(57)【要約】【課題】振動翼推進装置において、振動翼の羽ばたき運動の流体力学的特性を改善することにより、振動翼の対配置等の複雑な振動翼駆動機構あるいは振動揚力相殺機構等を要することなく、振動揚力を消失して推力を得ることのできる優れた振動翼推進装置を提供する。【解決手段】無次元振動数が０．００から１．００までの値の範囲において、弧度法による振動翼の迎角振動振幅の値を当該振動翼の半翼弦長で無次元化した当該振動翼の並進振動振幅の値により除することで得られる当該振動翼の振幅比の値を当該無次元振動数の０．７５倍の値を中央値としてプラス／マイナス０．１の範囲の値に設ける。【選択図】図１
2009057029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無次元振動数が０．００から１．００までの値の範囲において、弧度法による振動翼の迎角振動振幅の値を前記振動翼の半翼弦長で無次元化した前記振動翼の並進振動振幅の値により除することで得られる前記振動翼の振幅比の値を前記無次元振動数の０．７５倍の値を中央値としてプラス／マイナス０．１の範囲の値に設けることにより、羽ばたき運動による振動揚力を消失して推力を得ることを特徴とする振動翼推進装置。
【請求項２】
前記振動翼の並進振動に対する前記振動翼の迎角振動の位相差の値を度数法により前記無次元振動数の−４０倍−９０°の値を中央値としてプラス／マイナス１０°の範囲の値に設けることにより、羽ばたき運動による振動揚力を消失して推力を得ることを特徴とする請求項１に記載の振動翼推進装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の振動翼推進装置により得られる推力を用いて飛行することを特徴とする羽ばたき飛行機。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の振動翼推進装置により得られる推力を用いて航行することを特徴とする水中艦艇。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の振動翼推進装置により得られる推力を用いて航行することを特徴とする水上艦艇。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は振動翼に関し、詳細には振動翼推進装置に関する。本発明は振動翼推進装置により飛翔する小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）および振動翼推進装置により航行する水中艦艇および水上艦艇に好適である。
【背景技術】
【０００２】  近年、産業製品の小型化、微細化とその製造技術の進歩に伴い、小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）の実現的開発が急速に進められている。小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）とは、主に自律飛行が可能な小型で無人の航空機を指し、その特徴である機動性及び自律性を活かして有意義な観測活動をおこなうことができるものとされている。【０００３】  なかでも羽ばたき飛行により飛翔する昆虫型の小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）の開発は、閉鎖小空間内における自律観測活動をも可能とするホバリングや急発進、急停止、急旋回といった高機動飛行を実現することができるものと期待され、具体的に例示すれば、人による観測活動に危険を伴う火災現場や、有害物質漏洩現場、あるいは倒壊のおそれのある建物内等における迅速な状況把握を目的とする無人観測活動他において活躍することが期待されている。【０００４】  羽ばたき飛行により飛翔する昆虫型の小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）は振動翼の羽ばたき運動により創出される非定常空気力を推力および揚力として得て飛行するものであるが、当該羽ばたき飛行により飛翔する昆虫型の小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）を用いて観測活動をおこなう際に問題とされるのが振動揚力の存在である。