JP2020026270A - Rotary wing aircraft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、本発明は、複数の回転翼を有する回転翼機に関する。 The present invention relates to a rotary wing machine having a plurality of rotary wings.
例えばスポーツやコンサートといった各種イベント、或いはビルやマンションといった建築設備の調査等において、ドローン又はマルチコプターと呼ばれる回転翼機を用いた空撮が行われることがある。この種の回転翼機は空撮用途以外にも、荷物の運搬などの分野にも応用されつつある。特許文献１には、複数の回転翼を有する回転翼機と、回転翼機の中心部から鉛直下方に設置される支持部と、支持部の鉛直下方の端部に設置される搭載部と、搭載部の底部に接続される繋留ロープからなり、搭載部の鉛直下方の端部に繋留ロープの一端が接続され、繋留ロープの他端が地上に係止される空撮用回転翼機システムが開示されている。 For example, in various events such as sports and concerts, and surveys of building equipment such as buildings and condominiums, aerial photography using a rotary wing machine called a drone or a multicopter may be performed. This kind of rotary wing aircraft is being applied to fields such as luggage transportation in addition to aerial photography. Patent Document 1 discloses a rotary wing machine having a plurality of rotary wings, a support portion installed vertically below a center portion of the rotary wing machine, and a mounting portion installed at a vertically lower end of the support portion. An aerial photography rotary wing machine system is composed of a mooring rope connected to the bottom of the mounting portion, one end of the mooring rope is connected to the vertically lower end of the mounting portion, and the other end of the mooring rope is locked to the ground. It has been disclosed.
回転翼機１は、図１３に示すような姿勢で、各回転翼Ｐを同じ回転数（正確には単位時間当たりの回転数、以下において同じ）で回転させて上方に浮上する。このとき、例えば回転数レベルの上限を１０と仮定すると、上昇時の回転数レベルを６（図中括弧書きの数字、以下において同じ）とする。回転翼機１は所望の高度に至ると、各回転翼Ｐによる揚力と機体にかかる重力とが釣り合う程度に回転数を下げることで、空中停止（ホバリング）する。このとき回転数レベルを例えば５とする。回転翼機１は、水平方向に移動する場合には、進行方向に向かって前方にある回転翼Ｐの回転数を下げ（例えば回転数レベル３）、進行方向に向かって後方にある回転翼Ｐの回転数を上げる（例えば回転数レベル７）。これにより、図１４に示すように、回転翼機１は、進行方向に向って前下がりに傾いた姿勢を維持したまま、矢印ａ方向に移動する。回転翼機１の機体が傾いているときには、例えばカメラなどの重量物Ｇによる回転モーメントＭが揚力の中心Ｕの周りに生じるため、この回転モーメントＭを打ち消して同じ姿勢を維持するべく、進行方向前方にある回転翼Ｐよりも後方にある回転翼Ｐの回転数を多くする必要がある。 In the attitude shown in FIG. 13, the rotary wing machine 1 rotates each rotary wing P at the same rotational speed (more precisely, the rotational speed per unit time, hereinafter the same) and floats upward. At this time, for example, assuming that the upper limit of the rotational speed level is 10, the rotational speed level at the time of ascending is set to 6 (the number in parentheses in the figure, the same applies hereinafter). When the rotary wing machine 1 reaches a desired altitude, the rotary wing machine 1 stops in the air (hovering) by reducing the number of rotations to such an extent that the lift force of each rotary wing P and the gravitational force applied to the body are balanced. At this time, the rotation speed level is set to, for example, 5. When moving in the horizontal direction, the rotary wing machine 1 lowers the rotational speed of the rotary wing P located forward in the traveling direction (for example, the rotation speed level 3), and moves the rotary wing P located rearward in the traveling direction. Is increased (for example, rotation speed level 7). Accordingly, as shown in FIG. 14, the rotary wing machine 1 moves in the direction of arrow a while maintaining the posture inclined forward and downward in the traveling direction. When the body of the rotary wing aircraft 1 is tilted, for example, a rotational moment M due to a heavy object G such as a camera is generated around the center U of the lift, and the traveling direction is set to cancel the rotational moment M and maintain the same posture. It is necessary to increase the number of rotations of the rotor P behind, compared to the rotor P ahead.
特許文献１（特に図７、８）においては、関節部材Ｒを設けることによって、回転翼機１の姿勢に関わらず重量物Ｇが回転翼機１の鉛直下方に位置するように調整可能な仕組みが開示されている。しかし、このような仕組みを採用したとしても、図１４に示すように、重量物Ｇを支持する関節部材Ｒと揚力の中心Ｕとが完全に一致しているわけではないため、やはり揚力の中心Ｕ周りの回転モーメントＭが少なからず生じてしまう。よって、例えば進行方向前方にある回転翼Ｐの回転数レベルを４にして進行方向後方にある回転翼Ｐの回転数レベル６にするといったように、両回転翼の回転数に多少の差を設けなければならない。 In Patent Literature 1 (especially, FIGS. 7 and 8), by providing the joint member R, a mechanism capable of adjusting the weight G so as to be positioned vertically below the rotary wing machine 1 regardless of the attitude of the rotary wing machine 1. Is disclosed. However, even if such a mechanism is employed, as shown in FIG. 14, the joint member R supporting the heavy object G and the center of lift U do not completely coincide with each other. Notably, a rotational moment M around U is generated. Therefore, a slight difference is provided between the rotation speeds of the two blades, for example, setting the rotation speed level of the rotor blade P located forward in the traveling direction to 4 and setting the rotation speed level of the rotor blade P located rearward in the traveling direction to 6. There must be.
このように回転翼機１が水平方向に進行するために進行方向前方及び後方の回転翼Ｐの回転数に差を設けた場合には、水平方向に移動する期間にわたって、進行方向後方の回転翼Ｐの出力を高い状態で維持しなければならないため、例えばモータの発熱等による故障が発生するなど、各種の問題が考えられる。 In the case where the rotational speed of the rotary blades P in the forward and rearward directions in the traveling direction is made different so that the rotary wing machine 1 travels in the horizontal direction, the rotors in the rearward direction in the traveling direction are maintained over the period of moving in the horizontal direction. Since the output of P must be maintained at a high state, various problems are conceivable, for example, a failure occurs due to heat generation of the motor or the like.
そこで、本発明は、複数の回転翼を有する回転翼機が水平方向を含む方向に進行する場合に、進行方向前方及び後方の各回転翼の回転数の差を従来よりも小さくすることを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to reduce the difference between the rotational speeds of the front and rear rotors in the traveling direction when the rotor having multiple rotors travels in a direction including the horizontal direction. And
本発明によれば、飛行部と、本体部と、前記飛行部及び前記本体部を所定の範囲で搖動可能に接続する接続部とを備えた回転翼機であって、
前記飛行部は、複数の回転翼と、前記複数の回転翼を支持するアーム部とを備えており、
前記本体部は、上下方向に延びる棒状部と、当該棒状部の上端及び下端に夫々設けられた第１搭載部及び第２搭載部とを備えており、
前記接続部は、進行方向と直交する水平軸周りに前記本体部を搖動可能にする第１接続部と、前記水平軸と直交し且つ前記水平軸に沿ってみた場合に前記進行方向と所定の仰角をなす斜交軸周りに前記支持棒を搖動可能にする第２接続部とを有している、
回転翼機が得られる。
According to the present invention, there is provided a rotary wing aircraft including a flying section, a main body section, and a connecting section that connects the flying section and the main body section so as to swing in a predetermined range,
The flight unit includes a plurality of rotors, and an arm unit that supports the plurality of rotors,
The main body includes a bar-shaped portion extending in the vertical direction, and a first mounting portion and a second mounting portion provided at an upper end and a lower end of the bar-shaped portion, respectively.
