(57)【要約】力を発生させるために使用されるプロファイル素子は、有効面を有する材料と、材料の有効面上に配置された複数のキャビティとを備える。複数のキャビティは、ピンホールを備え、各ピンホールは、有効面上にマイクロメートルサイズの開口部と、その直径よりも大きなマイクロメートルサイズの深度とを有する。各ピンホールは、キャビティの対向側面上で密閉して封止されており、更に、材料の有効面に対する気流循環によって、有効面上および複数のキャビティの各内部に圧力変化が生じることにより、力を発生させる。【選択図】図１
2017534808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力を発生させるために使用されるプロファイル素子であって、
有効面を有する材料と、
前記材料の有効面上に配置された複数のキャビティであって、ピンホールを備え、各ピンホールは、前記有効面上にマイクロメートルサイズの開口部と、その直径よりも大きなマイクロメートルサイズの深度とを有する複数のキャビティと、
を備え、
各ピンホールは、前記キャビティの対向側面上で密閉して封止されており、更に、前記材料の有効面に対する気流循環によって、前記有効面上および前記複数のキャビティの各内部に圧力変化が生じることにより、力を発生させるプロファイル素子。
【請求項２】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、上方に移動かつ対面しており、発生する力は、前記有効面から離れて配向される揚力であるプロファイル素子。
【請求項３】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、下方に対面しており、発生する力は、前記有効面に向かって配向される揚力であるプロファイル素子。
【請求項４】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、水平面にほぼ垂直であり、更に、前記力は推力であるプロファイル素子。
【請求項５】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記複数のキャビティは、波形の溝状キャビティを備え、更に、前記波形の溝状キャビティは、正弦形状であるプロファイル素子。
【請求項６】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記プロファイル素子は、表面微小凹凸の形態であり、突出部および凹部からなるプロファイル素子。
【請求項７】
請求項５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５μｍであり、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項８】
請求項５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５〜５０μｍであり、相対速度は、４００ｋｍ／ｈ〜７００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項９】
請求項５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が５０μｍであり、相対速度は、７００ｋｍ／ｈ超であるプロファイル素子。
【請求項１０】
請求項５、７、８、９のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティの深度は、２０μｍであるプロファイル素子。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプロファイル素子であって、前記ピンホールの開口部の割合は、前記有効面の５０％をカバーするプロファイル素子。
【請求項１２】
請求項１０〜１１のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が０．２〜１μｍの開口部を有し、相対速度は、５ｋｍ／ｈ〜６０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項１３】
請求項１０〜１１のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１〜１０μｍの開口部を有し、相対速度は、６０ｋｍ／ｈ〜２５０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項１４】
請求項１０〜１１のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１０〜１５μｍの開口部を有し、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記気流循環は、前記プロファイル素子の運動によって生じるプロファイル素子。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記気流循環は、前記有効面に対して押し出される空気によって生じるプロファイル素子。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備えるウイングスーツ。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備える飛行機。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備える回転ディスクを備える航空機。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、本出願人によって２０１４年１１月２５日に出願されたカナダ国特許出願第２８７２３７５号明細書の優先権を主張するものであり、その主題は、引用により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、材料に関するものである。より具体的には、本発明は、気流において力を発生させるためのプロファイル素子に関する。
【背景技術】
【０００３】
先行技術における飛行機は、凹状の翼の周囲の気流を通過する空気により揚力を発生させてきたが、これは、主に、翼下よりも翼上のより長い経路における空気を押し出すことにより、翼上において空気を希薄化し、翼上に揚力を発生させるものである。
