JP5857327B2 - Propulsion and direction change device in radio controlled boat - Google Patents
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本発明は、玩具及び各種の観察用機器等を搭載して遠隔操作により水上を移動する所謂ラジコンボートにおける推進及び方向転換装置に関する。 The present invention relates to a propulsion and direction changing device in a so-called radio-controlled boat that carries a toy and various observation devices and moves on the water by remote control.
従来のラジコンボートは、一つの推進スクリューと方向舵により推進及び方向転換を行う方式であるため、推力が小さく、また方向舵による方向転換はエネルギーのロスが多く、特に低速の場合には旋回半径が大きくなると共に高速時に舵を急激に切るとヨーイングが働き転覆の恐れがある。 Conventional radio-controlled boats use a single propulsion screw and a rudder to propel and change direction, so thrust is small, and the direction change by the rudder has a lot of energy loss, especially at low speeds where the turning radius is large. At the same time, if the rudder is turned sharply at high speeds, yawing will work and there is a risk of capsize.
このため、玩具の場合には楽しさが半減し、観察機器搭載用としてのボートの場合は迅速にポイントに到達できなかったり、小廻りが利かないために岩とかの障害物を回避できなかったりすることがある。 For this reason, in the case of toys, the enjoyment is halved, and in the case of a boat for mounting observation equipment, the point cannot be reached quickly, or obstacles such as rocks cannot be avoided due to the lack of a small turn. There are things to do.
そこで、方向舵を廃し、スクリューの向きを変更することで方向転換を行う方式のものも提供されているが、この方式の場合、スクリュー(アウトドライブ装置)の向きを旋回方向に対して反対方向に制御することから、装置が複雑になり、遠隔操作も複雑になるという問題がある。 Therefore, there is also a method that eliminates the rudder and changes direction by changing the direction of the screw, but in this method, the direction of the screw (outdrive device) is opposite to the turning direction. Since it is controlled, there is a problem that the apparatus becomes complicated and the remote operation becomes complicated.
また、特許文献1(特開2003−327196号公報)には、3枚羽根の前プロペラと4枚羽根を備え且つ直径が前プロペラよりも10%程度小さい後プロペラを有する二重反転型プロペラを装備することにより、2枚のプロペラが互いに逆回転しながら推進力を同一の軸方向に発生させ、前側プロペラが発生する回転流のエネルギーを後側のプロペラで回収することにより、効率良く推進力が得られる軸系システムとなすことにより、前後プロペラの各羽根一回転当たりの進む距離が変えられるとともに、各羽根の負荷が相互に分散し、前プロペラで得られた推進力を後プロペラでさらに加速させて、流体の粘性の影響が大きい小型で狭いプロペラの駆動機構であっても、最大限の推進力を得ることができ、また、前プロペラを3枚羽根、後プロペラを4枚羽根というように後プロペラの羽根数を前プロペラよりも多くすることで、乱流発生により推力低下や泡立ちなどのプリセッションが抑えられ、各羽根の推進力を効率良く引き出すことが可能な模型ボート用のアウトドライブ装置が紹介されている。 Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-327196) discloses a counter-rotating propeller having a three-blade front propeller and a four-blade and having a rear propeller whose diameter is about 10% smaller than that of the front propeller. Equipped with two propellers rotating in the opposite direction while generating propulsive force in the same axial direction, and recovering the energy of the rotating flow generated by the front propeller with the rear propeller, the propulsive force efficiently As a result, the distance traveled by each rotation of the blades of the front and rear propellers can be changed, and the load of each blade can be distributed to each other, further increasing the propulsive force obtained by the front propeller by the rear propeller. Even if it is accelerated and the drive mechanism of a small and narrow propeller is greatly affected by the viscosity of the fluid, the maximum propulsive force can be obtained, and the front propeller has three blades. By increasing the number of rear propeller blades as compared to the front propeller, such as four rear propellers, precessions such as thrust reduction and foaming can be suppressed due to turbulent flow, and the thrust of each blade can be efficiently extracted. An outdrive device for model boats that can be used is introduced.
