CN114514173A - 圆盘型垂直起降机 - Google Patents
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Abstract
提供一种即使在有重量的情况下,也能够确实地使其上浮的圆盘型垂直起降机。圆盘型垂直起降机1具备:裙部2,其为越朝向下方越宽的结构;圆板状的转动体3,其配置于裙部2的下侧,相对于裙部2旋转;以及多个叶片4,其竖立设置于转动体3的上表面,并从转动体3的中心以放射状配置,在多个叶片4分别形成有切口4a,如果转动体3旋转,则由于离心力产生沿着与转动体3一起旋转的叶片4的气流F,并且由越过叶片4的切口4a而向与叶片4大致正交的方向流动的空气流f使气流F形成漩涡,气流F一边以螺旋状形成漩涡,一边沿着叶片4在转动体3的半径方向上流动,由裙部2向下方排出,由此使其上浮。
Description
技术领域
本发明涉及一种圆盘型垂直起降机。
背景技术
作为飞行原理与飞机和/或直升机等航空器不同的航空器,提出了各种整体上构成为圆盘型,并使气流向下方喷出而垂直地进行起飞降落的圆盘型垂直起降机(例如参照专利文献1~3等)。
这些圆盘型垂直起降机大多被构成为:具备圆锥状等的裙部(skirt)、以及配置于裙部的中央部分的送风装置,并被构成为:将利用送风装置从上方等吸入的空气沿水平方向送出,并使其沿着裙部的内表面向下方喷出,从而利用其反作用使机体上浮。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-137527号公报
专利文献2:日本实用新型登记第3150942号公报
专利文献3:日本特开2010-149662号公报
发明内容
技术问题
然而,这些以往的圆盘型垂直起降机所得到的升力(上浮力)小,因此,通常只能作为玩具等使用,不能用于载人机、无人机等有重量的机体。
因此,本发明人对在如载人机、无人机等那样有重量的情况下也能够使机体上浮的圆盘型垂直起降机反复进行了深入研究,结果发现了能够得到即使是有重量的机体也能够使其上浮的升力的构成等。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种即使在有重量的情况下也能够确实地使其上浮的圆盘型垂直起降机。
技术方案
为了解决上述问题,权利要求1所述的发明的特征在于,在圆盘型垂直起降机中,具备:
裙部,其为越朝向下方越宽的结构;
圆板状的转动体,其配置于所述裙部的下侧,并相对于所述裙部旋转;以及
多个叶片,其竖立设置于所述转动体的上表面,并从所述转动体的中心以放射状配置,
在所述多个叶片分别形成有切口,
如果所述转动体旋转,则由于离心力产生沿着与所述转动体一起旋转的所述叶片的气流,并且由越过所述叶片的切口而向与所述叶片大致正交的方向流动的空气流使所述气流形成漩涡,所述气流一边以螺旋状形成漩涡,一边沿着所述叶片在所述转动体的半径方向上流动,并由所述裙部向下方排出,由此所述圆盘型垂直起降机上浮。
权利要求2所述的发明的特征在于,在权利要求1所述的圆盘型垂直起降机中,在所述转动体的上方配置有具备用于进行旋转而向所述转动体的中央部分送入空气的风扇叶片的圆筒风扇。
权利要求3所述的发明的特征在于,在权利要求1或权利要求2所述的圆盘型垂直起降机中,
在所述裙部的下端的一部分形成有能够开闭的开闭部,
如果所述开闭部打开,则沿着所述叶片在所述转动体的半径方向上流动的所述气流不因所述裙部而改变行进方向,而是直线行进而被排出。
权利要求4所述的发明的特征在于,在权利要求1至权利要求3中任一项所述的圆盘型垂直起降机中,
