(57)【要約】【課題】風向きに応じてマルチローター機の向きを変更することで、簡易に十分な耐風性能を得ることができるマルチローター機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のマルチローター機は、機体と、前記機体を中心に前記機体の周囲に配設された複数のローターと、前記機体に設置された風見機構と、を備え、前記風見機構は、前記風見機構に対して吹く風の風上に対して、前記機体の機首として設定した部分が対向するように前記機体を回転させる機構を有する。【選択図】図１
2017171014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体と、
前記機体を中心に前記機体の周囲に配設された複数のローターと、
前記機体に設置された風見機構と、を備え、
前記風見機構は、前記風見機構に対して吹く風の風上に対して、前記機体の機首として設定した部分が対向するように前記機体を回転させる機構を有することを特徴とするマルチローター機。
【請求項２】
前記風見機構は、前記機体の重心を通り機首方向と直交する仮想面に対し、前記機首とは反対側に設けられた受風部を有し、
前記受風部は、前記機体と接続され、かつ前記受風部が受けた風により、前記風上に対して前記機体の機首として設定した部分が対向するように前記機体を回転させる請求項１に記載のマルチローター機。
【請求項３】
前記風見機構が、
前記機体が受ける風向きを感知するセンサー部と、
感知した風向きの風上に対して前記機体の機首として設定した部分が対向するように、前記機体を回転させる駆動部と、を有する請求項１又は２のいずれかに記載のマルチローター機。
【請求項４】
前記複数のローターの少なくとも一部が、前記ローターの回転軸に垂直な傾斜軸を軸に、前記機体の機首方向に上端を傾けて傾斜している請求項１〜３のいずれか一項に記載のマルチローター機。
【請求項５】
機首方向から見て、前記機体に対し対称な位置に設けられ、
前記機首方向に回転軸を有するサブローターをさらに有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のマルチローター機。
【請求項６】
前記複数のローターのうち少なくとも一つのローターの下方に偏向板をさらに有し、
前記偏向板は、前記機体の中心からみて前記機体の機首となる機首方向の端部から反対側の端部に向かって前記ローターから離れるように傾斜している請求項１〜５のいずれか一項に記載のマルチローター機。
【請求項７】
飛行前に設定した任意の基準点を中心とする中心座標系を設定し、設定した中心座標系に従って飛行を制御する制御部を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のマルチローター機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチローター機に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直離着陸可能な飛行体として、垂直軸回りに回転駆動されるローターもしくはプロペラを複数個備えたマルチローター機が知られている。マルチローター機は、近年の電動のパワーソースの進化やＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）等の自動制御技術の進化に伴い、普及が進んでいる。マルチローター機を用いることで、人が作業できない噴火中の火山探索、コンビナート火災調査、放射線エリアでの計測作業等も行うことができる可能性があり、高い注目を集めている。
【０００３】
一方で、マルチローター機は、風の影響を受けやすく耐風性能が充分ではないという問題がある。
【０００４】
そこで、非特許文献１には、マルチローター機が風によって受ける影響を、カルマンフィルタに基づく風向き及び風速の予測から求められることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献１及び非特許文献１には、加速度センサーによって風の向きと強さを把握し、機体の風上方向に位置する部分を下方に傾斜させ、風によって流される方向と逆向きの推力を得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−５１４２６３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｓｔｅｖｅｎ  Ｌ．Ｗａｓｌａｎｄｅｒ，Ｃａｒｏｌｓ  Ｗａｎｇ．ＡＩＡＡ  Ｉｎｆｏｔｅｃｈ，６−９．Ａｐｒｉｌ  ２００９、Ｓｅａｔｔｌｅ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１及び特許文献１に記載されたマルチローター機では、耐風制御するための制御系が複雑であり、充分な耐風性能を得ることができない。
