JP2019529199A - 多目的航空機 - Google Patents

Abstract

【課題】プロペラのブレードの長さを短縮でき、これによって、ヘリポート及び格納庫の面積の削減を可能とし、プロペラの推進力を増すことができ、比較的高速な飛行を可能とし、事故の際に受ける被害を減らす。【解決手段】プロペラと、エンジンを備える機械ユニットと、が搭載されたフレームを備える多目的航空機が開示され、キャビンがフレームの内部に連結されている。フレームは、上下円板と、上下円板を相互接続する湾曲支柱と、から構成され、突出及び後退可能な２つ以上のアームを備え、プロペラが各アームの先端に設けられている。キャビンは、円板部材を備え、円板部材の前端、後端、左端、及び右端に設けられた少なくとも４つのコネクタを更に備え、各コネクタの先端は、キャビンの回動を誘導するように、フレームのレールに取り付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、一般的には、有人航空機に関し、特に、（ドローンで頻繁に見られるような）複数の垂直上昇型プロペラと、少なくとも１名を収容できる本体における１つ又は複数のキャビンと、から構成される有人航空機に関する。

人類が都市に移り住み続け、商業用輸送及び人類自身の輸送が無数の道路でますます増加するにつれて、交通渋滞、公害、及び事故などの問題が悪化している。一方、飛行機などの従来型の航空輸送は、滑走路及び格納庫が必要であるだけでなく、墜落事故の際の死亡率がほぼ１００％である。そのため、航空輸送は、地上輸送に比べると一般的に敬遠されがちで、心配の種でもある。

ヘリコプタとして知られる航空機は一般的に、機体と、複数のプロペラと、揚力及び推進力を生成するために、プロペラを回転させる動力装置と、から構成される。プロペラは一般的に、２〜５枚の回転ブレードを有し、ヘリコプタの本体の前面及び後面に位置する軸に取り付けられている。このようなヘリコプタは、主プロペラによって生成された揚力と、主プロペラの回転角度の傾きから得た推進力と、を同時に使用する。ヘリコプタの欠点の１つは、本体が揚力を生成しないため、主プロペラが主に揚力を生成しなければならないことである。そのため、ヘリコプタの前進速度は遅い。ヘリコプタの別の欠点は、主プロペラが揚力と推進力との両方を生成するため、主プロペラのブレードが長いことである。そのため、ヘリコプタは、大規模なヘリポートだけでなく、大きな格納庫も必要である。更に、ヘリコプタは、他の従来の航空機と同様に、墜落の際に多数の死傷者を出さないようにする安全装置がない。

上記の問題を解決するために、次の要件を満たす航空機を提供することが本発明の目的である。
１．地上輸送よりも安全である。
２．滑走路を必要としないため、ユーザは、自身の土地家屋又は自身で選んだ他の土地での離陸又は着陸が可能になる。
３．低燃費である。
４．手頃な価格であるため、自動車を購入できる人なら誰でも入手できる。
５．操作のための特殊訓練が不要である。
その結果、汎用化が可能である。

本発明の目的は、プロペラのブレードの長さを短縮でき、これによって、ヘリポート及び格納庫の面積の削減を可能とし、プロペラの推進力を増すことができ、比較的高速な飛行を可能とし、事故の際に受ける被害を減らすことができる航空機を考案することにより上記問題を解決することである。

本発明の目的は、多目的航空機を提供することにより達成でき、該多目的航空機は、少なくとも１つのプロペラと、エンジンを備える機械ユニットと、が搭載されているフレームと、フレームの内部に連結されたキャビンと、を備え、フレームは、それぞれが突出及び後退可能な２つ以上のアームを備え、プロペラが各アームの外端に設けられ、キャビンは、前端、後端、左端、及び右端のそれぞれにコネクタを含み、これらのコネクタのそれぞれはまた、キャビンが回動できるように誘導するように、フレームのレールに取り付けられている。

更に、本発明の航空機では、キャビンは、円板部材を設けることができ、円板部材は、前端、後端、左端、及び右端のそれぞれにコネクタを備えることができ、フレームの両側は、突出及び後退可能なプロペラを備えることができる。また、本発明の航空機において、より大きな収容スペースが必要な場合に、追加フレームを提供できる。

上記構成によれば、本発明では、２つ以上のプロペラがフレームから突出することができるように取り付けられているので、比較的小さいサイズを有するようにプロペラを形成することができる。更に、内側に後退できるアームにプロペラが取り付けられているため、係留時又は格納庫内での航空機の占有面積を減少させることができる。

