JP7178699B2

JP7178699B2 - 凧

Info

Publication number: JP7178699B2
Application number: JP2018248252A
Authority: JP
Inventors: 一生森
Original assignee: MORIHISA ENGINEERING Co.,LTD.
Current assignee: MORIHISA ENGINEERING Co.,LTD.
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2022-11-28
Anticipated expiration: 2038-12-28
Also published as: JP2020103843A

Description

本発明は、凧に関し、特に、揚力を利用して飛ぶ凧に関する。

一般に、従来の凧は風速４ｍ／秒の風速がないと風に向かって走るなどの補助動作がなければ揚げることが困難であった。また、高さ２５ｍ以上の上空では、風速１．６ｍ／秒～３．３ｍ／秒の軽風の状態が最も多い。そのような軽風以下の風速でも補助動作をすることなく、容易に揚げることのできる凧として、層流で飛行する構造を有する凧が考案された（例えば、特許文献１参照）。

層流で飛行する凧は、主翼と水平尾翼を備え、実際の鳥、昆虫又は飛行機等の形状とほぼ同一の姿で飛行させることができる。軽風環境下でも補助動作をすることなく揚げられるだけではなく、実際の鳥や昆虫等と同じ姿の凧が飛行することを楽しむことが可能である。当然のことながら、従来の凧で用いられる三角形、四角形又は丸型等のデザインであっても、層流で飛行するために主翼及び水平尾翼等の構造体の骨組みをシートの裏側に貼り付けることで飛行させることができる。

特開２００９－１４２４７１号公報

自然の風を利用した凧揚げは、風の強さ、方向性又は特性等に大きく影響を受ける。例えば風上に煙突又は高層ビル等の障害物があると渦流が発生し、風下の風の流れに大きな影響を与える。これらの風の多くは、ねじり風となり、この環境下で凧揚げを行うと、凧は傾いたり回転したりする場合があった。

和凧の場合は、風の影響を受けて傾く方向と反対側の袖部に紙テープ又はひも等の空気抵抗となる部品を取り付けてバランスをとったり、回転がある場合には、長い紙テープ又はひも等を凧の尾部に取り付けて、空気抵抗を増やすことで回転を抑止したりしている。市販の凧には、凧の下部に垂直尾翼を取り付けて回転運動を抑止しているものもある。

しかしながら、これらの方法は空気抵抗を増加させることで傾き又は回転のバランスをとる方法であるため、凧を揚げた時の上昇角が低下するとともに、凧のデザイン性を損なう要因となっていた。

長い紙テープ又はひも等により空気抵抗を増加させることなく調整することが可能な凧を提供する。

上記課題は、本発明の凧によれば、骨組構造と、該骨組構造に貼り付けられた凧紙による主翼と水平尾翼とを備えた凧であって、前記骨組構造は、前記凧の対称軸となる中心骨と、該中心骨に直交する前記主翼の主要部に配置される主翼主骨と、前記主翼主骨と交わり前記中心骨に対してほぼ平行に取り付けられる一対の第１主翼縦骨と、前記水平尾翼に配置され、前記中心骨の後方端部に接続される尾翼中心骨と、前記中心骨の軸線を中心に捻じった状態で、前記尾翼中心骨を前記中心骨に接続可能な捻じり機構と、前記水平尾翼の後方端部において、前記尾翼中心骨を中心に前記凧紙を貼り合わせて形成された垂直尾翼と、前記主翼の後方部に配置され、前記一対の第１主翼縦骨のそれぞれの後方端部に接続される第１縦細骨と、前記一対の第１主翼縦骨の軸線に対して上下方向に折曲可能に、前記第１縦細骨を前記一対の第１主翼縦骨のそれぞれに接続する第１ヒンジ機構と、を備えることにより解決される。

上記のように構成された本発明の凧は、第１ヒンジ機構により第１縦細骨を上下方向に折り曲げることで、ロール方向（図１の矢印Ａ方向）の調整、すなわち主翼の左右の揚力調整を行うことが可能になる。また、水平尾翼を貼り合わせて垂直尾翼を形成することで、凧の平面より水平尾翼の下流がやや上向きに反り、ダウンリフトが発生する。それにより、ピッチ方向（図１の矢印Ｂ方向）の調整ができ、風が突然止まった場合でも、機種をやや下に向けて自己飛行することを防止する。また、ヨー方向（図１の矢印Ｃ方向）の調整については、捻じり機構を備えることで、方向の制御を行うことができる。このような構造により、デザイン性を損なうことなく空力的な調整を行うことができ、風の環境が乏しい場所においても凧揚げを楽しむことが可能になる。

また、上記の凧に関して好適な構成を述べると、前記骨組構造は、前記中心骨と前記第１主翼縦骨との間に、前記主翼主骨と交わり前記中心骨に対してほぼ平行に取り付けられる一対の第２主翼縦骨と、前記主翼の後方部に配置され、前記一対の第２主翼縦骨のそれぞれの後方端部に接続される第２縦細骨と、前記一対の第２主翼縦骨の軸線に対して上下方向に折曲可能に、前記第２縦細骨を前記一対の第２主翼縦骨のそれぞれに接続する第２ヒンジ機構と、を備えてよい。

主翼の後方部を上下方向に折曲可能な第２ヒンジ機構を備えることで、フラップ効果により、超微風環境下においても揚力を増加させる構造を併せ持つことができる。そのため、風が極端に弱い場合にも運用性を向上させることができる。また、層流で飛行する本発明の凧に、ロール方向、ピッチ方向、ヨー方向に空力的に調整する機構と、第２ヒンジ機構とを追加することにより、空気抵抗を最小限に抑えながら、調整を行うことができるため、上昇角を低下させることを防止することができる。

