JP2020075687A - 射出装置および当該射出装置を備える飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でありながら、展開時にスムーズにパラシュート等を展開できるだけでなく、製造時（組立時）にパラシュート等を含む射出物を従来よりも収納しやすい射出装置および当該射出装置を備える飛行体を提供する。【解決手段】射出装置１００は、ピストン部材１０と、当該ピストン部材１０を収容し、作動時に当該ピストン部材１０が外方（図１では上方向）に突出するための孔部１３が設けられたシリンダ１４と、ピストン部材１０により一方向（図１では上方向）に押し上げられる押し上げ部材１５と、当該押し上げ部材１５により支持されつつ押し上げられる射出物１６と、ピストン部材１０をシリンダ１４内で移動させる動力源としてのガス発生器（マイクロガスジェネレータ等）１７と、ピストン部材１０、シリンダ１４、押し上げ部材１５、射出物１６、およびガス発生器１７を収容する有底円筒状の収容器１８と、を備えている。【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等の射出物を射出する射出装置および当該射出装置を備える飛行体に関する。

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飛行体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。このような飛行体は今後世界的に拡大することが見込まれている。

一方で、上記のような飛行体の落下事故のリスクが危険視されており、飛行体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、安全装置として飛行体用パラシュート装置が製品化されつつある。

上記飛行体用パラシュート装置のパラシュート展開装置として、たとえば特許文献１には、主パラシュートのラインに絡まらないようにシュートカバーにパッキングされたパイロットパラシュートを、スプリングを用いて飛ばすことによって、当該パイロットパラシュートに連結された主パラシュートをパラシュート展開装置から引っ張り出して展開させる技術が開示されている。

特開２００７−３３１５２５号公報

上記特許文献１のようなパラシュート展開装置においては、安全性の観点から、パラシュート等の展開のスムーズさが要求されるとともに、製造（組立）の容易さの観点から、収容器などに収容しやすいパラシュートが求められている。

しかしながら、上記従来技術では、パイロットパラシュートが包装されたシュートカバーをスプリングの上に載置しているだけであるため、シュートカバー内のパイロットパラシュートに位置安定性がなく、装置内において安定して収納させることが難しいと考えられる。また、スプリングで飛ばしたパイロットパラシュートを用いて、主パラシュートを引っ張り出すものであるため、装置構成が煩雑となっている。

そこで、本発明は、簡易な構成でありながら、展開時にスムーズにパラシュート等を展開できるだけでなく、製造時（組立時）にパラシュート等を含む射出物を従来よりも収納しやすい射出装置および当該射出装置を備える飛行体を提供することを目的とする。

（１） 本発明に係る射出装置は、摺動部材と、前記摺動部材を内部に収容し、作動時に当該摺動部材が前記内部から外方に突出するための孔部が設けられたシリンダと、少なくとも前記シリンダの一部を覆うように配置された有底筒状部と、前記有底筒状部の開口部または側面の途中部分から外部に向けて突出するように形成された鍔状部とを有し、前記摺動部材により一方向に押し上げられる押し上げ部材と、前記押し上げ部材の前記鍔状部により支持されつつ押し上げられる射出物と、前記摺動部材を前記シリンダ内で前記内部から前記外方に突出するように移動させる動力源と、を備え、前記射出物が、所定の形態に折り畳まれたパラシュートまたはパラグライダーを内包している袋状の包装体であり、前記包装体は、前記射出物の射出後に、内包している前記パラシュートまたは前記パラグライダーを開放する開放機構を備えていることを特徴とする。

上記（１）の構成によれば、簡易な構成でありながら、展開時にスムーズにパラシュート等を展開できるだけでなく、製造時（組立時）にパラシュート等を含む射出物を従来よりも収納しやすい射出装置を提供できる。

（２） 上記（１）の射出装置において、前記包装体は、所定の形態に折り畳まれた前記パラシュートまたは前記パラグライダーを内包している場合、前記押し上げ部材の前記有底筒状部が嵌合する凹部を中央部に有した環状の筒体を形成するものであることが好ましい。