The connection portion is a first connection portion capable of swinging the main body around a horizontal axis orthogonal to the traveling direction, and the traveling direction is a predetermined direction orthogonal to the horizontal axis and when viewed along the horizontal axis. A second connecting portion that allows the support rod to swing about an oblique axis forming an elevation angle,
A rotorcraft is obtained.
本発明による回転翼機は以下の構成を備える。
［構成１］
飛行部と、本体部と、前記飛行部及び前記本体部を所定の範囲で搖動可能に接続する接続部とを備えた回転翼機であって、
前記飛行部は、複数の回転翼と、前記複数の回転翼を支持するアーム部とを備えており、
前記本体部は、上下方向に延びる棒状部と、当該棒状部の上端及び下端に夫々設けられた第１搭載部及び第２搭載部とを備えており、
前記接続部は、進行方向と直交する水平軸周りに前記本体部を搖動可能にする第１接続部と、前記水平軸と直交し且つ前記水平軸に沿ってみた場合に前記進行方向と所定の仰角をなす斜交軸周りに前記本体部を搖動可能にする第２接続部とを有している、
回転翼機。
［構成１］
構成１に記載の回転翼機であって、
前記水平軸と前記斜交軸との交点は、前記複数の回転翼が回転することによって機体に発生する揚力の略中心位置にあることを特徴とする
回転翼機。
［構成２］
構成１に記載の回転翼機であって、
前記水平軸と前記斜交軸との交点は、前記本体部の重心にあることを特徴とする
回転翼機。
［構成３］
構成１乃至構成３のいずれかに記載の回転翼機であって、
前記第１搭載部の位置は、前記本体部から後方にずれており、
前記第２搭載部の位置は、前記本体部から前方にずれている、
回転翼機。
［構成４］
構成１乃至構成４のいずれかに記載の回転翼機であって、
前記飛行部を進行方向に傾けるようにして進行方向に移動し
前記仰角は、少なくとも進行方向への飛行時に前記斜交軸が水平となり得る角度である、
回転翼機。
The rotary wing machine according to the present invention has the following configuration.
[Configuration 1]
A rotary wing aircraft including a flying section, a main body section, and a connecting section that connects the flying section and the main body section so as to swing in a predetermined range,
The flight unit includes a plurality of rotors, and an arm unit that supports the plurality of rotors,
The main body includes a bar-shaped portion extending in the vertical direction, and a first mounting portion and a second mounting portion provided at an upper end and a lower end of the bar-shaped portion, respectively.
The connection portion is a first connection portion capable of swinging the main body around a horizontal axis orthogonal to the traveling direction, and the traveling direction is a predetermined direction orthogonal to the horizontal axis and when viewed along the horizontal axis. A second connecting portion that allows the main body portion to swing around an oblique axis forming an elevation angle,
Rotary wing aircraft.
[Configuration 1]
The rotary wing aircraft according to Configuration 1, wherein:
An intersection between the horizontal axis and the oblique axis is substantially at a center position of a lift generated in the body by rotation of the plurality of rotors.
[Configuration 2]
The rotary wing aircraft according to Configuration 1, wherein:
The intersection between the horizontal axis and the oblique axis is located at the center of gravity of the main body.
[Configuration 3]
The rotary wing aircraft according to any one of Configurations 1 to 3, wherein
The position of the first mounting portion is shifted rearward from the main body portion,
The position of the second mounting portion is shifted forward from the main body portion,
Rotary wing aircraft.
[Configuration 4]
The rotary wing aircraft according to any one of Configurations 1 to 4, wherein
The flight unit is moved in the traveling direction so as to be inclined in the traveling direction, and the elevation angle is an angle at which the oblique axis can be horizontal at least when flying in the traveling direction.
Rotary wing aircraft.
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転翼機１０の構成を示す斜視図であり、図２は、回転翼機１０を図１における矢印Ｘ方向から見たときの側面図であり、図３は、回転翼機１０を図１における矢印Ｙ方向から見たときの平面図である。本実施形態では、複数の回転翼を有する回転翼機として、４ロータータイプのマルチコプターを例に挙げて説明する。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a rotary wing machine 10 according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view when the rotary wing machine 10 is viewed from an arrow X direction in FIG. FIG. 3 is a plan view of the rotary wing machine 10 as viewed from the direction of arrow Y in FIG. In the present embodiment, a 4-rotor type multicopter will be described as an example of a rotary wing machine having a plurality of rotary wings.
回転翼機１０の中心部１５は、上方から見たときに回転翼機１０の中心に設けられている。中心部１５の側面からは、４本のアーム部１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄが等間隔となるように、つまり隣り合う各アーム部の長手方向がなす角度が９０度となるように、四方向に延伸している。アーム部１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄはそれぞれ、回転翼部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを支持する手段である。アーム部１４Ａ及び回転翼部１１Ａ、アーム部１４Ｂ及び回転翼部１１Ｂ、アーム部１４Ｃ及び回転翼部１１Ｃ、アーム部１４Ｄ及び回転翼部１１Ｄは、いずれも同じ構成であるため、以下ではアーム部１４Ａ及び回転翼部１１Ａの構成を例に挙げて説明する。なお、本実施形態では、アーム部１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄは、それぞれ回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと干渉しないように、それらの可動範囲を避けるようにして、下に凸の屈曲した形状になっているが、回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと干渉しないのであれば必ずしも図１に例示した形状にする必要はない。 The center portion 15 of the rotary wing machine 10 is provided at the center of the rotary wing machine 10 when viewed from above. From the side surface of the central portion 15, the four arm portions 14A, 14B, 14C, and 14D are arranged in four directions so that they are at equal intervals, that is, the angle between the longitudinal directions of the adjacent arm portions is 90 degrees. Stretched. The arms 14A, 14B, 14C, 14D are means for supporting the rotary wings 11A, 11B, 11C, 11D, respectively. The arm 14A and the rotary wing 11A, the arm 14B and the rotary wing 11B, the arm 14C and the rotary wing 11C, and the arm 14D and the rotary wing 11D have the same configuration. The configuration of the rotary wing 11A will be described as an example. In the present embodiment, the arms 14A, 14B, 14C, and 14D are bent downwardly convex so as not to interfere with the rotors 12A, 12B, 12C, and 12D, respectively, so as to avoid their movable ranges. Although it has a shape, the shape does not necessarily need to be the shape illustrated in FIG. 1 as long as it does not interfere with the rotors 12A, 12B, 12C, and 12D.
アーム部１４Ａの中心部１５から遠いほうの先端部分には、回転翼部１１Ａが取り付けられている。回転翼部１１Ａは、回転翼１２Ａ及び動力部１３Ａを備えている。回転翼１２Ａは、動力部１３Ａからの出力を回転翼機１０の推進力へと変換するための手段である。なお、図に例示した回転翼１２Ａは２枚羽根であるが、３枚以上の羽を有するものであってもよい。動力部１３Ａは、例えば電気モータ又は内燃エンジンなどの動力発生手段である。本実施形態では、動力部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄとして、回転方向が異なる電気モータ（右回転モータ及び左回転モータ）を２つずつ用いるものとし、動力部１３Ａ、１３Ｃが左回転モータであり、動力部１３Ｂ、１３Ｄが右回転モータである。動力部１３Ａはアーム部１４Ａに固定されており、動力部１３Ａの回転軸は回転翼１２Ａに固定されている。図３に示すように、各回転翼部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの回転軸は、上方から見たときに中心部１５を中心とする同心円上に等間隔に配置されている。 A rotating wing 11A is attached to a distal end of the arm 14A farther from the center 15 thereof. The rotary wing 11A includes a rotary wing 12A and a power unit 13A. The rotary wing 12A is a means for converting an output from the power unit 13A into a propulsion force of the rotary wing machine 10. Although the rotating blade 12A illustrated in the figure has two blades, it may have three or more blades. The power unit 13A is a power generation unit such as an electric motor or an internal combustion engine. In the present embodiment, it is assumed that two electric motors (right rotation motor and left rotation motor) having different rotation directions are used as the power units 13A, 13B, 13C, and 13D, and the power units 13A and 13C are left rotation motors. , The power units 13B and 13D are right rotation motors. The power unit 13A is fixed to the arm unit 14A, and the rotation axis of the power unit 13A is fixed to the rotary blade 12A. As shown in FIG. 3, the rotation axes of the rotary wing portions 11A, 11B, 11C, and 11D are arranged at equal intervals on a concentric circle centered on the center portion 15 when viewed from above.