在所述裙部的下端的多个位置分别形成有能够向所述裙部的内侧摆动的摆动部,
所述圆盘型垂直起降机被构成为通过使所述各摆动部的摆动角互不相同,从而能够在形成有所述各摆动部的所述圆盘型垂直起降机的各部分产生升力差。
权利要求5所述的发明的特征在于,在权利要求1至权利要求4中任一项所述的圆盘型垂直起降机中,在所述裙部的内表面设置有引导部,所述引导部用于变更所述气流的排出方向,从而改变使所述裙部围绕该裙部的中心轴旋转的力的方向和/或大小。
发明效果
根据本发明,即使在圆盘型垂直起降机有重量的情况下,也能够确实地使其上浮。
附图说明
图1A是示出本实施方式的圆盘型垂直起降机的主要部分构成的图。
图1B是示出具备圆筒风扇的构成的图。
图2A是图1B的圆盘型垂直起降机的俯视图。
图2B是沿着图2A的X-X线的截面图。
图3是示出将图1B的圆盘型垂直起降机分解为圆筒风扇、裙部、转动体的状态的分解立体图。
图4A是示出本实施方式的圆盘型垂直起降机的构成例的图。
图4B是示出在包含中心轴的面假想地将图4A的圆盘型垂直起降机切断的状态的图。
图5A是说明沿着叶片流动的气流以螺旋状形成漩涡等的图。
图5B是说明沿着叶片流动的气流以螺旋状形成漩涡等的图。
图6是示出高速地以螺旋状形成漩涡的气流在转动体上的各叶片处产生并由裙部向下方排出的状态的截面图。
图7A是具有开闭部的圆盘型垂直起降机的俯视图。
图7B是沿着图7A的Y-Y线的截面图。
图8A是具有摆动部的圆盘型垂直起降机的截面图。
图8B是说明摆动部的摆动角的图。
图9是示出引导部的构成例的图。
图10A是示出使引导部转动而倾斜的状态的截面图。
图10B是示出使引导部转动而向另一方向倾斜的状态的截面图。
符号说明
1:圆盘型垂直起降机
2:裙部
2a:裙部的内表面
3:转动体
4:叶片
4a:切口
5:圆筒风扇
21:开闭部
23:摆动部
25:引导部
51:风扇叶片
A:中心轴
F:气流
f:空气的流动
θ:摆动角
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的圆盘型垂直起降机的实施方式进行说明。
应予说明,以下,对圆盘型垂直起降机为无人机的情况进行说明,但也可以构成为载人机。
图1A是示出本实施方式的圆盘型垂直起降机的主要部分构成的图,图1B是示出具备圆筒风扇的构成的图。图2A是图1B的圆盘型垂直起降机的俯视图,图2B是沿着图2A的X-X线的截面图。
此外,图3是示出将图1B的圆盘型垂直起降机分解为圆筒风扇、裙部、转动体的状态的分解立体图。在图1B、图3等中省略了圆筒风扇的风扇叶片的图示。
本实施方式的圆盘型垂直起降机1具备:裙部2、转动体3、以及多个叶片4。此外,如图1B等所示,也能够构成为还具备圆筒风扇5。
裙部2在中央设置有开口部α(参照图3),并被构成为越朝向下方越宽的圆环状。应予说明,在图2B等中,示出了裙部2的侧面以弯曲的方式形成的情况,但裙部2也可以为例如圆锥面状等。
在裙部2的下侧配置有圆板状的转动体3,转动体3被构成为相对于裙部2围绕中心轴A旋转。虽然也取决于圆盘型垂直起降机1的结构和/或材料等,但转动体3被构成为以数万rpm进行高速旋转。
对于用于使转动体3旋转的构成等,在之后进行说明。此外,在裙部2内配置有转动体3的状态下,如图2B所示,在裙部2的内表面与转动体3的边缘端部之间形成有开口部β(间隙)。
在转动体3的上表面竖立设置有多个叶片4,各叶片4从转动体3的中心以放射状配置。