上記（２）の構成によれば、容易に押し上げ部材に対する射出物の位置決めをすることができるので、射出装置の製造（組立）がしやすい。また、上記（２）の構成によれば、作動した押し上げ部材の有底筒状部で射出物の凹部を押し上げることができる（設計によっては、押し上げ部材の鍔状部で射出物の底部も押し上げることができる）ので、容易に、押し上げ部材の有底筒状部の軸方向に向けて射出物を射出することができる。すなわち、装置作動時における射出物の射出方向を予め決定した状態で、射出装置を製造（組立）することができる。

（３） 上記（２）の射出装置において、前記包装体には、中心に対して対称的に折り畳まれた前記パラシュートまたは前記パラグライダーが内包されていることが好ましい。

上記（３）の構成によれば、包装体が比較的柔らかい素材からなるものであっても、中心に対して対称的に折り畳まれて内包されたパラシュートまたはパラグライダーによって、包装体の外部形状が崩れにくくなる。その結果として、射出物を押し上げ部材により設置しやすいものとすることができる。

（４） 別の観点として、上記（１）の射出装置においては、前記包装体は、所定の形態に折り畳まれた前記パラシュートまたは前記パラグライダーを内包している場合、前記押し上げ部材の前記有底筒状部が嵌合する貫通穴を中央部に有した環状の筒体を形成するものであってもよい。

上記（４）の構成によれば、容易に押し上げ部材に対する射出物の位置決めをすることができるので、射出装置の製造（組立）がしやすい。また、上記（２）の構成によれば、作動した押し上げ部材の鍔状部で射出物の底部を押し上げることができるので、容易に、押し上げ部材の有底筒状部の軸方向に向けて射出物を射出することができる。すなわち、装置作動時における射出物の射出方向を予め決定した状態で、射出装置を製造（組立）することができる。

（５） 上記（４）の射出装置においては、前記包装体には、少なくとも２重以上に折り返して折り畳まれた前記パラシュートまたは前記パラグライダーを、前記包装体の形状に合わせて筒状に形成したものが内包されていることが好ましい。

上記（５）の構成によれば、包装体が比較的柔らかい素材からなるものであっても、少なくとも２重以上に折り返して折り畳まれて内包されたパラシュートまたはパラグライダーによって、包装体の外部形状が崩れにくくなる。その結果として、射出物を押し上げ部材により設置しやすいものとすることができる。

（６） 本発明に係る飛行体は、機体と、前記機体に結合される上記（１）〜（３）のいずれか１つの射出装置と、前記機体に結合され、前記機体を推進させる推進機構と、を備えるものである。

上記（６）の構成によれば、簡易な構成でありながら、展開時にスムーズにパラシュート等を展開できるだけでなく、製造時（組立時）にパラシュート等を従来よりも収納しやすい射出装置を備えた飛行体を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る射出装置を示す模式断面図である。 （ａ）は図１の射出装置における収容器およびシリンダの平面図、（ｂ）は図１の射出装置における包装体の平面図（下側から見た場合の図）である。 図１の射出装置が適用される飛行体を示す図である。 （ａ）は第２実施形態に係る射出装置を示す模式断面図であり、（ｂ）は（ａ）の射出装置の平面図である。

以下、本発明の実施形態に係る射出装置について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る射出装置１００は、摺動部材であるピストン部材１０と、当該ピストン部材１０を収容し、作動時に当該ピストン部材１０が外方（図１では上方向）に突出するための孔部１３が設けられたシリンダ１４と、ピストン部材１０により一方向（図１では上方向）に押し上げられる押し上げ部材１５と、当該押し上げ部材１５により支持されつつ押し上げられる射出物１６と、ピストン部材１０をシリンダ１４内で移動させる動力源としてのガス発生器（マイクロガスジェネレータ等）１７と、ピストン部材１０、シリンダ１４、押し上げ部材１５、射出物１６、およびガス発生器１７を収容する有底円筒状の収容器１８と、を備えている。ここで、一変形例として、ガス発生器１７の代わりに、バネ等の弾性体を用いてもよい。