すなわち、当該振動翼の羽ばたき運動により創出される揚力に時間的に振動する揚力である振動揚力が含まれるために、当該羽ばたき飛行により飛翔する昆虫型の小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）が当該羽ばたき運動の羽ばたき振動数において鉛直方向に上下振動してしまうこととなるために、飛行中の映像撮影等の観測活動に支障をきたしてしまうことが問題視されている。このため、羽ばたき飛行により飛翔する昆虫型の小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）においては、羽ばたき運動により生ずる振動揚力を抑え、鉛直方向に上下振動の生じない理想的な羽ばたき飛行を実現することが望まれている。【０００５】  一方、水中において、振動翼を用いた振動翼推進装置により航行する水中ロボット等においても、同様に当該振動翼の羽ばたき運動により生じる振動揚力に起因する左右揺れ（ヨーイング）の発生が問題視されており、当該振動揚力に起因する左右揺れ（ヨーイング）を消失することができる振動翼推進装置として、２枚の振動翼を左右対称１対に配置し、当該左右１対の振動翼を１８０度位相をずらした状態で同期させて羽ばたき運動させることにより、当該振動翼の羽ばたき運動により生じる振動揚力を相殺して消失する振動翼推進装置が知られている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−１５０９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、特許文献１において開示される振動翼推進装置は、１対の振動翼の羽ばたき運動を完全に対称な運動とするために１対の振動翼の羽ばたき運動の位相差を正確に１８０°ずらした状態で同期して維持するように設けることが必要であるため、振動翼駆動機構及び位相同期制御機構が、重量かつ大型で、かつ、複雑なものとなることから、特許文献１において開示される振動翼推進装置を羽ばたき飛行機の推進装置として用いることには問題があるものといえる。【０００７】  また、特許文献１において開示される振動翼推進装置において、当該振動翼の羽ばたき運動により生じる振動揚力（変動揚力）は、あくまで発生後に相殺されて消滅するのであって、当該相殺される１対の振動揚力（変動揚力）を生成するために消費されるパワーは全くの無駄なものとなってしまうこととなるため、当該振動翼推進装置は効率面においても問題があるものといえる。【０００８】  本発明はこれらの事情に鑑みてなされたものであり、振動翼の対配置およびこれに伴う複雑な振動翼駆動機構および振動揚力相殺制御機構を用いた機構構成を必要とすることなく、振動翼推進装置における振動翼の羽ばたき運動の流体力学的特性を改善することにより振動揚力を消失して推力を得ることのできる優れた振動翼推進装置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】
【０００９】  本発明は上記の課題を解決するために次の構成を備える。即ち、本発明による振動翼推進装置は、無次元振動数が０．００から１．００までの値の範囲において、弧度法による振動翼の迎角振動振幅の値を当該振動翼の半翼弦長で無次元化した当該振動翼の並進振動振幅の値により除することで得られる当該振動翼の振幅比の値を当該無次元振動数の０．７５倍の値を中央値としてプラス／マイナス０．１の範囲の値に設けることにより、羽ばたき運動による振動揚力を消失して推力を得ることを特徴とする。【００１０】  また、本発明による振動翼推進装置は、当該振動翼の並進振動に対する当該振動翼の迎角振動の位相差の値を度数法により当該無次元振動数の−４０倍−９０°の値を中央値としてプラス／マイナス１０°の範囲の値に設けることにより、羽ばたき運動による振動揚力を消失して推力を得ることを特徴とする。