【０００４】
ヘリコプターの場合、回転ブレードにより揚力を発生させる。
【０００５】
先行技術におけるグライダーおよびウイングスーツは、気流を利用し、かつ、揚力のための空気力学的形状に依拠する。
【０００６】
先行技術における航空学的設計は、大気条件に非常に影響を受ける空気力学的気流に基づく。
【０００７】
本発明の特徴を、本明細書および添付図面、並びに、以下の本発明に関する説明に基づいて更に詳述する。
【発明の概要】
【０００８】
一態様によると、力を発生させるために使用されるプロファイル素子を提供する。このプロファイル素子は、有効面を有する材料と、材料の有効面上に配置された複数のキャビティとを備え、この複数のキャビティはピンホールを備え、各ピンホールは、有効面上にマイクロメートルサイズの開口部と、その直径よりも大きなマイクロメートルサイズの深度とを有する。各ピンホールは、キャビティの対向側面上で密閉して封止されており、更に、材料の有効面に対する気流循環によって、有効面上および複数のキャビティの各内部において圧力変化が生じることにより力を発生させる。
【０００９】
一実施形態によると、有効面は、上方に移動かつ対面しており、発生する力は、有効面から離れて指向される揚力である。
【００１０】
一実施形態によると、有効面は下方に対面しており、発生する力は、有効面に向かって指向される揚力である。
【００１１】
一実施形態によると、有効面は、水平面にほぼ垂直であり、この力は推進力である。
【００１２】
一実施形態によると、複数のキャビティは、波形の溝状キャビティを備え、この波形の溝状キャビティは、正弦形状である。
【００１３】
一実施形態によると、プロファイル素子は、突出部および凹部からなる表面微小凹凸の形態である。
【００１４】
一実施形態によると、波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５μｍであり、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈである。
【００１５】
一実施形態によると、波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５〜５０μｍであり、相対速度は、４００ｋｍ／ｈ〜７００ｋｍ／ｈである。
【００１６】
一実施形態によると、波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が５０μｍであり、相対速度は、７００ｋｍ／ｈ超である。
【００１７】
一実施形態によると、波形の溝状キャビティの深度は、２０μｍである。
【００１８】
一実施形態によると、ピンホールの開口部の割合は、有効面の５０％をカバーする。
【００１９】
一実施形態によると、少なくとも１つのピンホールは、直径が０．２〜１μｍの開口部を有し、相対速度は、５ｋｍ／ｈ〜６０ｋｍ／ｈである。
【００２０】
一実施形態によると、少なくとも１つのピンホールは、直径が１〜１０μｍの開口部を有し、相対速度は、６０ｋｍ／ｈ〜２５０ｋｍ／ｈである。
【００２１】
一実施形態によると、少なくとも１つのピンホールは、直径が１０〜１５μｍの開口部を有し、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈである。
【００２２】
一実施形態によると、気流循環は、プロファイル素子の運動によって生じる。
【００２３】
一実施形態によると、気流循環は、有効面に押し付けられる空気によって生じる。
【００２４】
一実施形態によると、プロファイル素子を備えるウイングスーツを提供する。
【００２５】
一実施形態によると、プロファイル素子を備える飛行機を提供する。
【００２６】
一実施形態によると、プロファイル素子を備える回転ディスクを備える航空機を提供する。
【００２７】
航空機におけるプロファイル素子の使用は、翼を能率化し、揚力を増加させることにより、エアドラッグの衝撃を減少させ、燃料の消費量を減らし、離着陸における速度を低下させ、より短い滑走路が使用可能となるため有利である。
【００２８】
ウイングスーツおよび先行技術のグライダーにおけるプロファイル素子の使用は、滑走性能を高めるため有利である。
【００２９】
本発明を容易に理解するため、本発明の実施形態を単なる例示として添付図面に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１ａは、有効面が、例えば、飛行機の翼や胴体に加わるような空気中を移動することによる、力の発生方法を示す、ピンホール・キャビティの断面図である。図１ｂは、有効面に対する空気流の注入、またはディスクの有効面の周囲空気における回転による、力の発生方法を示す、ピンホール・キャビティの断面図である。
【図２ａ】プロファイル素子の一実施形態の斜視図であり、プロファイル素子が複数のピンホール・キャビティを備える一実施形態の説明図である。
【図２ｂ】図２ａに示すプロファイル素子の断面図である。
【図３ａ】プロファイル素子の別の実施形態の斜視図であり、プロファイル素子が複数のピンホール・キャビティおよび波形の溝を備える一実施形態の説明図である。
【図３ｂ】図３ａに示すプロファイル素子の断面図である。
【図４】プロファイル素子を多様な位置において備える航空機の一実施形態の斜視図である。
【図５ａ】各ディスクがプロファイル素子を備え、隣接する各ディスクは反対方向に回転する２つの同心円ディスクの一実施形態の斜視図である。
【図５ｂ】複数のピンホール・キャビティおよび波形の溝を示す、図５ａに示した２つの同心円ディスクのうち一方の同心円ディスクの一部の斜視図である。
【図６ａ】プロファイル素子の一実施形態を備えるウイングスーツの一実施形態の説明図である。
【図６ｂ】図６ａに示すウイングスーツ上に配置されたプロファイル素子の一部の拡大斜視図であって、複数のピンホール・キャビティの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の更なる詳細および利点を、以下の詳細な記述に基づいて更に詳述する。
【００３２】
以下の実施形態に関する説明において、添付図面は、単に本発明の実施例を示すものである。
【００３３】