【０００９】
例えば、特許文献１及び非特許文献１に記載のようなマルチローター機は、マルチローター機に対して任意の方向から吹く風に対応するため、任意の方向にマルチローター機を傾斜させる必要がある。任意の方向にマルチローター機を傾斜させるためには、複雑な制御系を搭載する必要がある。また、風向きが変化するごとに、方向を変えてマルチローター機を傾斜させると、突発的な風向きの変化によって姿勢安定性を失い、充分な耐風性能を得ることができない。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、風向きに応じてマルチローター機の向きを変更することで、簡易に十分な耐風性能を得ることができるマルチローター機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】
【００１１】
本発明者らは、従来のマルチローター機においては風による意図せぬ動作を生み出す可能性があるとして忌避されていた風見機構を設け、マルチローター機に方向性を与えた。その結果、マルチローター機の機首として設定した部分を常に風上側に向くようにすることで、簡易に十分な耐風性能を得ることができるマルチローター機を見出した。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【００１２】
本発明の一態様に係るマルチローター機は、機体と、前記機体を中心に前記機体の周囲に配設された複数のローターと、前記機体に設置された風見機構と、を備え、前記風見機構は、前記風見機構に対して吹く風の風上に対して、前記機体の機首として設定した部分が対向するように前記機体を回転させる機構を有する。
【００１３】
本発明の一態様に係るマルチローター機において、前記風見機構は、前記機体の重心を通り前記機首方向と直交する仮想面に対し、前記機首とは反対側に設けられた受風部を有し、前記受風部は、前記機体と接続され、かつ前記受風部が受けた風により、前記風上に対して前記機体の機首として設定した部分が対向するように前記機体を回転させる構成であってもよい。
【００１４】
本発明の一態様に係るマルチローター機において、前記風見機構が、前記機体が受ける風向きを感知するセンサー部と、感知した風向きの風上に対して前記機体の機首として設定した部分が対向するように、前記機体を回転させる駆動部と、を有してもよい。
【００１５】
本発明の一態様に係るマルチローター機において、前記複数のローターの少なくとも一部が、前記ローターの回転軸に垂直な傾斜軸を軸に、前記機体の機首方向に上端を傾けて傾斜していてもよい。
【００１６】
本発明の一態様に係るマルチローター機において、前記機首方向から見て、前記機体に対し対称な位置に設けられ、前記機首方向に回転軸を有するサブローターをさらに有してもよい。
【００１７】
本発明の一態様に係るマルチローター機において、前記複数のローターのうち少なくとも一つのローターの下方に偏向板をさらに有し、前記偏向板は、前記機体の中心からみて前記機体の機首となる機首方向の端部から反対側の端部に向かって前記ローターから離れるように傾斜していてもよい。
【００１８】
本発明の一態様に係るマルチローター機において、飛行前に設定した任意の基準点を中心とする中心座標系を設定し、設定した中心座標系に従って飛行を制御する制御部を有してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、風向きに応じてマルチローター機の向きを変更することで、簡易に十分な耐風性能を得ることができるマルチローター機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機の斜視模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機の動作を説明するための平面模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機の動作を説明するための平面模式図である。
【図４】マルチローター機の座標安定性を説明するための側面模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機の耐風性能を説明するための側面模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機の耐風性能を説明するための側面模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機の中心座標系を説明するための平面模式図である。