应予说明,在本实施方式中,对各叶片4从转动体3垂直地竖立设置的情况进行说明,但也能够构成为各叶片4相对于转动体3倾斜地竖立设置。
此外,在本实施方式中,在各叶片4的上端部安装有在中央部分设置有开口部γ(参照图3)的板状部件41,各叶片4由板状部件41连结。
而且,在转动体3配置于裙部2内的状态下,板状部件41位于裙部2的中心部分的开口部α内(实际上为开口部α的稍下侧(参照图2B))。
因此,在转动体3配置于裙部2内的状态,即图1A所示的状态下,例如,如果空气从板状部件41的中央部分的开口部γ流入,则会通过叶片4彼此之间,即被裙部2、转动体3以及板状部件41包围而形成的空间和被各叶片4划分的各部分。
然后,空气沿着叶片4在转动体3的半径方向上流动,并通过开口部β而由裙部2向下方排出。
如此,在本实施方式的圆盘型垂直起降机1中,成为分别形成有被裙部2、转动体3等包围而形成的内部空间和被各叶片4划分的空气的通路的状态。
而且,如果如上所述转动体3相对于裙部2旋转,则由于离心力,而产生沿着与转动体3一起旋转的叶片4的气流。
而且,为了使这样的气流产生,从板状部件41的中央部分的开口部γ吸入外部气体,并且气流在被上述的各叶片4划分出的各通路流动,而从裙部2与转动体3之间的开口部β向下方排出。
应予说明,关于形成于各叶片4的切口4a、在气流产生的螺旋状的漩涡等,将在后面进行说明。
在本实施方式中,如后所述,板状部件41的中央部分的开口部γ部分的空气沿着叶片4流动并从裙部2与转动体3之间的开口部β排出,因此,板状部件41的中央部分的开口部γ部分即转动体3的中央部分成为负压。
进一步地,在本实施方式中,如图1B等所示,在转动体3的中央部分的上方配置有用于进行旋转而向转动体3的中央部分送入空气的圆筒风扇5。
圆筒风扇5与转动体3同样地,被构成为相对于裙部2围绕中心轴A旋转。
应予说明,在本实施方式中,圆筒风扇5与转动体3同轴(即,围绕中心轴A)且向相同的旋转方向以相同的旋转速度旋转,以下,对如此构成的情况进行说明,但圆筒风扇5与转动体3的旋转轴也可以不是同轴,也可以不是相同的旋转方向、相同的旋转速度。对于用于使圆筒风扇5旋转的构成等将在后面进行说明。
在圆筒风扇5的圆筒部的内表面设置有向内沿大致水平方向突出的多个风扇叶片51。
各风扇叶片51具有叶片截面,并以叶片表面相对于水平面倾斜的方式设置。如果圆筒风扇旋转,则吸引圆筒风扇5的上方的空气,将其向下方推出,并且从圆筒排出的气流由于圆筒的旋转而向四周扩散,并被送到叶片4。
在此,对本实施方式的圆盘型垂直起降机1的构成例进行说明。
图4A是示出本实施方式的圆盘型垂直起降机的构成例的图,图4B是示出在包含中心轴A的面假想地将图4A的圆盘型垂直起降机切断的状态的图。
在该圆盘型垂直起降机1的构成例中,圆筒状的上部支柱6介由脚部61安装于裙部2,或者与裙部2一体地形成,上部支柱6配置于裙部2的中央部分的上侧。
而且,在上部支柱6的圆筒部的内部介由轴承7配置有圆筒风扇5。
圆筒风扇5被轴承7支承为能够围绕中心轴A旋转,但相对于上部支柱6不在上下方向上移动。
此外,圆筒风扇5通过设置于上部支柱6内的未图示的马达等驱动机构而围绕中心轴A旋转。
此外,在设置有叶片4等的转动体3的中心部设置有向下突出的轴31,轴31介由轴承9被安装于裙部2的下表面的下部支柱8支承。下部支柱8为了不妨碍气流如上所述地从裙部2与转动体3之间的开口部β喷出,而以细的方棒等形成。
而且,在下部支柱8的轴31的下端部分配置有未图示的马达等驱动机构,通过利用该驱动机构使轴31旋转,从而使得转动体3围绕中心轴A旋转。
