JP4114510B2 - 小型飛行装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は小型飛行装置に関し、更に詳細には操縦者が背負って飛行することができる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より一人乗り用の小型飛行装置については様々な開発がなされており、ロサンゼルスオリンピックのデモンストレーションで使用されたロケットベルトや、レシプロエンジンを使用したミレニアムジェット（商標名：ソロトレック）などが知られている。
【０００３】
これらの装置は、一般の飛行用機体とは異なり、人体に装着するような形状となっている。すなわち、ロケットベルトは背負い型の小型装置になっており、左右からロケット噴射ノズルのようなパイプが露出している。そしてこのノズルから、例えば過酸化水素を化学反応させることによって得た高圧ガスを噴射して飛行する原理となっている。
【０００４】
一方、ミレニアムジェットは前記したものよりも大型で車輪などの離着陸装置が設けられ、操縦者は縦長の機体の内部に嵌まり込むように搭乗する形式になっている。そして、操縦者の頭部の上方左右に比較的大型のプロペラを配置し、これをレシプロエンジンで駆動することによって飛行する構成となっている。この形式ではレシプロエンジンを使用しているため燃費が良好で、約２時間程度の飛行が可能である。
【０００５】
しかし、ロケットベルト型では過酸化水素を化学反応させることによって得た高圧ガスをそのまま地面側に噴射し、これの反力によって浮力を得る方式を採用しているため、極めて燃費が悪く、数十秒、例えば２０秒程度の飛行時間が得られるに過ぎない。
【０００６】
また、７５０℃程度の高温ガスが、装置を背負っている操縦者の足元に噴射されるために、操縦者は耐熱スーツの着用が必須である。
【０００７】
一方、ミレニアムジェット型では在来のパワーユニットを使用しているため、装置全体が大型化、高重量化してしまうことが避けられない。
【０００８】
また、この種の装置は、他の航空機等とは異なり、自律安定力が低いという特性があるが、いずれの装置も着陸時における保護装置が設けられていないため着陸に失敗すると重大な事故につながる虞れがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、燃費を大幅に向上させることができるとともに安全性をも確保でき、併せて救助活動などへの応用を可能にした小型飛行装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型飛行装置は、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【００１１】
すなわち、発明の人体の背部に着脱自在に取り付けられ、人体に装着すべきベース部と、このベース部に取り付けられた推進力発生機とを備えた小型飛行装置であって、前記推進力発生機は、少なくとも過酸化水素タンク、加圧用ガスタンク、及び触媒を有し、過酸化水素と触媒との反応によって発生した高圧水蒸気をプロペラの回転運動に変換させることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、前記推進力発生機から発生する高圧水蒸気の流れを利用して回転する少なくとも一つのタービンと、このタービンで駆動される浮力用の第１プロペラと、推進用の第２プロペラと、前記流体の供給量と前記第１プロペラ及び第２プロペラの推力を制御するための制御部と、を備え、前記タービンの排気口は前記小型飛行装置の使用状態において前記第１プロペラより下方に設けられるようにしてもよい。
【００１３】
前記浮力用の第１プロペラと推進用の第２プロペラは、主に、それぞれ浮力用と推進用としての役割を分担しているが、プロペラの数とその役割はこれらに限定されるものではない。
【００１４】
このような装置では、過酸化水素と触媒との反応によって発生する高圧蒸気は、前記タービンによって回転運動に変換され、これらは、さらに第１及び第２プロペラで推力となるため、従来のように直接噴射して反力を得るものとは異なり、エネルギー変換効率が良好となる。
【００１５】
また、前記タービンでエネルギーを回収された排気はその温度が大幅に下がるため、従来のような耐熱スーツの着用等の防熱対策は不要となる。
【００１６】
さらに、装置の人体への装着状態において第１プロペラの水平回転面と人体の両肩上面とが連続する位置に、板状の整流板を備え、この整流板は人体の両肩上面において曲率が小さく形成されているとともに、この曲率が小さい部分の表面を粗に形成することができる。
【００１７】
このような構成では、飛行中におけるプロペラ周辺の気流が整流され機体の安定が増す。また、整流板に表面が粗な部分を形成することで通過する気流を乱流化でき気流の剥離を防止する効果が期待できる。
【００１８】
この場合、前記タービンの排気経路から蒸気を導入し、この導入経路に姿勢制御部を接続し、この姿勢制御部は、前記第１プロペラの推力方向に平行な二方向に蒸気を噴射する少なくとも二組のノズル部と、これらノズル部間に設けられ、それぞれのノズル部への供給蒸気量を逆比例的に低減可能に制御するバルブ部と、このバルブ部を制御する姿勢制御ロジック部とを備えたものとすることができる。
【００１９】
この構成を採用したときは、前記ノズル部からは応答周波数特性が良好な姿勢制御用の蒸気ガスを噴射することができるため、姿勢制御ロジック部から出力される姿勢制御信号でバルブ部を制御させることで機体の姿勢制御を極めて高精度で行わせることができる。
【００２０】
また、フレーム部に、同乗者を支承するための折り畳み可能なサブフレームを設け、このサブフレームはフレーム部に軸止されたアームを含みこのアーム上に同乗者を支持させるように構成することができる。
【００２１】
このような構成としたときは、海難や山岳における救助等に好適なものとなる。そして、フレーム部に、操縦者及び同乗者を内包する環状体を水平方向に取り付け、この環状体に同乗者を支承するための支持袋を取り付けることができる。この構成では救助を受ける者を確実に保持することが可能となる。
【００２２】
そして、ガスタービンの排気経路から水蒸気を導入し、この導入経路にバルーンを膨張可能に取り付けるとともに、このバルーンに内圧を低下させるために、排気可能とする排気バルブを設けることができる。
【００２３】
このような構成では、比較的高温のガスでバルーンを膨張させることになり、このバルーンを装置の上方で膨張させた場合には、これによって追加的な揚力を得ることが可能となる。
【００２４】
一方、このバルーンを装置の下方で膨張させた場合には、着地時に、操縦者と地面との間でこれをクッションとして利用することができる。
【００２５】
また、本装置に、このバルーンを収容するためのバルーン収容部を水平軸により回転可能に軸止し、バルーンを鉛直方向の上または下方向に膨張可能とし、このバルーンに内圧を排気可能とする排気バルブを設ければ、バルーンを揚力装置または緩衝装置のいずれかに選択して使用することができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の小型飛行装置を図１ないし図４９に示される実施形態について更に詳細に説明する。
【００２７】
図１及び図２は、本装置の基本的な構造を示している。操縦者３０が、本装置をリュックサックのように背負う形態となっており、人体に装着するフレーム部２に推進力発生機３が取り付けられている。また、フレーム部２には衝撃を吸収する素材が用いられている。
【００２８】
上記の推進力発生機３には、過酸化水素タンク４と、これに接続した加圧用ガスタンク５と、さらに過酸化水素タンク４に接続された触媒６が設けられている。加圧用ガスタンク５には窒素が充填されており、この窒素は過酸化水素タンク４内の過酸化水素を加圧して、これを触媒６に圧送するものである。また、ここでは触媒としては、サマリウム銀が用いられている。
【００２９】
そして、過酸化水素と触媒６との反応によって発生する高圧水蒸気は、配管４０を介して、第１及び第２のガスタービン７、８に導入される。
【００３０】
第１のガスタービン７は、ギアを介して主にホバリング用の第１可変ピッチプロペラ９を回転させるように作用する。同様に、第２ガスタービン８は第２可変ピッチプロペラ１０を回転させる。これらは、本装置の使用状態において、第１可変ピッチプロペラ９が地面に対してほぼ垂直となるよう取り付けられており、また、第２可変ピッチプロペラ１０が地面に対してほぼ水平方向に取り付けられている。