【００１１】  また、本発明は、当該振動翼推進装置により得られる推力を用いて飛行する羽ばたき飛行機であることを特徴とする。【００１２】  また、本発明は、当該振動翼推進装置により得られる推力を用いて航行する水中艦艇であることを特徴とする。【００１３】  また、本発明は、当該振動翼推進装置により得られる推力を用いて航行する水上艦艇であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】  本発明による振動翼推進装置によれば、無次元振動数が０．００から１．００までの値の範囲において、弧度法による振動翼の迎角振動振幅の値を当該振動翼の半翼弦長で無次元化した当該振動翼の並進振動振幅の値により除することで得られる当該振動翼の振幅比の値を当該無次元振動数の０．７５倍の値を中央値としてプラス／マイナス０．１の範囲の値に設けることにより、振動翼の対配置およびこれに伴う複雑な振動翼駆動機構および振動揚力相殺制御機構を用いた機構構成を必要とすることなく、振動翼推進装置における振動翼の羽ばたき運動の流体力学的特性を改善することにより振動揚力を消失して推力を得ることのできる優れた振動翼推進装置を実現することができる。【００１５】  また、本発明による振動翼推進装置によれば、当該振動翼の並進振動に対する当該振動翼の迎角振動の位相差の値を度数法により当該無次元振動数の−４０倍−９０°の値を中央値としてプラス／マイナス１０°の範囲の値に設けることにより、振動翼の対配置およびこれに伴う複雑な振動翼駆動機構および振動揚力相殺制御機構による機構構成を必要とすることなく、振動翼推進装置における振動翼の羽ばたき運動の流体力学的特性を改善することにより振動揚力を略完全に消失して推力を得ることのできる優れた振動翼推進装置を実現することができる。【００１６】  また、本発明によれば、当該振動翼推進装置により得られる推力を用いて飛行する羽ばたき飛行機を構成することにより、振動揚力に起因する機軸振動の生じない優れた羽ばたき飛行機を実現することができる。【００１７】  また、本発明によれば、当該振動翼推進装置により得られる推力を用いて航行する水中艦艇を構成することにより、振動揚力に起因する船軸振動の生じない優れた水中艦艇を実現することができる。【００１８】  また、本発明によれば、当該振動翼推進装置により得られる推力を用いて航行する水上艦艇を構成することにより、振動揚力に起因する船軸振動の生じない優れた水上艦艇を実現することができる。【００１９】  以下、本発明の自然科学的論拠について詳述する。２次元非圧縮性流体の中で微小振幅振動する平板翼に、どのような振動流体力が働くかという問題については、古典振動翼理論により解が与えられていることが良く知られている。古典振動翼理論においては、平板翼の直後の下流から無限下流にまで続く後流渦の移動速度が主流速度に等しい速度であるものとして単純化されるが、本願発明者は、この後流渦移動速度を任意の一定値に設定できるように古典振動翼理論全体を書き改め、拡張古典振動翼理論として公表した。（非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３参照。）
【非特許文献１】「古典振動翼理論の拡張（後流渦移動速度の任意化）基礎数学モデル構築」、友成義正、日本航空宇宙学会欧文論文集Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．１５０（２００３），ｐｐ．２２９−２３５
【非特許文献２】「古典振動翼理論の拡張（後流渦移動速度の任意化）流体力の為す仕事」、友成義正、日本航空宇宙学会欧文論文集Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．１５０（２００３），ｐｐ．２６１−２６６
【非特許文献３】「古典振動翼理論の拡張（後流渦移動速度の任意化）迎角急増」、友成義正、日本航空宇宙学会欧文論文集Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．１５７（２００４），ｐｐ．２１６−２２１
