整流を行うために、前記の乱流情報検出手段により検出された乱流の範囲に対応して、超音波を照射させる範囲をシミュレーションする超音波シミュレーション手段と、
シミュレーションされた超音波を照射するために、超音波を発生させる超音波発生手段の、飛遊物体表面における配置を解析する超音波発生解析手段と、
超音波発生手段の飛遊物体表面における配置を、前記の前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データ上に配置する超音波発生配置手段とを備えたことを特徴とする、飛遊物体設計システム。
【請求項８】
請求項７に記載の発明において、
前記乱流情報検出手段は、飛遊物体の移動情報を複数入力することにより、飛遊物体の異なる複数の移動方向、または飛遊物体の異なる移動速度に対応する乱流情報を検出することを特徴とする、飛遊物体設計システム。
【請求項９】
請求項７または８のいずれかにおいて、
前記乱流情報検出手段は、乱流の方向、速度、範囲、乱流の周波数のいずれかを少なくとも解析し、超音波発生解析手段は、超音波照射の方向、速度、範囲、乱流の周波数のいずれかを少なくとも解析することを特徴とする、飛遊物体設計システム。
【請求項１０】
飛遊物体の形状データを設計する飛遊物体設計手段と、
空気中を移動する飛遊物体の移動方向と、飛遊物体の移動速度とを含む移動情報を入力する移動情報入力手段と、
前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データと、前記の移動情報に基づき、空気中を移動する飛遊物体の周囲を流れる気流の挙動のシミュレーションを行う気流シミュレーション手段と、
前記の気流シミュレーション手段により解析された気流の乱流情報を解析する乱流解析手段と、
解析された乱流の範囲に対し気流の整流を行うために、前記の乱流情報検出手段により検出された乱流の範囲に対応して、超音波を照射させる範囲をシミュレーションする超音波シミュレーション手段と、
シミュレーションされた超音波を照射するために、超音波を発生させる超音波発生手段の、飛遊物体表面における配置を解析する超音波発生解析手段と、
超音波発生手段の飛遊物体表面における配置を、前記の前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データ上に配置する超音波発生配置手段とを備えたことを特徴とする、飛遊物体設計プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波発生装置、飛遊物体設計システム、および飛遊物体設計プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種の二次元、三次元物体のデータの設計がＣＡＤプログラムにより行われている。
特に、航空機、自動車などの移動物体等の設計に際しては、物体そのものの形状、構造の設計だけではなく、移動することによる運動を加味した設計やシミュレーションが必要とされている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８６６００号公報
【０００４】
特開平８−２８６６００「航空機設計・シミュレータ」においては、航空機設計・シミュレータに関し、設計とフライトシミュレータとを１つのシステムで連続して行うことができるシステムが提案されている。
航空機の機体形状データを算出する航空機設計手段及びその設計結果のデータに基づいて機体性能値を求め、その機体性能によるフライトシミュレーションを行う手段を備えた計算機と、航空機の図形の各データを前記計算機内の前記航空機設計手段に入力する図形入力装置と、前記計算機内のフライトシミュレーションを行う手段に操舵入力を行う操縦装置と、前記航空機設計手段で行う設計内容、前記フライトシミュレーションの出力及び前記計算機からの模擬視界と計器の情報を表示する表示装置とを具備した、航空機設計・シミュレータである。
【０００５】
【特許文献２】特開２００２−５６０３９号公報
【０００６】
特開２００２−５６０３９「温熱気流解析システム」においては、建築計画での室内空気環境の検討に不可欠な気流シミュレーションを設計者の感覚で容易に行うことが可能なシステムが提案されている。解析手段による解析結果として室内外の温度、気流、濃度の分布状況や時間毎の変化を含む空気環境の検討情報を出力し、高い解析の専門知識を必要とすることなく、一般の設計技術者が建築設計を行う感覚で入力して室形状モデルの作成、メッシュの作成を行い、解析を行うことができるものである。
【０００７】
【特許文献３】特開２００１−３４４２９４号公報
【０００８】
特開２００１−３４４２９４「建物内の伝熱・空気流動設計支援システム」においては、熱・換気回路網モデルに置き換える作業を必要とせず、建築設備設計の知識に基づき建物内の伝熱・空気流動の解析を行い設計を行えるようにするシステムが提案されている。典型的な建物用途別のデータをライブラリとして格納し、モデル図上でライブラリを引用してモデルの各構成要素の入力を行い室内の環境について熱・換気回路網モデルによるシミュレーション
解析を行って室内の温度、換気量、圧力、濃度を含む解析結果を出力するものである。