なお、本実施形態において、射出物１６は、図１の模式図に示したように、パラシュート又はパラグライダー１６ａと、所定の形態（たとえば蛇腹状）に折り畳まれたパラシュート又はパラグライダー１６ａを内包する包装体１６ｂと、を備えている。パラシュート又はパラグライダー１６ａは、中心に対して対称的に折り畳まれた状態で内包されている。たとえば、ドーム形状の基布を有したパラシュートの場合、中心に対して蛇腹状に折り畳んだものであってもよい。また、細長いシングルサーフェースの基布を有したパラグライダーの場合、中心に対して両端からそれぞれ幾重にも折り返して折り畳んだものであってもよい。

包装体１６ｂは、図２（ｂ）に示したように、中央部に凹部１６ｂ１が形成された有底の略筒状のものである。凹部１６ｂ１は、図１に示したように、シリンダ１４と嵌合可能な部位である。また、図１における包装体１６ｂの下部は、支持部２０に支持された状態ではない（接触していない状態である）が、支持された状態（接触した状態）となるように、包装体１６ｂの大きさを変更してもよい。

また、包装体１６ｂは、パラシュート又はパラグライダー１６ａを包装体１６ｂ外部に開放する開放機構を有している。パラシュート又はパラグライダー１６ａは、収容器１８又は飛行体に連結されている。前記開放機構は、その機構に特段の限定はないが、例えば、パラシュート又はパラグライダー１６ａがラインによって収容器１８又は飛行体に連結されている場合、射出物１６が射出されると前記ラインにラインテンションがかかることで包装体１６ｂが自動的に解放され、包装体１６ｂの開放によりさらに強まるラインテンションにより、パラシュート又はパラグライダー１６ａが解放されるというものが挙げられる。また、収容器１８に連結された射出物１６が射出される際、その連結部から包装体１６ｂが開く、または、破れる、等により、パラシュート又はパラグライダー１６ａが解放される機構でもよい。

ガス発生器１７は、シリンダ１４の下方の開口端に圧入された状態で、ピストン部材１０の後述の本体部１１の下方に配置されている。また、シリンダ１４の下部は、収容器１８の底部に固定されている。

ピストン部材１０は、シリンダ１４の内径とほぼ同じ外径の部分を備える本体部１１と、この本体部１１に接続され、上方に延びかつ本体部１１よりも小径の棒状部１２と、を有している。棒状部１２の上端は、シリンダ１４の孔部１３を介して押し上げ部材１５の後述の有底筒状部１９の上端内面に固定されている。また、シリンダ１４内の上部には、ピストン部材１０の棒状部１２の一部を取り囲むように配置されたストッパー２３が設けられている。すなわち、棒状部１２はストッパー２３に挿通された状態で配されている。このことによって、ピストン部材１０が上方に移動した際に、本体部１１がストッパー２３に接触して停止することで、本体部１１がシリンダ１４内から外方に放出されないようになっている。

また、図１に示すように、押し上げ部材１５は、シリンダ１４の一部、つまり当該シリンダ１４のうちガス発生器１７が配されている開口端を除く外側の部分を覆うように配置された有底筒状部１９と、当該有底筒状部１９の開口縁部にフランジ（鍔状部）として設けられ射出物１６を支持する円盤状の支持部２０と、を有している。このような構成において、支持部２０の底部は、初期状態で収容器１８の底部内面側に当接するように設けられている。また、支持部２０の外周部は、収容器１８の内側に接触しないように形成されている。

ここで、図１、図２（ａ）に示すように、収容器１８の底部には、収容器１８内部と外部とを連通する複数の通気孔２４が設けられている。各通気孔２４は、押し上げ部材１５が収容器１８内において急速で移動する際には、当該押し上げ部材１５と収容器１８の底面との間の領域に負圧が生じる。そのため、押し上げ部材１５を移動させ難くなる。そこで、上記通気孔２４を設けることで、負圧現象を低減することができ、押し上げ部材１５をスムーズに移動させることが可能となる。

