JP6975652B2 - 自走式水上滑走滑空遊具 - Google Patents

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本発明は、水上または水中を走行する駆動部と駆動部に牽引されて滑走、滑空する飛行部により構成される遊具に関するものである。
近年盛んになってきたマリンリゾートの遊具に、自走式で水上滑走やジャンプ等を楽しめる水上バイク、風を利用して水上滑走やジャンプ等を楽しめるウィンドサーフィン等や、モーターボートに牽引されて水上を滑走、滑空する遊具(特許文献1)や飛行艇(特許文献2)、飛行体(特許文献3)が提案されている。
特開平5−8797号公報 特開2000−272596号公報 特開2014−196046号公報
これらのモーターボート等の駆動部に牽引されて滑走、滑空する遊具では駆動部の操縦は駆動部に搭乗した操縦者が行う。このため遊具の飛行部に搭乗した者は飛行部のウィングの仰角を変更したりすることで浮上スピードや高度、時間等を調整することはできるが直接に進路を変更することはできなかった。
そこで本発明は、遊具の飛行部の搭乗者が自由自在に進路や速度、高度等を変更できるようにすることを目的としている。
上記目的を達成するため本発明の自走式水上滑走滑空遊具は、ボート型または潜水艇型の駆動部と、該駆動部とウインチで巻き取ることのできるワイヤで連結された飛行部によって構成され、飛行部に駆動部およびウインチの操縦装置を設けて飛行部の搭乗者が駆動部の操縦を行えることを特徴としている。
上記の構成により飛行部の搭乗者が遊具の進路や速度を制御することができ遊具として十分な楽しみを得ることができるという効果を有する。
また、飛行部の搭乗者が駆動部の上空から駆動部を操縦するため、水面上や水面下の障害物を早期に発見して回避することができる。
さらに飛行部の搭乗者がウインチを制御できるため離水時にウインチでワイヤを急速に巻き取って飛行部の速度を上げて短時間で離水したり、逆に着水時にはウインチでワイヤを徐々に巻き取って緩やかに高度を下げてスムーズに着水したり、ワイヤの張力が一定になるようにウインチを制御することで失速を防止したり、駆動部が波の影響で揺れ動いても飛行部にはほとんど揺れが伝わらないようにでき安全で快適な飛行が可能になる。
さらに飛行部の搭乗者がウインチを制御できるため飛行部のエルロンやラダー、エレベータの操作に加え、ワイヤの巻き取り、伸張操作を加えて従来にない高度な飛行操縦を楽しむことができる。
本発明の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例1の構成図である。 本発明の実施例1の飛行部の正面図と平面図である。 本発明の実施例1の駆動部の正面図と平面図である。 本発明の実施例2の構成図である。 本発明の実施例2の飛行部の正面図と平面図である。 本発明の実施例2の駆動部の正面図と平面図である。 本発明のロック機構の構成図である。 本発明の操作パネルの構成図である
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図1は本発明の構成を示すブロック図である。本発明に係る自走式水上滑走滑空遊具100は無人の水上型もしくは水中型の駆動部120にワイヤ117で牽引されて飛行する飛行部110からなり、飛行部110は操縦者が着座する座席116、操縦者が自走式水上滑走滑空遊具100を操縦するための操作部112、操作部112からの信号で高度や飛行方向などを制御する飛行制御機構113(ただし方向の制御については駆動部120のみが行う構成であってもよい)、および操作部112の信号から駆動部120の制御信号を生成する操縦制御部111、操縦制御部111で生成された制御信号を駆動部120の駆動部制御部121に伝える通信部114および通信ケーブル115(ケーブルの代わりに無線を使用してもよい)を備える。
駆動部120は通信部125、ウインチ122(ただし、ウインチは飛行部にあってもよい)、エンジン124、通信部125、および通信部125が受信した制御信号に基づき、ウインチ122、方向制御機構123及びエンジン124を制御する駆動部制御部121を備える。
自走式水上滑走滑空遊具100を発進する場合には、まず飛行部110に着座した操縦者が操作部112のエンジンスイッチを入れる。すると操作部112から発信された信号は通信ケーブル115を通って駆動部120の駆動部制御部121に達し、この信号に従って駆動部制御部121は、駆動部120のエンジン124を起動する。