【０００９】
【特許文献４】特開２０００−１７２８８３号公報
【００１０】
また特開２０００−１７２８８３「流体シミュレーション装置」においては、物体の周囲を流れる流体シミュレーション装置において、物体形状の認識と計算領域における流体域，非流体域の判定機能を良化することにより、格子作成時間を短縮し流体挙動解析の効率を向上した装置が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、航空機などの空中を飛行する飛行物体や、空中ではないものの、陸上、水上などの大気中を移動する移動物体、また模型飛行機や、運動用具などのあらゆる飛遊物体、移動物体の設計にあたっては、空気の抵抗や、揚力などを考慮し演算する必要がある。
また、航空力学、流体力学等に基づき設計を行ったとしても、空気の流れの乱れを軽減することはできてもなくすことはできず、これらを考慮して最適と考えられる設計を行った場合であっても、飛行・飛遊の速度、加速度、飛行・飛遊方向やその変化、気象条件などにより空気の流れの影響を受ける。
したがって、気流の流れその他の条件を検知して、空気の流れの乱れをその時々の条件に基づき軽減することが可能な方法を提供することができれば望ましい。
【００１２】
【特許文献４】特許第２９９０２７３号公報
【００１３】
一方、流体媒質中における微小物体の操作に、超音波を用いる技術が提案されている。流体中を進む超音波を物体で遮ると、その物体を音の進行方向に押す力が現れ、この力は音響放射圧と呼ばれ、非接触で物体に力を作用させることが可能であるというものである。また、この力は微弱であるが、超音波を集束したり定在波を生成することにより、微小領域への力の集中が可能である。
特許第２９９０２７３号「複数音源を用いた超音波非接触マイクロマニピュレーション方法および装置」において、媒質中の微小物体を複数の超音波を用いて非接触で捕捉し、二次元的又は三次元的に移動させる方法および装置が提案されている。
【００１４】
また、超音波を利用して、乱流場での混合反応を促進させる技術は非常に有望視されており、超音波が反応を促進する理由は、剪断力が主に大スケールでの混合を促進するのに比べ、超音波は小スケールでの混合を促進できることにあるとされている。（小森  悟、化学反応と乱流、流体力学の世界、pp141-168、朝倉書店(1990)、伊藤靖仁、長田孝二、小森  悟、超音波による乱流混合反応促進,日本機械学会論文集Ｂ編、６７巻）。
さらに米国のＮＡＳＡでは超音波のこのような働きを利用して航空力学の観点から利用する研究が行われている。
【００１５】
そこで、本発明においては、航空機などの空中を飛行する飛行物体や、空中ではないものの、陸上、水上などの大気中を移動する移動物体、また模型飛行機や、運動用具などのあらゆる飛遊物体、移動物体の設計に際し、空気の抵抗や、揚力などを考慮し演算し、空気の流れの乱れを軽減する設計を行うだけではなく、気流の乱流を軽減する装置を、超音波発生装置を用いて実現する装置を提供することを目的とする。これにより、飛行・飛遊の速度、加速度、飛行・飛遊方向やその変化、気象条件などの条件を検知して、空気の流れの乱れをその時々の条件に基づき軽減することが可能な装置を提供することを目的とする。
また、発生する乱流のシミュレーションと、乱流を軽減するための超音波照射のシミュレーションとを行い、超音波発生装置を含む設計を行うことが可能な飛遊物体設計システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明においては、
空気中を移動することにより気流を受ける飛遊物体に備えられ、
飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流データを検出する気流検出手段と、
前記の気流検出手段から検出された気流データに対応して、超音波を発生させる超音波発生手段と、
前記気流検出手段から出力される気流データに対応して、気流データ検知箇所における気流データに対応する超音波を発生させるための音信号を生成し、超音波発生手段に駆動指示を行う演算処理手段と、を備え、
飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流を整流し、整流効率を上昇させる超音波発生装置であることを特徴としている。
【００１７】
また、上記課題を解決するため、請求項２に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、
前記飛遊物体は航空機・その他の飛行物体を含む飛行物体であって、比翼に超音波発生装置が備えられ、整流効率を上昇させることにより飛遊物体の揚力を高めた、超音波発生装置であることを特徴としている。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、請求項３に記載の発明においては、
請求項２に記載の発明において、
前記飛遊物体は飛行物体の模型であって、比翼に超音波発生装置が備えられ、整流効率を上昇させることにより飛遊物体の揚力を高めた、超音波発生装置であることを特徴としている。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、請求項４に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、