用語
「発明」等という用語は、特に明示的に記載のない限り、「本明細書において開示される１つ以上の発明」を意味する。
【００３４】
「ある態様」、「ある実施形態」、「実施形態」、「実施形態（複数）」、「該実施形態」、「該実施形態（複数）」、「１つ以上の実施形態」、「いくつかの実施形態」、「所定の実施形態」、「一実施形態」、「別の実施形態」等の用語は、特に明示的に記載のない限り、「本発明の１つ以上の（しかし全てではない）実施形態」を意味する。
【００３５】
実施形態の記載における「別の実施形態」または「別の態様」の参照は、特に明示的に記載のない限り、参照される実施形態が別の実施形態（例えば、参照される実施形態よりも前に記載された実施形態）と相互に排他的であるという意味を含まない。
【００３６】
「含む」、「備える」という用語およびこれらの変形は、特に明示的に記載のない限り、「含むが限定しない」ことを意味する。
【００３７】
「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」という用語は、特に明示的に記載のない限り、「１つ以上の」を意味する。
【００３８】
「複数」という用語は、特に明示的に記載のない限り、「２つ以上の」を意味する。
【００３９】
「本明細書に」という用語は、特に明示的に記載のない限り、「本出願において、参照により援用してもよい全てを含み」を意味する。
【００４０】
「ここで（ｗｈｅｒｅｂｙ）」という用語は、本願明細書において、意図された結果、目的または以前に明示的に列挙されたものの帰結のみを表現する、節または他の語の組に先行するためのみに用いられる。即ち、「ここで（ｗｈｅｒｅｂｙ）」という用語は、請求項において、その用語が修飾する節または他の語が、当該請求項の特定の更なる限定も、他のやり方で当該請求項の意味または範囲の制約も確立しない。
【００４１】
「例（ｅ．ｇ．）」等の用語は、「例えば」を意味するため、これが説明する用語または語句を制限しない。例えば、「コンピュータは、インターネットを介してデータ（例：命令、データ構造）を送信する」という文において、「例」という用語は、「命令」は、コンピュータがインターネットを介して送信してもよい「データ」の例であることを説明しており、「データ構造」はコンピュータがインターネットを介して送信してもよい「データ」の例であることも説明している。しかしながら、「命令」および「データ構造」の両者は単に「データ」の例であり、「命令」および「データ構造」以外の他のものは「データ」であり得る。
【００４２】
「即ち（ｉ．ｅ．）」等の用語は、「即ち（ｔｈａｔ ｉｓ）」を意味し、従ってそれが説明する用語または語句を限定する。
【００４３】
発明の名称も要約書も、いずれも、本開示の発明の範囲として、いかなる態様によっても制限するものと解釈してはならない。本出願に設けられる発明の名称および章見出しは、利便のみのためであって、いかなる態様によっても本開示を制限するものと解釈してはならない。
【００４４】
数多くの実施形態が本出願に記載され、説明目的のみのために提示されている。記載された実施形態は、いかなる意味においても制限するものではなく、かつその意図もない。本開示の発明は、開示から容易に明白であるように、多数の実施形態に広範に適用される。構造的および論理的な修正等、多様な修正および代替によって本発明を実施し得ることは、言うまでもない。本発明の特定の特徴は、１つ以上の特定の実施形態および／または図面を参照して記載される場合があるが、このような特徴は、特に明示的に記載のない限り、記載されたものに関する１つ以上の特定の実施形態または図面における使用に限定しないことを理解すべきである。
【００４５】
これら全てを勘案した上で、本発明は、力を発生させるために使用されるプロファイル素子に関する。
【００４６】
以下に詳述するように、プロファイル素子は、多様な用途において使用され得る。例えば、プロファイル素子は、飛行機、ヘリコプター、グライダーおよびウイングスーツにおいて使用され得る。プロファイル素子は、更に、他の用途においても使用され得る。
【００４７】
一実施形態において、発生した力は、アセンブリを推進するか、または推進を支援するための推力として使用され得る。
【００４８】
代替的な実施形態において、発生した力は、アセンブリを持ち上げるか、またはアセンブリの持ち上げを支援するための揚力として使用され得る。
【００４９】
プロファイル素子は、有効面を有する材料と、材料の有効面上に配置された複数のキャビティとを備える。
【００５０】
材料は多様なタイプであり得ることを理解されよう。一実施形態において、材料は、金属プレートあるいは金属シート、黒鉛、複合材、重合体、プラスチック、キャンバス、または以下に更に説明するように、任意の他の好適な材料を含むグループから選択される。
【００５１】
一実施形態において、材料は、金属プレートを形成するために焼結されたチタン粉末である。
【００５２】
図１ａおよび図１ｂは、多様な実施形態における力の発生方法を示す。明白かつ簡潔にするため、図１ａおよび図１ｂには、単一のピンホール・キャビティ１０を描写する。更に、これらの実施形態において、力は、上方、下方、または垂直等、有効面が対面する配置に応じて、揚力または推力となり得る。
【００５３】
ピンホール・キャビティ１０は、プロファイル素子８の有効面１２上に配置される。
【００５４】
ピンホール・キャビティ１０は、典型的に、マイクロメートルサイズの大きさおよび深度のピンホール開口部を有する。
【００５５】
プロファイル素子８の有効面１２に対して気流が発生していない場合、ピンホール・キャビティ１０の表面および内側において計測される圧力Ｐ１は、プロファイル素子８の有効面１２上で計測される圧力Ｐ２と同等である。
【００５６】
しかしながら、有効面が周囲空気を通過する場合、有効面に対する空気の薄膜は、有効面上の空気よりも有効面に対してより速い相対速度で流れることにより、ベルヌーイの定理に基づくように、圧力を変化させ、飛行機の翼および胴体上に適用する際に見られるように、表面上およびピンホール・キャビティ１０に揚力を発生させる。
【００５７】
空気の運動は、周囲空気におけるプロファイル素子８の任意の１つの運動によって、かつ、有効面１２に対して気流を発生させることによって生じるものである。