【００２０】  古典振動翼理論においては、図３に示す理論モデルにおいて、主流速度Ｕにおかれた平板翼１に任意の振動を与え、この際の後流渦の移動速度を主流速度と同値のＵとして、未知量である翼上面の循環γａおよび後流渦の循環γｗをそれぞれ決定し、さらに当該翼上面の循環γａより振動揚力および振動モーメントを算出することができる。本願発明者は、古典振動翼理論における後流渦の移動速度を主流速度Ｕの値に任意の値Ａを乗じて得る値である図３に示すＡＵとするものとし、これにより古典振動翼理論全体を書き改めることにより古典振動翼理論を拡張した拡張古典振動翼理論を構築した。拡張古典振動翼理論の一般解によれば、任意の翼振動により生ずる流体力、ここでは特に、羽ばたき運動をおこなう平板翼の振動揚力を求めることができる。【００２１】  図４から図６までは、拡張古典振動翼理論における定義を示す説明図である。拡張古典振動翼理論において、振動翼の羽ばたき運動は、流れに直角方向の並進振動（以下、単に「並進振動」という。）と迎角変化の振動（以下、「迎角振動」という。）の各振動成分の組み合わせによって定義される。さらに並進振動成分は、図４に示す平板翼１の並進振動変位ｈおよび並進振動振幅ｈ０により定義され、迎角振動成分は、図５に示す平板翼１の迎角振動変位αおよび迎角振動振幅α０により定義される。（即ち、拡張古典振動翼理論における振動翼の羽ばたき運動は、図５に示す振動翼の迎角振動の回転軸が図４に示す並進振動をおこなう運動であるものと説明することができる。）また、拡張古典振動翼理論において、当該振動翼の並進振動に対する当該振動翼の迎角振動の位相差θ（以下、単に「位相差θ」という。）は、図６に示すように当該並進振動に対し、当該迎角振動が位相遅れを伴う場合を負と定義し、また逆に位相進みが生じる場合を正と定義する。なお、図６において縦軸は並進振動および迎角振動の各振動変位を、横軸は時間経過を示すものであり、当該横軸の示す時間経過は、振動周期Ｔと時間ｔとの組み合わせ量により定義され、時間経過に対応し、弧度法による角度（ラジアン）の次元（無次元）を有するものである。【００２２】  拡張古典振動翼理論を用いた理論計算によれば、振動揚力の振幅ΔＣＬは、数１に示す弧度法による振動翼の迎角振動振幅α０の値を当該振動翼の半翼弦長ｂで無次元化した当該振動翼の並進振動振幅ｈ０の値により除することで得られる値を定義とする当該振動翼の振幅比η（以下、単に「振幅比η」という。）および位相差θにより与えられるものであり、例えば、振幅比ηが０．０５、数２において定義を示す無次元振動数ｋが０．１０、迎角振動の回転軸の配置位置を振動翼の前縁から１／４翼弦長の位置とする条件を仮定したときに、振動揚力の振幅ΔＣＬは、図７に示す概念図のとおり、位相差θの値に従って二次曲線的にある極小値をもって増減するものということができる。【００２３】  ここで、振動揚力の振幅ΔＣＬは、振幅比ηの変化に対しても同様に二次曲線的にある極小値をもって増減するものということができることから、本願発明者は、羽ばたき運動において適切に振幅比ηおよび位相差θを選択することで、図８に示すように、最適振幅比ηｃを仮定した場合における最適位相差θＣにおいて、振動揚力の振幅ΔＣＬを消失することができる可能性のあることを見出した。すなわち、図９に別途示す概念図において示すように、振動揚力の振幅ΔＣＬは当該振動揚力の振幅ΔＣＬ、振幅比ηおよび位相差θにより構成される三次元座標空間内の円錐面上を推移するのであって、図９に示す臨界振幅比ηＣおよび臨界位相差θＣにより与えられる三次元座標空間内の一点において振動揚力の振幅ΔＣＬが完全に消失する臨界点が存在する可能性のあることを見出した。【００２４】  これら振動揚力の振幅ΔＣＬの消失について検証するために、本願発明者は拡張古典振動翼理論に基づく理論計算を数多く行い、当該理論計算により振動揚力の振幅ΔＣＬが完全に消失する臨界点が存在することを確認した。図１０から図１２まではそれら理論計算の実例である。図１０は振幅比ηが０．０５、無次元振動数ｋが０．１０、迎角振動の回転軸の配置位置を振動翼の前縁から１／４翼弦長の位置とする条件における振動揚力の振幅ΔＣＬを拡張古典振動翼理論に基づく理論計算により算出した結果を示す説明図である。