JP5242863B1

JP5242863B1 - 二層構造柔軟翼

Info

Publication number: JP5242863B1
Application number: JP2013500269A
Authority: JP
Inventors: 秀昭殿塚
Original assignee: 秀昭殿塚
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2032-07-24
Also published as: WO2014016901A1; JPWO2014016901A1

Abstract

パラグライダー等の翼が不用意に変形するのを予防し、更に、回復が速やかで操縦や収納がし易い二層構造柔軟翼を提供することを目的とする。下部シート３と内部シート２とリブ４によって、翼型を構成可能な気室10と当該気室10に気体を取り入れるための給気口８とが形成された内層翼102と、上部シート１と内部シート２とリブ４によって、外気を取り入れるための空気取入口６と、当該空気取入口６から給気口８までを連通すると共に翼型を構成可能な空気通路７とが形成された外層翼101とで、構成された二層構造柔軟翼を提供する。

Description

本発明は、パラグライダー等に用いる二層構造柔軟翼に関する。

従来、空を飛ぶための手軽な手段として、パラグライダーが提供され多くの人々によって利用されている。パラグライダーは、図１に示すように、前部に開口51が設けられたリーム52と称する翼型をした袋状の部屋を多数並設し、開口51から各リーム52に進行方向からの空気を取り入れて、翼を形成させ、飛行に供するというものである。

また、これに改良を加え、気室内に翼体の一部をなす補強用気室を設け、その給気口を気室内に開口させ、気室内に取り入れた空気が給気口から補強用気室に押し込まれ膨張して、翼の変形を軽減させるものが知られている。この開口部には折り返し舌弁等を設けて逆止弁的機能を持たせてあり、一旦補強気室に入ったラム空気は開口の逆止弁的機能により逆流が阻止されるというものである（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−２３９６９９

このような従来のパラグライダーの翼は、外気が翼内に自由に出入りできる構造になっているため、飛行中の気流の乱れにより不用意に翼の変形を起こしやすい。また、空気の流入出を弁などにより制御する翼にあっては、外気の流入のみ有効な構造となっており、気室からの排気が困難である。したがって、操縦性や収納等の取り扱いが困難であることや、高度が高くなると密封された空気が内外の気圧差によって膨張し破損する虞があること、翼変形後に速やかな回復ができないことなどの問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、パラグライダー等の翼が不用意に変形するのを予防し、更に、回復が速やかで操縦や収納がし易い二層構造柔軟翼を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の二層構造柔軟翼は、下部シートと内部シートとリブによって、翼型を構成可能な気室と当該気室に空気を取り入れるための給気口とが形成された内層翼と、上部シートと前記内部シートと前記リブによって、外気を取り入れるための空気取入口と、当該空気取入口から前記給気口までを連通すると共に翼型を構成可能な空気通路とが形成された外層翼と、を具備することを特徴とする。

この場合、前記空気通路は、前記空気取入口側から断面が縮小する第１通路部と、前記第１通路部と接続し前記給気口側に向かって断面が拡大する第２通路部と、からなる方が好ましい。

また、前記給気口の形状は、前記空気取入口側に凸状に形成される方が好ましい。また、前記内部シートは、前記気室と前記空気通路を連通する通気孔を有する方が好ましい。また、前記上部シートは、外部と前記空気通路を連通すると共に、前記空気取入口側とは逆方向に凸状に形成された通気細隙を有する方が好ましい。

前面側の空気取入口から空気を取り込む外層翼と、後部側の給気口から空気を取り込む内層翼の二層構造としたことにより、外部へ空気が漏出し難く、翼が不用意に変形するのを防止することができる。また、回復が速やかで操縦や収納を容易にすることができる。

従来のパラグライダーを示す斜視図である。本発明の二層構造柔軟翼の中心部を示す端面図である。本発明の二層構造柔軟翼を示す斜視図である。本発明に係る(A)上部シート、(B)内部シート、(C)リブ、(D)下部シートを示す分解斜視図である。本発明の二層構造柔軟翼の立ち上げ時の空気流を示す概念図である。本発明の二層構造柔軟翼の飛行中の空気流を示す概念図である。本発明の二層構造柔軟翼のフレア時の空気流を示す概念図である。

以下に、本発明の二層構造柔軟翼について、図２ないし図７を用いて説明する。なお、図５ないし図７中、二点鎖線の矢印は空気の流れを示す想像線である。

本発明の二層構造柔軟翼は、下部シート３と内部シート２とリブ４によって、翼型を構成可能な気室10と当該気室10に気体を取り入れるための給気口８とが形成される内層翼102と、上部シート１と内部シート２とリブ４によって、外気を取り入れるための空気取入口６と、当該空気取入口６から給気口８までを連通すると共に翼型を構成可能な空気通路７とが形成される外層翼101とで、主に構成される。すなわち、内層翼102と外層翼101とは、内部シート２を介して二層構造となる。