前記飛遊物体は自動車・鉄道・船舶・その他の陸上または水上移動物体であって、移動物体の所定箇所表面に超音波発生装置が備えられた、超音波発生装置であることを特徴としている。
【００２０】
また、上記課題を解決するため、請求項５に記載の発明においては、
請求項１に記載の発明において、
前記飛遊物体はボール・バット・ゴルフクラブ・その他のスポーツ用具であって、飛遊物体の所定箇所表面に超音波発生装置が備えられた、超音波発生装置であることを特徴としている。
【００２１】
また、上記課題を解決するため、請求項６に記載の発明においては、
請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、
前記超音波発生手段は、飛遊物体の表面に備えられるフィルムスピーカーである、超音波発生装置であることを特徴としている。
【００２２】
また、上記課題を解決するため、請求項７に記載の発明においては、
飛遊物体の形状データを設計する飛遊物体設計手段と、
空気中を移動する飛遊物体の移動方向と、飛遊物体の移動速度とを含む移動情報を入力する移動情報入力手段と、
前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データと、前記の移動情報に基づき、空気中を移動する飛遊物体の周囲を流れる気流の挙動のシミュレーションを行う気流シミュレーション手段と、
前記の気流シミュレーション手段により解析された気流の乱流情報を解析する乱流解析手段と、
解析された乱流の範囲に対し気流の整流を行うために、前記の乱流情報検出手段により検出された乱流の範囲に対応して、超音波を照射させる範囲をシミュレーションする超音波シミュレーション手段と、
シミュレーションされた超音波を照射するために、超音波を発生させる超音波発生手段の、飛遊物体表面における配置を解析する超音波発生解析手段と、
超音波発生手段の飛遊物体表面における配置を、前記の前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データ上に配置する超音波発生配置手段とを備えた、飛遊物体設計システムであることを特徴としている。
【００２３】
また、上記課題を解決するため、請求項８に記載の発明においては、
請求項７に記載の発明において、
前記乱流情報検出手段は、飛遊物体の移動情報を複数入力することにより、飛遊物体の異なる複数の移動方向、または飛遊物体の異なる移動速度に対応する乱流情報を検出する、飛遊物体設計システムであることを特徴としている。
【００２４】
また、上記課題を解決するため、請求項９に記載の発明においては、
請求項７または８のいずれかにおいて、
前記乱流情報検出手段は、乱流の方向、速度、範囲のいずれかを少なくとも解析し、超音波発生解析手段は、超音波照射の方向、速度、範囲のいずれかを少なくとも解析する、飛遊物体設計システムであることを特徴としている。
【００２５】
また、上記課題を解決するため、請求項１０に記載の発明においては、
飛遊物体の形状データを設計する飛遊物体設計手段と、
空気中を移動する飛遊物体の移動方向と、飛遊物体の移動速度とを含む移動情報を入力する移動情報入力手段と、
前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データと、前記の移動情報に基づき、空気中を移動する飛遊物体の周囲を流れる気流の挙動のシミュレーションを行う気流シミュレーション手段と、
前記の気流シミュレーション手段により解析された気流の乱流情報を解析する乱流解析手段と、
解析された乱流の範囲に対し気流の整流を行うために、前記の乱流情報検出手段により検出された乱流の範囲に対応して、超音波を照射させる範囲をシミュレーションする超音波シミュレーション手段と、
シミュレーションされた超音波を照射するために、超音波を発生させる超音波発生手段の、飛遊物体表面における配置を解析する超音波発生解析手段と、
超音波発生手段の飛遊物体表面における配置を、前記の前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データ上に配置する超音波発生配置手段とを備えた、飛遊物体設計プログラムであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、航空機などの空中を飛行する飛行物体や、空中ではないものの、陸上、水上などの大気中を移動する移動物体、また模型飛行機や、運動用具などのあらゆる飛遊物体、移動物体の設計に際し、空気の抵抗や、揚力などを考慮し演算し、空気の流れの乱れを軽減する設計を行うだけではなく、気流の乱流を軽減する装置を、超音波発生装置を用いて実現する装置を提供することができる。これにより、飛行・飛遊の速度、加速度、飛行・飛遊方向やその変化、気象条件などの条件を検知して、空気の流れの乱れをその時々の条件に基づき軽減することが可能な装置を提供する。