図１０に示す理論計算の結果は、図７に示す概念図を数値的に裏付けるものとなっている。【００２５】  また図１１は、同じく無次元振動数ｋが０．１０、迎角振動の回転軸の配置位置を振動翼の前縁から１／４翼弦長の位置とする条件において、振幅比ηのみを０．１０に変更するものとしたときの拡張古典振動翼理論に基づく理論計算により算出した振動揚力の振幅ΔＣＬを示す説明図である。図１１に示す理論計算の結果は、図８に示す概念図を数値的に裏付けるものであり、臨界位相差θＣにおいて振動揚力の振幅ΔＣＬが消失していることが確認できる。【００２６】  さらに図１２は、同じく無次元振動数ｋが０．１０、迎角振動の回転軸の配置位置を振動翼の前縁から１／４翼弦長の位置とする条件において、振幅比ηのみを０．１５に変更するものとしたときの拡張古典振動翼理論に基づく理論計算により算出した振動揚力の振幅ΔＣＬを示す説明図である。図１０から図１２までに示す理論計算の結果は、図９に示す概念図を数値的に裏付けるものであるということができる。【００２７】  以上の理論計算結果の検証のために、別途、本願発明者の依頼により日本文理大学マイクロ流体技術研究所長である磯貝紘二教授によっておこなわれた二次元非定常ナビエ・ストークス・コードを用いたＮＡＣＡ００１２翼型を用いた振動翼周りの空気力学的数値解析の結果を図１３において示す。図１３に示す数値解析の結果は、振幅比η＝０．６５、無次元振動数ｋ＝１．０、迎角振動の回転軸の配置位置を振動翼の前縁から１／４翼弦長の位置とする条件においておこなわれたものであり、位相差θが−１２０°付近（臨界）の値において振動揚力の振幅ΔＣＬの消失を確認することができ、図１１および図２（詳細説明後述）に代表される理論計算の結果と良く対応するものであるということができる。【００２８】  このように、振幅比ηと位相差θとを臨界値（最適値）に設けることで、振動揚力の振幅ΔＣＬを消失することができることを見出し、また理論計算においてこれを確認した本願発明者は、さらに臨界振幅比ηＣおよび臨界位相差θＣの全様について解明するために、当該臨界振幅比ηＣおよび臨界位相差θＣが共に依存性を有する無次元振動数ｋに着目し、当該無次元振動数ｋの推移に対する臨界振幅比ηＣおよび臨界位相差θＣのそれぞれの推移の全様についてさらなる理論計算をおこなうことにより、図１および図２に示す振動揚力の振幅ΔＣＬを効果的に消失し得る羽ばたき運動の条件について定量的に解明することに成功した。図１に無次元振動数ｋに対する臨界振幅比ηＣの値および振動揚力の振幅ΔＣＬを効果的に消失し得る設定の範囲について、図２に無次元振動数ｋに対する臨界位相差θＣの値および振動揚力の振幅ΔＣＬを効果的に消失し得る設定の範囲について、それぞれ開示する。【００２９】  図１は横軸に無次元振動数ｋ、縦軸に臨界振幅比ηＣを取り、無次元振動数ｋの推移に対する臨界振幅比ηＣの値の推移を示す説明図である。既述の図１０から図１２までにおいて示す振幅比ηが０．０５である場合（図１０）から臨界振幅比ηＣであるものということができる振幅比ηが０．１０である場合（図１１）を経て、振幅比ηが０．１５である場合（図１２）に至るまでの当該振幅比ηの値により変化する振動揚力の振幅ΔＣＬの消失の状況を見るに、臨界振幅比ηＣの値を中央値として、振幅比ηの値をおよそプラス／マイナス０．０５の範囲の値に設けることにより、極めて効果的に振動揚力の振幅ΔＣＬを消失することができる設定の範囲が存在するものといえることから、振幅比ηの値を図１に示す無次元振動数ｋの０．７５倍の値とする線形近似直線上の値に設けることにより、極めて効果的に振動揚力の振幅ΔＣＬを消失することができるものということができる。なお、図１に示す臨界振幅比ηＣの値は、具体的には迎角振動の回転軸の配置位置を振動翼の前縁から１／４翼弦長の位置とする二次元平板振動翼の羽ばたき運動について拡張古典振動翼理論を用いて算定されたものであるが、当該理論計算が任意の翼型を備える翼の羽ばたき運動に対する実用問題においても理論的普遍性を有するものであることは、既述の図１３において示した空気力学的数値解析による検証の結果の通りである。