次に操縦者は操作部112のスロットルレバーを倒す。すると操作部112から発信された信号は通信ケーブル115を通って駆動部120の駆動部制御部121に達し、この信号に従って駆動部制御部121は駆動部120のエンジン124の回転数を上げ、自走式水上滑走滑空遊具100の速度が増加する。この結果、飛行部110に揚力が発生する。
または飛行部110に飛行制御機構113を設けた場合には操縦者は、操作部112の操縦桿を引いて飛行部110の昇降舵を上げ、ワイヤ117の張力をウインチ122で一定に保ちつつ飛行を開始する。
飛行部110の進行方向を左または右に変更する場合には、操縦者は操作部112の左右のラダーペダルのうち所望の方向のラダーペダルを踏み込む。ラダーペダルの踏み込みの深さに応じてラダーペダルにとりつけられたセンサから発信された信号は操縦制御部111で駆動部の制御信号に変換された後、通信ケーブル117に送信され、駆動部120の駆動部制御部121に達し、この制御信号に従って駆動部制御部121は方向制御機構123を制御して駆動部120の進路を変更する。
このように上空から駆動部120の進路を変更することにより、従来、モーターボートなどの有人型駆動部の操縦者が進路を変化させていたときには視認しづらかった水面上または水面下の障害物の回避も容易にできる。
また、この駆動部120の進路方向変更に加え、飛行部110に方向舵、エルロン、エレベータ等の飛行制御機構113を設けた場合には、操作部112のラダーペダルおよび操縦桿の変位に応じて飛行部110の方向舵やエルロン、ラダーの角度が変化し、これによって飛行部110の機首の方向やバンク角が変更されて、駆動部120と飛行部110が連動して進路を変更できる。これにより従来にない高度な飛行を楽しむことができる。
また、飛行部110に飛行制御機構113を設けた場合でも、進路変更については操縦者の操縦によって駆動部120のみで変更するのか、駆動部120と飛行部110を連動して変更するのかをスイッチによって切り替えられるようにしてもよい。このようにすることで操縦者は自身の操縦練度に応じて自走式水上滑走滑空遊具を楽しむことができる。
飛行を終了する場合には、操縦者が操作部112のスロットルレバーを引いて駆動部120のエンジン124の回転数を下げる。このとき、操縦者は操作部112からウインチ122を制御してワイヤ117の張力を一定に保って飛行部110の失速を避ける。なお、ウインチ122でワイヤ117の張力を一定に保つことは、飛行中に駆動部120の揺れが飛行部110に伝わらないということを意味しており、安定した飛行が可能となることはいうまでもない。飛行部110は飛行速度が下がるとともに高度が低下し、着水した後、ウインチ122によってワイヤ117が巻き取られ、飛行部110と駆動部120が連結された状態で水上滑走を行う。
図2は本発明の1実施例であって、駆動部230、および駆動部230にワイヤ217で牽引されて滑空する飛行部210からなる自走式水上滑走滑空遊具200の構成図である。本実施例の構造、および動作を以下に説明する。
駆動部230は繊維強化プラスチック(FRP)製のミニボート型をしており、全長は3m程度であり飛行部210を積載、固定するロック用突起235、236および後述するように飛行部210をロック突起まで誘導するガイド溝が設けられている。このため本実施例では駆動部に人が搭乗するスペースは設けていないが、非常時に人が駆動部をモーターボートのように操縦できるような構造であってもよい。また、実施例2に示すような潜水艇型の駆動部であってもよい。
駆動部230の重量は150kg程度、飛行部21の重量は80kg程度であり、搭乗者の体重を考慮すると自走式水上滑走滑空遊具200全体の総荷重は300kg程度になり、この荷重を牽引できるエンジンを駆動部230に採用している。例えばホンダのBF40DK4のような40馬力程度のエンジンであれば、このような構成でも時速20km〜40km程度の速力を出せるので、飛行部210の浮揚、飛行が可能となる。
なお、実施例1では駆動部に方向舵233を設けているが、リモコンタイプの操舵方式のエンジンであるホンダのBF40DK4 LRTNを用いて飛行部210からこのリモコンを操作するようにすれば方向舵233は不要である。
駆動部230の前端には飛行部210を牽引するワイヤ217を巻き取るためのウインチ231が搭載されている。ウインチとしては例えば定格荷重200kgでワイヤ長70mのトーヨーコーケン社のMA−N900Rなどの電動ウインチを用いることができる。
飛行部210は軽量化のためアルミパイプまたはCFRP(カーボンパイプ)の骨格構造にポリエチレンテレフタラートフィルムなどの樹脂フィルムを貼って構成されており、全長は約3m、翼幅は約10m、翼面積は12平米以上、室内幅は約60cm(単座)、室内長は約1mである。なお、飛行を楽しむだけの者を同乗させるために座席を縦型又は横型の複座としてもよい。