また、発生する乱流のシミュレーションと、乱流を軽減するための超音波照射のシミュレーションとを行い、超音波発生装置を含む設計を行うことが可能な飛遊物体設計システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本発明のシステムの基本的な構成の一例を示すブロック図である。なお、本発明において、飛遊物体には航空機、飛行物体の模型、その他の自動車・鉄道・その他の陸上移動物体、スポーツ用具などの各種の飛遊物体を含み、その構成や動作原理、駆動機構などは様々であるが、これらは従来知られている構成や動作原理、駆動機構を利用できるので、各図面においては省略している。
【００２８】
本発明の第一の実施形態である超音波発生装置は、空気中を移動することにより気流を受ける飛遊物体に備えられ、飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流を整流し、整流効率を上昇させるものである。
【００２９】
図２は、本発明の第一の実施形態において、前記の飛遊物体が航空機・その他の飛行物体を含む飛行物体であって、比翼に超音波発生装置が備えられた、超音波発生装置の一例を示している。
図２において、主翼の前方側に示される横線部分と、主翼の後方側に示される格子線部分とは、それぞれに超音波発生手段であり、図３にその断面図の一例を示すように、超音波発生手段の設置確度や面積等が設計上の必要に応じて異なっており、それぞれが別個に制御されて動作する例が示されている。
【００３０】
図２において、尾翼に示される格子線部分もそれぞれ超音波発生手段であり、図４は、前記の飛遊物体が航空機・その他の飛行物体を含む飛行物体であって、尾翼に超音波発生装置が備えられた一例を示す部分拡大図である。図４において、尾翼の前方側に示される格子線部分と、尾翼の後方側に示される横線部分とは、それぞれに超音波発生手段であり、超音波発生手段の設置確度や面積等が設計上の必要に応じて異なっており、それぞれが別個に制御されて動作する例が示されている。
【００３１】
本発明の超音波発生装置の第一の実施形態において、超音波発生装置は、飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流データを検出する気流検出手段を備えている。
気流検出手段は、気流の整流を行う必要がある、飛遊物体の表面に近接する大気中の気流整流箇所に対して検知を行うように設けられ、気流整流箇所における気流データを感知するセンサである。気流検出手段により検出される気流整流箇所の気流データは、気流の方向と、気流の速度、気流の乱れの周波数とを含むものであることが好ましい。
気流整流箇所の気流データとして気流の方向や、飛遊物体の飛行方向・飛行速度・気象条件などに応じ発生する乱流などを検知するために、気流検出手段は近接する複数箇所に設けることが好ましい。
図２および図４においては、気流検出手段が、近接する複数箇所に設けられている。
【００３２】
気流検出手段は、気流の風速と方向とをセンサにより感知し、日遊物体の構造や、飛遊物体の飛行方向・飛行速度・気象条件などに応じ発生する、気流整流箇所における乱流などのデータを収集し、演算処理手段にデータを伝送する。気流の風速データと方向データとは、飛遊物体の飛行方向・飛行速度・気象条件などにより変動するため、常にセンサにより感知して、データを伝送することにより、随時、略リアルタイムでの感知と演算とが可能になる。
【００３３】
次に、本発明の超音波発生装置の第一の実施形態において、超音波発生装置は、前記の気流検出手段から検出された気流データに対応して、超音波を発生させる超音波発生手段を備えている。
超音波発生手段は、送風の風速データと方向データとに基づき、周波数や照射強度などを変動可能にしたことが好ましい。
本発明において、超音波発生手段は飛遊物体の表面に設けられるので、軽量であるとともに、飛行中において大気中での抵抗が小さいとともに各種の形状、構造から構成される部分に設置可能であることが好ましい。このため超音波発生手段は、非遊物体の表面に備えられる超音波振動子であって、フィルムスピーカーであることが望ましい。フィルムスピーカーは、フィルム形状の超薄型スピーカーであり、圧電性質をもつプラスチックフィルム（ＰＶＤＦ）の表面を、プラズマ応用加工技術を用いて表面改質を行うことにより、フィルム表面に電極を形成し、フィルム状のスピーカーとして利用することができる。厚さ０．５〜５０ｍｍ程度の超薄型スピーカーが実現でき、折り曲げも可能で、形態や角度により多様な構成を採用することができる。
【００３４】
超音波を利用して、乱流場での混合反応を促進させる技術は非常に有望視されており、超音波が反応を促進する理由は、剪断力が主に大スケールでの混合を促進するのに比べ、超音波は小スケールでの混合を促進できることにあるとされている。（小森  悟、化学反応と乱流、流体力学の世界、pp141-168、朝倉書店(1990)、伊藤靖仁、長田孝二、小森  悟、超音波による乱流混合反応促進,日本機械学会論文集Ｂ編、６７巻）。
本発明の超音波発生装置においては、航空機などの飛遊物体において、大気中に対する超音波照射による乱流の整流を行うように構成したことにより、整流効率を上昇させることにより飛遊物体の揚力を高めたことを特徴としている。