しかし、このアウトドライブ装置の場合、2枚のプロペラの駆動系は同一のため、常に一緒に駆動されることから、一方のみの駆動あるいは回転速度を互いに変更することによる推力の制御とか方向転換の制御を任意に行うことができないと共にプロペラは船体の喫水線より下、つまりプロペラ全体が水中に位置するため、特に小廻りをスムーズに行うことができないと共に船底より下方に突出することから、特に海、川、湖、ダム湖等での使用においては、岩や障害物に当ったり、水生植物が絡みついたりする確率が高いという問題がある。 However, in the case of this outdrive device, the drive systems of the two propellers are the same, so they are always driven together. Therefore, thrust control or direction change by changing only one drive or rotation speed to each other. Since the control cannot be performed arbitrarily and the propeller is below the waterline of the hull, that is, the entire propeller is located in the water, it is particularly difficult to make a small turn and protrude downward from the bottom of the ship. When used in rivers, lakes, dam lakes, etc., there is a problem that there is a high probability of hitting rocks and obstacles and entanglement of aquatic plants.
本発明は、ラジコンボートにおける推進及び方向転換装置において、叙上の如き問題点の解消を図るのが目的であって、具体的には次のとおりである。 An object of the present invention is to solve the above-described problems in a propulsion and direction change device for a radio controlled boat. Specifically, the present invention is as follows.
1.ラジコンボートにおいて、船体に揚力と抗力を作用させることにより推力と旋回力の向上を図ること。 1. To improve thrust and turning power by applying lift and drag to the hull in a radio controlled boat.
2.推進時におけるスクリューの回転エネルギーを効率良く船体に与えて高速推進を可能にすると共に駆動エネルギーを軽減して電池の寿命を延ばすこと。 2. Providing the hull with efficient screw rotation energy during propulsion to enable high-speed propulsion and reduce drive energy to extend battery life.
3.高速で急旋回しても転覆の恐れがないこと。 3. There is no risk of capsizing even if you make a quick turn at high speed.
4.低速時においても急旋回と小廻りを可能にすること。 4). Enable quick turns and small turns even at low speeds.
5.推進スクリューの回転による造波現象を抑えてスクリューによる推力を効率良く船体に伝えること。 5. The thrust generated by the screw is efficiently transmitted to the hull while suppressing the wave-making phenomenon caused by the rotation of the propulsion screw.
5.水中の障害物にスクリューが当ったり、藻等がスクリューに絡みつきにくい位置関係にスクリューの位置を設定すること。 5. The position of the screw should be set so that the screw does not hit the obstacle in the water or the algae or the like are not easily entangled with the screw.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、ラジコンボートにおける推進及び方向転換装置であって、その推進及び方向転換を行うスクリューは、回転方向と羽根の角度が反対方向に設定された前段推進スクリューと後段推進スクリューの前後二段構成からなること、
前記前段及び後段推進スクリューのスクリュー羽根は、同一軸を中心として回転するドラム状の外側回転軸にそれぞれ取り付けられていると共にそれぞれの外側回転軸の内周面には内歯歯車が形成されていること、
前記前段及び後段推進スクリューの外側回転軸内の内歯歯車にはそれぞれ駆動歯車が噛合されていて、この駆動歯車はそれぞれ別々の駆動源によりその回転が制御されること、
前記前段及び後段推進スクリューは、少くとも上半の一部は水上に露出していること、
前記それぞれの駆動源を遠隔操作により前記前段及び後段推進スクリューの回転を制御する制御器が設けられていること、を特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
The screw blades of the front and rear propulsion screws are respectively attached to drum-like outer rotating shafts that rotate about the same axis, and an internal gear is formed on the inner peripheral surface of each outer rotating shaft. about,
Drive gears are meshed with the internal gears in the outer rotation shafts of the front and rear propulsion screws, and the rotation of the drive gears is controlled by separate drive sources,
The front and rear propulsion screws have at least part of the upper half exposed on the water;
A controller for controlling the rotation of the front and rear propulsion screws by remote control of the respective drive sources is provided.
この発明によると、前段及び後段推進スクリューが同軸線上に取り付けられていると共に前段及び後段スクリューは同時に逆方向に回転することから、推力が増し、高速走行ができると共に前段と後段推進スクリューの回転を制御することにより、スピードのコントロールを任意に行うことができる。 According to the present invention, the front and rear stage propulsion screws are mounted on the coaxial line, and the front and rear stage screws rotate in the opposite directions at the same time, so that thrust is increased, high speed travel is possible, and the front and rear stage propulsion screws are rotated. By controlling, the speed can be controlled arbitrarily.