【００５８】
しかしながら、気流が有効面に対して流れる場合または有効面が周囲空気において回転される場合、表面と、この有効面に対する空気の薄膜との間の相対速度は、空気の薄膜に隣接する気流の速度よりも遅い。従って、ベルヌーイの定理に基づくように、表面上の圧力はより高く、力は有効面に向く。そのような場合において、有効面は、揚力を発生させるため下方に対面する水平面に設置され、また、推力を発生させるため垂直面に設置される必要がある。
【００５９】
揚力は、「より高速で移動する空気は、より低速で移動する空気よりも低い圧力を有する」ことを意味し、Ｖ１＞Ｖ２であるときＰ１＜Ｐ２であると公式化されるベルヌーイの定理によって部分的に説明できる。この公式は、移動するプロファイル素子上で発生する力が、プロファイル素子に対して注入される気流によって発生する力とは反対に指向されることを説明する。移動するプロファイル素子に対して通過する空気の薄膜は、隣接する周囲空気よりも厚い。しかしながら、空気がプロファイル素子上に注入されると、有効面抵抗によって速度が低下するため、有効面に対する空気の薄膜は、Ｖ１＜Ｖ２であるときＰ１＞Ｐ２であると公式化されるように、注入される空気流よりもより低速となる。
【００６０】
更に、ベルヌーイの定理は、非圧縮性流体のみをカバーする。従って、ベルヌーイの定理に関連して、以下に、空気等の圧縮性流体に適用可能な、他の物理的基本原則から開発された２つの付加的な方程式を示す。結果として得られた方程式は、プロファイル素子上で生成される揚力に部分的に適用可能である。
【数１】
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【数２】
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ここに
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【００６１】
しかしながら、これらの方程式が、プロファイル素子上における揚力の生成に関係する全ての要因をカバーするものではないことは、言うまでもない。これには、動的揚力、運動量伝達、同調プロセス、ルーク変分原理、およびパイロット波ダイナミクスも含むが、これらは、マイクロ構造における変動やプロファイル素子の形状および方向によるため、計算のみによって得るには複雑すぎる。
【００６２】
結果として、有効面１２上の圧力Ｐ２は、有効面Ｖ１における空気の薄膜と、空気の薄膜に隣接する空気Ｖ２との間の相対速度に応じて、プロファイル素子に対しており、かつ、ピンホール・キャビティ１０の内側における圧力Ｐ１よりも高くなるか、または低くなる。
【００６３】
圧力Ｐ２〜Ｐ１の勾配により、力Ｆを発生させる。力Ｆは、プロファイル素子８の持ち上げまたは推進を支援する。
【００６４】
プロファイル素子上およびピンホール・キャビティ１０における圧力変化の範囲は、ピンホール・キャビティの開口部のサイズ、ピンホール・キャビティの深度、ピンホール・キャビティの開口部とピンホール以外との表面比、平均的な表面と平均的な波形の溝状キャビティとの表面比、並びに、有効面と有効面に対する空気の薄膜との間の相対速度、および、有効面に対する空気の薄膜とそれに隣接する気流との間の相対速度差等の多様なパラメータに依拠する。
【００６５】
図１ａおよび図１ｂには示さないが、空気がその開口部１４のみを使用して、有効面１２上のピンホール・キャビティ１に出入りできるように、ピンホール・キャビティ１０は、ピンホール・キャビティ１０の対向側面上において密封して封止されている。
【００６６】
０．２μｍのピンホール・キャビティのサイズは、５ｋｍ／ｈの相対速度で、最適な揚力をもたらす。
【００６７】
ピンホール・キャビティの開口部のサイズを１０μｍまで徐々に大きくすると、プロファイル素子に対する空気の薄膜の相対速度は、２５０ｋｍ／ｈまで増加する。
【００６８】
ピンホール・キャビティの開口部のサイズを１０〜１５μｍまで大きくすると、プロファイル素子に対する空気の薄膜の相対速度は、２５０〜４００ｋｍ／ｈまで増加する。最適な揚力を達成するため、ピンホール・キャビティは、波形の溝と組み合わせることができる。
【００６９】
プロファイル素子に対して流れる空気の薄膜の相対速度が４００ｋｍ／ｈ超であるとき、ピンホール・キャビティは、揚力の発生を減少させる効果を有するため、波形の溝は、揚力の生成に必要である。
【００７０】
一実施形態において、最適な揚力を発生させるため、ピンホール・キャビティの最小深度は、ピンホール・キャビティのサイズと同等とすべきである。
【００７１】
プロファイル素子８を製造するために使用される材料の厚みおよびタイプは、用途に応じて必要とされる材料の強度や耐性によって決定される。
【００７２】
揚力の強度は、一般的に、プロファイル素子８上のピンホール・キャビティの開口部に対するピンホール以外の有効面の割合によって増加すると考えられる。また、最適な揚力は、その割合が５０％である場合に取得される。
【００７３】
次に、図２ａおよび図２ｂは、プロファイル素子２０の一実施形態を示しており、このプロファイル素子は、複数のピンホール・キャビティ、例えばキャビティ２２を備える。
【００７４】
複数のキャビティは、異なる深度を有する。
【００７５】
多様な代替的な実施形態も可能である。
【００７６】
上述したように、複数のキャビティは、多様な実施形態に従って製造され得る。
【００７７】
上述したように、空気がその開口部のみを使用して、有効面上のピンホール・キャビティに出入りできるように、各ピンホール・キャビティは、ピンホール・キャビティの対向側面上において密封して封止されている。図２ａおよび図２ｂに示す一実施形態においては、レイヤ２４を使用して封止されている。
【００７８】
一実施形態において、レイヤ２４は、耐性塗料または耐性コーティングの分厚い層から製造される。
【００７９】
代替的な実施形態において、キャビティは、キャビティの開口部の対向側面上において、製造工程を通じて密閉して封止されており、素子の対向側面上は開口しない。
【００８０】
次に、図３ａにプロファイル素子の一実施形態を示しており、このプロファイル素子は、複数のキャビティを備える。複数のキャビティは、ピンホール・キャビティおよび波形の溝状キャビティを備える。