【００３５】
次に、本発明の超音波発生装置の第一の実施形態において、超音波発生装置は、前記気流検出手段から出力される気流データに対応して、気流データ検知箇所における気流データに対応する超音波を発生させるための音信号を生成し、超音波発生手段に駆動指示を行う演算処理手段を備えている。
演算処理手段には、前記の気流検出手段が感知した、送風整流箇所における送風の風速と方向とを含む乱流などのデータが伝送される。演算処理手段は、伝送されたデータに基づき、気流整流箇所に対し、どの方向から、どの周波数の超音波を、どの強さで発振するかといった演算処理を行い、整流に最適と判断した超音波照射の駆動指示を超音波発生手段に対して行う。気流の風速データと方向データとは、飛遊物体の飛行方向・飛行速度・気象条件などにより変動するため、常にセンサにより感知して、データを伝送することにより、随時、略リアルタイムでの感知と演算とを行うことが望ましい。
【００３６】
次に、本発明の第一の実施形態において、好ましい実施例の一例を図５に示す。図５は、本発明のシステムの基本的な構成の一例を示すブロック図である。なお、本発明において、飛遊物体には航空機、飛行物体の模型、その他の自動車・鉄道・その他の陸上移動物体、スポーツ用具などの各種の飛遊物体を含み、その構成や動作原理、駆動機構などは様々であるが、これらは従来知られている構成や動作原理、駆動機構を利用できるので、各図面においては省略している。
【００３７】
本発明の実施例によれば、飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流を超音波照射により整流し、整流効率を上昇させる際に、前記の気流検出手段により検知された気流データに基づき演算処理手段が演算を行うとともに、気象条件による補正を行う。気象条件は、天候、気温、湿度、気圧などのほか、突風やエアポケットなどの出現頻度、突風やエアポケットなどの出現規模などであり、これらの気象条件に基づき、演算処理手段が超音波照射の方向、周波数や強度の演算を行う際に、あらかじめ気象条件に対応して記憶されている気象条件補正データに基づき補正を行う。気象条件は、航空機のコックピットなどにおいて手動により入力する方法や、気象衛星などからのデータ伝送を受ける方法のほか、非遊物体表面に温度センサ、湿度センサ、気圧センサなどを設けて、気象条件を検出し伝送することにより取得する。演算処理手段は、気流検出手段から伝送されたデータと、伝送された気象条件補正データとに基づき、気流整流箇所に対し、どの方向から、どの周波数の超音波を、どの強さで発振するかといった演算処理を行い、整流に最適と判断した超音波照射の駆動指示を超音波発生手段に対して行う。
【００３８】
またさらに、本発明の実施例によれば、飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流を超音波照射により整流し、整流効率を上昇させる際に、前記の気流検出手段により検知された気流データに基づき演算処理手段が演算を行うとともに、飛行条件による補正を行う。飛行条件は、飛行角度、飛行方角、飛行速度、加速度または減速度、方向転換度合い、飛行高度などのほか、エンジンの駆動状態、比翼の状態、車輪の状態などが一例であり、これらの飛行条件に基づき、演算処理手段が超音波照射の方向、周波数や強度の演算を行う際に、あらかじめ飛行条件に対応して記憶されている飛行条件補正データに基づき補正を行う。飛行条件は、航空機のコックピットなどにおいて手動により入力する方法や、操縦操作に応じ自動的にデータ伝送を受ける方法のほか、非遊物体表面に方角センサ、速度センサなどを設けて、飛行条件やその変動推移を検出し伝送することにより取得する。演算処理手段は、気流検出手段から伝送されたデータと、伝送された飛行条件補正データとに基づき、気流整流箇所に対し、どの方向から、どの周波数の超音波を、どの強さで発振するかといった演算処理を行い、整流に最適と判断した超音波照射の駆動指示を超音波発生手段に対して行う。
【００３９】
本発明の第一の実施形態において、前記の飛遊物体は、飛行物体の模型であって、比翼に超音波発生装置が備えられた超音波発生装置とすることもできる。
この場合において、演算処理手段は、気流検出手段から伝送されたデータ以外にも、リモートコントロールにより模型の操作者からの超音波照射指示を受けて、気流整流箇所に対し、どの方向から、どの周波数の超音波を、どの強さで発振するかといった演算処理を行い、整流に最適と判断した超音波照射の駆動指示を超音波発生手段に対して行うようにしてもよい。
【００４０】
次に、本発明の第一の実施形態において、超音波発生装置は、空中を飛有する飛遊物体に設けられる以外の構成を採用してもよい。
飛遊物体は自動車・鉄道・船舶・その他の陸上または水上移動物体であって、移動物体の所定箇所表面に超音波発生装置が備えられるようにしてもよい。
図６は、陸上移動物体である自動車に、本発明の超音波発生装置が設けられた一例を示している。
図７は、陸上移動物体である鉄道車両に、本発明の超音波発生装置が設けられた一例を示している。
【００４１】