第１搭載部２５は、物体を搭載する手段であり、例えば空撮を行うためのカメラ２８と、そのカメラの向きを変える駆動機構（図示せず）と、カメラ２８及び駆動機構を制御する制御装置（図示せず）等の物体を搭載している。制御装置によって、カメラ２８の撮影動作や、カメラ２８を左右に回転させるパン動作或いはカメラ２８を上下に傾けるチルト動作などが制御される。さらに、回転翼機１０においては、動力部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、カメラ２８及び制御装置などを駆動させるための電源と、ラジオコントロール用の受信機と、回転翼機１０の姿勢を把握するための水平器など（いずれも図示せず）も必要に応じて搭載されるが、これらは第１搭載部２５に搭載されていてもよいし、前述した中心部１５に設けられたスペースに搭載されていてもよい。また、制御装置もこの中心部１５に設けられたスペースに搭載されていてもよい。 The first mounting section 25 is a means for mounting an object, for example, a camera 28 for performing aerial photography, a driving mechanism (not shown) for changing the direction of the camera, and a control for controlling the camera 28 and the driving mechanism. An object such as a device (not shown) is mounted. The control device controls a shooting operation of the camera 28, a pan operation of rotating the camera 28 left and right, a tilt operation of tilting the camera 28 up and down, and the like. Further, in the rotary wing machine 10, the power source for driving the power units 13A, 13B, 13C, 13D, the camera 28, the control device, and the like, a radio control receiver, and the attitude of the rotary wing machine 10 are grasped. (Not shown) are mounted as needed, but they may be mounted on the first mounting portion 25 or mounted in the space provided in the central portion 15 described above. It may be. Further, the control device may be mounted in a space provided in the central portion 15.
中心部１５の下面には接続部１６が固定されている。接続部１６は、第１搭載部２５が回転翼機１０の機体に対して所定の範囲で移動可能となるように、支持棒２１及び中心部１５を介して第１搭載部２５をアーム部１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄに接続する手段である。接続部１６は、例えばボールジョイントなどの関節機構であり、第１搭載部２５及び支持棒２１を回転可能に支持している。本実施形態では、接続部１６は、回転翼機１０の下方のほぼ半円球の範囲内であって、アーム部１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄに接触しない範囲内で、第１搭載部２５及び支持棒２１が回転可能となるように、これらを支持している。支持棒２１の上端には接続部１６が固定されており、その下端には第１搭載部２５が固定されている。支持棒２１及び第１搭載部２５は、回転翼機１０の姿勢に関わらず、重力の作用によって回転翼機１０から鉛直方向下方に懸垂された状態に維持される。 The connecting portion 16 is fixed to the lower surface of the central portion 15. The connecting portion 16 connects the first mounting portion 25 via the support rod 21 and the center portion 15 to the arm portion 14A so that the first mounting portion 25 can move within a predetermined range with respect to the body of the rotary wing aircraft 10. , 14B, 14C, and 14D. The connecting portion 16 is a joint mechanism such as a ball joint, and rotatably supports the first mounting portion 25 and the support rod 21. In the present embodiment, the connecting portion 16 is within a range of a substantially semicircular sphere below the rotary wing machine 10 and is not in contact with the arms 14A, 14B, 14C, and 14D. These are supported so that the support bar 21 can rotate. The connection part 16 is fixed to the upper end of the support rod 21, and the first mounting part 25 is fixed to the lower end thereof. The support rod 21 and the first mounting portion 25 are maintained in a state of being suspended vertically downward from the rotary wing machine 10 by the action of gravity regardless of the attitude of the rotary wing machine 10.
操縦者は、操作部を備えたラジオコントロール用の送信機を操作して、回転翼機１０の操縦を行う。回転翼機１０の制御装置は、送信機から送信された無線信号を受信機が受信すると、その無線信号に基づいて動力部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄやカメラ２８等の、回転翼機１０の各部の制御を行う。 The pilot operates the rotary wing aircraft 10 by operating a radio control transmitter including an operation unit. When the receiver receives the wireless signal transmitted from the transmitter, the control device of the rotary wing machine 10 controls the rotary wing machine 10 such as the power units 13A, 13B, 13C, 13D and the camera 28 based on the wireless signal. Control each part.
ここで、図４に示すように、接続部１６の中心Ｃは、４つの回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄが回転することによって回転翼機１０の機体に発生する揚力の中心Ｕと一致している。ここで、接続部１６の中心Ｃとは、支持棒２１、第１搭載部２５及びその第１搭載部２５に搭載された物体にかかる重力の、接続部１６に対する作用点であって、接続部１６における回転中心である。また、揚力の中心Ｕとは、回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転によって発生する揚力の、回転翼機１０に対する作用点のことである。より具体的に説明すると、各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの短手方向の幅をｄとしたとき、それぞれの回転翼の幅方向における上端からｄ／ｎの位置に、各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄによる揚力が作用する（ｎは例えば３）。そして、各回転翼翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの幅方向における上端からｄ／ｎの位置を通る平面上であって、且つ、図３に示した各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転軸が通る同心円の中心が、揚力の中心Ｕである。 Here, as shown in FIG. 4, the center C of the connecting portion 16 coincides with the center U of the lift generated in the fuselage of the rotary wing machine 10 by the rotation of the four rotary wings 12A, 12B, 12C, and 12D. ing. Here, the center C of the connection portion 16 is an action point of the gravity acting on the support rod 21, the first mounting portion 25, and the object mounted on the first mounting portion 25 with respect to the connection portion 16, and 16 is the rotation center. The center U of the lift refers to the point of application of the lift generated by the rotation of the rotors 12A, 12B, 12C, and 12D to the rotor machine 10. More specifically, assuming that the width of each rotating blade 12A, 12B, 12C, 12D in the short direction is d, each rotating blade 12A is positioned at d / n from the upper end in the width direction of each rotating blade. , 12B, 12C, and 12D act (n is, for example, 3). Then, the rotation of each of the rotor blades 12A, 12B, 12C, 12D is on a plane passing through the position of d / n from the upper end in the width direction of each of the rotor blades 12A, 12B, 12C, 12D and shown in FIG. The center of the concentric circle through which the axis passes is the center of lift U.
このように回転翼機１０の機体に発生する揚力の中心Ｕが、重量物（支持棒２１、第１搭載部２５、及びその第１搭載部２５に搭載された物体）の重力の作用点であって且つ回転中心である接続部１６に位置しているので、回転翼機１０の機体が傾いた場合であっても、揚力の中心Ｕに対しては重量物による鉛直方向下方の重力が作用するだけであって、揚力の中心Ｕの周りには重量物の重力による回転モーメントが生じない。 The center U of the lift generated in the airframe of the rotary wing aircraft 10 is the point of action of gravity of the heavy object (the support rod 21, the first mounting portion 25, and the object mounted on the first mounting portion 25). And is located at the connection portion 16 which is the center of rotation, so that even when the body of the rotary wing aircraft 10 is tilted, the vertical gravity due to the heavy object acts on the center U of the lift. And no rotational moment due to the gravity of the heavy object is generated around the center U of the lift.