また、本発明では、プロペラの角度を調節して、プロペラが発生する揚力又は推進力を選択的に増加させることができる。そのため、十分な揚力が提供されると、プロペラは、自身の動作が揚力と比較して大きな推進力を発生するように調節することができ、それによって、航空機の前進速度を増加させることができる。特に、キャビン周辺の円板部材はまた、揚力を生成することができる。キャビン周辺の円板部材が揚力を発生させると、プロペラは、動力を使用して、揚力よりも大きい推進力を得て、それ故に、航空機の前方移動速度を更に増加させることができる。

加えて、本発明では、キャビンは、水中で十分な浮力を有することができ、それ故に、ボートとして機能することができる。ここで、キャビン周辺に設けられた円板部材は、水中翼として機能し、これによって、キャビンは、水面に浮かびながら走行できる。その結果、消費電力を低減しながら確実に高速走行を行うことができる。

更に、本発明では、衝突のような緊急事態が発生した場合、フレームが衝撃を吸収することができ、キャビン内の乗員の安全性を高めることができる。

下部収容空間が適用された本発明の一実施形態を示す側面図である。 突出及び後退可能なプロペラブレードを適用した本発明の実施形態を示す平面図である。 機械ユニットを省略した、フレーム及びキャビンのみを示す斜視図である。 前側及び後側のそれぞれに設けられた２対と、左側及び右側のそれぞれに設けられた２対と、を含む、８つのプロペラを有する本発明の別の実施形態を示す、部分的に切り取られた断面図を含む平面図である。 本発明の一実施形態の３Ｄモデリング図である。 本発明の一実施形態の３Ｄモデリング図である。 本発明の一実施形態の３Ｄモデリング図である。 本発明の一実施形態の３Ｄモデリング図である。 本発明の一実施形態の３Ｄモデリング図である。

本発明は、プロペラ１１と、エンジンを備える機械ユニット１０と、が搭載されたフレーム１と、フレーム１の内部に連結されたキャビン２と、を備え得る、多目的航空機を提供する。フレーム１は、上下円板１０１、１０２と、上下円板１０１、１０２を相互接続する湾曲支柱１１１、１１２、１１３、１１４とから構成することができる。２つ以上のアーム１２を、突出及び後退可能な形態でフレームに設けてもよく、少なくとも１つのプロペラ１１を各アーム１２の先端に設けてもよい。

キャビン２は、前端及び後端に設けられたコネクタ２１を備えることができ、各コネクタ２１の先端をフレーム１のレール１３に取り付けて、キャビン２１の回動を誘導することができる。

また、本発明では、突出及び後退可能な形態でフレーム１に取り付けられ、少なくとも一つのプロペラ１１がそれぞれ設けられたアーム１２のうち、少なくとも１つのアーム１２は、先端に屈曲自在ジョイント１２１を有し、プロペラ１１の方向が最大９０度変化することができるように、プロペラ１１を屈曲自在ジョイント１２１に接続することができる。

また、本発明において、フレーム１の両側には、突出及び後退可能なブレード１４が設けられている。

また、本発明では、キャビン２の周囲に円板部材３が設けられており、板部材３の前端、後端、左端、及び右端にコネクタ２１を取り付けることができる。

また、本発明では、過度の回動を防止するために、キャビン２のコネクタ２１がストッパ１６によって制御されるように、フレーム１のレール１３の上端及び下端にストッパ１６を設けてもよい。巻線２２を設けて、キャビン２の前方回動力及び後方回動力を提供するように、コネクタ２１とフレーム１とを相互接続する。

発明の態様

以下、本発明を添付の図面を参照してより詳細に説明する。

本発明は、航空機の最大の脆弱性である安全上の懸念に対する不安を軽減するために、コンパクトな形態を達成することによって離陸又は着陸に必要な面積を最小限にし、化石燃料エンジンが稼働していないときにバッテリが動作を引き継ぐことができるように、化石燃料エンジンと高容量バッテリとの両方をエネルギー源として使用することによって、燃料を節約し、大気汚染を減らし、限られた燃料貯蔵から生じる問題を防ぐために、飛行機、ヘリコプタ、無人の乗り物（例：ドローン）などのよく知られた航空機の原理を組み合わせるように設計されている多目的航空機を提供する。