【００３１】
なお、第１及び第２のガスタービン７、８の入力側には、それぞれ水蒸気量制御バルブ７ａ、８ａが設けられているとともに、第１及び第２のガスタービン７、８の出力側にはそれぞれ排気パイプ７ｂ、８ｂが設けられている。
【００３２】
これら可変ピッチプロペラは、サーボモータ（図示せず）によって、ピッチが連続的に可変できるようになっており、ピッチ角度と推力との関係は、図３５に示すように、ピッチゼロ（０）では推力がゼロとなるが、いずれかの方向にピッチを付けると前後方向に推力が生ずるようになっている。
【００３３】
前記した蒸気量制御バルブ７ａ、８ａと可変ピッチプロペラのピッチは、それぞれ制御部１１により制御できるようになっている。この制御部１１はフレーム部２から操縦者３０の前方にまで延出されたパイプアーム１１ａの先端部に設けられている。制御部１１はボックス状になっており、操縦桿１１ｂが設けられている。
【００３４】
このような構成において、過酸化水素と触媒６とを反応させると高圧水蒸気が発生し、この高圧水蒸気が第１及び第２のガスタービン７、８を回転させる。すると、第１及び第２可変ピッチプロペラ９、１０が回転して推力が発生する。第１可変ピッチプロペラ９は主に、操縦者をホバリングさせるための力を発生させ、第２可変ピッチプロペラ１０は主に操縦者を前進させるための力を発生させる。
【００３５】
本装置では、従来の装置のようにガスの直接噴射によって反力を得るものとは異なり、高圧エネルギーがそのまま回転運動に変換されるため燃料効率が良好となって、比較的、長時間の飛行が可能となる。また、第１及び第２のガスタービン７、８でエネルギーを回収された排気はその温度が大幅に下がるため、従来のように耐熱スーツを着用する必要がなくなる。
【００３６】
図３には、ガスタービン７、８と、可変ピッチプロペラ９、１０とをそれぞれ二基ずつ設けたものを示している。その他の構成は図１及び図２に示すものと同様のため省略する。このようにすれば、出力の増大と飛行の安定性の向上が得られる。
【００３７】
図４、図５及び図６は機体の安定と揚力を発生する効果がある装置を示す。
この装置は、装置１の人体への装着状態において第１可変ピッチプロペラ９の水平回転面と人体の両肩上面とが連続する位置に、板状の整流板１２を備えたものである。ここでは、操縦者３０の頭部を保護する風防１２ｂが設けられているが、整流板１２は、図４に示すように操縦者３０の首を取り囲むような［コ］字の凹所１２ａが設けられている。この整流板１２は人体の両肩上面において曲率が小さく形成されているとともに、この曲率が小さい部分の表面３１が粗に形成されている。
【００３８】
これにより可変ピッチプロペラ９の回転中は、図中、矢印で示す気流Ｆがこの整流板１２上を滑らかに流れる。またこの気流Ｆは揚力Ｇを発生させるとともに、前記した表面３１において乱流化して、揚力の剥離を遅らせることとなる。したがって、飛行中における第１可変ピッチプロペラ９周辺の気流が整流され機体の安定性が増する。このような作用によって、特に、図６に示すように縦回転軸Ｚにおける安定性が向上する。
【００３９】
次に、飛行姿勢を積極的に安定化させる装置について、図７から図１４を参照しつつ説明する。
【００４０】
図７に示すものは、第１のガスタービン７の排気経路４０から水蒸気を導入し、この導入経路に姿勢制御部１３を接続してある。
【００４１】
この姿勢制御部１３は、前記第１可変ピッチプロペラ９の推力方向に平行な二方向に蒸気を噴射する二組のノズル部１４、１５と、これらノズル部１４、１５間に設けられ、それぞれのノズル部１４、１５への供給蒸気量を逆比例的に低減可能に制御するバルブ部１６と、このバルブ部１６を制御する姿勢制御ロジック部１７からなっている。
【００４２】
二組のノズル部１４、１５は、それぞれ上方向（実使用時における）と下方向に開口させてあり、ノズル部１４、１５の基部はバルブ部１６を介して連結されている。
【００４３】
このバルブ部１６は、姿勢制御ロジック部１７で制御されるサーボモーター１６ａにより回転されるように構成され、バルブ部１６内に設けた通路の開口面積を変えることで噴射する蒸気の量を変化させることができるようになっている。すなわち、機体の安定時には、図８に示すように両方のノズル部１４、１５から均等な水蒸気が噴射される。ここで機体の姿勢が乱れたときは、図９に示すように上側のノズル部１４を閉じて下側のノズル部１５から強く水蒸気を噴射し、あるいは、図１０に示すように下側のノズル部１５を閉じて上側のノズル部１４から強く水蒸気を噴射することで機体の姿勢を制御する。
【００４４】
このような構成では、２組のノズル部１４、１５から応答周波数特性が良好な姿勢制御用の水蒸気ガスを噴射することができるため、姿勢制御ロジック部１７から出力される姿勢制御信号によって機体の姿勢制御が高精度で行われる。
【００４５】
次に、図１１から図１４は、可変ピッチプロペラ１０を左右方向に振ることができる機構を示す。可変ピッチプロペラ１０と第２のガスタービンとの間にユニバーサルジョイント１０ａを介挿して、可変ピッチプロペラ１０を矢示ｈ方向に振ることができるようになっている。可変ピッチプロペラ１０の角度はユニバーサルジョイント１０ａに設けられたサーボモーター１０ｂにより自在に制御できるようになっている。
【００４６】
図１５から図２２は、本装置を人命救助などに利用するために二人乗りができるようにする装置を示す。図１５から図１７に示すものでは前記したフレーム部２の下方に、同乗者を支承するための折り畳み可能なサブフレーム１８を設けたものである。サブフレーム１８は基部１８ａの端部にアーム１９を折り畳み可能に軸止したものであり、このアーム１９の先端にサブアーム１９ｂを取り付けてある。
【００４７】
一方、サブフレーム１８の上方には操縦者及び同乗者５０を内包する環状体２０が水平方向に取り付けられている。
【００４８】
同乗者５０はサブアーム１９ｂに足を載せて搭乗できるようになっており、上半身は環状体２０で保持される。
【００４９】
また、図１８と図１９に示すものでは同乗者５０を座った状態で搭乗させることができ、アーム１９の一部に水平方向に、例えば金網や合成樹脂製の網１９ｃを取り付けて座部を形成し、この網１９ｃに操縦者と向き合って座ることができるように構成されている。
【００５０】
このように二人乗りが可能になることから、海難や山岳における救助に適した構造となる。特に、操縦者が同乗者の様子を見ながら操縦することができるため、緊急輸送用、救助用として好適である。
【００５１】
さらに、図２０から図２２に示すものは環状体２０の先端部とフレーム部１とをワイヤー２０ａで連結して環状体２０の強度を確保し、この環状体２０に支持袋２１を設けたものである。この実施形態では、図２２に示すように同乗者５０は、支持袋２１の一部に設けたファスナーなどの開口部２１ａから支持袋２１内に入ることができ、同乗者５０の身体は支持袋２１により覆われるようになっている。このようにすれば、同乗者の保護、特に高熱からの保護等に有利であり、支持袋２１を耐熱性の熱遮断性の高い素材を使用することで、特に、周囲が高温の火災現場等での救助に適したものとなる。
【００５２】
次に、揚力増加装置と着陸時の緩衝装置について、図２３から図３０とともに説明する。図２３から図２７に示された揚力増加装置はガスタービンの排気を利用してバルーン２２を膨張させ熱気球の原理で揚力を増大させるものである。
【００５３】
バルーン２２は球形または円筒型になっており、フレーム部２の上部に折り畳んで取り付けてある。また、このバルーン２２には排気から切り替えベーン５１を介して分岐した蒸気が供給できるようになっており、切り替えベーン５１の開閉は切り替えベーン５１を操作するリング６０を引くことで行えるように構成されている。
【００５４】
また、バルーン２２の上部には、このバルーン２２の内圧を排気可能とする排気バルブ２３が設けられている。この排気バルブ２３は円盤状のフレーム６１にスライド可能な蓋６２を設け、この蓋６２を常時閉じる方向に付勢するバネ６３を設けるとともに、フレーム６１に滑車６５を設けた構造になっている。前記蓋６２にはワイヤー６４が接続されており、図２６に示すようにワイヤー６４を引くと蓋６２が開いて、バルーン２２内の気体が外部に放出され、バルーンの内圧が徐々に低下するようになっている。
