JP2019014320A - パラシュート又はパラグライダー展開装置およびこれを備える無人航空機 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で且つパラシュート又はパラグライダーの展開時間を短縮することができるパラシュート又はパラグライダー展開装置およびこれを備える無人航空機を提供する。【解決手段】パラシュート又はパラグライダー展開装置１００は、パラシュート１０と、パラシュート１０に連結紐１１により連結された複数の発射体１２と、発射体１２の推進方向を規制し、推進方向に沿ってスリット部が形成されると共に発射体１２に対応して設けられた発射筒１３と、パラシュート１０を支持するパラシュート支持部１６を有している発射台１５と、パラシュート１０を射出方向に射出するための駆動力を発射台１５に与える駆動装置１９とを備え、連結紐１１は上記スリット部に挿通されており、パラシュート１０の射出時に発射体１２は連結紐１１に引っ張られ射出されるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、パラシュート又はパラグライダーを展開するパラシュート又はパラグライダー展開装置およびこれを備える無人航空機に関する。

近年、自律制御技術および飛行制御技術の発展に伴って、例えばドローンと呼ばれる複数の回転翼を備えた無人航空機の産業上における利用が加速しつつある。ドローンは、例えば複数の回転翼を同時にバランスよく回転させることによって飛行し、上昇および下降は回転翼の回転数の増減によって行い、前進および後進は回転翼の回転数の増減を介して機体を傾けることによって成し得る。このような無人航空機は今後世界的に拡大することが見込まれている。

一方で、上記のような無人航空機の落下事故のリスクが危険視されており、無人航空機の普及の妨げとなっている。こうした落下事故のリスクを低減するために、安全装置として無人航空機用パラシュート装置が製品化されつつある。

上記無人航空機用パラシュート装置のパラシュート展開装置として、例えば特許文献１には、パラシュートと各発射体とを紐で連結し、これらの発射体を異なる方向に射出することによってパラシュートを展開させる技術が開示されている。このようなパラシュート展開装置によれば、無人航空機の落下時にパラシュートを高速展開することができ、無人航空機が例えば高度１０ｍ以下の低空飛行を行っている場合であっても、無人航空機の落下速度を十分に減速させることが可能となる。

米国特許出願公開第２０１６／０２５１０８３号明細書

しかしながら、用途によってはさらに低高度を飛行する無人航空機が存在するため、パラシュートの展開時間の更なる短縮が求められている現状がある。また、上記特許文献１のパラシュート展開装置では、発射体を発射させるためのアクチュエータが当該発射体に対応して設けられているため、パラシュート展開装置の構造をさらに簡素化する余地がある。

そこで、本発明は、構造が簡単で且つパラシュート又はパラグライダーの展開時間を短縮することができるパラシュート又はパラグライダー展開装置およびこれを備える無人航空機を提供することを目的とする。

（１） 本発明に係るパラシュート又はパラグライダー展開装置は、パラシュート又はパラグライダーと、前記パラシュート又は前記パラグライダーに連結紐により連結された１個又は複数個の発射体と、前記発射体の推進方向を規制し、前記推進方向に沿ってスリット部が形成されると共に前記発射体に対応して設けられた発射筒と、前記パラシュート又は前記パラグライダーを支持する支持部を有している発射台と、前記パラシュート又は前記パラグライダーを射出方向に射出するための駆動力を前記発射台に与える駆動装置と、を備え、前記連結紐は前記スリット部に挿通されており、前記パラシュート又は前記パラグライダーの射出時に前記発射体は前記連結紐に引っ張られ射出されるように構成されているものである。

上記（１）の構成によれば、発射台を推進させるための駆動力が駆動装置によって当該発射台に与えられる。上記駆動力が発射台に与えられると、当該発射台の推進に伴って、支持部に支持されているパラシュート又はパラグライダーが射出方向に沿って射出される。ここで、パラシュート又はパラグライダーには連結紐により発射体が連結されているので、当該発射体はパラシュート又はパラグライダーの射出時にパラシュート又はパラグライダーに引っ張られ且つ発射筒に推進方向を規制されつつ、当該発射筒から射出される。これにより、パラシュート又はパラグライダーは射出された発射体に引っ張られて展開し易くなると共に、当該パラシュート又はパラグライダーの展開速度が向上する。このように、発射体を射出させるためのアクチュエータが当該発射体に対応して設けられていた構成、つまり発射体分のアクチュエータが設けられていた従来の構成とは異なり、簡単な構成で発射体を射出してパラシュート又はパラグライダーを展開させることができる。また、連結紐が発射筒のスリット部に挿通されているので、パラシュート又はパラグライダーの射出時に発射体の推進が妨げられることがない。また、複数の発射体を一つの発射台により同時に射出することができるので、各発射体のストロークおよびスピードを一定にすることができる。それにより、パラシュート又はパラグライダーを引っ張る力がほぼ均一となり、当該パラシュート又はパラグライダーの展開を迅速かつスムーズに行うことができる。さらに、駆動装置による大きな駆動力によって発射体を高速に射出することができるので、パラシュート又はパラグライダーの展開時間を短くすることができる。