なお、本発明のいずれの実施形態においても、たとえば航空機の主翼や尾翼、あるいは本体などに設置される超音波照射手段は、すべてが同一の制御されるものではなく、必要であれば同一に超音波照射がされてもよいが、複数の超音波照射手段が別個に制御され、それぞれの周波数、作動する超音波照射手段の方向や範囲、照射強度などが最適になるように演算処理されることが好ましい。
図８は、複数の超音波照射手段Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・ｎが別個に制御されることを示すブロック図の一例である。また図９は、複数の超音波照射手段Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・ｎが設けられた所定箇所表面の一例を示す。
【００４２】
次に、本発明の第一の実施形態において、超音波発生装置は、ボール・バット・ゴルフクラブ・その他のスポーツ用具である飛遊物体の、所定箇所表面に超音波発生装置が備えられた形態を採用してもよい。
図１０は、スポーツ用具である野球のバットに、本発明の超音波発生装置が設けられた一例を示している。
【００４３】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態は、飛遊物体の所定箇所表面において発生する気流を整流し、整流効率を上昇させるる超音波発生装置が設けられる、飛遊物体設計システムであって、コンピュータを用いた設計により実現される。なお、本実施形態においては、飛遊物体というときは、航空機などの非遊物体あるいはそれらの模型のほか、陸上移動物体、水上移動物体、スポーツ用具などの前記の第一の実施形態において言及した各種物体を含むものとする。
【００４４】
本発明の第二の実施形態である飛遊物体設計システムとしては、通常、パーソナルコンピュータやワークステーション、サーバー装置などのコンピュータ端末が用いられる。
コンピュータ端末は、制御手段、記憶手段、入力手段、出力手段、表示手段などを備える。またインターネットに代表されるコンピュータネットワークに接続し、データの送受信を行う機能を備え、ブラウザや電子メールソフトウェア、ワードプロセッサなどのアプリケーションプログラムや、オペレーティングシステム（ＯＳ）を備えることが通常の形態である。
【００４５】
図１１および図１２は、本発明の第二の実施形態の基本的な構成の一例を示すシステム構成図である。
本発明の第二の実施形態において、飛遊物体設計システムは、図１１に示すように、パーソナルコンピュータその他のコンピュータ装置に備えられていてもよい。
また、図１２に示すように、飛遊物体設計システムは、図１２に示すようにサーバ装置に備えられており、インターネットやＬＡＮなどのネットワークを介してアクセスされるようにしてもよい。サーバは、インターネットに代表されるネットワークに接続されて備えられ、ネットワークに接続する一般事業者端末からアクセスされる。ネットワークには、インターネットをはじめとして、専用線により接続されたネットワーク形態や、企業内ＬＡＮ、企業間ＬＡＮ、ＷＡＮなどの形態を広く含む。またここで用いられる通信回線の形態には、有線通信、無線通信の形態を広く含み、衛星通信や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどを用いた形態を含む。
【００４６】
次に飛遊物体設計システムの構成について説明する。
飛遊物体設計システムは、飛遊物体の形状データを設計する飛遊物体設計手段を備えている。
飛遊物体設計手段は、飛遊物体の立体的形状や、平面図、側面図、正面図、底面図、背面図などの設計を行うためのＣＡＤプログラムがインストールされ、これらの設計と、設計されたデータの記憶、出力を行う動作が可能にされたハードディスクやサーバー装置などの記憶手段である。
【００４７】
ＣＡＤデータとして設計されるモデルは、二次元モデルまたは三次元モデルであって、飛遊物体の種類により様々である。たとえば航空機、ヘリコプターなどの空輸手段、鉄道車両や自動車などの陸上輸送手段、船舶などの水上輸送手段などのほか、これらの模型、輸送手段以外の各種飛遊物体などである。
また、ＣＡＤデータとして設計されるモデルの構成要素は、非遊物体の外形の形状、内部構造、動力源や駆動装置、配線、動力伝達機構、指示系統などの配置のほか、本発明の超音波発生装置（気流検知手段、超音波発生手段、演算処理手段を含む）の配置、動力源や配線などである。
【００４８】
図１３は、本発明の第二の実施形態の基本的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、ここに示す処理の流れは一例であって、これに限定されるものではなく、様々な応用や変形が可能である。
図１１および図１２に示されるように、ＣＡＤプログラムによる設計を行うために、プログラムを起動し（Ｓ１００）、コンピュータ装置が備えるキーボードなどの入力手段と、プログラムの入力画面とを含む設計情報入力手段により、設計情報（設計条件データ）の入力が行われる（Ｓ１０１）。また図１２に示すようにネットワークを介してサーバの飛遊物体設計システムにアクセスを行う場合には、ユーザー端末であるコンピュータ装置が備えるキーボードなどの入力手段と、入力されたデータを受信するウェブサーバ等と、ユーザー端末からのアクセスにより起動するプログラムの入力画面とを含む設計情報入力手段により、入力が行われる。