【００５５】
このように、任意のタイミングで、比較的高温のガスでバルーン２２を膨張させることができるから、これによって追加的な揚力を簡単に得ることが可能で、飛行時間の延長が実現できる。
【００５６】
一方、図２８はこのバルーン２２を装置の下方で膨張させる例を示している。すなわち、リング７０を引くとバルーン２２が操縦者の臀部下に拡張し、操縦者３０と地面７１との間でクッションとして利用することができる。このようにすれば、着地時の衝撃の緩和が可能で、安全性の高いものとなる。
【００５７】
図２９から図３１は、バルーン２２を揚力装置または緩衝装置のいずれかに選択して使用することができるようにしたものを示している。すなわち、フレーム部２にバルーン２２を収容するためのバルーン収容部２４を水平軸により回転可能に軸止し、これによってバルーン２２を上下任意の方向へ膨張させることができるようにしてある。
【００５８】
そして、このバルーン収容部２４はリング８０を引くことで任意の方向へ回転させることができる。バルーン２２を上方に膨張させた後は前記リング６０を引いて内圧を下げることができる。
【００５９】
次に操縦系と操縦方法につき図３２から図４９図に基づいて説明する。
制御部１１の操縦桿１１ｂは前後左右に作動するようになっており、操縦桿１１ｂの作動によってポテンショメータ１１ｇが連動して作動し、姿勢制御ロジック部１７へ信号を送るようになっている。このように構成されているので、図３２に示すように操縦桿１１ｂを前方に倒すと可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が上がり、装置１は前方に推進する。また、操縦桿１１ｂが中立であれば、図３３に示すように装置１は停止する。さらに、図３４に示すように操縦桿１１ｂを後方に倒すと、第２可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が負となり、装置１は後方に推進する。
【００６０】
図３６から図３８は、装置の上昇と下降に関する操縦係を示し、操縦桿１１ｂの先端に設けたレバー１１ｈを親指で操作することで、操縦桿１１内部のスイッチを切り替えることができるようになっている。
【００６１】
そして、図３６に示すようにレバー１１ｈを前方に倒すと第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が上がり図３９に示すように装置１は前進する。また、図３７に示すようにレバー１１ｈを中立にすると第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が中程度となり、図４０に示すように装置１は空中で停止する。さらに、図３８に示すようにレバー１１ｈを後方に倒すと第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が少なくなり図４１に示すように装置１は下降する。
【００６２】
実際の飛行では、図４２に示すように、装置１を背負った操縦者３０が地上に居る状態からレバー１１ｈを前方に倒すと、第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が上がり装置１が上昇する。そして充分に上昇した時点でレバー１１ｈを中立にすると、第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が中程度となり装置１は空中で停止することができる。続いて操縦桿１１ｂを前方に倒すと、可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が上がり、装置１は前方に推進する。
【００６３】
このような操作により、目的の場所に到達したら操縦桿１１ｂを後方に倒すと可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が逆となり、装置１にブレーキがかかる。その後レバー１１ｈを後方に倒すと第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が少なくなり装置１は下降する。
【００６４】
図４３は、上昇モードで目的高度に達し、そこからさらに前進する場合を示している。すなわち、上昇した時点で操縦桿１１ｂを前方に倒すと可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が上がり、装置１は前方に推進する。
【００６５】
図４４は空中前進状態から着陸するまでを示している。飛行中に操縦桿１１ｂを後方に倒すと可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が逆となり、装置１にブレーキがかかる。その後レバー１１ｈを後方に倒すと第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が少なくなり、装置１が下降する。
【００６６】
図４５から図４９は、装置１を左右に旋回させる機構とその動作を示し、制御部１１内にはポテンショメータ１１ｊが設けられ、このポテンショメータ１１ｊは、操縦桿１１ｂを左右に倒すと作動するようになっている。
【００６７】
したがって、図４５に示すように、操縦桿１１ｂを左に倒すと可変ピッチプロペラ１０が右を向き装置１は左に旋回する（図４８）。また、図４６に示すように、操縦桿１１ｂを中立にすると可変ピッチプロペラ１０が正立となり、装置１は直進する。さらに、図４７に示すように、操縦桿１１ｂを右に倒すと可変ピッチプロペラ１０が左を向き装置１は右に旋回する（図４９）。
【００６８】
これらの操作に基づく作動によって、装置１は上昇、下降及び前進後退、または旋回等の動作を容易に行えるようになっている。
【００６９】
上述した本発明の実施の形態に示す装置によれば、簡単な操作で自由な飛行が可能であり、多目的に使用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、過酸化水素を用いて発生させる高温高圧ガスをタービン等で駆動エネルギーとしプロペラ等の回転運動エネルギーにすることができる。よって、流体の噴射エネルギーをプロペラの回転エネルギーに変換するため、燃費を大幅に向上させることができる。また、着陸時の安全性をも確保でき、併せて救助活動などへの応用も可能である。
【００７１】
さらに、浮力用プロペラと推進用プロペラを用いた場合には、飛行制御を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である小型飛行装置の基本的な構成を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態である小型飛行装置の基本的な構成を示す背面図である。
【図３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置を示す背面図である。
【図４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の整流機能を示す平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の整流機能を示す側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の整流機能の効果を示す平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置を示す背面図である。
【図８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の姿勢制御部を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の姿勢制御部の動作モードを示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の姿勢制御部の動作モードを示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラ周辺を示す背面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラ周辺を示す平面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラ周辺を示す側面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラ周辺を示す平面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す背面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す側面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す側面図である。