また、前段と後段推進スクリューは、その上半の一部が船体の喫水線より上に位置しているため、スクリュー羽根は推力に併せてベクトルの働きにより進行方向に対して斜め方向の力を船尾に発生させることができ、これにより方向転換をスムーズに行うことができる。 In addition, since the upper half of the front and rear propulsion screws are located above the waterline of the hull, the screw blades exert a force in the diagonal direction with respect to the advancing direction by the action of the vector along with the thrust. Thus, the direction can be smoothly changed.
また、スクリューの羽根の一部が水上に露出しているため、その分船底から下方に突出するスクリュー羽根の突出量が少なくなるため、岩などの障害物に当る機会が軽減され、更に加えて藻等が絡みつく心配も軽減される。 In addition, since some of the blades of the screw are exposed on the water, the amount of protrusion of the screw blade that protrudes downward from the bottom of the ship is reduced, thereby reducing the chance of hitting obstacles such as rocks. The worry of tangling algae etc. is reduced.
次に、請求項2に記載の発明は、請求項1の発明において、前段及び後段推進スクリューの外側回転軸の中心には、内周面にそれぞれ内歯歯車を設けた内側回転軸が挿入されていて、この内側回転軸の外周面と外側回転軸の内周面間には前段及び後段推進スクリューの推進スクリュー羽根とそれぞれ同一方向に傾斜した補助スクリュー羽根が取り付けられていることにより、前記駆動源で内側回転軸が回転すると、これと一緒に外側回転軸が回転し、前記推進スクリュー羽根の回転で発生する推力に補助スクリュー羽根の回転で発生する推力を加えてボートの推進と方向転換性能をアップするように構成してなることを特徴とするものである。 Next, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, an inner rotary shaft having an internal gear provided on the inner peripheral surface is inserted into the center of the outer rotary shaft of the front and rear propulsion screws. In addition, auxiliary screw blades that are inclined in the same direction as the propulsion screw blades of the front and rear propulsion screws are attached between the outer peripheral surface of the inner rotary shaft and the inner peripheral surface of the outer rotary shaft, respectively. When the inner rotating shaft rotates at the source, the outer rotating shaft rotates together with this, and the thrust generated by the rotation of the auxiliary screw blades is added to the thrust generated by the rotation of the propulsion screw blades, and the propulsion and direction change performance of the boat It is characterized by comprising so that it may improve.
この発明によると、外側回転軸内を流れる水流により、直進性能が高まると共に補助スクリュー羽根の回転により推力の増大を図ることができる。 According to the present invention, the straight flow performance is improved by the water flow flowing in the outer rotating shaft, and the thrust can be increased by the rotation of the auxiliary screw blade.
次に、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の発明において、後段推進スクリューの外側回転軸の後端開口部には、整流板を並設し、この整流板により補助スクリュー羽根の回転により発生した渦巻き状の乱流を整流して後端開口部から流出させることにより、推力の低下を防ぐための整流器が取り付けられていることを特徴とするものである。 Next, according to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a rectifying plate is arranged in parallel at the rear end opening of the outer rotary shaft of the rear stage propulsion screw, and the auxiliary screw blade is provided by the rectifying plate. A rectifier for preventing a drop in thrust is attached by rectifying a spiral turbulent flow generated by the rotation of the vortex and letting it flow out from the rear end opening.
この発明によると、外側回転軸から流出する水の流れが一直線状に整流されるため、船尾付近に渦流が発生せず、推力の低下を招くことがなくなる。 According to the present invention, since the flow of water flowing out from the outer rotating shaft is straightened, a vortex is not generated near the stern and the thrust is not reduced.
次に、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の発明において、前段及び後段推進スクリュー羽根の表面には、柔軟性材が被覆されていることを特徴とするものである。
Next, the invention according to
この発明によると、スクリューにより指先等を傷つける心配がなく、安全な玩具として提供できる。 According to this invention, there is no worry of damaging a fingertip or the like with a screw, and it can be provided as a safe toy.
次に、請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の発明において、ラジコンボートは、玩具として又は水中カメラ又は探査機器を搭載したり、水上から生物又は植物又は建造物をカメラ又は観察機器で観察する際の水上移動手段として用いられることを特徴とするものである。
Next, the invention according to claim 5 is the invention according to any one of
この発明によると、海底の地形の観察、地底からの試料の採集等に広く使用したり、有人ボートでは危険な場所での生物や動物の生態調査等を安全に行うことができる。 According to the present invention, it can be widely used for observing the topography of the seabed, collecting samples from the bottom, etc., and can be used to safely conduct ecological surveys of organisms and animals in dangerous places with manned boats.