また、射出物１６は、収容器１８内において当該収容器１８の内面と押し上げ部材１５の有底筒状部１９の外側面との間に、たとえば有底筒状部１９の外面を覆うように収容されている。また、射出物１６は、その外側が収容器１８の内側に接触しないように収容されている。なお、射出物１６は、たとえば紐（図示略）の一端に接続されており、当該紐の他端は収容器１８内部又は後述する飛行体３０の機体３１に接続される。

以上のような構成において、射出装置１００が搭載されるたとえば飛行体などが落下する際にガス発生器１７が作動すると、当該作動により発生するガスの圧力によってピストン部材１０がシリンダ１４内を上方に推進する。これにより、ピストン部材１０の棒状部１２に接続された有底筒状部１９を有する押し上げ部材１５が収容器１８内において上方に推進する。これによって、射出物１６が収容器１８内から外方（図１紙面の上方向）に射出される。射出物１６が射出された場合、前記開放機構によって、パラシュート又はパラグライダー１６ａを包装体１６ｂの内部から外部に開放（放出）し、パラシュート又はパラグライダー１６ａを展開させる。

なお、射出装置１００は、図１、図３に示したように、飛行体３０の機体３１に連結部材４０を介して連結固定されている。このとき、図１に示したように、連結部材４０は、通気孔２４を閉塞しない位置において、収容器１８と機体３１とを連結している。したがって、飛行体３０は、機体３１と、当該機体３１に結合される射出装置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（たとえばプロペラ等）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。ここで、実際には、ガス発生器１７の下部の電極（図示せず）に通電用のソケットが嵌合されているが、説明の便宜上、図１においては省略して表現している。

以上のように、本実施形態によれば、簡易な構成でありながら、展開時にスムーズにパラシュート又はパラグライダー１６ａを展開できるだけでなく、容易に押し上げ部材１５に対する射出物１６の位置決めをすることができるので、製造時（組立時）に射出物１６を従来よりも収容器１８に収納しやすい射出装置１００を提供できる。

特に、本実施形態によれば、容易に押し上げ部材１５に対する射出物１６の位置決めをすることができるので、射出装置１００の製造（組立）がしやすい。また、作動した押し上げ部材１５の有底筒状部１９で射出物１６の凹部１６ｂ１を押し上げることができる（射出物１６の底部を支持部２０に設置する設計とすれば、押し上げ部材１５の支持部２０で射出物１６の底部も押し上げることができる）ので、容易に、押し上げ部材１５の有底筒状部１９の軸方向に向けて射出物１６を射出することができる。すなわち、装置作動時における射出物１６の射出方向を予め決定した状態で、射出装置１００を製造（組立）することができる。

また、本実施形態によれば、ピストン部材の上方又は前方に射出物の全体が配置されている構造に比べて、射出物１６を収容するスペースを省スペース化することができる。これによって、従来よりもコンパクト化できるため、軽量化を図ることができる。また、ピストン部材１０がシリンダ１４内を移動する分、押し上げ部材１５の支持部２０が移動して射出物１６を押し上げるためのストロークが十分に確保される。その結果として、十分に射出物１６は加速され、当該射出物１６の射出速度を低下させることがない。したがって、本実施形態の射出装置１００によれば、射出物１６の射出速度を低下させることなく、軽量化を図ることが可能となる。

また、本実施形態では、射出物１６のほとんどの部分は、収容器１８内において当該収容器１８の内面と有底筒状部１９の外面との間に収容されている。このことによって、射出物１６を収容するスペースを省スペース化することができ、射出装置１００が大きくなってしまうことが回避されるため、当該射出装置１００の軽量化が図られる。