（２） 上記（１）のパラシュート又はパラグライダー展開装置において、前記連結紐の一端は、前記パラシュート又は前記パラグライダーの縁部に連結されていることが好ましい。

上記（２）の構成によれば、パラシュート又はパラグライダーが展開され易くなる。

（３） 上記（１）又は（２）のパラシュート又はパラグライダー展開装置は、前記パラシュート又は前記パラグライダーを収納するケースをさらに備え、前記発射台は前記ケース内に配置されていることが好ましい。

上記（３）の構成によれば、パラシュート又はパラグライダーをケースに収納することで、当該パラシュート又はパラグライダーをその射出方向を規制しつつ射出することができる。このことにより、パラシュート又はパラグライダーのスムーズな射出を実現できる。

（４）上記（３）のパラシュート又はパラグライダー展開装置において、前記発射台又は前記ケースには、前記発射台の推進を止める係止部が設けられていることが好ましい。

上記（４）の構成によれば、係止部が発射台の推進に対するストッパー機能を果たすので、当該発射台までもが射出されることを防ぐことができる。

（５） 上記（１）乃至（３）のパラシュート又はパラグライダー展開装置においては、前記駆動装置は、前記発射台に固定され且つ作動用ガスにより前記推進方向に推進するピストンを備え、前記作動用ガスにより前記ピストンを推進させるパイロアクチュエータであってもよい。

上記（５）の構成によれば、駆動装置のピストンが発射台に固定されているため、発射台の射出防止を実現することができる。

（６） 上記（１）乃至（５）のパラシュート又はパラグライダー展開装置においては、前記発射筒は、前記パラシュート又は前記パラグライダーの射出方向と同一方向又は異なる方向に開口された発射口を有していることが好ましい。

上記（６）の構成によれば、パラシュート又はパラグライダーの射出後にその縁部が広げられ易くなるため、当該パラシュート又はパラグライダーが迅速に展開され易くなる。

（７） 上記（１）乃至（６）のパラシュート又はパラグライダー展開装置においては、前記発射体は球状に形成されていてもよい。

上記（７）の構成によれば、発射体が射出後に空気抵抗を受け難いため、当該発射体の射出速度が減少し難くなる。これによって、パラシュート又はパラグライダーをより迅速に展開することができる。

（８） 本発明に係る無人航空機は、機体と、前記機体に結合される上記（１）乃至（７）のパラシュート又はパラグライダー展開装置と、前記機体に結合され、前記機体を推進させる１個又は複数個の推進機構と、を備えるものである。

上記（８）の構成によれば、上記（１）乃至（７）のパラシュート又はパラグライダー展開装置を備えているので、上述と同様に、パラシュート又はパラグライダーは、射出された発射体に引っ張られて、展開し易くなっている。上記のように、発射体を発射させるためのアクチュエータが当該発射体に対応して設けられていた構成、つまり発射体分のアクチュエータが設けられていた従来の構成とは異なり、簡単な構成で発射体を射出してパラシュート又はパラグライダーを展開させることができる。また、複数の発射体を一つの発射台により同時に射出することができるので、各発射体のストロークおよびスピードを一定にすることができる。それにより、パラシュート又はパラグライダーを引っ張る力がほぼ均一となり、当該パラシュート又はパラグライダーの展開を迅速かつスムーズに行うことができる。さらに、駆動装置による大きな駆動力によって発射体を高速に射出することができるので、パラシュート又はパラグライダーの展開時間を短くすることができる。

本発明によれば、構造が簡単で且つパラシュート又はパラグライダーの展開時間を短縮することができるパラシュート又はパラグライダー展開装置およびこれを備える無人航空機を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るパラシュート又はパラグライダー展開装置を示す正面図である。 図１のパラシュート又はパラグライダー展開装置を示す平面図である。 図１のパラシュート又はパラグライダー展開装置が適用される無人航空機を示す図である。 パラシュート又はパラグライダー展開装置の発射台の射出を防ぐ構成の変形例を示す図である。 パラシュート又はパラグライダー展開装置の発射台の射出を防ぐ構成の変形他例を示す図である。 パラシュート又はパラグライダー展開装置の発射台の射出を防ぐ構成の変形他例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るパラシュート又はパラグライダー展開装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下では、パラシュートを展開する例について説明するが、本発明はパラグライダー（パラフォイル）のような揚力発生部材を展開する場合にも同様に適用することができる。