【図８】本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機の変形例の平面模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態にかかるマルチローター機の斜視模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかるマルチローター機の耐風性能を説明するための側面模式図である。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかるマルチローター機の斜視模式図である。
【図１２】本発明の第３実施形態にかかるマルチローター機の耐風性能を説明するための側面模式図である。
【図１３】本発明の第４実施形態にかかるマルチローター機の斜視模式図である。
【図１４】本発明の第５実施形態にかかるマルチローター機の斜視模式図である。
【図１５】本発明の第５実施形態にかかるマルチローター機の動作を説明するための側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。また図面において、共通の要素には共通の符号を付している。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るマルチローター機の斜視模式図である。
図１に示すように、マルチローター機１００は、機体１０と、複数のローター２０と、風見機構３０とを有する。またマルチローター機１００は、サブローター４０を有していてもよい。
【００２３】
以下、マルチローター機が浮上する高さ方向をＺ方向ということがある。またマルチローター機の中心から後述する機首に向かう方向を機首方向ＮＡということがある。
【００２４】
第１実施形態に係るマルチローター機１００は、機首１０Ａが設定されている。第１実施形態に係るマルチローター機１００において機首１０Ａは、マルチローター機１００の重心に対して後述する受風部３１と反対側である。
【００２５】
機体１０は、制御部１１と、ボディ部１２と、足部１３を有する。制御部１１は、飛行安定性の観点からボディ部１２の中央に配設されていることが好ましい。足部１３は、ボディ部１２のＺ方向下方に配置されている。
【００２６】
複数のローター２０は、機体１０を浮上、移動させる主回転翼である。複数のローター２０は、機体１０のボディ部１２に設けられる。複数のローター２０は、機体１０の重心に対して対称な位置に設けられていることが好ましい。
【００２７】
各ローター２０は、回転軸２１と回転翼２２を有する。回転翼２２が、回転軸２１を中心に回転することで、機体１０を浮上させる浮力が得られる。回転軸２１の軸方向は、Ｚ方向と略一致している。
【００２８】
風見機構３０は、機体１０に接続されている。図１に示す風見機構３０は、受風部３１と、接続部３２を有する。受風部３１は、接続部３２を介して機体１０と接続されている。受風部３１は、機体１０の重心を通り機首方向ＮＡと直交する仮想面Ｓに対し、機首１０Ａとは反対側に設けられている。
【００２９】
受風部３１は、機首方向ＮＡと交差する向きからマルチローター機に対して吹く風を受風する受風面３１Ａを有する。受風面３１Ａは、機首方向ＮＡ及びＺ方向に延在する。
【００３０】
サブローター４０は、マルチローター機１００が風により流されないように、風上側に向かう推力を生み出す耐風推力発生機構である。
【００３１】
サブローター４０は、機体１０との接続部４１と、接続部４１に設けられた回転翼４２とを有する。サブローター４０が回転する軸方向は、機首方向ＮＡと略一致する。
【００３２】
サブローター４０は、機首方向ＮＡから見て、機体１０に対し対称な位置に設けられている。機体１０に対し対称な位置にサブローター４０を配設することで、サブローター４０の駆動時に機体１０が機体１０の重心を軸に旋回することを抑制できる。
【００３３】
次いで、マルチローター機１００が風を受けた際の動作について説明する。
図２及び図３は、本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機１００の動作を説明するための平面模式図である。
【００３４】
図２に示すように、マルチローター機１００の風見機構３０は、受風面３１Ａを有する。そのため、機体１０の機首方向ＮＡと交差する向きから吹く風Ｆは受風面３１Ａに入射する。受風面３１Ａが風Ｆを受けると、マルチローター機１００を回転させる回転力Ｒが生じる。その結果、図３に示すように、マルチローター機１００は自身の重心を中心に回転し、機体１０の機首１０Ａが風上側に向く。
【００３５】
一方で、マルチローター機１００が回転した後は、風Ｆの風向と受風面３１Ａの延在方向（機首方向ＮＡ）が一致する。そのため、マルチローター機１００を回転させる回転力Ｒは生じない。つまり、マルチローター機１００が風Ｆを受けると、機首１０Ａが風上側に向く。
【００３６】
なお、マルチローター機１００に対して機首１０Ａと反対方向（機尾方向）から風が吹いた場合も受風面３１Ａと風向き方向は一致する。そのため、風見機構３０により機体１０の機首１０Ａの向きを風上側に向けられないようにも思える。