この二層構造柔軟翼を用いたパラグライダーは、当該二層構造柔軟翼を並列して構成されるキャノピーと、パイロットの座席となるハーネスと、ハーネスをキャノピーとつなぐラインと、キャノピーの後縁につながれたラインを左右それぞれに束ねたブレークコードと、で主に構成される。

なお、以下の説明では、パラグライダーが飛行する際の通常の進行方向、すなわち、二層構造柔軟翼の空気取入口６側を前方、逆側を後方とする。

また、上部シート１、内部シート２、下部シート３、リブ４は、当該二層構造柔軟翼の用途に応じて自由に選択できる。例えば、軽量で強靱かつ柔軟な化学繊維で構成された気密性の高い布地を用いれば良い。また、各シートおよびリブ４は、どのように結合をしても良いが、例えば、各シートおよびリブ４に必要に応じて縫い代を設け、それぞれを縫合すれば良い。また、上部シート１、内部シート２、下部シート３、リブ４のいずれか２以上が一体に形成されたものを用いても良い。

内層翼102は、図２，３に示すように、下部シート３と内部シート２とリブ４によって気室10と給気口８が形成される。

気室10は、袋状に形成されるもので、給気口８から気体を取り込むことによりラム圧によって膨らみ、その断面が翼型を構成する。これにより、内部シート２自体にも大きな揚力が発生する。

給気口８の形状は、気体を気室10に取り込めるものであればどのようなものでも良いが、好ましくは、内部シート２の後方側に配置され、頂点が空気取入口側を向いた凸状に開口するものが良い。これは、空気通路７の中央部ほど、単位面積当たりの空気の流量が多く、流速も速いため、空気通路７の中央付近の速くて圧力の低い空気の流れる距離を短くし、外周部を流れる遅くて圧力の高い空気との速やかな撹拌を促すためである。すなわち、凸状の開口は、流路後方から反転して内層翼102へ流入する空気の減速と圧力の調整を図るためのディフューザーとしての役割を果たすことができる。また、給気口８を凸状に形成することで、垂れ下がりにより給気口８が閉じて空気の流入が阻害されるのを防止することもできる。凸部の形状は、カテナリー曲線、円錐曲線などの弧状のものを適用することができる。

また、内層翼102の前縁近傍に、開閉手段９によって開閉可能な排気口（図示せず）を設けても良い。これにより、翼の格納時に余分な空気を速やかに排出して翼を畳み易くすることができる。したがって、急激な気象状況の変化などの緊急時等に、翼が煽られるなどによる危険の回避を確実にすることができる。また、翼内に紛れ込んだゴミ等の取り出しにも有効である。開閉手段９としては、使用時に排気口を確実に閉じておけるものであればどのようなものでも良く、例えばファスナーを用いることができる。

また、リブ４には、隣接する翼の気室10同士をつなぐ通気孔５を形成しても良い。これによっても、内層翼102に取り入れた空気による過剰なラム圧を隣接する翼同士で調整することができる。

外層翼101は、図２，３に示すように、上部シート１と内部シート２とリブ４によって空気取入口６と空気通路７が形成される。

空気取入口６は、翼の前方に配置されるもので、ここから空気通路７を介して内層翼102の気室10に空気を取り込むことができる。

空気通路７は、内層翼102の上面に沿って流路状に形成されるもので、空気取入口６から給気口８まで気体を流すことによりラム圧によって膨らみ、その断面が翼型を構成する。空気通路７は、空気取入口６から給気口８まで気体を流すことができるものであればどのようなものでも良いが、空気取入口側から断面が縮小するコンバージェント様の第１通路部71と、第１通路部71と接続し給気口８側に向かって断面が拡大するダイバージェント様の第２通路部72とで構成する方が好ましい。これにより、空気取入口６付近の高圧な空気を第１通路部71で高速低圧な空気流に変え、更に、第２通路部72で空気の流速を下げラム圧を高めた空気に変えて、内層翼102の気室10に送り込むことができる。こうして送り込まれた空気は、絶えず変動するラム圧を、より高く安定したラム圧に変えることができ、内層翼102の変形を抑制することができる。したがって、強固な翼型を保持することができ、従来と比べて翼面荷重をより大きく設定することができる。また、飛行中に翼全体に亘って起こるアコーディオン様の伸縮等を含めたあらゆる方向からの有害抗力を大幅に低減し、高速での飛行が可能となるため、同等の荷重で飛行する場合には、より小さな翼面積とすることができる。また、ラム圧を確実に確保できるため乱気流等の外圧の影響を受けにくく、故意による翼の変形後も速やかに翼型を回復することができる。したがって、従来は飛行中の機体コントロールの安全のために手を離すことができなかったライン端のトグルを開放しても、気体がつぶれたりする危険性が小さく、自動的に安定した飛行ができる。

また、外圧等を外層翼101の上面から受けても、上部シート１と内部シート２の間が近接あるいは接触し空気通路７が封鎖されることで、内層翼102からの空気の漏出を防止できる。また、翼後部や翼下部からの外圧に対しても、空気取入口６から流入する空気による堰止め効果や、ブレークコードを引くことにより、内部シート２の後部に設けた給気口８が外部シートと密接し封鎖されることで、外部への空気の漏出を抑制することができる。したがって、簡単には潰れず、任意にもコントロールし易く、翼型の回復も速いという効果がある。