接下来,对各叶片4的切口、本实施方式的圆盘型垂直起降机1的上浮原理等进行说明。
在本实施方式中,如图1A等各图所示,在竖立设置于转动体3的上表面的多个叶片4,在从中心轴A观察的外侧上端部分别形成有切口4a。应予说明,在各图中,示出了将切口4a设为矩形状的情况(即,将矩形的叶片4以矩形进行切口而得的状态),但切口4a也可以不一定是矩形状。此外,叶片4也可以不一定是矩形状。
以下,对本实施方式的圆盘型垂直起降机1的上浮原理进行说明。
如果使转动体3沿在图5A中箭头R所示的方向高速旋转,则如图5A、图5B所示,转动体3的中央部分的空气由于离心力而沿着叶片4流动,因此,如图5A、图5B所示,产生沿着与转动体3一起旋转的叶片4的气流F(参照图中的F1)。
另一方面,通过转动体3的高速旋转,位于叶片4的旋转方向前方侧的空气越过叶片4的切口4a而向与叶片4大致正交的方向流动,产生在叶片4的旋转方向后方侧流动的空气流f。
然后,越过叶片4的切口4a的空气流f由于与切口4a后部的低速区域之间的速度差而形成漩涡。因此,沿着叶片4流过来的气流F形成漩涡,气流F成为一边以螺旋状形成漩涡一边沿着叶片4流动的状态(参照图中的F2)。
应予说明,在图5A中表示为气流F向图中左方向弯曲的理由是表示在气流F沿着叶片4流动的期间叶片4由于转动体3的旋转而向图中左方向移动,因此气流F也向图中左方向移动,并不意味着气流F以离开叶片4的方式流动。
然后,气流F一边以螺旋状形成漩涡一边沿着叶片4流动,并在离开叶片4之后仍沿转动体3的半径方向流动的期间,由于与旋转的转动体3和/或静止的裙部2之间的摩擦,漩涡的旋转速度增大(参照图中的F3)。
然后,一边高速地以螺旋状形成漩涡一边在转动体3的半径方向上流动的气流F由裙部2而使行进方向改变为向下,并从裙部2与转动体3之间的开口部β向下方排出(参照图中的F4)。
然后,如图6所示,如此高速地以螺旋状形成漩涡的气流F在形成于转动体3的所有叶片4处产生,并由裙部2向下方排出。
然后,由于向下方排出的气流F的反作用而使得圆盘型垂直起降机1上浮。
以上是本实施方式的圆盘型垂直起降机1的上浮原理。
在上述的圆盘型垂直起降机1中,如果不在叶片4形成切口4a,则在使转动体3旋转时,转动体3的中央部分的空气由于离心力而沿着叶片4流动,并产生气流F(F1),但越向转动体3的半径方向前进,则气流越扩散,流速越降低。
此外,在将气流F向下方排出之后,排出的气流也会扩散,排出的气流的速度会急剧地降低,因此,无法得到那么大的升力(上浮力)。
与此相对,通过如本实施方式的圆盘型垂直起降机1那样在叶片4设置切口4a,从而能够在沿着叶片4流动的气流F产生漩涡,气流F一边以螺旋状形成漩涡一边沿着叶片4在转动体3的半径方向上流动。
因此,即使气流F在转动体3的半径方向上前进也不会扩散,而维持气流F的半径方向上的动能,并抑制流速的降低。
而且,在气流F由裙部2而被从裙部2与转动体3之间的开口部β向下方排出时,也维持以螺旋状形成漩涡的状态,因此气流F不扩散,排出后也维持气流F的排出方向上的动能高的状态。
因此,由于气流F成为强力地向下方喷出的状态,所以在本实施方式的圆盘型垂直起降机1中能够得到非常大的升力。
如此,由于在本实施方式的圆盘型垂直起降机1中能够得到非常大的升力(上浮力),因此,即使在圆盘型垂直起降机1有重量的情况下也能够使其充分地上浮。
因此,根据本实施方式的圆盘型垂直起降机1,即使在圆盘型垂直起降机1为载人机或无人机等有重量的机体的情况下,也能够可靠地使机体上浮。