次に、図５を用いて、回転翼機１０の姿勢の変化について説明する。操縦者は送信機の操作部を用いて、回転翼機１０を上昇させる操作を行うと、この操作に応じた制御装置の制御によって、動力部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄの回転数が増加し、動力部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄに取り付けられた回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転数も増加する。これにより、回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは回転翼機１０の上昇に必要な揚力を徐々に生じさせる。揚力が回転翼機１０にかかる重力を超えると、図５（Ａ）に示すように、回転翼機１０は空中に浮き始め、矢印Ａ方向に浮上する。このとき、例えば回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転数のレベルの上限を１０と仮定すると、この上昇時における各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転数レベルは例えば６であり、いずれも同じ回転数である。 Next, changes in the attitude of the rotary wing machine 10 will be described with reference to FIG. When the pilot performs an operation of raising the rotary wing machine 10 using the operation unit of the transmitter, the rotation speed of the power units 13A, 13B, 13C, and 13D increases under the control of the control device according to the operation. The rotation speeds of the rotating blades 12A, 12B, 12C, 12D attached to the power units 13A, 13B, 13C, 13D also increase. As a result, the rotary wings 12A, 12B, 12C, and 12D gradually generate the lift required to lift the rotary wing machine 10. When the lift exceeds the gravitational force applied to the rotary wing machine 10, the rotary wing machine 10 starts to float in the air and floats in the direction of arrow A as shown in FIG. At this time, for example, assuming that the upper limit of the number of rotations of the rotors 12A, 12B, 12C, and 12D is 10, the number of rotations of each rotor 12A, 12B, 12C, and 12D at the time of this ascent is, for example, 6, Both have the same rotation speed.
そして、回転翼機１０が所望の高度に到着すると、操縦者は送信機を操作して、回転翼機１０が空中停止（ホバリング）するように、回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転数を調整する。つまり、このときの回転数は、各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転による揚力と回転翼機１０にかかる重力とが釣り合う程度の回転数であり、例えば回転数レベル５である。 When the rotor 10 arrives at a desired altitude, the pilot operates the transmitter to rotate the rotors 12A, 12B, 12C, and 12D so that the rotor 10 stops in the air (hover). To adjust. In other words, the rotation speed at this time is a rotation speed at which the lift caused by the rotation of each of the rotary wings 12A, 12B, 12C, and 12D balances the gravity applied to the rotary wing machine 10, and is, for example, a rotation speed level 5.
次に回転翼機１０が水平方向に移動する場合には、操縦者は送信機を操作して、進行方向に向かって後方にある回転翼１２Ｂ、１２Ｃの回転数を、進行方向に向かって前方にある回転翼１２Ａ、１２Ｄの回転数よりも多くする。このとき例えば、後方にある回転翼１２Ｂ、１２Ｃの回転数レベルを６とし、前方にある回転翼１２Ａ、１２Ｄの回転数レベルを４とする。これにより、後方にある回転翼１２Ｂ、１２Ｃによる揚力が前方にある回転翼１２Ａ、１２Ｄによる揚力に比べて大きくなり、回転翼１２Ｂ、１２Ｃの位置が回転翼１２Ａ、１２Ｄの位置よりも高くなる。よって、図５（Ｂ）に示すように、回転翼機１０の機体が進行方向に向かって前下がりに傾いた姿勢となる。 Next, when the rotary wing machine 10 moves in the horizontal direction, the pilot operates the transmitter to increase the rotation speed of the rotary wings 12B and 12C located rearward in the traveling direction and forwardly in the traveling direction. Above the number of rotations of the rotors 12A, 12D. At this time, for example, the rotation speed level of the rear rotating blades 12B and 12C is set to 6, and the rotating speed level of the front rotary blades 12A and 12D is set to 4. As a result, the lift of the rotors 12B and 12C at the rear is greater than the lift of the rotors 12A and 12D at the front, and the position of the rotors 12B and 12C is higher than the position of the rotors 12A and 12D. Therefore, as shown in FIG. 5B, the airframe of the rotary wing aircraft 10 is inclined forward and downward in the traveling direction.
このような姿勢になると直ちに操縦者は送信機を操作して、各回転翼Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転数を、所望の速度で水平方向に移動するような回転数に調整する。例えばこのときの各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転数レベルをいずれも５とする。従来は、進行方向前方にある回転翼の回転数よりも進行方向後方にある回転翼の回転数を多くした状態でなければ、機体の姿勢を維持できず、水平移動が実現できなかったが、本実施形態では、各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転数を同じにしたまま、図５（Ｃ）に示すように回転翼機１０を矢印Ｂ方向に移動させることができる。 As soon as such a posture is attained, the operator operates the transmitter to adjust the rotation speed of each of the rotors A, 12B, 12C and 12D to a rotation speed such that the rotor moves horizontally at a desired speed. For example, the rotational speed level of each of the rotors 12A, 12B, 12C, and 12D at this time is set to 5. Conventionally, unless the rotation speed of the rotor behind the traveling direction is larger than the rotation speed of the rotor ahead in the traveling direction, the attitude of the aircraft could not be maintained and horizontal movement could not be realized, In this embodiment, the rotary wing machine 10 can be moved in the direction of arrow B as shown in FIG. 5C, while keeping the rotation speeds of the rotary wings 12A, 12B, 12C, and 12D the same.
図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、回転翼機１０の機体が進行方向に向って前下がりに傾いた姿勢になったとき、支持棒２１以下にある重量物の重力が接続部１６に作用するが、前述したとおり、この接続部１６に対する上記重力の作用点（接続部１６の中心Ｃ）は揚力の中心Ｕと一致している。このため、揚力の中心Ｕの周りには、支持棒２１以下の重量物の重力による回転モーメントは生じない。従って、各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転数を同じにしたままでよい。 As shown in FIGS. 5B and 5C, when the body of the rotary wing aircraft 10 is inclined forward and downward in the traveling direction, the gravity of the heavy object below the support rod 21 is reduced by the connection. As described above, the point of action of the gravity on the connecting portion 16 (the center C of the connecting portion 16) coincides with the center U of the lift. For this reason, a rotation moment due to gravity of a heavy object below the support rod 21 does not occur around the center U of the lift. Therefore, the rotation speed of each of the rotors 12A, 12B, 12C, and 12D may be kept the same.
このことを力学的に解説する。図６に示すように、揚力の中心Ｕ（接続部の中心Ｃ）に作用する力は、支持棒２１、第１搭載部２５及びカメラ２８等の搭載物による重力ｍｇと、回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転による揚力Ｆである。重力ｍｇの向きは鉛直方向下方であり、揚力Ｆの向きは、各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２の幅方向における上端からｄ／ｎの位置を通る平面に直交する上方向である。揚力Ｆを、重力ｍｇの向きに平行な方向の分力Ｆ１と、重力ｍｇの向きに垂直な方向の分力Ｆ２とに分解すると、分力Ｆ１は重力ｍｇと釣り合い、分力Ｆ２は回転翼機１０の水平方向の推進力となる。この分力Ｆ１、Ｆ２によって、回転翼機１０は高度を維持したまま水平方向に移動する。 This is explained dynamically. As shown in FIG. 6, the force acting on the center U of the lift (the center C of the connecting portion) is determined by the gravity mg by the mounted components such as the support rod 21, the first mounting portion 25 and the camera 28, and the rotating wings 12A and 12B. , 12C and 12D. The direction of the gravity mg is downward in the vertical direction, and the direction of the lift F is an upward direction orthogonal to a plane passing d / n from the upper end in the width direction of each of the rotor blades 12A, 12B, 12C, and 12. When the lift F is divided into a component F1 in a direction parallel to the direction of gravity mg and a component F2 in a direction perpendicular to the direction of gravity mg, the component F1 is balanced with the gravity mg, and the component F2 is This is the horizontal propulsion force of the machine 10. Due to the component forces F1 and F2, the rotary wing machine 10 moves in the horizontal direction while maintaining the altitude.