【００３７】
しかしながら、実際の使用態様において、風が完全に一方向のみから吹くことは想定されない。また一方向から吹いたとしても、風は多少の揺らぎを有する。またマルチローター機１００自体も、多少の揺らぎをもって浮遊する。そのため、風がマルチローター機１００に対して機尾方向から吹く場合であっても、マルチローター機１００の風見機構３０が風を受け、機首１０Ａが風上側に向く。
【００３８】
上述のように、第１実施形態に係るマルチローター機１００によれば、風見機構３０に対して吹く風Ｆの風上に対して、機首１０Ａを向けることができる。
【００３９】
機体１０の機首１０Ａとして設定した部分が風向き側に向くと、マルチローター機１００の耐風性能を容易に高めることができる。以下、この理由について具体的に説明する。
【００４０】
マルチローター機の耐風性能の一つとして座標安定性がある。座標安定性とは、空中に浮遊するマルチローター機１００が風に流されずに、所定の座標に居続けられる性能をいう。
【００４１】
図４に示すように、空中に浮遊するマルチローター機１００は、風Ｆを受けて座標Ａから座標Ｂに流される。例えば、マルチローター機１００が自動制御の場合、時間と共に位置座標が変化すると、マルチローター機１００の制御が難しくなる。またマルチローター機１００を手動制御の場合も、操作が困難になる。
【００４２】
第１実施形態に係るマルチローター機１００は、図５に示すように機首１０Ａを下げるようにマルチローター機１００を傾けることで、風Ｆに対する耐風推力を得る。
【００４３】
複数のローター２０の回転翼２２が回転すると、回転翼２２の回転方向に対して垂直下方に気流ｆｃが生じる。気流ｆｃは、気流ｆｃと反対方向の反力Ｆ１をマルチローター機１００に与える。マルチローター機１００が傾くと、反力Ｆ１も地面に対して斜め方向に生じる。反力Ｆ１の地面と平行な成分がマルチローター機１００を前進させる推力Ｆ１ｘであり、反力Ｆ１の地面と垂直な成分がマルチローター機１００を浮上させる浮上力Ｆ１ｚである。
【００４４】
ここで、マルチローター機１００を風上側に傾けると、推力Ｆ１ｘが風に対する耐風推力となる。すなわち、マルチローター機１００を風上側に傾けることで、マルチローター機の座標安定性を高めることができる。
【００４５】
このようなマルチローター機を傾けるという動作は、従来のマルチローター機でも可能である。しかしながら、従来のマルチローター機では機首方向が定まっていない。そのため、風が吹く方向が変化するに伴い、時々刻々とマルチローター機を傾ける方向を変える必要がある。
【００４６】
これに対し、第１実施形態にかかるマルチローター機１００は、機首１０Ａが設定されている。また上述のように、風見機構３０が風を受けることで、機首１０Ａは風上側に向く。そのため、マルチローター機１００の機首１０Ａを下げれば、マルチローター機１００全体が風上側に傾き、耐風推力が得られる。つまり、第１実施形態にかかるマルチローター機１００は、マルチローター機１００を傾ける傾斜軸を一軸に固定でき、耐風性能を得るための制御が容易になる。
【００４７】
また第１実施形態にかかるマルチローター機１００は、サブローター４０により座標安定性を高めることができる。図６は、本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機の耐風性能を説明するための側面模式図である。
【００４８】
図６に示すように、サブローター４０が回転すると、サブローター４０の回転翼４２の回転方向に対して垂直な方向で機首から機尾に向かう気流ｆｃが生じる。気流ｆｃは、気流ｆｃと反対方向の反力Ｆ２をマルチローター機１００に与える。
【００４９】
従来のマルチローター機では機首方向が定まっていない。すなわち、マルチローター機の進行方向に対して反力Ｆ２が作用する方向は決定されない。そのため、マルチローター機の進行方向に対して垂直で地面と平行な方向に反力Ｆ２が作用する場合もある。このような方向に反力Ｆ２が作用すると、マルチローター機が進行方向に向かって真っすぐ飛行することができず、安定飛行の妨げとなる。
【００５０】
これに対し、第１実施形態にかかるマルチローター機１００の機首１０Ａは、風上側に向く。そのため、反力Ｆ２は、風に対する耐風推力となる。つまり、サブローター４０が回転することで、マルチローター機１００の座標安定性を高めることができる。またサブローター４０は、反力Ｆ２は風に対する耐風推力として機能するため、安定飛行の妨げとなることもない。
【００５１】
次いで、マルチローター機１００の飛行を制御する制御方法について説明する。
マルチローター機１００の制御は、制御部１１によって行われる。マルチローター機１００の飛行を制御するための座標系として、絶対座標系（以下、中心座標系という）と相対座標系がある。