図１に示すように、本実施形態に係るパラシュート又はパラグライダー展開装置１００は、パラシュート１０と、複数（一例として、本実施形態では２つ）の発射体１２と、当該発射体１２の推進方向を規制すると共に当該発射体１２に対応して設けられた発射筒１３と、パラシュート１０を支持するパラシュート支持部１６を有している発射台１５と、パラシュート１０の射出方向に向けて推進するための駆動力を発射台１５に与える駆動装置（アクチュエータ）１９と、を備えている。なお、駆動装置１９は、発射台１５が図１の上方向（射出方向）に推進するための駆動力を当該発射台１５に与えることが可能なものであればその構成は特に限定されるものではなく、例えばパイロアクチュエータ等がその一例として挙げられる。

上記の発射筒１３の発射口１３ａは、パラシュート１０の射出方向とは異なる方向に開口されている。また、発射筒１３は板状のベース部２０に固定されており、発射台１５は図１の上方向に推進可能に当該ベース部２０に支持されている。

発射台１５は、パラシュート支持部１６に垂直に設けられ当該パラシュート支持部１６を支える垂直支持部１７をさらに有している。パラシュート支持部１６は平面視で例えば円形状に形成されている（図２参照）。垂直支持部１７はベース部２０に支持されている。なお、本実施形態では、パラシュート支持部１６と垂直支持部１７とを一体的に形成したが、各別に形成してもよい。

パラシュート１０と発射体１２とは連結紐１１により連結されている。本実施形態では、連結紐１１の一端はパラシュート１０の縁部に固定されている。また、発射体１２は例えば略球状に形成されている。

ここで、発射筒１３には、図２に示すように、発射体１２の推進方向に沿ってスリット部１４が形成されている。連結紐１１の途中部分は、一部が後述のパラシュートケース２１の上端の上方を介し、他の部分がスリット部１４内において上下に移動可能となるように、スリット部１４に挿通されている。

パラシュート１０は、例えば円筒状のパラシュートケース２１に収納されている。このパラシュートケース２１内の下方には発射台１５が配置されている。また、パラシュートケース２１の内壁には、複数の凸部２２が設けられている。

上記のような構成において、駆動装置１９が作動すると、その駆動力によって、パラシュート支持部１６が射出方向に沿って推進する。すると、パラシュート支持部１６により上記駆動力がパラシュート１０に伝達される。これにより、パラシュート１０は射出方向に沿って射出される。このとき、パラシュート１０の射出に伴って、発射体１２は連結紐１１を介してパラシュート１０に引っ張られて発射筒１３から射出される。パラシュート支持部１６は、所定距離を推進した後、凸部２２に接触することで係止される。発射体１２が発射口１３ａから射出されると、当該発射体１２とパラシュート１０とが連結紐１１により連結されているため、パラシュート１０は展開される。

図３には、パラシュート又はパラグライダー展開装置１００が適用される無人航空機３０が図示されている。この無人航空機３０は、機体３１と、当該機体３１に結合されるパラシュート又はパラグライダー展開装置１００と、機体３１に結合され、当該機体３１を推進させる１つ以上の推進機構（例えばプロペラ等）３２と、機体３１の下部に設けられた複数の脚部３３とを備えている。

以上のように、本実施形態によれば、発射体を発射させるためのアクチュエータが当該発射体に対応して設けられていた構成、つまり発射体分のアクチュエータが設けられていた従来の構成とは異なり、簡単な構成で複数の発射体１２を一括で射出してパラシュート１０を展開させることができる。また、発射体１２の射出をパラシュート１０の射出に追従させることができるため、パラシュート１０の展開速度が向上する。また、複数の発射体１２を一つの発射台１５により、連結紐１１を介してパラシュート１０に引っ張られるようにして同時に射出することができるので、各発射体１２のストロークおよびスピードを一定にすることができる。それにより、パラシュート１０を引っ張る力がほぼ均一となり、当該パラシュート１０の展開を迅速かつスムーズに行うことができる。さらに、駆動装置１９による大きな駆動力によって発射体１２を高速に射出することができるので、パラシュート１０の展開時間を短くすることができる。

また、本実施形態では、パラシュート１０をパラシュートケース２１に収納することで、当該パラシュート１０をその射出方向を規制しつつ射出することができる。このことにより、パラシュート１０のスムーズな射出を実現できる。