また、好ましい実施形態の一例としては、飛遊物体設計システムは、航空機、ヘリコプターなどの空輸手段、鉄道車両や自動車などの陸上輸送手段、船舶などの水上輸送手段、これらの模型、輸送手段以外の各種飛遊物体などの設計用途に応じて、設計の元となる設計テンプレートデータを各種記憶しておくことが望ましい。たとえば航空機の模型のテンプレートデータの中から、ユーザーが特定のテンプレートデータを選択し、条件や希望などを入力する等してカスタマイズされた設計データを作成することができる。
また、ユーザー端末からネットワークを介してサーバにアクセスし、サーバに記憶されたプログラムを起動して設計を行う場合には、希望価格、希望性能などを選択、指定することにより（Ｓ１０２）、カスタマイズされた設計データを出力し、さらにたとえばできあがった設計データに基づき模型その他の飛遊物体を注文するような利用方法も可能である。
【００４９】
設計情報入力手段による入力と、入力された設計情報（設計条件データ）とテンプレートデータ等とに基づき、飛遊物体設計手段（ＣＡＤプログラム）は、設計された飛遊物体の設計情報（設計データ）を画面に表示させるなどして出力する（Ｓ１０３）。
出力される設計データには、平面図、側面図、正面図、底面図、背面図、動力機構図、配線図などを含むことができる。
【００５０】
次に飛遊物体設計システムは、空気中を移動する飛遊物体の移動方向と、飛遊物体の移動速度とを含む移動情報を入力する移動情報入力手段を備えている。
移動情報入力手段は、設計された飛遊物体の移動方向と移動速度等とを入力するが、ユーザーが自分の設計した飛遊物体を方向に動かすのか、あるいは動く可能性があるのか、どの程度の速度を出させるのか、あるいは加速度などの情報を入力する（Ｓ１０４）。
一方、移動情報入力手段の別の形態によれば、移動方向は飛遊物体の構造上決まっており、また移動速度は飛遊物体の性能上決まっているため、キーボード等の入力手段により入力を行わなくても、あらかじめ設定され記憶されているデータに基づき、これらの情報を参照し、設計のカスタマイズ等の有無などの必要に応じ補正して、移動情報入力手段がデータを参照し抽出すれば、気流のシミュレーションをすることができる。
【００５１】
次に飛遊物体設計システムは、前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データと、前記の移動情報に基づき、空気中を移動する飛遊物体の周囲を流れる気流の挙動のシミュレーションを行う気流シミュレーション手段を備えている。
気流シミュレーション手段は、設計データと移動情報とに基づき、移動する飛遊物体の周囲を流れる気流の挙動のシミュレーションを行う（Ｓ１０５）。
次に飛遊物体設計システムは、前記の気流シミュレーション手段により解析された気流の乱流情報を解析する乱流解析手段を備えている。
気流のシミュレーションの結果、飛遊物体周辺において、気流が衝突しあい、あるいは干渉、影響しあうような、乱流の発生する範囲等のシミュレーションを行う（Ｓ１０６）。
乱流解析手段は、飛遊物体の移動情報を複数入力することにより、飛遊物体の異なる複数の移動方向、または飛遊物体の異なる移動速度に対応する乱流情報を解析することが望ましい。たとえば飛行の方向の変化や、速度の変化に応じて、乱流の発生する場所や範囲なども変動するためである。
乱流解析手段が、乱流の方向、速度、範囲のいずれかを少なくとも解析することにより、後述する超音波発生解析手段は、超音波照射の方向、速度、範囲のいずれかを少なくとも解析することができる。
また、乱流解析手段により解析された、乱流の発生する範囲や乱流の強さ等が大きすぎる場合には、設計情報を入力しなおして、再度飛遊物体設計手段による設計を行う。
また、
【００５２】
次に飛遊物体設計システムは、解析された乱流の範囲に対し気流の整流を行うために、前記の乱流情報検出手段により検出された乱流の範囲に対応して、超音波を照射させる範囲をシミュレーションする超音波シミュレーション手段を備えている。超音波シミュレーション手段は、空気中を移動する飛遊物体の周囲のどの範囲に超音波照射が必要かを判定するものである（Ｓ１０７）。超音波照射の必要な範囲の判定に際しても、飛遊物体の移動情報を複数入力することにより、飛遊物体の異なる複数の移動方向、または飛遊物体の異なる移動速度に対応する乱流情報を検出することが望ましい。たとえば飛行の方向の変化や、速度の変化に応じて、乱流の発声する場所や範囲なども変動するためである。
【００５３】
次に飛遊物体設計システムは、シミュレーションされた超音波を照射するために、超音波を発生させる超音波発生手段の、飛遊物体表面における配置を解析する超音波発生解析手段を備えている。
上記で判定された、超音波照射の必要な範囲に対して超音波発生手段から超音波を照射するためには、超音波照射の必要な範囲は空気中であって、しかも超音波照射も飛遊物体の移動の影響を受けるので、飛遊物体表面のどの配置場所から照射を行うことが必要であるかを解析する（Ｓ１０８）。
【００５４】