【００８１】
一実施形態において、波形の溝状キャビティは正弦形状であって、気流を横切るように指向されることが好ましい。
【００８２】
波形の溝状キャビティは、多様な代替的形状を有し得る。
【００８３】
別の代替的な実施形態において、波形の溝は、微小突出部および微小凹部の形態で、表面上における凹凸からなる。
【００８４】
波形の溝は、ピンホール・キャビティと同様の方法で作用する。波形の溝の場合、波形凹部の底部および頂部の間に圧力勾配が生じる。この圧力勾配により、プロファイル素子を力の方向に持ち上げ、または推進する力が発生する。
【００８５】
２５０〜４００ｋｍ／ｈである、空気の薄膜および有効面の間の相対速度において、最適な波頭から波頭までの平均距離は約１５μｍである。
【００８６】
空気の薄膜と有効面との相対速度が４００ｋｍ／ｈから超音速まで上がる場合、波頭から波頭までの最適な平均距離は、１５μｍ〜５０μｍに増加し得る。
【００８７】
更に、相対速度が７００ｋｍ／ｈを超える場合、波頭から波頭までの最適な平均距離は、５０μｍである。
【００８８】
更に、波形の溝状キャビティの最適な深度は、全ての相対速度において、２０μｍである。
【００８９】
図３ｂに示すように、ピンホール・キャビティの深度は、相互に異なっていてもよく、これは、図２ａおよび図２ｂにおいても同様である。
【００９０】
次に、図４に、プロファイル素子が使用され得る第１の実施形態を示す。
【００９１】
この実施形態において、プロファイル素子は、航空機４０上において使用されている。
【００９２】
この実施形態において、プロファイル素子を使用する目的は、航空機４０の揚力を増加させることにある。
【００９３】
一実施形態において、プロファイル素子は、航空機４０の翼の上部および航空機の胴体の上部上に配置されるシートとして提供され得ることを理解されよう。上部にプロファイル素子を設ける目的は、生成される力が上方に指向されることにある。
【００９４】
より具体的には、第１プロファイル素子４２は、航空機４２の翼の上部上に配置される。この実施形態において、第１プロファイル素子４２は、複数のピンホール・キャビティを備える。
【００９５】
第２プロファイル素子４４は、複数の波形の溝から形成されており、航空機４２の翼の上部上に配置される。
【００９６】
第３プロファイル素子４６は、胴体の頂面上に配置される。
【００９７】
この実施形態において、第３プロファイル素子４６は、波形の溝から形成される。
【００９８】
第４プロファイル素子４８は、胴体の上部上に配置される。
【００９９】
この実施形態において、第４プロファイル素子４８は、複数のピンホール・キャビティから形成される。
【０１００】
次に、図５ａに、各ディスクがプロファイル素子の一実施形態を備える、２つの同心円ディスクの一実施形態を示す。
【０１０１】
第１の実施形態において、各ディスクは、反対方向に回転している。第２の実施形態において、ディスクまたは有効面は、回転しておらず、即ち、静止している。
【０１０２】
回転ディスクまたは静止した有効面は、航空機の機体内に収容され、ホバリング中の衝突から保護され得る。
【０１０３】
第１の実施形態によると、第１ディスク５０は、軸５４を中心に反時計回りに回転する一方、第２ディスク５２は、軸５４を中心に時計回りに回転する。
【０１０４】
第１ディスク５０および第２ディスク５２は、多様な実施形態に従って回転し得る。
【０１０５】
一実施形態において、第１ディスク５０および第２ディスク５２は、モータおよび適切な電動装置を使用して回転される。
【０１０６】
図５ａに示すように、第１ディスク５０は、複数のキャビティを備える第１プロファイル素子５６を備える。第１プロファイル素子５６の複数のキャビティは、複数のピンホール・キャビティおよび複数の波形の溝を備える。
【０１０７】
第１プロファイル素子５６は、第１ディスク５０上に半径方向にセンタリングされる。
【０１０８】
第１ディスク５２は、複数のキャビティを備える第２プロファイル素子５８を備える。第２プロファイル素子５８の複数のキャビティは、複数のピンホール・キャビティおよび複数の波形の溝を備える。
【０１０９】
第１ディスク５２は、更に、第３プロファイル素子６０、第４プロファイル素子６２、および第５プロファイル素子６４を備える。
【０１１０】
第３プロファイル素子６０、第４プロファイル素子６２、および第５プロファイル素子６４は、いずれも、ピンホール・キャビティである複数のキャビティを備える。
【０１１１】
第１ディスク５２および第２ディスク５４の回転により、第１ディスク５２および第２ディスク５４に回転可能に取り付けられたアセンブリを持ち上げる力が生成される。
【０１１２】
３０〜１２０ｋｍ／ｈの線速で回転する第１ディスク５２および第２ディスク５４を搭載するホバリングしている航空機においては、有効面に１〜４μｍのピンホール開口部が設けられる。線速が回転ディスクの半径範囲によって変化することを考慮して、速度をディスクの半径範囲の外側半分上において計測する。ホバリングしている航空機の上昇および下降は、回転ディスクの回転速度を利用して制御される。
【０１１３】
第２の実施形態において、ディスクまたはプロファイルプレートは回転せず、揚力を発生させるため、表面に気流を誘発するエアージェットにより送風する。この第２の実施形態において、ディスクの有効面に１〜４μｍのピンホール開口部を設ける。ホバリングしている航空機の上昇および下降は、ディスクの表面およびプロファイルプレート上に気流を誘発するエアージェットを制御することによって制御される。
【０１１４】
代替的に、第１ディスク５２および第２ディスク５４が水平面にほぼ垂直な平面に配置され、かつ、ディスクも同一平面に配置される場合、第１ディスク５２および第２ディスクを使用してアセンブリを推進してもよい。
【０１１５】
次に、図６は、ウイングスーツ７０の一実施形態であり、その上に配置されたプロファイル素子の一実施形態を示す。
【０１１６】
ウイングスーツにおいてプロファイル素子を使用する目的は、滑走能力に関するその性能を強化することにある。
【０１１７】
この実施形態において、ウイングスーツ７０は、第１プロファイル素子７２、第２プロファイル素子７４、第３プロファイル素子７６、および第４プロファイル素子７８を備える。
【０１１８】