【００５２】
図７は、第１実施形態にかかるマルチローター機の中心座標系を説明するための平面模式図である。中心座標系は、飛行前に設定した任意の基準点Ｓを中心とした座標系である。すなわち、飛行するマルチローター機１００は、基準点Ｓに対してどちらの方向に動くかが制御される。
【００５３】
例えば、マルチローター機１００が自動制御の場合は、地上における基準点Ｓの座標を（ｘ，ｙ，ｚ）＝（０，０，０）とし、マルチローター機１００を任意の座標（Ａ，Ｂ，Ｃ）に移動するという制御が行われる。
【００５４】
またマルチローター機１００が手動制御の場合は、基準点Ｓに操縦者が立ち、操縦者に対して近づく、離れる、操縦者とマルチローター機を繋ぐ面に対して左右のいずれに移動する等の制御が行われる。
【００５５】
相対座標系は、飛行するマルチローター機を基準とした座標系である。すなわち、マルチローター機は、現在の位置から上下左右のどの方向に移動するかが制御される。相対座標系の制御は、マルチローター機に乗ってマルチローター機を操縦する制御と等しい。
【００５６】
第１実施形態に係るマルチローター機１００は、中心座標系を用いて制御することが好ましい。
【００５７】
上述のように、マルチローター機１００は、風を受けて機首方向ＮＡが変化する。すなわち、相対座標系でマルチローター機１００を制御しようとすると、マルチローター機１００の機首方向ＮＡを確認した上で、操縦をする必要がある。すなわち、マルチローター機１００の操作性が低下する。また自動制御でマルチローター機１００を飛ばす場合でも、機首方向ＮＡを判定する判定手段を制御部１１に設ける必要がある。
【００５８】
これに対し、中心座標系を用いると、マルチローター機１００の飛行において機首１０Ａが何れの方向を向いているかを考慮する必要が無い。そのため、マルチローター機１００の操作性を高めることができる。
また操縦途中に機首方向ＮＡが変更した場合でも、その影響を受けず、飛行安定性を高めることができる。
【００５９】
上述のように、第１実施形態に係るマルチローター機１００によれば、マルチローター機の座標安定性および飛行安定性を高めることができる。すなわち、耐風性能に優れたマルチローター機を実現することができる。
【００６０】
第１実施形態にかかるマルチローター機は、趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６１】
例えば、風見機構の形状、数、配置は種々変更することができる。
風見機構の形状は、機首方向に対して交差する方向から吹く風を受けてマルチローター機の機首が風上側に向くように設計されていればよい。
風見機構の数は、一つに限られず複数あってもよい。
風見機構の配置は、マルチローター機をＺ方向から平面視した際に、機首方向に対して対称に配置されていればよい。
【００６２】
例えば、図８に、本発明の第１実施形態にかかるマルチローター機の変形例の一例の平面模式図を示す。
図８に示すマルチローター機１０１は、風見機構３５が機体の機尾に尾翼として複数設けられている。また風見機構３５の受風部３６は流線形の形状でもよく、受風面３６Ａは湾曲していてもよい。
【００６３】
図８に示すマルチローター機１０１においても、マルチローター機１０１の機首１０Ａを風上側に向けることができる。
【００６４】
またローター２０は、マルチローター機の重心に対して対称な位置に配置されていればよく、数は４つに限られない。
【００６５】
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係るマルチローター機の斜視模式図である。
図９に示すマルチローター機１０２は、サブローター４０が無く、ローター２０の数が６つである点が第１実施形態に係るマルチローター機１００と異なる。またローター２０のうちの一部のローター２０の回転軸２１が、機首方向ＮＡに傾斜している点が異なる。
【００６６】
図９に示すように、回転軸２１が機首方向ＮＡに傾斜したローター２０を、以下「ティルトローター２５」という。ティルトローター２５は、Ｚ方向から平面視して機体１０に対して対称な位置に設けられている。
【００６７】
風見機構３０によりマルチローター機１０２の機首１０Ａが風上側に向く原理については、第１実施形態にかかるマルチローター機１００と同様である。
【００６８】
次いで、マルチローター機１０２が耐風性能を示す原理について説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態にかかるマルチローター機の耐風性能を説明するための側面模式図である。
【００６９】
図１０に示すように、ティルトローター２５が回転すると、回転翼２６の回転方向に対して垂直下方に気流ｆｃが生じる。気流ｆｃは、気流ｆｃと反対方向の反力Ｆ３をマルチローター機１０２に与える。上述のように、ティルトローター２５は、回転軸２１が機首方向ＮＡに傾斜している。そのため、反力Ｆ３も地面に対して機首方向に傾いて生じる。