次に飛遊物体設計システムは、超音波発生手段の飛遊物体表面における配置を、前記の前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データ上に配置する超音波発生配置手段を備えている。
上記で決定される超音波発生手段の配置場所を、非遊物体の設計データ上に求め、設計された設計データのＣＡＤデータ上に配置する。さらに、超音波発生手段の配置に伴う、気流検出手段と、演算処理手段と、これら装置への電源供給や、これら装置との間でのデータ伝送を行うための配線の配置を決定し、設計データのＣＡＤデータ上に配置する（Ｓ１０９）。
超音波発生手段等の配置された設計情報（設計された設計データ）は、記憶装置に記憶されるとともに、画面への表示出力、印刷出力、ネットワークを介したユーザー端末への送信出力などにより、出力が行われる（Ｓ１１０）。
【００５５】
飛遊物体の形状データを設計する飛遊物体設計手段と、
空気中を移動する飛遊物体の移動方向と、飛遊物体の移動速度とを含む移動情報を入力する移動情報入力手段と、
前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データと、前記の移動情報に基づき、空気中を移動する飛遊物体の周囲を流れる気流の挙動のシミュレーションを行う気流シミュレーション手段と、
前記の気流シミュレーション手段により解析された気流の乱流情報を解析する乱流解析手段と、
解析された乱流の範囲に対し気流の整流を行うために、前記の乱流情報検出手段により検出された乱流の範囲に対応して、超音波を照射させる範囲をシミュレーションする超音波シミュレーション手段と、
シミュレーションされた超音波を照射するために、超音波を発生させる超音波発生手段の、飛遊物体表面における配置を解析する超音波発生解析手段と、
超音波発生手段の飛遊物体表面における配置を、前記の前記飛遊物体設計手段を用いて設計された形状データ上に配置する超音波発生配置手段とを備えた、飛遊物体設計プログラムであることを特徴としている。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、航空機などの空中を飛行する飛行物体や、空中ではないものの、陸上、水上などの大気中を移動する移動物体、また模型飛行機や、運動用具などのあらゆる飛遊物体、移動物体の設計に際し、空気の抵抗や、揚力などを考慮し演算し、空気の流れの乱れを軽減する設計を行うだけではなく、気流の乱流を軽減する装置を、超音波発生装置を用いて実現する装置を提供することができる。これにより、飛行・飛遊の速度、加速度、飛行・飛遊方向やその変化、気象条件などの条件を検知して、空気の流れの乱れをその時々の条件に基づき軽減することが可能な装置を提供する。
また、発生する乱流のシミュレーションと、乱流を軽減するための超音波照射のシミュレーションとを行い、超音波発生装置を含む設計を行うことが可能な飛遊物体設計システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のシステムの基本的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一の実施形態において、前記の飛遊物体が航空機・その他の飛行物体を含む飛行物体であって、比翼に超音波発生装置が備えられた、超音波発生装置の一例を示す図である。
【図３】超音波発生手段の設置確度や面積等が設計上の必要に応じて異なっており、それぞれが別個に制御されて動作する一例を示す断面図である。
【図４】飛遊物体が航空機・その他の飛行物体を含む飛行物体であって、尾翼に超音波発生装置が備えられた一例を示す部分拡大図である。
【図５】本発明のシステムの基本的な構成の一例を示すブロック図である。
【図６】陸上移動物体である自動車に、本発明の超音波発生装置が設けられた一例を示す図である。
【図７】陸上移動物体である鉄道車両に、本発明の超音波発生装置が設けられた一例を示す図である。
【図８】複数の超音波照射手段Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・ｎが別個に制御されることを示すブロック図である。
【図９】複数の超音波照射手段Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・ｎが設けられた所定箇所表面の一例を示す図である。
【図１０】スポーツ用具である野球のバットに、本発明の超音波発生装置が設けられた一例を示す図である。
【図１１】本発明の第二の実施形態の基本的な構成の一例を示すシステム構成図である。
【図１２】本発明の第二の実施形態の基本的な構成の一例を示すシステム構成図である。
【図１３】本発明の第二の実施形態の基本的な処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図８】
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【図１０】
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【図１２】
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