以上に説明したように本実施形態によれば、回転翼機１０が水平方向に進行する場合に、進行方向前方及び後方の各回転翼の回転数の差を従来よりも小さくすること、例えばその差をゼロにすることができる。 As described above, according to the present embodiment, when the rotary wing machine 10 travels in the horizontal direction, the difference between the rotational speeds of the forward and rear rotors in the traveling direction is made smaller than before, for example, The difference can be zero.
進行方向前方及び後方の各回転翼の回転数の差を従来よりも小さくすると、次のような利点がある。まず、回転翼機１０が水平方向に移動する期間にわたって、進行方向後方の回転翼の出力を進行方向前方の出力よりも相当に高い状態（従来生じていた回転モーメントＭを打ち消すだけの高出力）で維持する必要がないため、その動力部がモータであった場合には発熱等による故障の可能性が小さくなるし、また、従来よりも出力性能の低い、ダウングレードされた動力部を利用する余地が生まれる。このように動力部のダウングレードを図ることが許容されるならば、回転翼機の機体全体の軽量化やコストダウンも可能となり、その結果、燃費の向上や経済的なメリットを享受できる。 If the difference between the rotation speeds of the front and rear rotors in the traveling direction is made smaller than before, there are the following advantages. First, over the period when the rotary wing machine 10 moves in the horizontal direction, the output of the rotor in the rearward direction in the traveling direction is considerably higher than the output in the forward direction in the traveling direction (high output enough to cancel the rotational moment M that has conventionally occurred). If the power unit is a motor, the possibility of failure due to heat generation and the like is reduced, and a downgraded power unit with lower output performance than before is used. Room is born. If downgrading of the power unit is permitted in this way, it is possible to reduce the weight and cost of the entire aircraft body of the rotary wing aircraft, and as a result, it is possible to improve fuel efficiency and enjoy economical advantages.
また、従来のように進行方向前方及び後方の各回転翼の回転数に差を設けた場合には、進行方向前方の回転翼の回転数は相対的に少なくなり、且つ、後方の動力部の出力は高くしたとしてもその出力の一部は回転モーメントの解消に充てなければならないので、結果として、全回転翼の平均的な回転数はあまり多くならない。このため、回転翼機の進行速度はあまり速くならないし、また、回転翼機によって搬送可能な重量物の重量もあまり重くはできない。これに対して、本実施形態によれば、動力部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄの出力を回転モーメントの解消に充てずに済み、その出力を回転翼機の推進力に充てる割合を従来よりも高めることができる。よって、回転翼機の進行速度の向上に寄与するし、また、より重い荷物を搬送することも可能となる。 In addition, when a difference is provided between the rotation speeds of the rotors in the forward and rear directions in the traveling direction as in the related art, the rotation speed of the rotor in the forward direction in the traveling direction is relatively small, and the power unit of the rear power unit is relatively low. Even if the power is increased, a part of the power must be used for canceling the rotational moment, and as a result, the average rotational speed of all the rotors does not increase much. For this reason, the traveling speed of the rotary wing machine does not become too high, and the weight of a heavy object that can be carried by the rotary wing machine cannot be made too heavy. On the other hand, according to the present embodiment, the outputs of the power units 13A, 13B, 13C, and 13D do not have to be used for eliminating the rotational moment, and the ratio of applying the output to the propulsive force of the rotary wing machine is higher than in the past. Can be enhanced. Therefore, it contributes to the improvement of the traveling speed of the rotary wing machine, and also makes it possible to carry heavier loads.
また、回転翼機で荷物を運搬して目的地上方の空中でその荷物を切り離して目的地に落下させるような運搬用途の場合、従来の構成では、荷物を回転翼機から切り離した瞬間に、荷物の重量に相当する分だけ回転モーメントＭが一気に小さくなり、さらに、進行方向前方及び後方で回転数レベルに差があるので、回転翼機の機体の挙動が極めて不安定になる。これに対し、本実施形態によれば回転モーメントが生じておらず、また、進行方向前方及び後方で回転数レベルの差もないので、荷物を切り離したとしても回転モーメントが変化する余地はなく、上記のような問題は生じない。 In addition, in the case of a transport application in which the luggage is transported by a rotary wing machine and the luggage is separated in the air above the destination and dropped to the destination, in the conventional configuration, at the moment when the luggage is separated from the rotary wing machine, Since the rotational moment M is reduced at a stroke by an amount corresponding to the weight of the load, and furthermore, there is a difference in the rotational speed level between the front and the rear in the traveling direction, so that the behavior of the rotary wing aircraft becomes extremely unstable. On the other hand, according to the present embodiment, no rotational moment is generated, and there is no difference in rotational speed between the front and rear in the traveling direction, so there is no room for the rotational moment to change even if the luggage is separated, The above problem does not occur.
［変形例］
上記の第１の実施の形態を次のように変形してもよい。
［変形例１］
回転翼機の機体の重心を移動させる重心移動機構を備えるようにしてもよい。図７は、変形例１に係る回転翼機１０Ａの側面図であり、図８は、回転翼機１０Ａの姿勢変化を示す側面図である。接続部１６Ａは、当該接続部１６Ａから見て第１搭載部２５とは反対側に配置された第２搭載部２６を、第１搭載部２５とともにアーム部１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄに接続する。第２搭載部２６は、第１搭載部２５に支持棒２１及び支持棒２２を介して連結されている。第２搭載部２６には、電源、受信機、制御装置又は水平器などのほか、測位用の信号（例えばＧＰＳ信号）を受信するアンテナなどが搭載されていてもよい。支持棒２１及び支持棒２２は、一方向に延びる１本の棒状部材であり、アーム部１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ及び回転翼部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに干渉しない範囲で、ボールジョイント等の接続部１６Ａを中心として、機体に対して搖動可能になっている。
[Modification]
The above first embodiment may be modified as follows.
[Modification 1]
A center-of-gravity moving mechanism for moving the center of gravity of the body of the rotary wing aircraft may be provided. FIG. 7 is a side view of a rotary wing aircraft 10A according to Modification Example 1, and FIG. 8 is a side view showing a change in attitude of the rotary wing aircraft 10A. The connecting portion 16A connects the second mounting portion 26 arranged on the opposite side to the first mounting portion 25 when viewed from the connecting portion 16A to the arm portions 14A, 14B, 14C, 14D together with the first mounting portion 25. . The second mounting section 26 is connected to the first mounting section 25 via the support rods 21 and 22. The second mounting unit 26 may be mounted with an antenna for receiving a positioning signal (for example, a GPS signal), in addition to a power supply, a receiver, a control device, a leveler, and the like. The support rod 21 and the support rod 22 are one rod-shaped member extending in one direction, and a ball joint or the like within a range not interfering with the arms 14A, 14B, 14C, 14D and the rotary wings 11A, 11B, 11C, 11D. Can swing with respect to the body around the connection portion 16A.