【図１８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す背面図である。
【図１９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す側面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す背面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す側面図である。
【図２２】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置と実際に搭乗者を乗せる手順をを示す側面図である。
【図２３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置を示す背面図である。
【図２４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置を示す平面図である。
【図２５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置を示す側面図である。
【図２６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置における排気バルブの開状態を示す側面図である。
【図２７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置における排気バルブの閉状態を示す側面図である。
【図２８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の衝撃低減装置を示す側面図である。
【図２９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の切り替え型のバルーン装置を示す背面図である。
【図３０】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の切り替え型のバルーン装置を示す側面図である。
【図３１】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の切り替え型のバルーン装置を示す側面図である。
【図３２】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラの動作を示す側面図である。
【図３３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラの動作を示す側面図である。
【図３４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラの動作を示す側面図である。
【図３５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラの動作を示すグラフ図である。
【図３６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第１可変ピッチプロペラの操縦方法を示す操縦装置の断面図である。
【図３７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第１可変ピッチプロペラの操縦方法を示す操縦装置の断面図である。
【図３８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第１可変ピッチプロペラの操縦方法を示す操縦装置の断面図である。
【図３９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための、ピッチ角と推力との関係を示す図である。
【図４０】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための、ピッチ角と推力との関係を示す図である。
【図４１】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための、ピッチ角と推力との関係を示す図である。
【図４２】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【図４３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【図４４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【図４５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と第２可変ピッチプロペラの関係を示す側面図である。
【図４６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と第２可変ピッチプロペラの関係を示す側面図である。
【図４７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と第２可変ピッチプロペラの関係を示す側面図である。
【図４８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【図４９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 装置全体
２ フレーム部
３ 推進力発生機
４ 過酸化水素タンク
５ 加圧用ガスタンク
６ 触媒
７ 第１のガスタービン
８ 第２のガスタービン
９ 第１の可変ピッチプロペラ
１０ 第２の可変ピッチプロペラ
１１ 制御部
１２ 整流板
１３ 姿勢制御部
１４、１５ ノズル部
１６ バルブ部
１７ 姿勢制御ロジック部
１８ サブフレーム
１９ アーム
２０ 環状体
２１ 支持袋
２２ バルーン
２３ 排気バルブ
２４ バルーン収容部
３０ 操縦者
【発明の属する技術分野】
本発明は小型飛行装置に関し、更に詳細には操縦者が背負って飛行することができる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より一人乗り用の小型飛行装置については様々な開発がなされており、ロサンゼルスオリンピックのデモンストレーションで使用されたロケットベルトや、レシプロエンジンを使用したミレニアムジェット（商標名：ソロトレック）などが知られている。
【０００３】
これらの装置は、一般の飛行用機体とは異なり、人体に装着するような形状となっている。すなわち、ロケットベルトは背負い型の小型装置になっており、左右からロケット噴射ノズルのようなパイプが露出している。そしてこのノズルから、例えば過酸化水素を化学反応させることによって得た高圧ガスを噴射して飛行する原理となっている。
【０００４】
一方、ミレニアムジェットは前記したものよりも大型で車輪などの離着陸装置が設けられ、操縦者は縦長の機体の内部に嵌まり込むように搭乗する形式になっている。そして、操縦者の頭部の上方左右に比較的大型のプロペラを配置し、これをレシプロエンジンで駆動することによって飛行する構成となっている。この形式ではレシプロエンジンを使用しているため燃費が良好で、約２時間程度の飛行が可能である。
【０００５】
しかし、ロケットベルト型では過酸化水素を化学反応させることによって得た高圧ガスをそのまま地面側に噴射し、これの反力によって浮力を得る方式を採用しているため、極めて燃費が悪く、数十秒、例えば２０秒程度の飛行時間が得られるに過ぎない。
【０００６】
また、７５０℃程度の高温ガスが、装置を背負っている操縦者の足元に噴射されるために、操縦者は耐熱スーツの着用が必須である。
【０００７】
一方、ミレニアムジェット型では在来のパワーユニットを使用しているため、装置全体が大型化、高重量化してしまうことが避けられない。