また、本実施形態では、連結紐１１の一端はパラシュート１０の縁部に固定されているので、当該パラシュート１０の中央部等に固定されている場合に比べ、パラシュート１０が展開され易くなる。

また、本実施形態では、凸部２２が発射台１５の推進に対するストッパー機能を果たすので、当該発射台１５が射出されることを防ぐことができる。

また、本実施形態では、発射筒１３の発射口１３ａがパラシュート１０の射出方向とは異なる方向に開口されているので、パラシュート１０の射出後にその縁部が広げられ易くなる。これにより、パラシュート１０が迅速に展開され易くなる。

さらに、本実施形態では、発射体１２が略球状に形成されているため、当該発射体１２が射出後に空気抵抗を受け難く、発射体１２の射出速度が減少し難くなる。これによって、パラシュート１０をより迅速に展開することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

上記実施形態では、凸部２２により発射台１５の推進をストップさせて当該発射台１５の射出を防止することとしたが、これに限定されるものではなく、次のように構成してもよい。図４はパラシュート又はパラグライダー展開装置の発射台の射出を防ぐ構成の変形例を示す図である。図４では一部の構成要素の図示を省略している。なお、上記実施形態と下２桁が同じ符号の部位は、特に示す場合を除き、上記実施形態で説明したものと同様であるので説明を省略する。後記の図５および図６の説明においても同様とする。

図４に示すように、変形例に係るパラシュート又はパラグライダー展開装置２００は、射出方向の末端から先端に向けてパラシュート支持部１１６の幅よりも小さくなるように徐々に縮径されたパラシュートケース１３０を備えている。パラシュート支持部１１６は、パラシュートケース１３０内の下方に配置されており、推進時に当該パラシュート支持部１１６の縁部がパラシュートケース１３０の内壁部分ＴＰに当接するようになっている。このような構成によって、発射台１１５の射出防止を簡単な構成で実現することができる。

また、パラシュート又はパラグライダー展開装置の発射台の射出を防ぐ構成として、次のようなものも適用することができる。

図５に示すように、パラシュート支持部２１６の裏面に固定されたピストン１４５を有している駆動装置１４０を適用してもよい。詳細には、駆動装置１４０は、パイロアクチュエータとして構成され、点火器１４１と、当該点火器１４１の作動により生じる作動用ガスによって推進方向に推進するピストン１４５と、ピストン１４５に接続され、テレスコピック式に連結された筒部材１４２、１４３で構成されると共にピストン１４５の推進に伴って伸長する伸長部材１４４とを備えている。図５は伸長部材１４４が伸長した状態を示している。なお、図５では一部の構成要素の図示を省略している。

ピストン１４５は、筒部材１４３に内挿され、長さ方向にスライド可能となっている。同様に、筒部材１４３は、筒部材１４２に内挿され、長さ方向にスライド可能となっている。このような構成において、無人航空機の落下時に点火器１４１の作動により生じた作動用ガスによって、ピストン１４５が筒部材１４３から突出する方向に推進し、筒部材１４３が筒部材１４２から突出する方向に推進することで、伸長部材１４４全体として伸長する。これによって、パラシュート支持部２１６を推進させることができる。本構成では、上述した通り、ピストン１４５がパラシュート支持部２１６の裏面に固定されているため、発射台２１５の射出を防ぐことが可能となっている。

さらに、図６に示すような、発射台３１５の射出を防ぐ構成を採用してもよい。図６に示すように、垂直支持部３１７の下端には、円形状のパラシュート支持部３１６の径方向の外方に向けて突出した足部３１８（図６の面視では左側の足部３１８および右側の足部３１８）が設けられている。また、発射筒３１３には、上述のスリット部１４と同じスリット部（発射口３１３ａに至るまで切り欠かれたスリット部：図示略）が設けられているが、このスリット部とは別に、パラシュート支持部３１６の射出方向に沿ってスリット部３１３ｂが形成されている。このスリット部３１３ｂは、発射筒３１３の上部分を除いてその肉厚部分が切り欠かれて形成されたものである。上記両側の足部３１８は、発射体３１２に接触しない状態で、スリット部３１３ｂに挿通されている。

また、パラシュートケース３２１には、パラシュート支持部３１６の射出方向に沿ってスリット部３２３が形成されている。このスリット部３２３は、パラシュートケース３２１の上端部分を除いてその肉厚部分が切り欠かれて形成されたものである。上記両側の足部３１８は、さらにスリット部３２３に挿通されている。