次に自走式水上滑走滑空遊具200の動作を説明する。本実施例では飛行部210がエルロン(補助翼)215、ラダー(方向舵)213b、およびエレベータ(昇降舵)216bを備えており、操縦者は飛行部210の操作パネル211、操縦桿、ラダーペダルを使って飛行部210および駆動部230を操縦する。
操縦者が操縦を始める前には、飛行部210と駆動部230は、前方タイヤ219a、219b、後方タイヤ220に設けたロック機構(ブレーキ)のブレーキシューが、駆動部230の前方ロック用突起235a、235b、後方ロック用突起236を後述するように左右からブレーキシューで挟み込むことで固定されている。ロック機構は機械式でも電磁式でもよいが、機械式であれば車両または航空機用のブレーキシステムに類似のものを利用することができる。
操縦者は操作パネル211のエンジンスイッチを入れて駆動部230のエンジンを起動した後、操作パネル211のスロットルレバーを倒してエンジンの回転数を上げる。すると駆動部230は飛行部210を載せたまま水上を滑走し始める。
飛行部210が浮揚するために十分な速度(時速20km以上)に達した後、操縦者は前方のロック機構および後方のロック機構の固定を解除し、操縦桿を引く。すると昇降舵216bが上がって機首が上向く。
このとき操縦者は操作パネル211の張力計メータに表示されるワイヤ217の張力に注意しながら駆動部230のウインチ231を操作してワイヤ217を延伸させる。これによって主翼214に発生していた揚力によって飛行部210が飛行を開始する。なお、ワイヤは常に張力が一定となるようにウインチ231が張力計からの張力値を基にフィードバック制御で自動的に動作する構成であってもよい。
飛行部210の操作パネル211の信号を駆動部230に伝達している通信ケーブル218は、駆動部230に設けられたバネ巻取り式の通信ケーブル巻取り器232によって一定の巻き取り力で弛まないように保たれている。
すなわち、飛行部210が飛行を始めると通信ケーブル218には飛行部210からの引っ張りによる張力が生じ、通信ケーブル巻取り器232の巻き取り力と拮抗しながら通信ケーブル巻取り器232から引き出されてゆく。
図3は飛行部210の正面図と平面図、図4は駆動部230の正面図と平面図である。図3と図4を用いて飛行部の飛行方向を変更する場合と飛行部を着水する場合の自走式水上滑走滑空遊具の動作を説明する。
飛行部210の飛行方向を左または右に変更するときには、操縦者は足元の左右のラダーペダルのうち所望の方向のラダーペダルを踏む。すると、ラダーペダルに取り付けられたセンサが踏み込み量に応じた信号を生成し、これが通信ケーブルを通って駆動部230の駆動部制御部に達し、駆動部制御部が方向舵233の角度を変更して駆動部230の進路を変更する。
このように飛行部210に登場した操縦者が駆動部230の上空から駆動部230の進路を変更することにより、従来、モーターボートなどの有人型駆動部の操縦者が進路を変更させていたときには視認しづらかった水面上または水面下の障害物の回避も容易にできる。
さらに、駆動部230の方向舵233の角度を変化させるのに並行して飛行部の方向舵213bの角度を変化させ、操縦桿の回転角や傾斜角に応じてエルロン215aとエルロン215bの角度やエレベータ216a、216bの角度も変化させる。これにより飛行部210の機首の方向および飛行部のバンク角が変わり、より高度な飛行方向の変更が可能となり、操縦者は従来にない高度な飛行を楽しむことができる。
なお、操作パネル211に設けた操縦モード切り替えスイッチによって飛行部210の方向舵213bの操作を無効にし、駆動部230の方向舵233の操作だけを有効にするようにしてもよい。操縦者が操縦に習熟する前にはこのような支援的な操縦モードの方が操縦が容易である。
なお、このように飛行部の方向舵の操作を無効にするのではなく、既存のオートパイロット装置を応用して熟練者の操作が再現されるようにしてもよい。このようにすれば初心者でも高度な飛行を楽しむことができる。
飛行部210を着水させる場合には、操縦者は操作パネル211の操縦桿を前に倒して機種の角度を下げるとともに操作パネル211のスロットルレバーを手前に引いて駆動部230のエンジンの回転数を下げる。
このとき、操縦者は操作パネル211からウインチ231(本実施例では船首に設置)を制御してワイヤの張力が保たれるように制御して飛行部210の失速を避ける。