应予说明,在本实施方式中,如上所述,转动体3的中央部分的空气由于离心力而成为气流F并进行流动,因此,转动体3的中央部分(即,板状部件41的中央的开口部γ的部分)成为负压,由于转动体3高速旋转,因此转动体3的中央部分成为高负压。
此外,在本实施方式中,如上所述,沿着叶片4流动的气流F以螺旋状形成漩涡,因此漩涡的中心部成为负压。因此,转动体3的中央部分的负压的程度进一步提高。
而且,如果转动体3的中央部分的负压的程度提高,则该部分的空气被急剧冷却,空气中的水蒸气进行凝结,因此,由于该水蒸气的凝结,该部分的空气的体积急剧地减小。
因此,由于转动体3的中央部分成为非常高的负压,所以成为从板状部件41的中央的开口部γ大量地吸引上方的空气的状态。
本实施方式的圆盘型垂直起降机1如此能够从上方大量地吸引空气,而且将以螺旋状形成漩涡的气流F强力地向下方喷出。
因此,在本实施方式的圆盘型垂直起降机1中,能够得到非常大的升力(上浮力)。
此外,如图1B等所示,如果构成为在转动体3的中央部分(即,板状部件41的中央的开口部γ)的上方配置上述的圆筒风扇5,则能够通过圆筒风扇5的旋转将上方的空气高效地送到叶片4。
因此,由于在因由转动体3的旋转产生的离心力所产生的气流F上加上由圆筒风扇5送入的气流,所以沿着叶片4在转动体3的半径方向上流动的气流F的流速提高,所排出(喷出)的气流F的流速进一步增大,因此,能够使圆盘型垂直起降机1的升力(上浮力)进一步提高。
应予说明,如上所述,在本实施方式中,圆盘型垂直起降机1的转动体3的中央部分成为负压,该部分的空气被冷却,如果用于转动体3、叶片4等的材料的热传导率低,则即使转动体3的中央部分的空气变冷,转动体3、叶片4等也不变冷,有可能导致空气被转动体3、叶片4等加热,阻碍该部分的空气的冷却。
因此,如果转动体3、叶片4等由金属那样热传导率高的材料形成,则容易将转动体3的中央部分的空气冷却,因此优选。
此外,如果利用密度大的材料形成转动体3、叶片4等,则在转动体3的高速旋转时能得到大的惯性力。
因此,即使在圆盘型垂直起降机1的飞行过程中由于例如阵风等而使机体的姿势突然变化,也能够不受姿势变化的影响而维持转动体3的高速旋转。
[关于向水平方向的移动等]
以上,在本实施方式中,对圆盘型垂直起降机1的上浮进行了说明,但与此相反,通过降低转动体3的旋转速度,降低所排出(喷出)的气流F的流速,从而能够降低圆盘型垂直起降机1的高度或使其降落。
此外,通过构成为以下那样,从而能够使圆盘型垂直起降机1进行向水平方向的移动(即,前进、后退、横向行进)。
即,通过在裙部2的下端的一部分形成能够开闭的开闭部,并打开开闭部,从而使如上所述沿着叶片4在转动体3的半径方向上流动的气流F不因裙部2而改变行进方向,而是使其直线行进而排出,由此,能够构成为不因其反作用而使圆盘型垂直起降机1的机首倾斜,并且得到向水平方向的推进力(即,前进)。
以下,具体地进行说明。
图7(A)是具有开闭部的圆盘型垂直起降机的俯视图,图7(B)是沿着图7(A)的Y-Y线的截面图。应予说明,以下,对圆盘型垂直起降机1具备圆筒风扇5的情况进行说明,但不具备圆筒风扇5的情况也是同样的。
例如,如图7(A)所示,通过将圆盘型垂直起降机1的裙部2的下端的一部分切掉而制成开闭部21,并介由铰链部22将开闭部21安装于切掉了开闭部21的切口部,从而能够在裙部2的下端的一部分形成在该情况下能够在上下方向上开闭的开闭部21。
应予说明,也能够构成为将开闭部21在例如左右方向(水平方向)上进行开闭。此外,也能够代替构成为介由铰链部22进行开闭,而构成为例如使开闭部21沿着裙部2滑动来进行开闭,开闭部21的开闭方法不限于特定的方法。