図１に示すように、本発明の多目的航空機は、プロペラ１１と、エンジンを備える機械ユニット１０と、が搭載されたフレーム１を備えることができ、キャビン２は、フレーム１の内部に連結されている。フレーム１は、例えば、化石燃料を使用するエンジンと、大容量バッテリを使用するモータ装置と、から構成される動力装置を備えてもよい（エンジンを含む動力装置の詳細な図示及び説明は省略する）。フレームは、上下円板１０１、１０２と、上下円板１０１、１０２を連結する４つの湾曲支柱１１１、１１２、１１３、１１４と、から構成することができ、突出及び後退可能な２つ以上のアーム１２を備えてもよい。少なくとも１つのプロペラ１１が各アーム１２の先端に設けられていてもよく、４〜８つのプロペラが取り付けられていてもよい。これらのプロペラのうち、左右のプロペラは、揚力を発生させる役割を果たすことができ、前後のプロペラは、推進力を発生させる役割を果たすことができる。

多目的航空機では、キャビン２は、前端及び後端に設けられたコネクタ２１を備えてもよく、各コネクタ２１の先端は、キャビン２の回動を誘導するように、フレーム１のレール１３に取り付けることができる。

キャビン２は、土星の環のようにキャビン２を取り囲む円板部材３が設けられていてもよく、コネクタ２１は、プレート３の前端及び後端並びに左端及び右端にそれぞれ設けられてもよい。コネクタ２１を介してフレーム１のレール１３に取り付けられているキャビン２は、板部材３を設けることにより、大きな揚力を得ることができる。４つのコネクタ２１のうち、左右のコネクタ２１は、キャビン２の前後面を垂直に移動させるときの軸の役割を果たし、前後のコネクタ２１は、キャビン２が左右に回動するときの軸の役割を果たす。

機械ユニット１０とキャビン２とは、分離可能に連結されてもよい。機械ユニット１０とキャビン２との分離可能な連結構造として、図１に示すように、一般的な連結構造を選択し、実施することができるが、キャビン２が連結されたフレーム１にシャフトを用いて取り付けられた複数のフック２０は、機械ユニット１０の底板に引っ掛けて保持することができる。このようなフック連結構造は、スキーリゾートにおけるケーブルとリフトとの連結構造から容易に適合させることができる。

機械ユニット１０は、化石燃料を使用するエンジンと、大容量バッテリを使用するモータ装置と、を含む（両者の詳細な図示及び説明は省略する）。

更に、図１に示すように、多目的航空機では、フレーム１は、貨物を積載するための貨物室として収容スペースフレーム１５を使用することができ、又は航空機の使用を多様化できる乗客輸送用乗客用キャビンとして使用することができるように、フレーム１の下に収容スペースフレーム１５を更に備えてもよい。

更に、図２に示すように、フレーム１は、両側に突出及び後退可能なブレード１４を備えてもよい。ブレード１４は、一般的な飛行機の翼のような揚力を提供することができる。このように、ブレード１４が飛行中に揚力を提供するとき、プロペラ１１は、より多くの推進力を提供するように機能できる。したがって、本発明は、飛行速度の飛躍的な向上を図ることができる。また、ブレード１４は、飛行中の左右方向の揺れを減衰させる働きをする。

また、本発明の多目的航空機では、キャビン２を左端及び右端のコネクタを用いてフレーム１に取り付ける際に、キャビン２の前側及び後側をコネクタの周りに垂直に回動させることができ、操縦士が前方視野を維持しやすくするのを助けるように、キャビンが水平バランスを容易に維持することを確実にすることができる。また、キャビン２の底面の前側は、キャビン２の底面が前方に飛行しながら揚力を提供できるように、揚力を発生させるのに適した角度で傾斜することができるので、揚力を補充することが可能になる。

また、本発明の多目的航空機では、突出及び後退可能な形態で、フレーム１に対して取り付けられ、それぞれが少なくとも一つのプロペラ１１が設けられたアーム１２のうち、少なくとも１つのアーム１２は、先端に屈曲自在ジョイント１２１を有することができ、プロペラ１１は、屈曲自在ジョイント１２１に接続することができる。

屈曲自在ジョイント１２１は、プロペラが発生させた推進力の方向を任意に変化させることができ、これによって、例えば、プロペラが、主に揚力を得たり、主に推進力を得たり、又は揚力と推進力の両方を得たりするようにすることにより、力の作用方向を選択することができる。一例では、屈曲自在ジョイント１２１は、航空機が上方に移動するときに全てのプロペラの回転面が水平に整列し、航空機が前方に移動するときに前方の推進力を得るようにプロペラのうちの全部又は一部が整列することができるように、屈曲することができる。プロペラが整列する方向は、必要な揚力及び必要な推進速度に基づいて、任意に決定することができ、効率的な運転が可能となる。