第１プロファイル素子７２、第２プロファイル素子７４、第３プロファイル素子７６、および第４プロファイル素子７８は、いずれも、ウイングスーツ７０の脚部分との間で延在する腕上に配置される。
【０１１９】
この実施形態において、第１プロファイル素子７２および第３プロファイル素子７６は、キャビティを備える。キャビティは、波形の溝および／またはピンホール・キャビティを備える。
【０１２０】
一実施形態において、ウイングスーツ用に使用されるプロファイル素子は、線速が５〜６０ｋｍ／ｈで、０．２〜１μｍの直径を有するピンホール・キャビティを有するキャンバス、織物、または可撓性プラスチックによって製造され得る。このような速度において、ピンホール・キャビティを有するプロファイルは、最適な揚力を発生させる。プロファイル素子の材料は、非吸水性かつウォータープルーフ性を有し、下側を密閉して封止されている。
【０１２１】
この実施形態において、第２プロファイル素子７４および第４プロファイル素子７８は、キャビティを備える。このキャビティは、ピンホール・キャビティを備える。
【０１２２】
多様な代替的な実施形態が可能であることは、言うまでもない。
【０１２３】
図６ａにおいて示したイラストは、単なる例であり、プロファイル素子は、ウイングスーツ７０上の多様な別の代替的な位置に配置可能である。
【０１２４】
上述した説明は、発明者によって現段階において考案された特定の好適な実施形態に関するものであるが、本発明が、広義の態様において、本明細書に記載した構成要素の均等物を含むことは、言うまでもない。
【追記事項】
【０１２５】
追記１
力を発生させるために使用されるプロファイル素子であって、
有効面を有する材料と、
前記材料の有効面上に配置された複数のキャビティであって、ピンホールを備え、各ピンホールは、前記有効面上にマイクロメートルサイズの開口部と、その直径よりも大きなマイクロメートルサイズの深度とを有する複数のキャビティと、
を備え、
各ピンホールは、前記キャビティの対向側面上で密閉して封止されており、更に、前記材料の有効面に対する気流循環によって、前記有効面上および前記複数のキャビティの各内部に圧力変化が生じることにより、力を発生させるプロファイル素子。
【０１２６】
追記２
追記１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、上方に移動かつ対面しており、発生する力は、前記有効面から離れて配向される揚力であるプロファイル素子。
【０１２７】
追記３
追記１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、下方に対面しており、発生する力は、前記有効面に向かって配向される揚力であるプロファイル素子。
【０１２８】
追記４
追記１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、水平面にほぼ垂直であり、更に、前記力は推力であるプロファイル素子。
【０１２９】
追記５
追記１に記載のプロファイル素子であって、前記複数のキャビティは、波形の溝状キャビティを備え、更に、前記波形の溝状キャビティは、正弦形状であるプロファイル素子。
【０１３０】
追記６
追記１に記載のプロファイル素子であって、前記プロファイル素子は、表面微小凹凸の形態であり、突出部および凹部からなるプロファイル素子。
【０１３１】
追記７
追記５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５μｍであり、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【０１３２】
追記８
追記５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５〜５０μｍであり、相対速度は、４００ｋｍ／ｈ〜７００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【０１３３】
追記９
追記５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が５０μｍであり、相対速度は、７００ｋｍ／ｈ超であるプロファイル素子。
【０１３４】
追記１０
追記５、７、８、９のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティの深度は、２０μｍであるプロファイル素子。
【０１３５】
追記１１
追記１０に記載のプロファイル素子であって、前記ピンホールの開口部の割合は、前記有効面の５０％をカバーするプロファイル素子。
【０１３６】
追記１２
追記１０〜１１のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が０．２〜１μｍの開口部を有し、相対速度は、５ｋｍ／ｈ〜６０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【０１３７】
追記１３
追記１０〜１１のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１〜１０μｍの開口部を有し、相対速度は、６０ｋｍ／ｈ〜２５０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【０１３８】
追記１４
追記１０〜１１のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１０〜１５μｍの開口部を有し、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【０１３９】
追記１５
追記１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記気流循環は、前記プロファイル素子の運動によって生じるプロファイル素子。
【０１４０】
追記１６
追記１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記気流循環は、前記有効面に対して押し出される空気によって生じるプロファイル素子。
【０１４１】
追記１７
追記１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備えるウイングスーツ。