飛行部210は飛行速度が下がるとともに高度が低下して着水した後、ウインチ231によってワイヤが巻き取られ飛行部210の前方タイヤが駆動部230の甲板に設けられたガイド溝237a、237b上を走行して駆動部230の前方ロック用突起235の位置まで移動する。
この時、飛行部の後方タイヤ220も駆動部230の後方ロック用突起236の位置に到達し、操縦者がブレーキレバーを引くと前後のタイヤに設けられたロック機構のブレーキシューがロック用突起を左右から強く挟み込むことで駆動部230と飛行部210が固定される。
なお、飛行部210が十分に軽く水上に浮遊できる場合には、このようなロック機構による固定を省略してもよい。
図5〜図7を用いて本発明の別の実施例を説明する。図5に示すのは水中型駆動部530にワイヤ517で牽引されて滑走、滑空する飛行部510により構成される自走式水上滑走滑空遊具500である。なお、本実施例では駆動部が水中を航行し、飛行部510にフロート519を有する他はウインチ520によって飛行部510の失速を防ぐことを含め実施例1と共通するため、相違点のみを説明する。
駆動部を水中型とする理由は、造波抵抗による影響を低減し、安定した航行を実現し、併せて燃費効率も向上するためである。
駆動部530は繊維強化プラスチック(FRP)製であり全長2m、幅60cm、厚さ50cmの潜水艇型をしており、本体中央からやや前方の左右に昇降舵531a、531b本体後方の下部に方向舵532を有し、本体上部にはロック用突起535、エンジンの吸気口であるシュノーケル534を有する。
静止時には、飛行部510のロック機構521の2個のブレーキシューが駆動部530のロック用突起535を両側から強く挟み込んで、飛行部510と駆動部530を固定している。
飛行部はフロート519の浮力で水上に浮くが、駆動部530はロック用突起535とシュノーケル534が水上に出ているほかは水面下にあり、操縦者が操作パネルのスロットルレバーを倒すと駆動部530の出力が上昇し、飛行部510と駆動部530が一体となって水上を滑走することができる。なお、飛行部が十分に軽ければ実施例1のようにフロートを用いずに水上を浮遊できる構成としてもよい。
また、飛行部510自身が水上を浮遊できるため駆動部530のロック用突起535と飛行部510のロック機構を省略し、飛行部510と駆動部530がワイヤ517で連結されているだけの形態としてもよい。
このような水中型の駆動部のエンジンとしては例えば魚雷などに利用される閉サイクル蒸気タービンも考えられるが、本実施例ではマリンジェット用の40〜80馬力のジェットポンプを採用している。これによって飛行部の浮揚、飛行に必要な20km/h〜40km/h程度の速力を実現している。
図7に図示される駆動部530は船体の浮力によって沈下することは無いが、航行を開始すると自動的に昇降舵531a、531bの向きを傾けて潜水を開始し、搭載した水深センサ(例えばグローバル電子株式会社のMS5837−30BA)またはシュノーケル534の途中で水面に相当する位置に設置されたカンチレバーを使って、常に水面下0.5m程度を航行するよう駆動部530の駆動部制御部が昇降舵531a、531bを自律制御している。操縦者のラダーペダル操作に応じて駆動部制御部が方向舵532を制御するのは実施例1と同じである。
また、実施例1では飛行部を牽引するワイヤのウインチを駆動部の甲板に設けたが、本実施例ではウインチの防水が難しいため飛行部に取り付けている。
図8は実施例1、実施例2に共通のロック機構の説明図である。飛行部のロック機構800に設けた2個のブレーキシュー811a、811bが駆動部のロック用突起を左右から挟み込むようにして駆動部と飛行部が固定される。
ブレーキシューは飛行部に設けた油圧機構によって動作する。すなわち、操縦者がブレーキレバーを引くとブレーキシューのピストン812a、812bの油圧が上がり、ブレーキシュー811a、811bが押し出されて駆動部のロック用突起を左右から挟み込むようにして固定する。
操縦者がブレーキレバーを解除するとピストン812a、812bの油圧が下がり、ブレーキシュー811a、811bがロック用突起を挟み込む力が解消される。
図9は実施例1、実施例2に共通の操作部900の構成図である。操作パネル910にはエアースピードメータ913、駆動部エンジンタコメータ914、駆動部燃料計916等の各種メータに加え、エンジンスイッチ915、スロットルレバー921、ワイヤ長操作ボタン920、ワイヤ張力メータ923などが装備されている。
なお、本実施例では操作の難しい離水、着水操作を自動化して自動離水ボタン924、自動着水ボタン925や自動水平飛行ボタン926を設けて操縦者の負担を軽減しているが、これらは省略してもよい。