【０００８】
また、この種の装置は、他の航空機等とは異なり、自律安定力が低いという特性があるが、いずれの装置も着陸時における保護装置が設けられていないため着陸に失敗すると重大な事故につながる虞れがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、燃費を大幅に向上させることができるとともに安全性をも確保でき、併せて救助活動などへの応用を可能にした小型飛行装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型飛行装置は、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【００１１】
すなわち、発明の人体の背部に着脱自在に取り付けられ、人体に装着すべきベース部と、このベース部に取り付けられた推進力発生機とを備えた小型飛行装置であって、前記推進力発生機は、少なくとも過酸化水素タンク、加圧用ガスタンク、及び触媒を有し、過酸化水素と触媒との反応によって発生した高圧水蒸気をプロペラの回転運動に変換させることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、前記推進力発生機から発生する高圧水蒸気の流れを利用して回転する少なくとも一つのタービンと、このタービンで駆動される浮力用の第１プロペラと、推進用の第２プロペラと、前記流体の供給量と前記第１プロペラ及び第２プロペラの推力を制御するための制御部と、を備え、前記タービンの排気口は前記小型飛行装置の使用状態において前記第１プロペラより下方に設けられるようにしてもよい。
【００１３】
前記浮力用の第１プロペラと推進用の第２プロペラは、主に、それぞれ浮力用と推進用としての役割を分担しているが、プロペラの数とその役割はこれらに限定されるものではない。
【００１４】
このような装置では、過酸化水素と触媒との反応によって発生する高圧蒸気は、前記タービンによって回転運動に変換され、これらは、さらに第１及び第２プロペラで推力となるため、従来のように直接噴射して反力を得るものとは異なり、エネルギー変換効率が良好となる。
【００１５】
また、前記タービンでエネルギーを回収された排気はその温度が大幅に下がるため、従来のような耐熱スーツの着用等の防熱対策は不要となる。
【００１６】
さらに、装置の人体への装着状態において第１プロペラの水平回転面と人体の両肩上面とが連続する位置に、板状の整流板を備え、この整流板は人体の両肩上面において曲率が小さく形成されているとともに、この曲率が小さい部分の表面を粗に形成することができる。
【００１７】
このような構成では、飛行中におけるプロペラ周辺の気流が整流され機体の安定が増す。また、整流板に表面が粗な部分を形成することで通過する気流を乱流化でき気流の剥離を防止する効果が期待できる。
【００１８】
この場合、前記タービンの排気経路から蒸気を導入し、この導入経路に姿勢制御部を接続し、この姿勢制御部は、前記第１プロペラの推力方向に平行な二方向に蒸気を噴射する少なくとも二組のノズル部と、これらノズル部間に設けられ、それぞれのノズル部への供給蒸気量を逆比例的に低減可能に制御するバルブ部と、このバルブ部を制御する姿勢制御ロジック部とを備えたものとすることができる。
【００１９】
この構成を採用したときは、前記ノズル部からは応答周波数特性が良好な姿勢制御用の蒸気ガスを噴射することができるため、姿勢制御ロジック部から出力される姿勢制御信号でバルブ部を制御させることで機体の姿勢制御を極めて高精度で行わせることができる。
【００２０】
また、フレーム部に、同乗者を支承するための折り畳み可能なサブフレームを設け、このサブフレームはフレーム部に軸止されたアームを含みこのアーム上に同乗者を支持させるように構成することができる。
【００２１】
このような構成としたときは、海難や山岳における救助等に好適なものとなる。そして、フレーム部に、操縦者及び同乗者を内包する環状体を水平方向に取り付け、この環状体に同乗者を支承するための支持袋を取り付けることができる。この構成では救助を受ける者を確実に保持することが可能となる。
【００２２】
そして、ガスタービンの排気経路から水蒸気を導入し、この導入経路にバルーンを膨張可能に取り付けるとともに、このバルーンに内圧を低下させるために、排気可能とする排気バルブを設けることができる。
【００２３】
このような構成では、比較的高温のガスでバルーンを膨張させることになり、このバルーンを装置の上方で膨張させた場合には、これによって追加的な揚力を得ることが可能となる。
【００２４】
一方、このバルーンを装置の下方で膨張させた場合には、着地時に、操縦者と地面との間でこれをクッションとして利用することができる。
【００２５】
また、本装置に、このバルーンを収容するためのバルーン収容部を水平軸により回転可能に軸止し、バルーンを鉛直方向の上または下方向に膨張可能とし、このバルーンに内圧を排気可能とする排気バルブを設ければ、バルーンを揚力装置または緩衝装置のいずれかに選択して使用することができるようになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の小型飛行装置を図１ないし図４９に示される実施形態について更に詳細に説明する。
【００２７】
図１及び図２は、本装置の基本的な構造を示している。操縦者３０が、本装置をリュックサックのように背負う形態となっており、人体に装着するフレーム部２に推進力発生機３が取り付けられている。また、フレーム部２には衝撃を吸収する素材が用いられている。
【００２８】
上記の推進力発生機３には、過酸化水素タンク４と、これに接続した加圧用ガスタンク５と、さらに過酸化水素タンク４に接続された触媒６が設けられている。加圧用ガスタンク５には窒素が充填されており、この窒素は過酸化水素タンク４内の過酸化水素を加圧して、これを触媒６に圧送するものである。また、ここでは触媒としては、サマリウム銀が用いられている。
【００２９】
そして、過酸化水素と触媒６との反応によって発生する高圧水蒸気は、配管４０を介して、第１及び第２のガスタービン７、８に導入される。
【００３０】
第１のガスタービン７は、ギアを介して主にホバリング用の第１可変ピッチプロペラ９を回転させるように作用する。同様に、第２ガスタービン８は第２可変ピッチプロペラ１０を回転させる。これらは、本装置の使用状態において、第１可変ピッチプロペラ９が地面に対してほぼ垂直となるよう取り付けられており、また、第２可変ピッチプロペラ１０が地面に対してほぼ水平方向に取り付けられている。
【００３１】
なお、第１及び第２のガスタービン７、８の入力側には、それぞれ水蒸気量制御バルブ７ａ、８ａが設けられているとともに、第１及び第２のガスタービン７、８の出力側にはそれぞれ排気パイプ７ｂ、８ｂが設けられている。
【００３２】
これら可変ピッチプロペラは、サーボモータ（図示せず）によって、ピッチが連続的に可変できるようになっており、ピッチ角度と推力との関係は、図３５に示すように、ピッチゼロ（０）では推力がゼロとなるが、いずれかの方向にピッチを付けると前後方向に推力が生ずるようになっている。
【００３３】
前記した蒸気量制御バルブ７ａ、８ａと可変ピッチプロペラのピッチは、それぞれ制御部１１により制御できるようになっている。この制御部１１はフレーム部２から操縦者３０の前方にまで延出されたパイプアーム１１ａの先端部に設けられている。制御部１１はボックス状になっており、操縦桿１１ｂが設けられている。
【００３４】
このような構成において、過酸化水素と触媒６とを反応させると高圧水蒸気が発生し、この高圧水蒸気が第１及び第２のガスタービン７、８を回転させる。すると、第１及び第２可変ピッチプロペラ９、１０が回転して推力が発生する。第１可変ピッチプロペラ９は主に、操縦者をホバリングさせるための力を発生させ、第２可変ピッチプロペラ１０は主に操縦者を前進させるための力を発生させる。
【００３５】
本装置では、従来の装置のようにガスの直接噴射によって反力を得るものとは異なり、高圧エネルギーがそのまま回転運動に変換されるため燃料効率が良好となって、比較的、長時間の飛行が可能となる。また、第１及び第２のガスタービン７、８でエネルギーを回収された排気はその温度が大幅に下がるため、従来のように耐熱スーツを着用する必要がなくなる。
【００３６】