【０１４２】
追記１８
追記１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備える飛行機。
【０１４３】
追記１９
追記１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備える回転ディスクを備える航空機。
【図１】
2017534808.tif 000007
【図２Ａ】
2017534808.tif 000008
【図２Ｂ】
2017534808.tif 000009
【図３Ａ】
2017534808.tif 000010
【図３Ｂ】
2017534808.tif 000011
【図４】
2017534808.tif 000012
【図５Ａ】
2017534808.tif 000013
【図５Ｂ】
2017534808.tif 000014
【図６Ａ−６Ｂ】
2017534808.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月19日(2017.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力を発生させるために使用されるプロファイル素子であって、
有効面を有する材料と、
前記材料の有効面上に配置された複数のキャビティであって、ピンホールを備え、各ピンホールは、前記有効面上にマイクロメートルサイズの開口部と、その直径よりも大きなマイクロメートルサイズの深度とを有する複数のキャビティと、
を備え、
各ピンホールは、前記キャビティの対向側面上で密閉して封止されており、更に、前記材料の有効面に対する気流循環によって、前記有効面上および前記複数のキャビティの各内部に圧力変化が生じることにより、力を発生させるプロファイル素子。
【請求項２】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、上方に移動かつ対面しており、発生する力は、前記有効面から離れて配向される揚力であるプロファイル素子。
【請求項３】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、下方に対面しており、発生する力は、前記有効面に向かって配向される揚力であるプロファイル素子。
【請求項４】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、水平面にほぼ垂直であり、更に、前記力は推力であるプロファイル素子。
【請求項５】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記複数のキャビティは、波形の溝状キャビティを備え、更に、前記波形の溝状キャビティは、正弦形状であるプロファイル素子。
【請求項６】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記プロファイル素子は、表面微小凹凸の形態であり、突出部および凹部からなるプロファイル素子。
【請求項７】
請求項５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５μｍであり、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項８】
請求項５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５〜５０μｍであり、相対速度は、４００ｋｍ／ｈ〜７００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項９】
請求項５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が５０μｍであり、相対速度は、７００ｋｍ／ｈ超であるプロファイル素子。
【請求項１０】
請求項５、７、８、９のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティの深度は、２０μｍであるプロファイル素子。
【請求項１１】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記ピンホールの開口部の割合は、前記有効面の５０％をカバーするプロファイル素子。
【請求項１２】
請求項１０〜１１のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が０．２〜１μｍの開口部を有し、相対速度は、５ｋｍ／ｈ〜６０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項１３】
請求項１０〜１１のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１〜１０μｍの開口部を有し、相対速度は、６０ｋｍ／ｈ〜２５０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項１４】
請求項１０〜１１のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１０〜１５μｍの開口部を有し、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記気流循環は、前記プロファイル素子の運動によって生じるプロファイル素子。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記気流循環は、前記有効面に対して押し出される空気によって生じるプロファイル素子。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備えるウイングスーツ。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備える飛行機。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備える回転ディスクを備える航空機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３５】
[追記１１]
追記１に記載のプロファイル素子であって、前記ピンホールの開口部の割合は、前記有効面の５０％をカバーするプロファイル素子。