【００３０】  ゆえに本発明によれば、実用問題上、羽ばたき飛行機を実現する上において振幅比ηの機械的実現上の誤差として許容されるべき振幅比ηの値におけるプラス／マイナス０．１の値の範囲の設定領域を備えるように考慮された図１においてハッチングを用いて示す前記無次元振動数ｋの０．７５倍の値を中央値とするプラス／マイナス０．１の値の範囲の設定領域内に振幅比ηを設けることにより、効果的に振動揚力の振幅ΔＣＬを消失することができるものということができる。【００３１】  図２は横軸に無次元振動数ｋ、縦軸に臨界位相差θＣを取り、無次元振動数ｋの推移に対する臨界位相差θＣの値の推移を示す説明図である。既述の臨界振幅比ηｃの場合と同様に、図２に示す無次元振動数ｋの推移に対する臨界位相差θＣの値の推移は、臨界位相差θＣの値を無次元振動数ｋの−４０倍−９０°の値として線形近似することができる。ゆえに本発明によれば、実用問題上、羽ばたき飛行機を実現する上において位相差θの機械的実現上の誤差として許容されるべき位相差θの値におけるプラス／マイナス１０°の値の範囲の設定領域を備えるように考慮された図２においてハッチングを用いて示す前記無次元振動数ｋの−４０倍−９０°の値を中央値とするプラス／マイナス１０°の値の範囲の設定領域内に位相差θを設けることにより、効果的に振動揚力の振幅ΔＣＬを消失することができるものということができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】  以下、本発明に係る振動翼推進装置の実施の形態について詳述する。本実施の形態において示す振動翼推進装置は羽ばたき飛行により飛翔する小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）の飛行推進に用いられる振動翼推進装置であり、当該小型飛翔体（ＭｉｃｒｏＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）の羽ばたき運動により生じる振動揚力を略完全に消失して推力を得ることができる優れた振動翼推進装置である。図１４に本実施の形態の振動翼推進装置における羽ばたき運動を決定するための具体的な手順をフローチャートにより示す。【００３３】  図１４に示す本実施の形態の振動翼推進装置における羽ばたき運動の決定に際しては、境界条件として、主流速度Ｕ、翼弦長ｃ、並進振動振幅ｈ０が与えられる。具体的に本実施の形態においては、主流速度Ｕ＝３ｍ／ｓ、翼弦長ｃ＝０．０２ｍ、並進振動振幅ｈ０＝０．００２ｍを境界条件として与えるものとする。もちろん、当該境界条件は任意の値に設けることが可能である。なお、図１４に示す通り、境界条件として翼弦長ｃ＝０．０２ｍが与えられることにより半翼弦長ｂ＝０．０１ｍが決定され、当該決定された半翼弦長ｂの値が本実施の形態における以後の数値決定において必要に応じて用いられることとなる。【００３４】  図１４に示す本実施の形態の振動翼推進装置における羽ばたき運動を決定する手順においては、先ず、羽ばたき振動数ｆが決定される。本実施の形態では、ｆ＝１０Ｈｚと定めるものとする。もちろん羽ばたき振動数ｆは任意の値に設けることが可能である。羽ばたき振動数ｆが決定されることにより、図１４に示すフローチャートにおいて羽ばたき円振動数ωが必然的に決定されることとなる。本実施の形態においては、羽ばたき円振動数ω＝６２．８ｒａｄ／ｓと決定される。また羽ばたき円振動数ωが決定されることにより、図１４に示すフローチャートにおいてさらに無次元振動数ｋが決定されることとなる。すなわち、本実施の形態において定められた境界条件の下に羽ばたき振動数ｆ＝１０Ｈｚを決定することにより、無次元振動数ｋ＝０．２１が自ずと決定されることとなる。【００３５】  次に、前記決定された無次元振動数ｋ＝０．２１に基づき、本実施の形態においては図１および図２を参照することで、振幅比ηを臨界振幅比ηＣであるηＣ＝０．２に、また位相差θを臨界位相差θＣであるθＣ＝−１０２°に定めるものとする。もちろん、当該振幅比ηの値を既述の無次元振動数ｋの推移に対する臨界振幅比ηＣの値の推移の線形近似値による無次元振動数ｋの０．