図３には、ガスタービン７、８と、可変ピッチプロペラ９、１０とをそれぞれ二基ずつ設けたものを示している。その他の構成は図１及び図２に示すものと同様のため省略する。このようにすれば、出力の増大と飛行の安定性の向上が得られる。
【００３７】
図４、図５及び図６は機体の安定と揚力を発生する効果がある装置を示す。
この装置は、装置１の人体への装着状態において第１可変ピッチプロペラ９の水平回転面と人体の両肩上面とが連続する位置に、板状の整流板１２を備えたものである。ここでは、操縦者３０の頭部を保護する風防１２ｂが設けられているが、整流板１２は、図４に示すように操縦者３０の首を取り囲むような［コ］字の凹所１２ａが設けられている。この整流板１２は人体の両肩上面において曲率が小さく形成されているとともに、この曲率が小さい部分の表面３１が粗に形成されている。
【００３８】
これにより可変ピッチプロペラ９の回転中は、図中、矢印で示す気流Ｆがこの整流板１２上を滑らかに流れる。またこの気流Ｆは揚力Ｇを発生させるとともに、前記した表面３１において乱流化して、揚力の剥離を遅らせることとなる。したがって、飛行中における第１可変ピッチプロペラ９周辺の気流が整流され機体の安定性が増する。このような作用によって、特に、図６に示すように縦回転軸Ｚにおける安定性が向上する。
【００３９】
次に、飛行姿勢を積極的に安定化させる装置について、図７から図１４を参照しつつ説明する。
【００４０】
図７に示すものは、第１のガスタービン７の排気経路４０から水蒸気を導入し、この導入経路に姿勢制御部１３を接続してある。
【００４１】
この姿勢制御部１３は、前記第１可変ピッチプロペラ９の推力方向に平行な二方向に蒸気を噴射する二組のノズル部１４、１５と、これらノズル部１４、１５間に設けられ、それぞれのノズル部１４、１５への供給蒸気量を逆比例的に低減可能に制御するバルブ部１６と、このバルブ部１６を制御する姿勢制御ロジック部１７からなっている。
【００４２】
二組のノズル部１４、１５は、それぞれ上方向（実使用時における）と下方向に開口させてあり、ノズル部１４、１５の基部はバルブ部１６を介して連結されている。
【００４３】
このバルブ部１６は、姿勢制御ロジック部１７で制御されるサーボモーター１６ａにより回転されるように構成され、バルブ部１６内に設けた通路の開口面積を変えることで噴射する蒸気の量を変化させることができるようになっている。すなわち、機体の安定時には、図８に示すように両方のノズル部１４、１５から均等な水蒸気が噴射される。ここで機体の姿勢が乱れたときは、図９に示すように上側のノズル部１４を閉じて下側のノズル部１５から強く水蒸気を噴射し、あるいは、図１０に示すように下側のノズル部１５を閉じて上側のノズル部１４から強く水蒸気を噴射することで機体の姿勢を制御する。
【００４４】
このような構成では、２組のノズル部１４、１５から応答周波数特性が良好な姿勢制御用の水蒸気ガスを噴射することができるため、姿勢制御ロジック部１７から出力される姿勢制御信号によって機体の姿勢制御が高精度で行われる。
【００４５】
次に、図１１から図１４は、可変ピッチプロペラ１０を左右方向に振ることができる機構を示す。可変ピッチプロペラ１０と第２のガスタービンとの間にユニバーサルジョイント１０ａを介挿して、可変ピッチプロペラ１０を矢示ｈ方向に振ることができるようになっている。可変ピッチプロペラ１０の角度はユニバーサルジョイント１０ａに設けられたサーボモーター１０ｂにより自在に制御できるようになっている。
【００４６】
図１５から図２２は、本装置を人命救助などに利用するために二人乗りができるようにする装置を示す。図１５から図１７に示すものでは前記したフレーム部２の下方に、同乗者を支承するための折り畳み可能なサブフレーム１８を設けたものである。サブフレーム１８は基部１８ａの端部にアーム１９を折り畳み可能に軸止したものであり、このアーム１９の先端にサブアーム１９ｂを取り付けてある。
【００４７】
一方、サブフレーム１８の上方には操縦者及び同乗者５０を内包する環状体２０が水平方向に取り付けられている。
【００４８】
同乗者５０はサブアーム１９ｂに足を載せて搭乗できるようになっており、上半身は環状体２０で保持される。
【００４９】
また、図１８と図１９に示すものでは同乗者５０を座った状態で搭乗させることができ、アーム１９の一部に水平方向に、例えば金網や合成樹脂製の網１９ｃを取り付けて座部を形成し、この網１９ｃに操縦者と向き合って座ることができるように構成されている。
【００５０】
このように二人乗りが可能になることから、海難や山岳における救助に適した構造となる。特に、操縦者が同乗者の様子を見ながら操縦することができるため、緊急輸送用、救助用として好適である。
【００５１】
さらに、図２０から図２２に示すものは環状体２０の先端部とフレーム部１とをワイヤー２０ａで連結して環状体２０の強度を確保し、この環状体２０に支持袋２１を設けたものである。この実施形態では、図２２に示すように同乗者５０は、支持袋２１の一部に設けたファスナーなどの開口部２１ａから支持袋２１内に入ることができ、同乗者５０の身体は支持袋２１により覆われるようになっている。このようにすれば、同乗者の保護、特に高熱からの保護等に有利であり、支持袋２１を耐熱性の熱遮断性の高い素材を使用することで、特に、周囲が高温の火災現場等での救助に適したものとなる。
【００５２】
次に、揚力増加装置と着陸時の緩衝装置について、図２３から図３０とともに説明する。図２３から図２７に示された揚力増加装置はガスタービンの排気を利用してバルーン２２を膨張させ熱気球の原理で揚力を増大させるものである。
【００５３】
バルーン２２は球形または円筒型になっており、フレーム部２の上部に折り畳んで取り付けてある。また、このバルーン２２には排気から切り替えベーン５１を介して分岐した蒸気が供給できるようになっており、切り替えベーン５１の開閉は切り替えベーン５１を操作するリング６０を引くことで行えるように構成されている。
【００５４】
また、バルーン２２の上部には、このバルーン２２の内圧を排気可能とする排気バルブ２３が設けられている。この排気バルブ２３は円盤状のフレーム６１にスライド可能な蓋６２を設け、この蓋６２を常時閉じる方向に付勢するバネ６３を設けるとともに、フレーム６１に滑車６５を設けた構造になっている。前記蓋６２にはワイヤー６４が接続されており、図２６に示すようにワイヤー６４を引くと蓋６２が開いて、バルーン２２内の気体が外部に放出され、バルーンの内圧が徐々に低下するようになっている。
【００５５】
このように、任意のタイミングで、比較的高温のガスでバルーン２２を膨張させることができるから、これによって追加的な揚力を簡単に得ることが可能で、飛行時間の延長が実現できる。
【００５６】
一方、図２８はこのバルーン２２を装置の下方で膨張させる例を示している。すなわち、リング７０を引くとバルーン２２が操縦者の臀部下に拡張し、操縦者３０と地面７１との間でクッションとして利用することができる。このようにすれば、着地時の衝撃の緩和が可能で、安全性の高いものとなる。
【００５７】
図２９から図３１は、バルーン２２を揚力装置または緩衝装置のいずれかに選択して使用することができるようにしたものを示している。すなわち、フレーム部２にバルーン２２を収容するためのバルーン収容部２４を水平軸により回転可能に軸止し、これによってバルーン２２を上下任意の方向へ膨張させることができるようにしてある。
【００５８】
そして、このバルーン収容部２４はリング８０を引くことで任意の方向へ回転させることができる。バルーン２２を上方に膨張させた後は前記リング６０を引いて内圧を下げることができる。
【００５９】
次に操縦系と操縦方法につき図３２から図４９図に基づいて説明する。
制御部１１の操縦桿１１ｂは前後左右に作動するようになっており、操縦桿１１ｂの作動によってポテンショメータ１１ｇが連動して作動し、姿勢制御ロジック部１７へ信号を送るようになっている。このように構成されているので、図３２に示すように操縦桿１１ｂを前方に倒すと可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が上がり、装置１は前方に推進する。また、操縦桿１１ｂが中立であれば、図３３に示すように装置１は停止する。さらに、図３４に示すように操縦桿１１ｂを後方に倒すと、第２可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が負となり、装置１は後方に推進する。