さらに、第１搭載部２５、第２搭載部２６及び支持棒２１、２２は、接続部１６Ａに設けられた例えばラックピニオン機構等によって、その接続部１６Ａに対して上下動が可能になっている。この上下動の機構により第１搭載部２５及び第２搭載部２６が下方（矢印ｆ方向）に下がると、接続部１６Ａから見て第１搭載部２５側の重量のほうが第２搭載部２６側の重量よりも重い状態になる。これにより、回転翼機１０Ａの機体の重心の位置が下がる。この場合、回転翼機１０の姿勢に関わらず、重力の作用によって、回転翼機１０の鉛直方向下方に第１搭載部２５が位置し且つ回転翼機１０の鉛直方向上方に第２搭載部２６が位置した状態を維持することができる。一方、この上下動の機構により第１搭載部２５及び第２搭載部２６が上方（矢印ｅ方向）に上がると、接続部１６Ａから見て第２搭載部２６側の重量のほうが第１搭載部２５側の重量よりも重い状態になり、回転翼機１０Ａの機体の重心の位置が上がることになる。つまり、接続部１６Ａ、第１搭載部２５、第２搭載部２６及び支持棒２１、２２は回転翼機の機体の重心を移動させる重心移動機構を構成している。 Further, the first mounting portion 25, the second mounting portion 26, and the support rods 21 and 22 can be moved up and down with respect to the connection portion 16A by, for example, a rack and pinion mechanism provided in the connection portion 16A. . When the first mounting part 25 and the second mounting part 26 are lowered downward (in the direction of the arrow f) by this vertical movement mechanism, the weight of the first mounting part 25 side is more than the second mounting part 26 side when viewed from the connection part 16A. Will be heavier than the weight. Thereby, the position of the center of gravity of the airframe of the rotary wing aircraft 10A is lowered. In this case, regardless of the attitude of the rotary wing machine 10, the first mounting portion 25 is located vertically below the rotary wing machine 10 and the second mounting portion 26 is vertically above the rotary wing machine 10 due to the action of gravity. Can be maintained. On the other hand, when the first mounting portion 25 and the second mounting portion 26 are moved upward (in the direction of the arrow e) by this vertical movement mechanism, the weight of the second mounting portion 26 side as viewed from the connection portion 16A is higher than that of the first mounting portion. It becomes heavier than the weight on the 25th side, and the position of the center of gravity of the airframe of the rotary wing aircraft 10A rises. That is, the connecting portion 16A, the first mounting portion 25, the second mounting portion 26, and the support rods 21 and 22 constitute a center of gravity moving mechanism for moving the center of gravity of the body of the rotary wing aircraft.
本変形例１によれば、上記実施形態と同様の制御によって、図８に示すように、各回転翼１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの回転数を同じにしたまま、回転翼機１０Ａを水平方向に移動させることができる。さらに、第２搭載部２６に測位用の信号（例えばＧＰＳ信号）を受信するアンテナを搭載した場合、接続部１６Ａから見て第１搭載部２５側の重量を第２搭載部２６側の重量よりも重い状態にすると、そのアンテナの向きは常に一定に維持できるので（つまりアンテナは常に鉛直方向上方に向く）、アンテナの指向性や利得を一定に維持することができる。さらに、第１搭載部２５、第２搭載部２６及び支持棒２１、２２を接続部１６Ａに対して上下動させることで回転翼機１０Ａの重心の位置を変えることができるが、このような重心変更は、いずれかの回転翼部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄが故障した場合に回転翼機１０の姿勢を維持するうえで有効である。具体的には、故障して停止した回転翼部に回転翼機１０Ａの機体の重心を近づけるようにして、機体の重心移動および機体の姿勢変化を行うようにすると、残った回転翼部だけで飛行を継続することが可能となる。 According to the first modification, as shown in FIG. 8, the rotary wing machine 10A is moved in the horizontal direction while the rotation speeds of the rotary wings 12A, 12B, 12C, and 12D are kept the same as shown in FIG. Can be moved. Further, when an antenna for receiving a positioning signal (for example, a GPS signal) is mounted on the second mounting portion 26, the weight of the first mounting portion 25 as viewed from the connection portion 16A is more than the weight of the second mounting portion 26. If the antenna is also heavy, the direction of the antenna can always be kept constant (that is, the antenna always faces upward in the vertical direction), so that the directivity and the gain of the antenna can be kept constant. Furthermore, the position of the center of gravity of the rotary wing machine 10A can be changed by vertically moving the first mounting portion 25, the second mounting portion 26, and the support rods 21 and 22 with respect to the connection portion 16A. The change is effective in maintaining the attitude of the rotary wing machine 10 when any of the rotary wing units 11A, 11B, 11C, and 11D fails. Specifically, when the center of gravity of the airframe of the rotary wing machine 10A is brought close to the rotary wing unit that has stopped due to a failure, the center of gravity of the airframe is shifted, and the attitude of the airframe is changed. The flight can be continued.
［変形例２］
上述した実施形態や変形例１では、第１搭載部２５又は第２搭載部２６が接続部１６、１６Ａを中心として重力の作用で自由に回転移動できるようになっていたが、これらの移動をモータや補助プロペラのような動力部を用い、操縦者の操作に応じて能動的に制御してもよい。例えば上記実施形態の場合、支持棒２１が接続部１６を起点としてアーム部１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄに対して可変になるような駆動機構と、その駆動機構を駆動するモータとを回転翼機１０に設ける。操縦者は送信機を操作して、回転翼機１０が所望の高度に到着すると、進行方向後方にある回転翼１２Ｂ、１２Ｃの回転数を進行方向前方にある回転翼１２Ａ、１２Ｄの回転数よりも多くすることで回転翼機１０の姿勢を進行方向前下がりに傾かせ、さらにその傾きに合わせて、上記駆動機構を利用して第１搭載部２５が接続部１６の鉛直方向下方に位置するように制御する。この制御は操縦者の手動で行ってもよいし、回転翼機１０の制御装置が所定の制御アルゴリズムに基づき回転翼機１０の傾きに応じて自動的に行ってもよい。また、第１搭載部２５に、上方から見たとき互いに直交する２方向に推進力を発生させる補助プロペラを２つ設け、その補助プロペラによる推進力で第１搭載部２５の位置を制御してもよい。
以上のように、接続部は、第１搭載部が重力によって移動可能となるようにアーム部に接続してもよいし、第１搭載部が動力部によって移動可能となるようにアーム部に接続してもよい。
[Modification 2]
In the above-described embodiment and Modification 1, the first mounting portion 25 or the second mounting portion 26 can freely rotate and move around the connection portions 16 and 16A by the action of gravity. A power unit such as a motor or an auxiliary propeller may be used and actively controlled according to the operation of the pilot. For example, in the case of the above-described embodiment, a drive mechanism in which the support rod 21 is variable with respect to the arm portions 14A, 14B, 14C, and 14D starting from the connection portion 16 and a motor for driving the drive mechanism are provided by a rotary wing machine. 10. The pilot operates the transmitter, and when the rotary wing aircraft 10 arrives at a desired altitude, the rotational speed of the rotary wings 12B and 12C at the rear of the traveling direction is increased from the rotational speed of the rotary wings 12A and 12D at the front of the traveling direction. By increasing the number, the attitude of the rotary wing machine 10 is inclined forward and downward, and the first mounting portion 25 is positioned vertically below the connection portion 16 by using the driving mechanism in accordance with the inclination. Control. This control may be performed manually by the operator, or may be automatically performed by the control device of the rotary wing machine 10 according to the inclination of the rotary wing machine 10 based on a predetermined control algorithm. Further, the first mounting portion 25 is provided with two auxiliary propellers for generating propulsion in two directions orthogonal to each other when viewed from above, and the position of the first mounting portion 25 is controlled by the propulsion by the auxiliary propeller. Is also good.
As described above, the connecting portion may be connected to the arm portion so that the first mounting portion can be moved by gravity, or connected to the arm portion so that the first mounting portion can be moved by the power unit. May be.
［変形例３］
変形例１において、接続部１６Ａから見て第１搭載部２５側の重量と第２搭載部２６側の重量とを同じにしておけば、図９に示すように、回転翼機１０Ａが水平方向に移動する際に、支持棒２１及び支持棒２２の姿勢を水平に保つことができる。この場合において、例えば第２搭載部２６にカメラ２８を搭載しておくと、カメラ２８の撮像方向は回転翼機１０の進行方向になるので、例えば回転翼１２Ａなどがカメラ２８の撮像範囲に入って邪魔になる可能性を低減することができる。また、支持棒２１及び支持棒２２の姿勢が垂直の場合に比べ、支持棒２１及び支持棒２２の姿勢を水平の場合には、水平方向に進行するときの機体の空気抵抗を小さくすることが可能となる。
[Modification 3]
In the first modification, if the weight on the first mounting portion 25 side and the weight on the second mounting portion 26 side when viewed from the connection portion 16A are the same, as shown in FIG. , The postures of the support rods 21 and 22 can be kept horizontal. In this case, for example, if the camera 28 is mounted on the second mounting unit 26, the imaging direction of the camera 28 becomes the traveling direction of the rotary wing machine 10, so that, for example, the rotary wing 12A enters the imaging range of the camera 28. The likelihood of being in the way. In addition, when the posture of the support rods 21 and 22 is horizontal as compared with the case where the postures of the support rods 21 and 22 are vertical, it is possible to reduce the air resistance of the body when traveling in the horizontal direction. It becomes possible.