如此,在裙部2的下端的一部分形成有能够开闭的开闭部21的情况下,如果打开开闭部21,则如图7(B)所示,在被开放的开闭部21的部分,沿着叶片4在转动体3的半径方向上流动的气流F成为不因裙部2而改变行进方向,而是直线行进而排出的状态。
因此,能够不因其反作用而使圆盘型垂直起降机1的机首倾斜,并使得沿水平方向(在该情况下为向图中左方向)移动。应予说明,在裙部2的除开闭部21以外的部分,如上所述,气流F被向下方排出(喷出),因此圆盘型垂直起降机1能够在保持上浮的状态下沿水平方向移动。
而且,在如此将圆盘型垂直起降机1向图中左方向移动称为前进的情况下,虽然省略图示,但如果与上述同样地在圆盘型垂直起降机1的图中左侧(即,圆盘型垂直起降机1的前侧)形成开闭部21,则能够使圆盘型垂直起降机1后退。
此外,如果在圆盘型垂直起降机1的图中上下(即,圆盘型垂直起降机1的右舷、左舷)分别形成开闭部21,则能够使圆盘型垂直起降机1横向行进。
如此,通过在裙部2的下端的一部分形成能够开闭的开闭部21,并打开开闭部21,从而能够使圆盘型垂直起降机1向形成有开闭部21的一侧的相反方向移动(前进、后退、横向行进)。
应予说明,在该情况下,在圆盘型垂直起降机1搭载有用于使开闭部21开闭的未图示的开闭机构。
[关于姿势的控制等]
[横滚控制和俯仰控制]
此外,通过构成为以下那样,从而能够进行圆盘型垂直起降机1的姿势控制中的横滚控制和/或俯仰控制。
即,通过在裙部2的下端的多个位置分别形成能够向裙部2的内侧摆动的摆动部,并使各摆动部的摆动角互不相同,从而构成为能够在形成有各摆动部的圆盘型垂直起降机的各部分产生升力差,由此,能够构成为进行圆盘型垂直起降机1的横滚控制和/或俯仰控制。
以下,具体地进行说明。
图8A是具有摆动部的圆盘型垂直起降机的截面图,图8B是说明摆动部的摆动角的图。应予说明,以下也对圆盘型垂直起降机1具备圆筒风扇5的情况进行说明,但不具备圆筒风扇5的情况也是同样的。
例如,与图7(A)所示的开闭部21的情况相同,通过将圆盘型垂直起降机1的裙部2的下端的多个位置,例如将圆盘型垂直起降机1的左舷和右舷的裙部2的下端分别切掉而制成摆动部23,并分别介由铰链部24将摆动部23安装于切掉了各摆动部23的各切口部,从而能够在裙部2的下端的多个位置分别形成能够向裙部2的内侧摆动的摆动部23。
应予说明,在该情况下,在圆盘型垂直起降机1搭载有用于使开闭部21开闭的未图示的开闭机构。此外,也能够构成为上述的开闭部21兼具摆动部23的功能。
如此,在裙部2的下端的多个位置形成有能够摆动的摆动部23的情况下,如图8A所示,能够根据摆动部23的摆动角θ1、θ2来改变沿着叶片4在转动体3的半径方向上流动的气流F因裙部2的摆动部23而将行进方向改变为向下时的气流F的排出方向。
即,如果如图8A所示的左舷的摆动部23那样摆动角θ1较小,则成为沿着叶片4流动的气流F因摆动部23而向下排出的状态,但在如图8A所示的右舷的摆动部23那样摆动角θ2大的情况下,成为沿着叶片4流动的气流F因摆动部23而向内排出的状态。
应予说明,如图8B所示,摆动部23的摆动角θ被定义为使摆动部23摆动之前的铰链部24处的摆动部23的切线与使摆动部23摆动之后的铰链部24处的摆动部23的切线所成的角度。
而且,与如左舷的摆动部23那样气流F向下排出的情况相比,在如右舷的摆动部23那样气流F向内排出的情况下右舷的升力变小。
如此,通过在例如圆盘型垂直起降机1的左舷和右舷分别形成摆动部23,并使各摆动部23的摆动角θ1、θ2互不相同,从而能够使形成有各摆动部23的圆盘型垂直起降机1的各部分,即在该情况下为圆盘型垂直起降机1的左舷与右舷产生升力差。