７５倍の値によるη＝０．１６とするものとし、また位相差θの値を既述の無次元振動数ｋの推移に対する臨界位相差θＣの値の推移の線形近似値による無次元振動数ｋの−４０倍−９０°の値によるθ＝−９８．４°とするものとしてもよい。いずれにしても当該小型飛翔体の実現段階において、機械的もしくは機構的な設定誤差が生じることとなるために、正確に臨界振幅比ηＣおよび臨界位相差θＣによる臨界点を実現することで完全に羽ばたき運動により生じる振動揚力を消失して推力のみを得ることは理論的に可能であっても実現上の困難を伴うものであるということができるが、可能な限り振幅比ηおよび位相差θを臨界振幅比ηＣおよび臨界位相差θＣの近傍に設けるものとすることにより略完全に羽ばたき運動により生じる振動揚力を消失して推力を得ることができるものということができる。【００３６】  また最後に、図１４に示すフローチャートの末端において、前記定められた臨界振幅比ηＣ＝０．２に基づいて、迎角振動振幅α０を本実施の形態においてはα０＝０．０４ｒａｄと決定することができる。以上示した本実施の形態において、主流速度Ｕ、翼弦長ｃ、並進振動振幅ｈ０を設定値として与え、羽ばたき振動数ｆを決定することにより、羽ばたき円振動数ω、無次元振動数ｋ、臨界振幅比ηＣおよび臨界位相差θＣ、加えて迎角振動振幅α０が連鎖的に決定され、これにより本実施の形態の振動翼推進装置における羽ばたき運動を決定することができることにより、羽ばたき運動により生じる振動揚力を略完全に消失して推力を得ることができる優れた振動翼推進装置を実現することができる。もちろん、本発明に基づいて振幅比ηおよび位相差θを定めるものであれば、本実施の形態において示した手順と異なる手順によって、すなわち既述の任意の設計変数を設定値として任意の計算手順により当該羽ばたき運動を決定するものとしてもよい。【００３７】  以上、本発明に係る振動翼推進装置の実施の形態について個別具体的な形態を提示して詳述したが、ここに提示した例示的実施の形態は、本発明について好適な実施を導くために開示されたものであって本発明の実施の形態についてその技術的適用範囲を規定するものではなく、本発明に係る実施の形態は、本発明に基づくあらゆる実施の形態に及ぶものである。例えば、本発明に係わる振動翼推進装置を水中において用いるものとしたものも、あるいは本発明に係わる振動翼推進装置を水上艦艇の推進装置として用いるものとしたものも、当然に本発明に係る実施の形態であるものと解される。【００３８】
【数１】
2009057029.tif 000003
【数２】
2009057029.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による振幅比ηの好適な設定範囲を示す説明図である。
【図２】本発明による位相差θの好適な設定範囲を示す説明図である。
【図３】拡張古典振動翼理論における振動翼の理論モデルを示す説明図である。
【図４】拡張古典振動翼理論における並進振動の定義を示す説明図である。
【図５】拡張古典振動翼理論における迎角振動の定義を示す説明図である。
【図６】拡張古典振動翼理論における並進振動に対する迎角振動の位相差の定義を示す説明図である。
【図７】振動揚力消失の概念を示す説明図である。
【図８】振動揚力消失の概念を示す説明図である。
【図９】振動揚力消失の概念を示す説明図である。
【図１０】振動揚力消失の理論計算結果を示す説明図である。
【図１１】振動揚力消失の理論計算結果を示す説明図である。
【図１２】振動揚力消失の理論計算結果を示す説明図である。
【図１３】振動揚力消失の数値解析結果を示す説明図である。
【図１４】本発明による振動翼推進装置の羽ばたき運動を決定する手順を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】１：平板翼
【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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