図２に示すように、４つのプロペラ１１を設けてもよいが、図４に示すように、前後側にそれぞれ設けた２対、及び左右側にそれぞれ設けた２対を含む８つのプロペラが設けられていてもよい。

フレーム１のレール１３には、上端及び下端にストッパ１６が設けられて、コネクタ２１がレール１３から分離することを防止するために、キャビン２のコネクタ２１がレール１３の上を過度に回動するのを防止することができる。キャビン２の前側及び後側がキャビンの左側及び右側に設けられたコネクタの周りを垂直に回動するために必要な回動力は、前後コネクタ２１並びにフレーム１の上端及び下端を相互接続する巻線２２を巻き取るか、又は巻取りを解除することにより得ることができる。

本発明は、添付図面を参照して上述したが、記載された実施形態は、本発明の主題に含まれる様々な実施形態のうちの１つに過ぎず、本発明を容易に実施するように、当業者を支援することが目的である。

本発明が上述した実施形態に限定されないことは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、以下の請求の範囲に基づいて解釈されるべきであり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内においてなされる、請求の範囲と同等の範囲内にある様々な変更、追加、置換等を含む全ての技術的思想は、本発明の範囲に属すると理解すべきである。更に、図中の要素のいくつかは、本発明の構成をより明確に説明するために提供され、実際の状態と比較して拡大又は縮小されていることに留意されたい。また、以下の請求の範囲に記載された参照番号は、理解を助けるために提供されただけであり、本発明の形状又は構造を添付の図面に限定することを意図するものではない。

１：フレーム
１０１、１０２：円板
１１１、１１２、１１３、１１４：湾曲支柱
１０：機械ユニット
１１：プロペラ
１２：アーム
１２１：屈曲自在ジョイント
１３：レール
１４：ブレード
１５：収容空間フレーム
１６：ストッパ
２：キャビン
２１：コネクタ
２２：巻線
３：プレート部材

本発明の目的は、多目的航空機を提供することにより達成でき、該多目的航空機は、複数のプロペラと、エンジンを備える機械ユニットと、が搭載されているフレームと、フレームの内部に連結され、前端、反対側の後端、左端、及び反対側の右端を有するキャビンと、を備え、フレームは、それぞれが突出及び後退可能な２つ以上のアームを備え、複数のプロペラの少なくとも１つが各アームの外端に設けられ、キャビンは、前端、後端、左端、及び右端のそれぞれにコネクタを含み、これらのコネクタのそれぞれはまた、キャビンが回動できるように誘導するように、フレームのレールに取り付けられている。

Claims (5)

1. プロペラ（１１）と、エンジンを備える機械ユニット（１０）と、が搭載されているフレーム（１）と、
   前記フレーム（１）の内部に連結されたキャビン（２）と、を備え、
   前記フレーム（１）は、上下円板（１０１、１０２）と、前記上下円板（１０１、１０２）を相互接続する湾曲支柱（１１１、１１２、１１３、１１４）と、から構成され、
   前記フレーム（１）は、突出及び後退可能な２つ以上のアーム（１２）を備え、前記プロペラ（１１）が各アーム（１２）の先端に設けられ、
   前記キャビン（２）は、前記キャビン（２）の前端、後端、左端、及び右端に設けられたコネクタ（２１）を備え、各コネクタ（２１）の先端は、前記キャビン（２）の回動を誘導するように、前記フレーム（１）のレール（１３）に取り付けられている、多目的航空機。
2. 突出及び後退可能な形態で、前記フレーム（１）に取り付けられ、それぞれプロペラ（１１）が設けられている前記アーム（１２）のうち、少なくとも１つのアーム（１２）は、先端に、前記プロペラ（１１）が屈曲可能ジョイント（１２１）に接続するように、前記屈曲可能ジョイント（１２１）を有する、請求項１に記載の多目的航空機。
3. 前記フレーム（１）は、突出及び後退可能な形態で設けられたブレード（１４）を両側に備える、請求項１に記載の多目的航空機。
4. 前記キャビン（２）は、円板部材（３）を備え、前記コネクタ（２１）は、前記板部材（３）の前端、後端、左端、及び右端に取り付けられている、請求項１に記載の多目的航空機。
5. 前記フレーム（１）の前記レール（１３）は、上端及び下端にストッパ（１６）を備え、過度の回動を防止するように、前記キャビン（２）の前記コネクタ（２１）が前記ストッパ（１６）によって制御され、
   各コネクタ（２１）及び前記フレーム（１）は、前記キャビン（２）の前方及び後方の回動力を提供するように構成された巻線（２２）によって互いに接続されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多目的航空機。

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