【００７０】
反力Ｆ３の地面と平行な成分がマルチローター機１０２を前進させる推力Ｆ３ｘであり、反力Ｆ３の地面と垂直な成分がマルチローター機１０２を浮上させる浮上力Ｆ３ｚである。
マルチローター機１０２は、機首１０Ａを風上側に向けるため、推力Ｆ３ｘが風に対する耐風推力となる。ティルトローター２５は、Ｚ方向から平面視して機体１０に対して対称な位置に設けられているため、推力Ｆ３ｘがマルチローター機１０２自体を回転させる不要な回転力とはならない。
【００７１】
上述のように、本実施形態に係るマルチローター機１０２は、風上に向かう耐風推力を得ることができる。すなわち、マルチローター機の座標安定性および飛行安定性を含む耐風性能を高めることができる。
【００７２】
第２実施形態にかかるマルチローター機１０２は、趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００７３】
ティルトローター２５は、機体１０に対して対称な位置に設けられていればよい。そのため、図９に示す２つのティルトローター２５の場合に限られない。例えば、図９におけるティルトローター２５とその他のローター２０の関係を反転させてもよい。すなわち、図９に示すティルトローター２５を回転軸が傾斜していないローター２０として、図９に示す回転軸が傾斜していないローター２０をティルトローター２５としてもよい。また全てのローター２０をティルトローター２５としてもよい。また必要とする耐風推力の大きさに応じて、傾斜させるティルトローター２５の数、傾き、回転数等を変更してもよい。
【００７４】
（第３実施形態）
図１１は、第３実施形態に係るマルチローター機の斜視模式図である。
図１１に示すマルチローター機１０３は、サブローター４０が無く、偏向板５０を有する点が第１実施形態に係るマルチローター機１００と異なる。
【００７５】
偏向板５０は、ローター２０の下方に配置されている。偏向板５０は、機体１０に接続部５１を介して接続されている。偏向板５０は、傾斜角を接続部５１を軸に自由に変更制御可能である。
【００７６】
偏向板５０は、機首方向ＮＡの端部から反対側の端部に向かってローター２０から離れるように傾斜している。
【００７７】
風見機構３０によりマルチローター機１０３の機首１０Ａが風上側に向く原理については、第１実施形態にかかるマルチローター機１００と同様である。
【００７８】
次いで、マルチローター機１０３が耐風性能を示す原理について説明する。
図１２は、本発明の第３実施形態にかかるマルチローター機の耐風性能を説明するための側面模式図である。
【００７９】
図１２に示すように、ローター２０が回転すると、回転翼２２の回転方向に対して垂直下方に気流ｆｃが生じる。またローター２０の垂直下方に生じた気流ｆｃは、偏向板５０により、マルチローター機の後方（機尾方向）に偏向する。
【００８０】
その結果、マルチローター機１０３には、機首方向斜め上方に反力Ｆ４が生じる。
反力Ｆ４の地面と平行な成分がマルチローター機１０３を前進させる推力Ｆ４ｘであり、反力Ｆ４の地面と垂直な成分がマルチローター機１０３を浮上させる浮上力Ｆ４ｚである。
マルチローター機１０３は、機首１０Ａを風上側に向けるため、推力Ｆ４ｘが風に対する耐風推力となる。
【００８１】
上述のように、本実施形態に係るマルチローター機１０３は、風上に向かう耐風推力を得ることができる。すなわち、マルチローター機の座標安定性および飛行安定性を含む耐風性能を高めることができる。
【００８２】
（第４実施形態）
図１３は、第４実施形態に係るマルチローター機の斜視模式図である。
図１３に示すマルチローター機１０４は、風見機構がセンサー部６０と、マルチローター機を回転させる駆動部７０からなる点が第１実施形態に係るマルチローター機１００と異なる。
【００８３】
センサー部６０は、風向計６１と、接続回転軸６２とを有する。センサー部６０は、機体１０の重心を崩さない位置に配設されることが好ましい。風向計６１は、機体１０に接続回転軸６２によって接続されている。接続回転軸６２は、Ｚ方向に回転軸を有する。
【００８４】
駆動部７０は、センサー部６０で感知した風向きの風上に対して機首１０Ａが対向するように、機体１０を回転させる。駆動部は、機体を回転させる回転力Ｒを生み出すことができれば特に問わない。駆動部７０としては、例えば、図１３に示すようなサブローターに限られず、ティルトローター、機体の向きを回転させる回転機構等を用いてもよい。
【００８５】
駆動部７０にサブローターやティルトローターを用いた場合、駆動部はマルチローター機１００が風により流されないように、風上側に向かう推力を生み出す耐風推力発生機構としての機能も有する。
【００８６】
センサー部６０は、マルチローター機１０４が受ける風向き及び風量を判断する。