さらに、本実施形態では、ガス発生器１７がシリンダ１４に圧入されることによって、当該ガス発生器１７を強固に固設することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る射出装置について説明する。なお、本実施形態において、上述の第１実施形態と下２桁が同じ符号の部位は、特に説明する場合を除き、第１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。以降の各実施形態における図面も同様とする。また、図４（ｂ）において、図４（ａ）と下２桁が同じ符号の部位についても同様とする。また、特に説明していない部位は、第１実施形態と同様であるので、説明および図示を省略することがある。また、第２実施形態においては、原則として、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

図４（ａ）、（ｂ）に示したように、本実施形態の射出装置２００においては、第１実施形態の射出物１６の代わりに、射出物１１６を用いている点で、第１実施形態と異なっている。

射出物１１６は、パラシュート又はパラグライダー１１６ａと、パラシュート又はパラグライダー１１６ａを内包している包装体１１６ｂと、を有している。パラシュート又はパラグライダー１１６ａは、平面上で少なくとも２重以上に折り返して折り畳まれたものを、包装体１１６ｂの内部形状に合わせて筒状に形成したものとなっており、たとえば、図４（ａ）、（ｂ）に示したような構成となっている。包装体１１６ｂは、押し上げ部材１１５の有底筒状部１１９が嵌合する貫通穴を中央部に有した環状の筒体である。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

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。

上記各実施形態では、動力源としてガス発生器を採用したが、摺動部材がシリンダ内を推進するための駆動力を当該摺動部材に付与することが可能なものであればその構成は限定されるものではなく、たとえばバネ等の弾性体を採用してもよい。

また、第１実施形態では、押し上げ部材１５の支持部２０を、収容器１８の底部に当接するように設けた。しかし、これに限定されるものではない。たとえば、支持部２０をピストン部材１０の棒状部１２の長さ方向における中間付近に配置してもよい。

また、上記各実施形態では、棒状部の上端を、押し上げ部材の有底筒状部の上端内面に固定することとしたが、これに限らず、棒状部の上端を前記内面に固定しなくともよい。

また、上記各実施形態においては、収容器の射出物の射出方向における下流側の端部、つまり収容器の上端に蓋が設けられていてもよい。この蓋の端部の一部は、蓋開閉機構に開閉可能に軸支されていてもよい。なお、この蓋開閉機構は、ガス発生器の作動に合わせて、モータなどの駆動装置によって自動で上記蓋を開放するものであってもよい。このような蓋がある場合、当該蓋が押し上げ部材の上方部によって押し上げられ、開放されると共に、射出物が射出されるが、装置の作動前は、射出物を外部環境から保護することができる。

また、上記蓋を蝶番、スナップイン方式、またはサーボモータ等の蓋開閉機構によって開閉可能に収容器に設けることとしてもよいし、上記蓋を収容器に圧入して設けてもよい。この場合、蓋の落下を防止するため、当該蓋を紐などによって収容器に連結しておくことが望ましい。

また、上記各実施形態では、収容器を設けるようにしたが、これに限らず、収容器は必須構成部材ではない。すなわち、収容器がない場合、射出物の外周囲を紐状部材などで縛ってくくりつけておき、作動時に上記紐状部材を切断することにより、射出物が展開できるように構成してもよい。

また、上記各実施形態では、パラグライダー装置からの射出後に必要に応じて強制的にキャノピーを開傘するキャノピーの展開装置を備えていてもよい。なお、このキャノピーの展開装置は、キャノピーを展開させる力を発生させる駆動源を有しており、この駆動源としては、巻きバネなどのバネの力を利用したもの、または、ガス発生器などによって発生させたガスの圧力を利用したものなどが挙げられる。