次に、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、ラジコンボートには、GPS機能が搭載されていることを特徴とするものである。
Next, the invention described in
この発明によると、ボートをあらかじめ定めた位置に正確に誘導したり、試料の採集あるいはカメラによる観察ポイントを地図上で知ることができる。 According to the present invention, it is possible to accurately guide the boat to a predetermined position, or to know the sample collection or the observation point by the camera on the map.
本発明は以上のとおり、ラジコンボートの推進及び方向転換を行う際に、スクリューの推力を効率的に船体に伝えることができると共に小廻りが利き、然もスピードを落すことなく方向転換を行うことができる。 As described above, when propulsion and direction change of a radio controlled boat, the present invention can efficiently transmit the thrust of the screw to the hull, and can turn around without turning the speed. Can do.
この結果、玩具としてのラジコンボートの性能アップに伴う興味が増大し、各種の観察機器搭載用ボートにあっては迅速に観察ポイントに到達したり、危険を回避したりすることが可能となる。 As a result, the interest associated with the improvement of the performance of the radio controlled boat as a toy increases, and in various types of observation equipment mounting boats, it is possible to quickly reach the observation point or avoid danger.
本発明は、玩具としてのラジコンボートあるいは各種の観察機器等の搭載用ラジコンボートに適用が可能である。 The present invention can be applied to a radio controlled boat as a toy or a radio controlled boat for mounting various observation devices.
以下、図1〜図4を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
1はラジコンボートの船体、1aは推進及び方向転換装置、2、3は推進のための動力モーターであって、このモーター2、3は電池16を電源としてそれぞれが駆動される。4はギヤーケースであって、この中には、右旋回用と左旋回用に独立しピニオンギヤー2a、3a、モーター2、3の回転をピニオンギヤー2a、3a、1番ギヤー5、5a、2番ギヤー6、6aが収納されていて、駆動軸7、7aを経由してその回転を駆動歯車8、8aに伝達する。9はドラム状(中空)に形成した前段スクリュー11の前段外側回転軸であって、この外周面には推進スクリュー羽根11aが放射状に設けられている。
1 is a hull of a radio controlled boat, 1a is a propulsion and direction changing device, 2 and 3 are power motors for propulsion, and these motors 2 and 3 are each driven by a
10は前記前段推進スクリュー11の後部において前段外側回転軸9と同軸位置に設定された後段推進スクリュー12のドラム状の後段外側回転軸であって、前段外側回転軸9と同径からなり、外周面には前段スクリュー羽根11aと反対方向に向けて後段推進スクリュー羽根12aが放射状に設けられている。
9bは前記前段外側回転軸9内の中心に同軸に形成された中空状の前段内側回転軸であって、この前段内側回転軸9bの内周面には内歯歯車9aが形成され、この外周面と前段外側回転軸9の内周面9c間には、前記推進スクリュー羽根11aと同一方向に傾斜した補助スクリュー羽根9dが一体に形成されている。
9b is a hollow front inner rotary shaft formed coaxially in the center of the front outer
10bは前記後段推進スクリュー12の中心に同軸に形成された中空状の後段内側回転軸であって、この後段内側回転軸10bの内周面には内歯歯車10aが形成され、この外周面と後段外側回転軸10の内周面10c間には、前記推進スクリュー羽根12aと同一方向に傾斜した補助スクリュー羽根10dが一体に形成されている。
10b is a hollow rear-stage inner rotary shaft that is coaxially formed at the center of the rear-
13は前記後段推進スクリュー12の外側回転軸10と同径のリング13a内に棧状の整流板13bを形成した整流器であって、この整流器13は船体1側に固定されていて、回転はしない。
なお、本実施例において整流器13はその構成上必須ではなく、あった方が渦流の発生を抑えて推力を高めることができる。
In this embodiment, the
以上に説明した前段及び後段推進スクリュー11、12は、船体1の喫水線a(図2参照)よりその上半の一部が水上に位置し、推進スクリュー羽根11a、12aの一部が水上に露出している。この露出量は、前段及び後段推進スクリュー11、12の直径の1/2から1/6の範囲が好ましく、この範囲を超えると推力の低下と旋回力が著しく低下を来すようになる。
As for the front stage and rear stage propulsion screws 11 and 12 described above, a part of the upper half of the waterline a (see FIG. 2) of the
符号の14は前記モーター2、3の制御器であって、地上又は母船上の遠隔操作機17からアンテナ18を経由して送信された信号をアンテナ15で受信し、モーター2、3の回転を制御する。
次に、操作例を説明すると、前進を行う場合にはモーター2で前段推進スクリュー11を右回転、後段推進スクリュー12を左回転に制御する。
Next, a description will be given of an operation example. When moving forward, the motor 2 controls the front
左方向に方向転換を行う場合には、後段推進スクリュー12の回転を止め、前段推進スクリュー11を右回転に制御し、右方向に方向転換を行う前段推進スクリュー11の回転を止め、後段推進スクリュー12を左回転に制御する。
When changing the direction to the left, the rotation of the rear-
旋回時のスピードと旋回半径の制御は、上記制御に併せて推進スクリュー11、12の回転速度の調整で行う。 The turning speed and turning radius are controlled by adjusting the rotational speeds of the propulsion screws 11 and 12 in addition to the above control.