【００８７】
風向きは、受風面６１Ａの向きによって判断する。風向計６１が風を受けると、風向計６１の受風面６１Ａの向きは、接続回転軸６２の回転軸を中心に変化する。受風面６１Ａが受風する風向きに対して直交した点で、受風面６１Ａが固定される。そのため、受風面６１Ａに対して直交する方向が風向き方向となる。
【００８８】
風量は、風向計６１を通過する風量によって判断する。例えば、図１３に示すように、風向計６１が回転翼を有する場合、回転翼の回転量で風量を判断する。
【００８９】
センサー部６０によって得られた風向き及び風量の情報は、制御部１１に送られる。制御部１１は、その情報に応じて駆動部７０を駆動する。駆動部７０が駆動すると、マルチローター機１０４が回転し、機首１０Ａが風上方向に対向する。
【００９０】
図１に示す第１実施形態のマルチローター機１００は、風見機構３０が風を受け機体１０ごと機首方向を変更するのに対し、図１３に示す第４実施形態のマルチローター機１０４は、風向計６１が風上側に向いた後に、駆動部７０により機首方向を変更する点は異なる。
【００９１】
また機首１０Ａが風上側に向いた後は、風量の情報から必要な耐風推力をマルチローター機１０４に与える。耐風推力は、駆動部７０を構成するサブローター等で与えてもよいし、複数のローター２０により与えてもよい。
【００９２】
上述のように第４実施形態にかかるマルチローター機１０４によれば、風上に向かう耐風推力を得ることができる。すなわち、マルチローター機の座標安定性および飛行安定性を含む耐風性能を高めることができる。
【００９３】
（第５実施形態）
図１４は、第５実施形態に係るマルチローター機の斜視模式図である。
図１４に示すマルチローター機１０５は、センサー部（図示略）が加速度センサーである点が第４実施形態に係るマルチローター機１００と異なる。
【００９４】
加速度センサーは、例えば制御部１１に内包される。加速度センサーは、マルチローター機の動きに応じて、風向き及び風量を判定する。
【００９５】
図１５は、本発明の第５実施形態にかかるマルチローター機の動作を説明するための側面模式図である。
【００９６】
例えば、図１５に示すように、ある位置で停止して飛行しているマルチローター機１０５は風Ｆを受けると、風下側に流される。すなわち、マルチローター機１０５が流れた方向と反対側の方向が風上である。制御部１１は、マルチローター機１０５が動く方向によりマルチローター機１０５が受ける風向きを判定することができる。
【００９７】
またマルチローター機１０５が風により流される際の加速度ａと、マルチローター機１０５の重量ｍとを用いると、運動方程式からマルチローター機１０５が風により受ける力が算出できる。またマルチローター機１０５が風により受ける力と、マルチローター機１０５が受ける風量の関係を事前に測定しておくことで、マルチローター機１０５が受ける風量も算出できる。
【００９８】
加速度センサーによって得られた風向き及び風量の情報は、制御部１１に送られる。制御部１１は、その情報に応じて駆動部７０を駆動する。駆動部７０が駆動すると、マルチローター機１０４が回転し、機首１０Ａが風上方向に対向する。
【００９９】
また機首１０Ａが風上側に向いた後は、風量の情報から必要な耐風推力をマルチローター機１０５に与える。耐風推力は、駆動部７０を構成するサブローター等で与えてもよいし、複数のローター２０により与えてもよい。
【０１００】
上述のように第５実施形態にかかるマルチローター機１０５によれば、風上に向かう耐風推力を得ることができる。すなわち、マルチローター機の座標安定性および飛行安定性を含む耐風性能を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明のマルチローター機は、風が強く吹く場所でも飛行することができる。そのため、人が作業できず、風も強い、噴火中の火山探索、コンビナート火災調査、放射線エリアでの計測作業等も行うことができる可能性がある。
【符号の説明】
【０１０２】
１０…機体、１０Ａ…機首、１１…制御部、１２…ボディ部、１３…足部、２０…ローター、２１…回転軸、２２…回転翼、２５…ティルトローター、３０…風見機構、３１…受風部、３１Ａ…受風面、３２…接続部、３５…風見機構、３６…受風部、３６Ａ…受風面、４０…サブローター、４１…接続部、４２…回転翼、５０…偏向板、５１…接続部、６０…センサー部６０、６１…風向計、６１Ａ…受風面、６２…接続回転軸、７０…駆動部、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５…マルチローター機
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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