因此,通过在例如圆盘型垂直起降机1的左舷和右舷,如图8A所示,以使摆动角θ1、θ2互不相同的方式使摆动部23分别摆动,从而在图8A所示的情况下,由于圆盘型垂直起降机1的左舷的升力比右舷的升力大,所以如图中箭头r所示,在该情况下,能够使圆盘型垂直起降机1以左舷上升而右舷下降的方式横滚。
此外,虽然省略图示,但如果使圆盘型垂直起降机1的左舷和右舷的摆动部23的摆动角θ1、θ2相反,则能够使圆盘型垂直起降机1以右舷上升而左舷下降的方式向相反方向横滚(以上为横滚控制)。
另一方面,在图8A中,将图中左侧作为圆盘型垂直起降机1的左舷,将图中右侧作为圆盘型垂直起降机1的右舷进行了说明,但如果例如将图8A的左侧视为圆盘型垂直起降机1的前端,将图中右侧视为圆盘型垂直起降机1的后端,则可知通过例如在圆盘型垂直起降机1的前端和后端分别形成摆动部23,并将各摆动部23的摆动角θ控制为互不相同的角度,从而也能够使圆盘型垂直起降机1以前端上升而后端下降的方式俯仰,或者相反地以后端上升而前端下降的方式俯仰(以上为俯仰控制)。
应予说明,在上述中,对将开闭部21和/或摆动部23形成于圆盘型垂直起降机1的前端、后端、左舷、右舷的情况进行了说明,但也可以形成于这些位置以外的位置,形成开闭部21和/或摆动部23的位置和/或数量能够适当确定。
[偏航控制]
此外,通过构成为以下那样,从而能够进行圆盘型垂直起降机1的姿势控制中的偏航控制。
即,能够构成为在裙部2的内表面设置引导部,该引导部用于变更气流F的排出方向,从而改变使裙部2围绕该裙部2的中心轴A(即,围绕圆盘型垂直起降机1的中心轴A)旋转的力的方向和/或大小。应予说明,以下也对圆盘型垂直起降机1具备圆筒风扇5的情况进行说明,但不具备圆筒风扇5的情况也是同样的。
例如,如图9所示,构成为从裙部2的内表面2a向内设置大致平板状的引导部25,并且引导部25能够围绕转动轴25a转动。
而且,遍及裙部2的整周或者在裙部2的适当的位置设置单个或多个这样的引导部25。应予说明,在圆盘型垂直起降机1搭载有用于使引导部25转动的未图示的转动机构。
然后,如果使引导部25转动而使其例如如图10A的截面图所示那样在图中里侧以从图中右上朝向左下的方式倾斜,则所排出的气流F的方向成为在图中里侧从图中右上向左下流动的方向。
因此,在该情况下,由于通过气流F在图中里侧对引导部25施加向右的力,因此,施加有在从上侧向下观察圆盘型垂直起降机1的情况下,使裙部2围绕中心轴A顺时针旋转的力。
此外,通过使引导部25转动而使其例如如图10B的截面图所示那样在图中里侧以从图中左上朝向右下的方式倾斜,从而能够以使所排出的气流F的方向成为在图中里侧从图中左上向右下流动的方向的方式,变更气流F的排出方向。
在该情况下,由于通过气流F在图中里侧对引导部25施加向左的力,因此,使得施加有在从上侧向下观察圆盘型垂直起降机1的情况下,使裙部2围绕中心轴A逆时针旋转的力,通过改变引导部25的倾斜度,从而能够改变使裙部2围绕中心轴A旋转的力的方向。
而且,在图10A、图10B中的任意一种情况下,都能够随着引导部25相对于中心轴A的倾斜度越大,而使裙部2围绕中心轴A旋转的力越强。
因此,通过改变引导部25相对于中心轴A的倾斜度来变更气流F的排出方向,从而能够改变使裙部2围绕中心轴A旋转的力的大小。
如此,通过在圆盘型垂直起降机1的裙部2的内表面设置上述那样的引导部25,并通过改变引导部25相对于中心轴A的倾斜度来变更气流F的排出方向,从而能够确实地改变使裙部2围绕中心轴A旋转的力的方向和/或大小。