上記のような構成において、駆動装置３１９が作動すると、その駆動力によって、パラシュート支持部３１６および足部３１８が推進する。すると、パラシュート支持部３１６により上記駆動力がパラシュート３１０に伝達される。これにより、パラシュート３１０は外方に向けて射出され、これに伴い発射体３１２も発射口３１３ａから射出される、という作用は上述の通りである。ここで、本変形例では、足部３１８は、所定距離を推進した後、スリット部３１３ｂの端部に接触することで係止される。このような構成によって、発射台３１５の射出防止を簡単な構成で実現することができる。なお、スリット部３１３ｂを設けることなく、上述のスリット部１４と同じスリット部（図示略）に足部３１８を挿通した状態で、パラシュート支持部３１６を推進させた後、当該足部３１８を上記スリット部３２３の端部に係止させることで、発射台３１５の射出を防ぐようにしてもよい。

また、上記実施形態では、複数（例えば２つ）の発射体１２および当該発射体１２に対応して発射筒１３を設けることとしたが、これに限定されるものではなく、１つの発射体１２および当該発射体１２を発射する１つの発射筒１３を設けるようにしてもよい。また、３つ以上の発射体１２および３つ以上の発射筒１３を設けてもよい。

さらに、上記実施形態では、発射台１５の推進を止める凸部２２をパラシュートケース２１に設けるようにしたが、これに限定されるものではなく、パラシュートケース２１にスリット部を設け、当該スリット部の端部に係止される被係止部を発射台１５に設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、発射筒１３の発射口１３ａをパラシュート１０の射出方向とは異なる方向に開口することとしたが、これに限らず、発射口１３ａをパラシュート１０の射出方向と同一方向に開口してもよい。

１０、１１０、３１０ パラシュート
１１、３１１ 連結紐
１２、３１２ 発射体
１３、３１３ 発射筒
１３ａ、３１３ａ 発射口
１４ スリット部
１５、１１５、２１５、３１５ 発射台
１６、１１６、２１６、３１６ パラシュート支持部（支持部）
１７、１１７、２１７、３１７ 垂直支持部
１９、１１９、１４０、３１９ 駆動装置
２０、１２０、３２０ ベース部
２１、１３０、３２１ パラシュートケース（ケース）
２２ 凸部（係止部）
３０ 無人航空機
３１ 機体
３２ 推進機構
３３ 脚部
１００、２００、３００ パラシュート又はパラグライダー展開装置
１４１ 点火器
１４２、１４３ 筒部材
１４４ 伸長部材
１４５ ピストン
３１３ｂ スリット部
３１８ 足部（係止部）
３２３ スリット部
ＴＰ パラシュートケース（ケース）の内壁部分

Claims (8)

1. パラシュート又はパラグライダーと、
   前記パラシュート又は前記パラグライダーに連結紐により連結された１個又は複数個の発射体と、
   前記発射体の推進方向を規制し、前記推進方向に沿ってスリット部が形成されると共に前記発射体に対応して設けられた発射筒と、
   前記パラシュート又は前記パラグライダーを支持する支持部を有している発射台と、
   前記パラシュート又は前記パラグライダーを射出方向に射出するための駆動力を前記発射台に与える駆動装置と、を備え、
   前記連結紐は前記スリット部に挿通されており、前記パラシュート又は前記パラグライダーの射出時に前記発射体は前記連結紐に引っ張られ射出されるように構成されていることを特徴とするパラシュート又はパラグライダー展開装置。
2. 前記連結紐の一端は、前記パラシュート又は前記パラグライダーの縁部に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のパラシュート又はパラグライダー展開装置。
3. 前記パラシュート又は前記パラグライダーを収納するケースをさらに備え、
   前記発射台は前記ケース内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のパラシュート又はパラグライダー展開装置。
4. 前記発射台又は前記ケースには、前記発射台の推進を止める係止部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のパラシュート又はパラグライダー展開装置。
5. 前記駆動装置は、前記発射台に固定され且つ作動用ガスにより前記推進方向に推進するピストンを備え、前記作動用ガスにより前記ピストンを推進させるパイロアクチュエータであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のパラシュート又はパラグライダー展開装置。
6. 前記発射筒は、前記パラシュート又は前記パラグライダーの射出方向と同一方向又は異なる方向に開口された発射口を有していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のパラシュート又はパラグライダー展開装置。
7. 前記発射体は球状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のパラシュート又はパラグライダー展開装置。
8. 機体と、
   前記機体に結合される請求項１乃至７の何れか１項に記載のパラシュート又はパラグライダー展開装置と、
   前記機体に結合され、前記機体を推進させる１個又は複数個の推進機構と、を備えることを特徴とする無人航空機。

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