また、外層翼101は、上部シート１に外部と空気通路７を連通する通気細隙を設けても良い。これにより、空気通路７および内層翼102に過剰なラム圧が生じた際に、空気通路７の空気を外層翼101の上面に排出し、翼面からの空気の剥離防止に利用することができる。また、揚抗比を向上することができる。通気細隙の位置は特に限定されるものではないが、例えば、図３に示すように、上部シート１の第１通路部71側に通気細隙20を、第２通路部72側に通気細隙21を設けることができる。

通気細隙20は、スラットとしての機能を創出することができる。すなわち、立ち上げ後に通気細隙20から排出される高圧な空気流は、外層翼101上面の空気の流れを加速することができるため、剥離を抑え揚力を増す効果がある（図６参照）。更に、空気通路７の開口を助長し確実に保つ効果がある。

通気細隙21は、フラップとしての機能を創出することができる。すなわち、空気取入口６から取り入れた空気および通気孔22から排出された余剰空気を通気細隙21から外部に排出すると、排出された空気流は外層翼101上面の空気の流れを加速し翼にそって剥離することなく流れる（図６参照）。これにより、揚力を高め、失速を遅らせる効果を生む。

通気細隙20,21のこうした効果を向上させるため、空気通路７内には、サイドベントホールを設けないで、他のリーム内へ空気が流出しないようにすることも有効である。

なお、通気細隙20，21の形状は、空気通路７の空気を外層翼101の上面に排出できるものであればどのようなものでも良いが、各通気細隙から排出される空気流によって、外層翼101上面を流れる空気に翼後方への指向性を持たせるために、外層翼101の後方側に向いた凸状の開口とするのが好ましい。凸部の形状は、カテナリー曲線、円錐曲線などの弧状のものを適用することができる。

また、内層翼102と外層翼101の間に位置する内部シート２に、気室10と第１通路部71を連通する通気孔22を設けても良い。これにより、内層翼102に取り入れた空気による過剰なラム圧を調整することができる。また、気室10の空気を通気孔22から第１通路部71に排出することにより、空気通路７内を流れる高速で気圧の低下した空気を更に加圧しながら加速し、通気細隙21からの空気の排出を増長することができる（図６参照）。また、余剰となった空気通路７内の加圧空気は、再度、内層翼102内に循環させる事で、より安定したラム圧を保つことができる（図６参照）。更に、ブレークコードの操作により給気口８が閉ざされた際、空気取入口６からの空気が通気孔22から流入することで、内装翼内のラム圧を適正に保つことができる（図７参照）。

また、通気細隙20，21、通気孔22を切断した縁の切り口の形状は直線に限らず、鋸状、波状のものであっても良い。通気細隙20,21、通気孔22は、刃物による切断によって形成できる他、加熱や高周波により溶断して形成することもできる。また、切断部分の縁が解れたり、切断部の一部に剪断力が集中したりするのを防止するため、更に、排出空気流への指向性を確保するために、補強材を披着又は縫着するなどして補強するのが好ましい。補強材は、上記理由を確保することができればどのようなものでも良い。また、空気孔の外周をミシン目で補強して解れを防止したり、高周波で溶解して形成したりすることも可能である。

なお、上記説明では、本発明の二層構造柔軟翼をパラグライダーのキャノピーに利用する場合について説明したが、本発明の二層構造柔軟翼の利用方法は、これに限られるものではなく、ハングライダーや軽飛行機の翼、帆船の帆などに利用することも可能である。

１上部シート
２内部シート
３下部シート
４リブ
５通気孔
６空気取入口
７空気通路
８給気口
９開閉手段
10 気室
20 通気細隙
21 通気細隙
22 通気孔
71 第１通路部
72 第２通路部
101 外層翼
102 内層翼

Claims

下部シートと内部シートとリブによって、翼型を構成可能な気室と当該気室に空気を取り入れるための給気口とが形成された内層翼と、
上部シートと前記内部シートと前記リブによって、外気を取り入れるための空気取入口と、当該空気取入口から前記給気口までを連通すると共に翼型を構成可能な空気通路とが形成された外層翼と、
を具備することを特徴とする二層構造柔軟翼。
前記空気通路は、前記空気取入口側から断面が縮小する第１通路部と、前記第１通路部と接続し前記給気口側に向かって断面が拡大する第２通路部と、からなることを特徴とする請求項１記載の二層構造柔軟翼。
前記給気口の形状は、前記空気取入口側に凸状に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の二層構造柔軟翼。
前記内部シートは、前記気室と前記空気通路を連通する通気孔を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の二層構造柔軟翼。
前記上部シートは、外部と前記空気通路を連通すると共に、前記空気取入口側とは逆方向に凸状に形成された通気細隙を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の二層構造柔軟翼。