【００６０】
図３６から図３８は、装置の上昇と下降に関する操縦係を示し、操縦桿１１ｂの先端に設けたレバー１１ｈを親指で操作することで、操縦桿１１内部のスイッチを切り替えることができるようになっている。
【００６１】
そして、図３６に示すようにレバー１１ｈを前方に倒すと第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が上がり図３９に示すように装置１は前進する。また、図３７に示すようにレバー１１ｈを中立にすると第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が中程度となり、図４０に示すように装置１は空中で停止する。さらに、図３８に示すようにレバー１１ｈを後方に倒すと第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が少なくなり図４１に示すように装置１は下降する。
【００６２】
実際の飛行では、図４２に示すように、装置１を背負った操縦者３０が地上に居る状態からレバー１１ｈを前方に倒すと、第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が上がり装置１が上昇する。そして充分に上昇した時点でレバー１１ｈを中立にすると、第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が中程度となり装置１は空中で停止することができる。続いて操縦桿１１ｂを前方に倒すと、可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が上がり、装置１は前方に推進する。
【００６３】
このような操作により、目的の場所に到達したら操縦桿１１ｂを後方に倒すと可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が逆となり、装置１にブレーキがかかる。その後レバー１１ｈを後方に倒すと第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が少なくなり装置１は下降する。
【００６４】
図４３は、上昇モードで目的高度に達し、そこからさらに前進する場合を示している。すなわち、上昇した時点で操縦桿１１ｂを前方に倒すと可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が上がり、装置１は前方に推進する。
【００６５】
図４４は空中前進状態から着陸するまでを示している。飛行中に操縦桿１１ｂを後方に倒すと可変ピッチプロペラ１０のピッチ角度が逆となり、装置１にブレーキがかかる。その後レバー１１ｈを後方に倒すと第１可変ピッチプロペラ９のピッチ角度が少なくなり、装置１が下降する。
【００６６】
図４５から図４９は、装置１を左右に旋回させる機構とその動作を示し、制御部１１内にはポテンショメータ１１ｊが設けられ、このポテンショメータ１１ｊは、操縦桿１１ｂを左右に倒すと作動するようになっている。
【００６７】
したがって、図４５に示すように、操縦桿１１ｂを左に倒すと可変ピッチプロペラ１０が右を向き装置１は左に旋回する（図４８）。また、図４６に示すように、操縦桿１１ｂを中立にすると可変ピッチプロペラ１０が正立となり、装置１は直進する。さらに、図４７に示すように、操縦桿１１ｂを右に倒すと可変ピッチプロペラ１０が左を向き装置１は右に旋回する（図４９）。
【００６８】
これらの操作に基づく作動によって、装置１は上昇、下降及び前進後退、または旋回等の動作を容易に行えるようになっている。
【００６９】
上述した本発明の実施の形態に示す装置によれば、簡単な操作で自由な飛行が可能であり、多目的に使用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、過酸化水素を用いて発生させる高温高圧ガスをタービン等で駆動エネルギーとしプロペラ等の回転運動エネルギーにすることができる。よって、流体の噴射エネルギーをプロペラの回転エネルギーに変換するため、燃費を大幅に向上させることができる。また、着陸時の安全性をも確保でき、併せて救助活動などへの応用も可能である。
【００７１】
さらに、浮力用プロペラと推進用プロペラを用いた場合には、飛行制御を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である小型飛行装置の基本的な構成を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態である小型飛行装置の基本的な構成を示す背面図である。
【図３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置を示す背面図である。
【図４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の整流機能を示す平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の整流機能を示す側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の整流機能の効果を示す平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置を示す背面図である。
【図８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の姿勢制御部を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の姿勢制御部の動作モードを示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の姿勢制御部の動作モードを示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラ周辺を示す背面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラ周辺を示す平面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラ周辺を示す側面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラ周辺を示す平面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す背面図である。
【図１６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す側面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す側面図である。
【図１８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す背面図である。
【図１９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す側面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す背面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置を示す側面図である。
【図２２】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の搭乗者を搭載するための装置と実際に搭乗者を乗せる手順をを示す側面図である。
【図２３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置を示す背面図である。
【図２４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置を示す平面図である。
【図２５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置を示す側面図である。
【図２６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置における排気バルブの開状態を示す側面図である。
【図２７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の揚力増強装置における排気バルブの閉状態を示す側面図である。