また、本実施例では操縦者が駆動部のみの方向制御をするのか、飛行部と駆動部を連動して方向制御をするのかを切り替える操縦モード切り替えボタン927を有しているが、これを省略して操縦者が駆動部のみの方向制御をする構成としてもよい。
また、本実施例では緊急時に駆動部と飛行部のワイヤを外す緊急離脱ボタン929を装備している。この緊急離脱ボタン929が押されると飛行部または駆動部のワイヤ取り付けフックが開き、ワイヤが外れ、飛行部をグライダーのように滑空させ安全な場所に着水させることができる。さらに緊急離脱ボタンが押されると駆動部にも停止指令が送信され速やかに駆動部が停止する。
また操作パネルの下部に操縦桿930、その左右の床面にはラダーペダル940a、940bが装備されている。
従来、駆動部に牽引されるだけであった飛行部に駆動部の操縦装置を搭載し駆動部と飛行部を一体化して操縦できるようにすることによって、飛行部を安全、安定に離着水させたり、高度な飛行操縦ができるようになり新たな水上滑走滑空遊具の領域を形成することができる。
100 自走式水上滑走滑空遊具
110 飛行部
111 操縦制御部
112 操作部
113 飛行制御機構
114 通信部
115 通信ケーブル
116 座席
117 ワイヤ
120 駆動部
121 駆動部制御部
122 ウインチ
123 方向制御機構
124 エンジン
125 通信部
200 自走式水上滑走滑空遊具
210、210a、210b 飛行部
211 操作パネル
212 風防
213a 垂直尾翼
213b ラダー(方向舵)
214 主翼
215、215a、215b エルロン(補助翼)
216a 水平尾翼
216b 昇降舵(エレベータ)
217 ワイヤ
218 通信ケーブル
219、219a、219b ロック機構(前方タイヤ)
220 ロック機構(後方タイヤ)
230、230a、230b 駆動部
231 ウインチ
232 通信ケーブル巻取り器
233 方向舵
234 エンジン
235、235a、235b 前方ロック用突起
236 後方ロック用突起
237a、237b ガイド溝
500 自走式水上滑走滑空遊具
510、510a、510b 飛行部
511 操作パネル
512 風防
513a 垂直尾翼
513b ラダー(方向舵)
514 主翼
515 エルロン(補助翼)
516a 水平尾翼
516b 昇降舵(エレベータ)
517 ワイヤ
518 通信ケーブル
519、519a、519b フロート
520 ウインチ
521 ロック機構(タイヤ)
530、530a、530b 駆動部
531、531a、531b 昇降舵
532 方向舵
533 ジェット噴出口
534 シュノーケル
535 ロック用突起
536 ワイヤ取付フック
537 通信ケーブル引き込み部
800 ロック機構
811a、811b ブレーキシュー
812a、812b ピストン
813 オイルシリンダー
814a、814b オイルパイプ
815 脚
816 車軸
817a、817b タイヤ
900 操作部
910 操作パネル
911 マグネットコンパス
912 姿勢計
913 エアースピードメータ
914 駆動部エンジンタコメータ
915 エンジンスイッチ
916 駆動部燃料計
917 電圧計
918 電流計
919 駆動部エンジン排気温計
920 ワイヤ長操作ボタン
921 スロットルレバー
922 ワイヤ長メータ
923 ワイヤ張力メータ
924 自動離水ボタン
925 自動着水ボタン
926 自動水平飛行ボタン
927 操縦モード切り替えボタン
928 ブレーキレバー
929 緊急離脱ボタン
930 操縦桿
940a、940b ラダーペダル

Claims (2)

  1. 水上または水中を航行する駆動部と、前記駆動部にウインチで伸縮されるワイヤで牽引されて飛行する飛行部とからなる自走式水上滑走滑空遊具であって、
    前記駆動部と前記飛行部はそれぞれ方向制御機構を有し、
    前記飛行部は前記駆動部と前記飛行部を統合して操縦する操作部を有し、当該操作部に前記ワイヤの張力を表示するメータと前記ウインチを操作するボタンおよび前記操作部の信号によって前記駆動部の方向制御機構のみを操縦するのか、前記駆動部と前記飛行部の両方向制御機構を統合して操縦するのかを切り替えるスイッチを有することを特徴とする自走式水上滑走滑空遊具。
  2. 前記ワイヤはさらに前記張力に基づきフィードバック制御によって一定の張力となるよう自動的にウインチによって伸縮する、請求項1に記載の自走式水上滑走滑空遊具。
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