而且,通过使裙部2围绕中心轴A旋转,从而能够在从上侧向下观察圆盘型垂直起降机1的情况下使圆盘型垂直起降机1围绕中心轴A顺时针或逆时针旋转,能够确实地进行圆盘型垂直起降机1的偏航控制。
应予说明,如果使引导部25相对于中心轴A的倾斜度过大,则使裙部2围绕中心轴A旋转的力反而变弱,而且引导部25成为阻碍气流F的排出的状态。
因此,引导部25围绕转动轴25a的转动(即,引导部25相对于中心轴A的倾斜度的变更)在不阻碍气流F的排出的适当的范围内进行。
此外,在本实施方式的圆盘型垂直起降机1中,如上所述,转动体3被构成为相对于裙部2围绕中心轴A旋转。此外,在设置圆筒风扇5的情况下,圆筒风扇5也被构成为围绕中心轴A旋转。
因此,如果裙部2什么都不做(即,引导部25保持朝向正下方的状态下)则会从转动体3和/或圆筒风扇5受到反作用力而向与转动体3等相反的方向围绕中心轴A旋转。
因此,在本实施方式中,使引导部25围绕转动轴25a转动而倾斜,并在裙部2产生使裙部2向与转动体3等相反的方向围绕中心轴A旋转的力(即,相对于转动体3等的旋转的反扭矩)。
而且,通过如此产生反扭矩,从而在圆盘型垂直起降机1不进行偏航动作的情况下,不使裙部2围绕中心轴A旋转而使其静止。
应予说明,本发明并不限于上述的实施方式等,只要不脱离本发明的主旨,当然能够进行适当变更。
工业上的可利用性
本发明能够利用于垂直起降机。
Claims (5)
1.一种圆盘型垂直起降机,其特征在于,具备:
裙部,其为越朝向下方越宽的结构;
圆板状的转动体,其配置于所述裙部的下侧,并相对于所述裙部旋转;以及
多个叶片,其竖立设置于所述转动体的上表面,并从所述转动体的中心以放射状配置,
在所述多个叶片分别形成有切口,
如果所述转动体旋转,则由于离心力产生沿着与所述转动体一起旋转的所述叶片的气流,并且由越过所述叶片的切口而向与所述叶片大致正交的方向流动的空气流使所述气流形成漩涡,所述气流一边以螺旋状形成漩涡,一边沿着所述叶片在所述转动体的半径方向上流动,并由所述裙部向下方排出,由此所述圆盘型垂直起降机上浮。
2.根据权利要求1所述的圆盘型垂直起降机,其特征在于,
在所述转动体的上方配置有圆筒风扇,所述圆筒风扇具备用于进行旋转而向所述转动体的中央部分送入空气的风扇叶片。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的圆盘型垂直起降机,其特征在于,
在所述裙部的下端的一部分形成有能够开闭的开闭部,
如果所述开闭部打开,则沿着所述叶片在所述转动体的半径方向上流动的所述气流不因所述裙部而改变行进方向,而是直线行进而被排出。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的圆盘型垂直起降机,其特征在于,
在所述裙部的下端的多个位置分别形成有能够向所述裙部的内侧摆动的摆动部,
所述圆盘型垂直起降机被构成为通过使所述各摆动部的摆动角互不相同,从而能够在形成有所述各摆动部的所述圆盘型垂直起降机的各部分产生升力差。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的圆盘型垂直起降机,其特征在于,
在所述裙部的内表面设置有引导部,所述引导部用于变更所述气流的排出方向,从而改变使所述裙部围绕该裙部的中心轴旋转的力的方向和/或大小。
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