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月29日(2017.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力を発生させるために使用されるプロファイル素子であって、
有効面を有する材料と、
前記材料の有効面上に配置された複数のキャビティであって、ピンホールを備え、各ピンホールは、前記有効面上にマイクロメートルサイズの開口部と、その直径よりも大きなマイクロメートルサイズの深度とを有する複数のキャビティと、
を備え、
各ピンホールは、前記キャビティの対向側面上で密閉して封止されており、更に、前記材料の有効面に対する気流循環によって、前記有効面上および前記複数のキャビティの各内部に圧力変化が生じることにより、力を発生させるプロファイル素子。
【請求項２】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、上方に移動かつ対面しており、発生する力は、前記有効面から離れて配向される揚力であるプロファイル素子。
【請求項３】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、下方に対面しており、発生する力は、前記有効面に向かって配向される揚力であるプロファイル素子。
【請求項４】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記有効面は、水平面にほぼ垂直であり、更に、前記力は推力であるプロファイル素子。
【請求項５】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記複数のキャビティは、波形の溝状キャビティを備え、更に、前記波形の溝状キャビティは、正弦形状であるプロファイル素子。
【請求項６】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記プロファイル素子は、表面微小凹凸の形態であり、突出部および凹部からなるプロファイル素子。
【請求項７】
請求項５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５μｍであり、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項８】
請求項５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が１５〜５０μｍであり、相対速度は、４００ｋｍ／ｈ〜７００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項９】
請求項５に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティは、波頭から波頭までの平均距離が５０μｍであり、相対速度は、７００ｋｍ／ｈ超であるプロファイル素子。
【請求項１０】
請求項５、７、８、９のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記波形の溝状キャビティの深度は、２０μｍであるプロファイル素子。
【請求項１１】
請求項１に記載のプロファイル素子であって、前記ピンホールの開口部の割合は、前記有効面の５０％をカバーするプロファイル素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が０．２〜１μｍの開口部を有し、相対速度は、５ｋｍ／ｈ〜６０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項１３】
請求項１１に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１〜１０μｍの開口部を有し、相対速度は、６０ｋｍ／ｈ〜２５０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項１４】
請求項１１に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１０〜１５μｍの開口部を有し、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記気流循環は、前記プロファイル素子の運動によって生じるプロファイル素子。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子であって、前記気流循環は、前記有効面に対して押し出される空気によって生じるプロファイル素子。
【請求項１７】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備えるウイングスーツ。
【請求項１８】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備える飛行機。
【請求項１９】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のプロファイル素子を備える回転ディスクを備える航空機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３６】
追記１２
追記１１に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が０．２〜１μｍの開口部を有し、相対速度は、５ｋｍ／ｈ〜６０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３７】
追記１３
追記１１に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１〜１０μｍの開口部を有し、相対速度は、６０ｋｍ／ｈ〜２５０ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３８】
追記１４
追記１１に記載のプロファイル素子であって、少なくとも１つのピンホールは、直径が１０〜１５μｍの開口部を有し、相対速度は、２５０ｋｍ／ｈ〜４００ｋｍ／ｈであるプロファイル素子。
【国際調査報告】
2017534808.tif 000016
2017534808.tif 000017