また、上記各実施形態では、収容器を円筒状に形成したが、これに限定されるものではなく、たとえば四角筒のような他の形状に形成してもよい。

また、上記各実施形態におけるピストン部材をテレスコピック構造として構成してもよい。

さらに、上記各実施形態では、射出物として、パラシュート又はパラグライダーを挙げたが、これに限らず、揚力発生部材を含むものを射出物として射出してもよい。揚力発生部材としては、たとえば、パラフォイル、トライアングル型、ロガロ型パラシュート、シングルサーフェース型パラシュート、２枚布のパラグライダー、飛行機の翼、プロペラ、バルーン等が挙げられる。また、揚力発生部材がコントロールラインを有する場合、射出装置は、コントロールラインを利用して、射出した揚力発生部材の傾斜角度の変更などを行うことができる操舵機構を備えておくことが望ましい。この操舵機構は、たとえば、揚力発生部材に連結された複数のコントロールラインをそれぞれ巻き取る複数のリールと、これらのリールの動力となるモータと、を備えたものであり、モータの駆動により、コントロールラインを巻き取ったり、出したりすることで、適宜、揚力発生部材を引っ張ったり、引っ張りを緩めたりすることができる。

また、上記各実施形態においては通気孔を収容器の底部に設けたが、この位置に限られない。作動時に収容器と押し上げ部材との間で発生する負圧を抑制することができる位置であれば、どの位置でもよい。

また、上記各実施形態では、シリンダ、動力源、および収容器は、機体にゴムバンド、ベルト、ひも、その他（機械的接合、ボルト、ファスナー、接着剤）等の手段により固定されていることが好ましい。

また、上記各実施形態において、射出物を支持する支持部の形状は、円盤状（円、楕円を含む）、多角形、放射状のいずれであってもよい。なお、支持部の形状が楕円または多角形の場合、収容器の内面は支持部の外周部に沿って形成されることが望ましい。

１０ ピストン部材
１１ 本体部
１２ 棒状部
１３ 孔部
１４ シリンダ
１５、１１５ 押し上げ部材
１６、１１６ 射出物
１６ａ、１１６ａ パラグライダーまたはパラグライダー
１６ｂ、１１６ｂ 包装体
１６ｂ１ 凹部
１７、１１７ ガス発生器
１８、１１８ 収容器
１９、１１９ 有底筒状部
２０、１２０ 支持部
２４、１２４ 通気孔
３０ 飛行体
３１ 機体
３３ 脚部
４０ 連結部材
１００、２００ 射出装置

Claims (6)

1. 摺動部材と、
   前記摺動部材を内部に収容し、作動時に当該摺動部材が前記内部から外方に突出するための孔部が設けられたシリンダと、
   少なくとも前記シリンダの一部を覆うように配置された有底筒状部と、前記有底筒状部の開口部または側面の途中部分から外部に向けて突出するように形成された鍔状部とを有し、前記摺動部材により一方向に押し上げられる押し上げ部材と、
   前記押し上げ部材の前記鍔状部により支持されつつ押し上げられる射出物と、
   前記摺動部材を前記シリンダ内で前記内部から前記外方に突出するように移動させる動力源と、を備え、
   前記射出物が、所定の形態に折り畳まれたパラシュートまたはパラグライダーを内包している袋状の包装体であり、
   前記包装体は、前記射出物の射出後に、内包している前記パラシュートまたは前記パラグライダーを開放する開放機構を備えていることを特徴とする射出装置。
2. 前記包装体は、所定の形態に折り畳まれた前記パラシュートまたは前記パラグライダーを内包している場合、前記押し上げ部材の前記有底筒状部が嵌合する凹部を中央部に有した環状の筒体を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
3. 前記包装体には、中心に対して対称的に折り畳まれた前記パラシュートまたは前記パラグライダーが内包されていることを特徴とする請求項２に記載の射出装置。
4. 前記包装体は、所定の形態に折り畳まれた前記パラシュートまたは前記パラグライダーを内包している場合、前記押し上げ部材の前記有底筒状部が嵌合する貫通穴を中央部に有した環状の筒体を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
5. 前記包装体には、少なくとも２重以上に折り返して折り畳まれた前記パラシュートまたは前記パラグライダーを、前記包装体の形状に合わせて筒状に形成したものが内包されていることを特徴とする請求項４に記載の射出装置。
6. 機体と、
   前記機体に結合される請求項１〜５のいずれか１項に記載の射出装置と、
   前記機体に結合され、前記機体を推進させる推進機構と、を備えることを特徴とする飛行体。

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