遠隔操縦は、遠隔操縦機17の送信アンテナ18から受信アンテナ15へ制御信号を送信して行う。
Remote control is performed by transmitting a control signal from the
上記実施例において、補助スクリュー羽根9d、10dの大きさ、ピッチは同一に設定されているが、ボートの大きさや用途及び性能の設計により変更しても良い。
In the above embodiment, the size and pitch of the
推進スクリュー羽根11a、12aの表面には、安全のために柔軟性を有する例えば樹脂材を被覆しておき、指等に傷をつけるのを防ぐように構成しても良い(請求項4)。
The surface of the
また、ボート1を各種の観察用機材の搭載に使用する場合には、GPS機能を付加しておくことにより、このGPSからの位置情報(地図情報)を基にボートを目的の場所へ正確に誘導したり、自動航行させたりすることが出来ると共に観察点を記録したりすることができ、特に観察点が遠い場合、あるいは岩陰であったり、樹木の陰に隠れたポイント等の場合に、あらかじめポイント情報を制御器14内に入力しておくことにより、遠隔操縦なしで観察ポイントにボートを自動誘導させたりすることができる(請求項6)。
In addition, when the
1 船体
1a ギヤーケース
2 モーター
3 モーター
2a・3a ピニオンギヤー
5・5a 1番ギヤー
6・6a 2番ギヤー
7・7a 駆動軸
8・8a 駆動歯車
9・10 外側回転軸
9a・10a 内歯歯車
9b・10b 内側回転軸
9c・10c 内周面
9d・10d 補助スクリュー羽根
11 前段推進スクリュー
12 後段推進スクリュー
11a・12a 推進スクリュー羽根
13 整流器
13a リング
13b 整流板
14 制御器
15 受信アンテナ
16 電池
17 遠隔操縦機
18 送信アンテナ
DESCRIPTION OF
9b and 10b
Claims (6)
前記前段及び後段推進スクリューのスクリュー羽根は、同一軸を中心として回転するドラム状の外側回転軸にそれぞれ取り付けられていると共にそれぞれの外側回転軸の内周面には内歯歯車が形成されていること、
前記前段及び後段推進スクリューの外側回転軸内の内歯歯車にはそれぞれ駆動歯車が噛合されていて、この駆動歯車はそれぞれ別々の駆動源によりその回転が制御されること、
前記前段及び後段推進スクリューは、少くとも上半の一部は水上に露出していること、
前記それぞれの駆動源を遠隔操作により前記前段及び後段推進スクリューの回転を制御する制御器が設けられていること、
を特徴とするラジコンボートにおける推進及び方向転換装置。 A propulsion and direction changing device for a radio controlled boat, the propulsion and direction changing screw having a two-stage configuration including a front stage propulsion screw and a rear stage propulsion screw in which the rotation direction and the blade angle are opposite to each other. ,
The screw blades of the front and rear propulsion screws are respectively attached to drum-like outer rotating shafts that rotate about the same axis, and an internal gear is formed on the inner peripheral surface of each outer rotating shaft. about,
Drive gears are meshed with the internal gears in the outer rotation shafts of the front and rear propulsion screws, and the rotation of the drive gears is controlled by separate drive sources,
The front and rear propulsion screws have at least part of the upper half exposed on the water;
A controller for controlling the rotation of the front and rear propulsion screws by remote control of the respective drive sources;
A propulsion and direction change device for a radio controlled boat characterized by the above.
6. The propulsion and direction changing device for a radio controlled boat according to claim 5, wherein the radio controlled boat is equipped with a GPS function.
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