［変形例４］
回転翼機の構造は、実施形態に例示したものに限らず、例えば図１０〜１２に示すような構造であってもよい。変形例４に係る回転翼機１０Ｂは、回転翼部１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄを支持するアーム部１４１が上方から見たときに矩形の形状となるように構成されている。接続部１６Ｂは、水平なｘ軸周りに回転可能となるようにアーム部１４１に回転軸１６２１で接続された枠体１６１と、ｘ軸に直交する水平なｙ軸周りに回転可能となるように枠体１６１にピン１６１１で接続された枠体１６２とを備えている。アーム部１４１と枠体１６１との間には、枠体１６１のｘ軸周りの回転運動を抑制するダンパ１７１が設けられており、枠体１６１と枠体１６２との間には、枠体１６２のｙ軸周りの回転運動を抑制するダンパ１７２が設けられている。このダンパ１７１、１７２は、枠体１６１、１６２が回転運動して第１搭載部２５が急激に変位することで回転翼機１０Ｂの姿勢が不安定にならないように、その変位に要する時間を長くするための手段である。
[Modification 4]
The structure of the rotary wing machine is not limited to the structure illustrated in the embodiment, and may be, for example, a structure illustrated in FIGS. The rotary wing machine 10B according to Modification 4 is configured such that the arm portion 141 that supports the rotary wing portions 11A, 11B, 11C, and 11D has a rectangular shape when viewed from above. The connection portion 16B is connected to the arm portion 141 by a rotation shaft 1621 so as to be rotatable around a horizontal x-axis, and is rotatable around a horizontal y-axis orthogonal to the x-axis. A frame 162 connected to the frame 161 by pins 1611 is provided. A damper 171 is provided between the arm portion 141 and the frame 161 to suppress the rotational movement of the frame 161 around the x-axis, and a frame 162 is provided between the frame 161 and the frame 162. The damper 172 which suppresses the rotational movement about the y-axis is provided. The dampers 171 and 172 extend the time required for the displacement so that the posture of the rotary wing machine 10 </ b> B does not become unstable due to the rapid movement of the first mounting portion 25 due to the rotational movement of the frames 161 and 162. It is a means for doing.
［変形例５］
本発明は、回転翼機が水平方向に進行する場合に限らず、水平方向を含む方向（つまり水平方向のベクトル成分を持つ方向）に進行する場合にも適用可能である。つまり、図６で説明した重力ｍｇの向きに平行な方向の分力Ｆ１が、重力ｍｇよりも大きい又は小さい場合であっても、進行方向前方及び後方の各回転翼の回転数の差を従来よりも小さくすることができる。
[Modification 5]
The present invention is applicable not only to the case where the rotary wing machine travels in the horizontal direction, but also to the case where it travels in a direction including the horizontal direction (that is, a direction having a horizontal vector component). That is, even if the component force F1 in the direction parallel to the direction of the gravity mg described with reference to FIG. 6 is larger or smaller than the gravity mg, the difference between the rotation speeds of the rotors in the forward and rearward directions in the traveling direction is conventionally determined. Can be smaller than
［変形例６］
電源は回転翼機に搭載する必要はなく、例えば地上に電源を設置し、その電源から延びる電源ケーブルを回転翼機に接続して電力供給を行ってもよい。また、高度１５ｍ程度の高度であれば、非接触電力伝送の受信機を中心部、第１搭載部又は第２搭載部に設置し、地上から回転翼機に無線で給電してもよい。
[Modification 6]
The power supply does not need to be mounted on the rotary wing aircraft. For example, a power supply may be installed on the ground, and a power cable extending from the power supply may be connected to the rotary wing aircraft to supply power. If the altitude is about 15 m, a receiver for non-contact power transmission may be installed in the central part, the first mounting part or the second mounting part, and power may be wirelessly supplied from the ground to the rotary wing aircraft.
（第２の実施の形態）
上本発明の第２の実施の形態について、図１６乃至図１８を参照して説明する。なお、以下における説明では、同一又は類似の要素については同一の参照符号を付しその詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the same or similar elements will be denoted by the same reference characters and detailed description thereof will be omitted.
図１６に示されるように、第２の実施の形態による回転翼機もまた、飛行部と、本体部と、飛行部及び本体部を所定の範囲で搖動可能に接続する接続部とを備えている。回転翼機は、主として進行方向（Ｘ方向）に飛行する。 As shown in FIG. 16, the rotary wing aircraft according to the second embodiment also includes a flying unit, a main body, and a connecting unit that connects the flying unit and the main body so as to swing in a predetermined range. I have. The rotary wing aircraft flies mainly in the traveling direction (X direction).
飛行部は、回転翼１１Ａ、１１Ｂ（１１Ｃ、１１Ｄは図示せず）と、これらに動力を供給する動力部（モータ）１３Ａ、１３Ｂ（１３Ｃ、１３Ｄは図示せず）と、動力部１３Ａ、１３Ｂを支持するアーム部１４Ａ、１４Ｂ（１４Ｃ、１４Ｄは図示せず）とを備えている。 The flight unit includes rotary wings 11A and 11B (11C and 11D are not shown), power units (motors) 13A and 13B (13C and 13D are not shown) for supplying power thereto, and power units 13A and 13B. Arm portions 14A and 14B (14C and 14D are not shown) for supporting.
本体部は、上下方向に延びる支持棒と、当該支持棒の上端及び下端に夫々設けられた第１搭載部及び第２搭載部とを備えている。支持棒は下方に延びる下側の支持棒２１と上側に延びる上側の支持棒２２とを有している。第１搭載部にはカメラ２８Ｔが搭載されており、第２搭載部にはカメラ２８Ｂが搭載されている。 The main body includes a support rod extending in the vertical direction, and a first mounting part and a second mounting part provided at an upper end and a lower end of the support rod, respectively. The support rod has a lower support rod 21 extending downward and an upper support rod 22 extending upward. A camera 28T is mounted on the first mounting section, and a camera 28B is mounted on the second mounting section.
本実施の形態による接続部は、第１接続部１６Ｐと、第２接続部１６Ｒとを有する所謂２軸ジンバル構造を有している。第１接続部１６Ｐは、ピッチ方向（水平軸周りに）に本体部を搖動可能に接続する。第２接続部１６Ｒは、進行方向（Ｘ軸）と仰角θをなす斜交軸Ｐ周りに本体部を搖動可能にする。 The connecting portion according to the present embodiment has a so-called biaxial gimbal structure having a first connecting portion 16P and a second connecting portion 16R. The first connection portion 16P connects the main body so as to swing in the pitch direction (around the horizontal axis). The second connection portion 16R enables the main body to swing around an oblique axis P that forms an elevation angle θ with the traveling direction (X axis).