【図２８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の衝撃低減装置を示す側面図である。
【図２９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の切り替え型のバルーン装置を示す背面図である。
【図３０】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の切り替え型のバルーン装置を示す側面図である。
【図３１】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の切り替え型のバルーン装置を示す側面図である。
【図３２】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラの動作を示す側面図である。
【図３３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラの動作を示す側面図である。
【図３４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラの動作を示す側面図である。
【図３５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第２可変ピッチプロペラの動作を示すグラフ図である。
【図３６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第１可変ピッチプロペラの操縦方法を示す操縦装置の断面図である。
【図３７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第１可変ピッチプロペラの操縦方法を示す操縦装置の断面図である。
【図３８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の第１可変ピッチプロペラの操縦方法を示す操縦装置の断面図である。
【図３９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための、ピッチ角と推力との関係を示す図である。
【図４０】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための、ピッチ角と推力との関係を示す図である。
【図４１】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための、ピッチ角と推力との関係を示す図である。
【図４２】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【図４３】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【図４４】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【図４５】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と第２可変ピッチプロペラの関係を示す側面図である。
【図４６】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と第２可変ピッチプロペラの関係を示す側面図である。
【図４７】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と第２可変ピッチプロペラの関係を示す側面図である。
【図４８】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【図４９】本発明の他の実施形態である小型飛行装置の操縦方法を説明するための操縦桿と機体姿勢との関係を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 装置全体
２ フレーム部
３ 推進力発生機
４ 過酸化水素タンク
５ 加圧用ガスタンク
６ 触媒
７ 第１のガスタービン
８ 第２のガスタービン
９ 第１の可変ピッチプロペラ
１０ 第２の可変ピッチプロペラ
１１ 制御部
１２ 整流板
１３ 姿勢制御部
１４、１５ ノズル部
１６ バルブ部
１７ 姿勢制御ロジック部
１８ サブフレーム
１９ アーム
２０ 環状体
２１ 支持袋
２２ バルーン
２３ 排気バルブ
２４ バルーン収容部
３０ 操縦者
Claims (7)
- 人体の背部に着脱自在に取り付けられ、人体に装着すべきベース部と、このベース部に取り付けられた推進力発生機とを備えた小型飛行装置であって、前記推進力発生機は、少なくとも過酸化水素タンク、加圧用ガスタンク、及び触媒を有し、過酸化水素と触媒との反応によって発生した高圧水蒸気の流れを利用して回転する少なくとも一つのタービンと、このタービンで駆動される浮力用の第１プロペラと、推進用の第２プロペラと、前記流体の供給量と前記第１プロペラ及び前記第２プロペラの推力を制御するための制御部と、を備え、人体への装着状態で、前記第１プロペラの水平回転面と人体の両肩上面とが連続する位置に板状の整流板を備え、この整流板は人体の両肩上面において曲率が小さく形成されているとともに、この曲率が小さい部分の表面を粗に形成してあることを特徴とする小型飛行装置。
- 人体の背部に着脱自在に取り付けられ、人体に装着すべきベース部と、このベース部に取り付けられた推進力発生機とを備えた小型飛行装置であって、前記推進力発生機は、少なくとも過酸化水素タンク、加圧用ガスタンク、及び触媒を有し、過酸化水素と触媒との反応によって発生した高圧水蒸気の流れを利用して回転する少なくとも一つのタービンと、このタービンで駆動される浮力用の第１プロペラと、推進用の第２プロペラと、前記流体の供給量と前記第１プロペラ及び前記第２プロペラの推力を制御するための制御部と、を備え、前記タービンの排気口は前記小型飛行装置の使用状態において前記第１プロペラより下方に設けられ、人体への装着状態で、前記第１プロペラの水平回転面と人体の両肩上面とが連続する位置に板状の整流板を備え、この整流板は人体の両肩上面において曲率が小さく形成されているとともに、この曲率が小さい部分の表面を粗に形成してあることを特徴とする小型飛行装置。
- 前記タービンの排気経路から水蒸気を導入し、この導入経路に姿勢制御部を接続し、この姿勢制御部は、第１プロペラの推力方向に平行な二方向に水蒸気を噴射する少なくとも二組のノズル部と、これらノズル部間に設けられ、それぞれのノズル部への供給水蒸気量を逆比例的に低減可能に制御するバルブ部と、このバルブ部を制御する姿勢制御ロジック部とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の小型飛行装置。
- 前記ベース部はフレーム状に形成され、このベース部に、同乗者を支承するための折り畳
み可能なサブフレームを設け、このサブフレームはフレーム部に軸止されたアームを含み、このアーム上に同乗者を支持させるように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の小型飛行装置。 - 前記ベース部に、操縦者及び同乗者を内包する環状体を水平方向に取り付け、この環状体に同乗者を覆うための支持袋を取り付けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の小型飛行装置。
- 前記タービンの排気経路から水蒸気を導入し、この導入経路にバルーンを膨張可能に取り付けるとともに、このバルーンには膨張時のバルーンの内圧を低下させる排気バルブを設けたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の小型飛行装置。
- 前記タービンの排気経路から水蒸気を導入し、この導入経路にバルーンを膨張可能に取り付けるとともに、この収縮状態のバルーンを収容するためのバルーン収容部を水平軸により回転可能に軸止して、バルーンを鉛直方向の上または下方向に膨張可能とし、膨張したバルーンの内圧を低下させる排気バルブを設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の小型飛行装置。
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