本実施の形態による水平軸と斜交軸との交点は、回転翼１１Ａ、１１Ｂ（１１Ｃ、１１Ｄは図示せず）回転翼１１Ａ、１１Ｂ（１１Ｃ、１１Ｄは図示せず）によつて生じる揚力の中心と略一致する。より詳しくは、交点の位置は、が回転することによって機体に発生する揚力の当該回転翼機に対する作用点であって各回転翼の短手方向の幅内の位置を通る平面上であって、且つ各複数の回転翼の回転軸が通る円の中心の位置にある作用点と略一致する位置にある。更に、本実施の形態による上記の交点は、本体部の重心Ｇと略一致する。 The intersection between the horizontal axis and the oblique axis according to the present embodiment is the lift of the lift generated by the rotors 11A and 11B (11C and 11D are not shown) and the rotors 11A and 11B (11C and 11D are not shown). Approximately coincides with the center. More specifically, the position of the intersection is a point of action of the lift generated on the fuselage due to the rotation of the aircraft on the rotary wing aircraft, and is on a plane passing through a position within the width in the short direction of each rotary wing, In addition, it is located at a position substantially coinciding with the action point at the center of the circle through which the rotation axes of the plurality of rotor blades pass. Further, the intersection point according to the present embodiment substantially coincides with the center of gravity G of the main body.
また、図示されるように、カメラ２８Ｔの位置は、本体部から後方にずれており、カメラ２８Ｂの位置は、本体部から前方にずれている。これにより、前後方向において互いにカウンタウェイトとして機能するとともに、進行方向への飛行時に回転翼が視野内に入りにくくなる。 As shown, the position of the camera 28T is shifted rearward from the main body, and the position of the camera 28B is shifted forward from the main body. Thereby, while functioning as counterweights in the front-rear direction, the rotor blades are less likely to enter the field of view when flying in the traveling direction.
図１７に示されるように、回転翼機は、飛行部を進行方向に傾けるようにして進行方向に移動させる。この時、斜交軸Ｐは水平方向と平行になるときがある。即ち、図１６に示される仰角θは、少なくとも進行方向への飛行時に斜交軸Ｐが水平となり得る角度であり、換言すれば、進行方向への飛行時に斜交軸が少なくとも水平方向をとれる瞬間があるように設定される。詳しくは、仰角θは、１０度から３５度が望ましく、進行方向への飛行速度を重視する場合には２５度乃至３５度が望ましく、飛行速度が低速の場合には１０度乃至１５度が望ましい。 As shown in FIG. 17, the rotary wing aircraft moves the flight section in the traveling direction so as to be inclined in the traveling direction. At this time, the oblique axis P may be parallel to the horizontal direction. That is, the elevation angle θ shown in FIG. 16 is an angle at which the oblique axis P can be horizontal at least at the time of flight in the traveling direction. In other words, the instant at which the oblique axis can take at least the horizontal direction at the time of flight in the traveling direction. Is set to be More specifically, the elevation angle θ is desirably 10 to 35 degrees, desirably 25 to 35 degrees when emphasizing the flight speed in the traveling direction, and desirably 10 to 15 degrees when the flight speed is low. .
図１８に示されるように、より進行方向の飛行速度を増加させた場合、斜交軸は水平方向と俯角をなすこととなる。 As shown in FIG. 18, when the flight speed in the traveling direction is further increased, the oblique axis forms a depression angle with the horizontal direction.
このように、初期状態（垂直上昇時）において、予め斜交軸を進行方向と仰角をなすようにしておくことにより、飛行時において、適切な姿勢を維持しやすくなるとともに、特に、第２接続部１６Ｒの有効角が増加するため、佐生光速度の引き上げが可能となる。また、接続部にモータを使用する場合には当該モータの出力を小さなもので構成することができる。 Thus, in the initial state (at the time of vertical ascent), by setting the oblique axis in advance to the traveling direction, it becomes easy to maintain an appropriate posture during flight, and in particular, the second connection Since the effective angle of the portion 16R is increased, it is possible to increase the speed of the Sao light. When a motor is used for the connecting portion, the output of the motor can be configured to be small.
＜変形例＞
上述した第２の実施の形態は、例えば、図１９のような変形例として構成してもよい。図示されるように本変形例における回転翼機は、カメラ２８Ｔが本体部の軸上にある（即ち、後方にずれていない）。カメラ２８Ｂは前方に位置している方が回転翼の映り込み等を抑えることができ、かつ、上下のカメラ２８Ｔ、２８Ｂで取得した画像を合成する場合にはできるだけ互いの位置が同軸に近い方が好ましいためである。
<Modification>
The above-described second embodiment may be configured as, for example, a modification as shown in FIG. As shown in the drawing, the rotary wing aircraft of the present modification has the camera 28T on the axis of the main body (that is, not shifted rearward). When the camera 28B is located in front, the reflection of the rotating wings can be suppressed, and when combining images acquired by the upper and lower cameras 28T and 28B, the positions of the cameras 28B are as close to the same axis as possible. Is preferred.
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…回転翼機、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ…回転翼部、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ…回転翼、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ…動力部、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４１…アーム部、１５…中心部、１６、１６Ａ、１６Ｂ…接続部、１６１、１６２…枠体、２１、２２…支持棒、２５…第１搭載部、２６…第２搭載部、２８…カメラ
10, 10A, 10B, 10C: rotary wing machine, 11A, 11B, 11C, 11D: rotary wing portion, 12A, 12B, 12C, 12D: rotary wing, 13A, 13B, 13C, 13D: power portion, 14A, 14B, 14C, 14D, 141 ... arm, 15 ... central, 16, 16A, 16B ... connection, 161, 162 ... frame, 21, 22 ... support rod, 25 ... first mounting, 26 ... second mounting , 28 ... Camera
Claims (5)
前記飛行部は、複数の回転翼と、前記複数の回転翼を支持するアーム部とを備えており、
前記本体部は、上下方向に延びる棒状部と、当該棒状部の上端及び下端に夫々設けられた第１搭載部及び第２搭載部とを備えており、
前記接続部は、進行方向と直交する水平軸周りに前記本体部を搖動可能にする第１接続部と、前記水平軸と直交し且つ前記水平軸に沿ってみた場合に前記進行方向と所定の仰角をなす斜交軸周りに前記本体部を搖動可能にする第２接続部とを有している、
回転翼機。 A rotary wing aircraft including a flying section, a main body section, and a connecting section that connects the flying section and the main body section so as to swing in a predetermined range,
The flight unit includes a plurality of rotors, and an arm unit that supports the plurality of rotors,
The main body includes a bar-shaped portion extending in the vertical direction, and a first mounting portion and a second mounting portion provided at an upper end and a lower end of the bar-shaped portion, respectively.
The connection portion is a first connection portion capable of swinging the main body around a horizontal axis orthogonal to the traveling direction, and the traveling direction is a predetermined direction orthogonal to the horizontal axis and when viewed along the horizontal axis. A second connecting portion that allows the main body portion to swing around an oblique axis forming an elevation angle,
Rotary wing aircraft.
前記水平軸と前記斜交軸との交点は、前記複数の回転翼が回転することによって機体に発生する揚力の略中心位置にあることを特徴とする
回転翼機。 The rotary wing aircraft according to claim 1,
An intersection between the horizontal axis and the oblique axis is substantially at a center position of a lift generated in the body by rotation of the plurality of rotors.
前記水平軸と前記斜交軸との交点は、前記本体部の重心にあることを特徴とする
回転翼機。 The rotary wing aircraft according to claim 1,
The intersection between the horizontal axis and the oblique axis is located at the center of gravity of the main body.
前記第１搭載部の位置は、前記本体部から後方にずれており、
前記第２搭載部の位置は、前記本体部から前方にずれている、
回転翼機。 The rotary wing aircraft according to any one of claims 1 to 3, wherein
The position of the first mounting portion is shifted rearward from the main body portion,
The position of the second mounting portion is shifted forward from the main body portion,
Rotary wing aircraft.
前記飛行部を進行方向に傾けるようにして進行方向に移動し
前記仰角は、少なくとも進行方向への飛行時に前記斜交軸が水平となり得る角度である、
回転翼機。
The rotary wing aircraft according to any one of claims 1 to 4, wherein
The flight unit is moved in the traveling direction so as to be inclined in the traveling direction, and the elevation angle is an angle at which the oblique axis can be horizontal at least when flying in the traveling direction.
Rotary wing aircraft.
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