また、上記の凧に関して好適な構成を述べると、前記骨組構造は、前記主翼主骨の両端部に前記中心骨に対して傾斜して取り付けられる一対の主翼細骨と、前記一対の主翼細骨のそれぞれの後方端部に接続される延長細骨と、前記一対の主翼細骨の軸線に対して上下方向に折曲可能に、前記延長細骨を前記一対の主翼細骨に接続する第３ヒンジ機構と、を備えてよい。

第３ヒンジ機構を備えることで主翼の両端部分（初列風切羽）を少し跳ね上げることができる。それにより、初列風切羽が発生させる自由渦による誘導抵抗を抑制し、上昇角を高く保つことができる。

また、上記の凧に関して好適な構成を述べると、前記捻じり機構は、前記中心骨の後方端部に位置する主翼側接続部と、前記尾翼中心骨の前方端部に位置する尾翼側接続部とを備え、前記主翼側接続部と前記尾翼側接続部とは着脱可能に接着する接着手段を用いて固定されてよい。

尾翼側の尾翼側接続部を主翼側の主翼側接続部に着脱可能に接着する接着手段、例えば面ファスナを用いて固定することで、軽量かつ強固に捻じり機構を実現することができる。

第１ヒンジ機構、第２ヒンジ機構及び第３ヒンジ機構は、形状記憶性を有する金属又は樹脂により形成されてよい。このような構成により、ヒンジ機構を軽量かつ容易に実現することができる。

第１ヒンジ機構により主翼の左右の揚力調整を行うこと可能になり、垂直尾翼を形成することで、ピッチ方向の調整をすることができる。また、捻じり機構を備えることで、ヨー方向の調整をすることができる。
また、第２ヒンジ機構により主翼の後方部を上下させることで、フラップ効果により、超微風環境下においても揚力を増加させる構造を併せ持つことができる。
また、第３ヒンジ機構を備えることで、主翼の両端部分にある初列風切羽を跳ね上げることができ、それにより、初列風切羽が発生させる自由渦による誘導抵抗を抑制し、上昇角を高く保つことができる。
また、捻じり機構に接着手段を用いることで、軽量かつ容易に中心骨に対して尾翼中心骨を捻じった状態で取り付けることが可能になる。
また、第１～第３ヒンジ機構を、形状記憶性を有する金属又は樹脂により形成することで、ヒンジ機構を軽量かつ容易に実現することができる。

凧のロール方向、ピッチ方向及びヨー方向を示す図である。本実施形態の凧を示す平面図である。捻じり機構を示す斜視図であり、（ａ）は、接続する前の状態を示す図、（ｂ）は捻じって接続した状態を示す図、（ｃ）は捻じった状態で固定した状態を示す図である。ヒンジ機構を示す斜視図である。初列風切羽を示す拡大図である。垂直尾翼を示す拡大斜視である。凧の別例を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る凧１について、図１～図６を用いてその構成を説明する。以下の実施形態において同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付して示し、理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。

また、本実施形態では、図１に示すように、凧１の進行方向である矢印Ｘ方向を凧１の前側とし、その反対方向を後側とする。また、矢印Ｘ方向に対して横方向に延びる矢印Ｙ方向を右側、その反対方向を左側とする。また矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向に垂直な矢印Ｚ方向を上側とし、その反対方向を下側とする。また、矢印Ｘ方向を中心とした矢印Ａ方向の回転をロール方向、矢印Ｙ方向を中心とした矢印Ｂ方向の回転をピッチ方向、矢印Ｚ方向を中心とした矢印Ｃの回転をヨー方向とする。

本実施形態の凧１は、図２に示すように、骨組構造１０と、骨組構造１０に貼り付けられた凧紙７による主翼２と水平尾翼３とを備える。

また、骨組構造１０は、凧１の対称軸となる中心骨１１と、中心骨１１に直交し、主翼２の主要部に配置される主翼主骨１２とを備える。主翼２の前縁部には主翼前縁骨１３が設けられている。また、主翼主骨１２と中心骨１１をトラス構造で支持する一対の主翼補強骨１４を備える。

骨組構造１０は、水平尾翼３に配置され、中心骨１１の後方端部１１ａに接続される尾翼中心骨２１と、尾翼中心骨２１の両側に水平尾翼３を支持する尾翼補強骨２２，２２と、を備える。

骨組構造１０は、主翼主骨１２と交わり、中心骨１１に対して略平行に取り付けられる一対の第１主翼縦骨１５，１５を備える。また、主翼２の後方部に配置され、一対の第１主翼縦骨１５，１５のそれぞれの後方端部に接続される第１縦細骨１５ａを備える。

また、骨組構造１０は、第１主翼縦骨１５と中心骨１１との間に、主翼主骨１２と交わり、中心骨１１に対して略平行に取り付けられる一対の第２主翼縦骨１６，１６を備える。また、主翼２の後方部に配置され、一対の第２主翼縦骨１６，１６のそれぞれの後方端部に接続される第２縦細骨１６ａを備える。

骨組構造１０は、主翼主骨１２の両端部に、中心骨１１に対して傾斜して取り付けられる一対の主翼細骨１９を備える。また、一対の主翼細骨１９のそれぞれの後方端部に接続される延長細骨１９ａを備える。延長細骨１９ａと第１主翼縦骨１５と間には主翼中間補強骨１８が設けられている。

骨組構造１０に凧紙７が貼り付けられることにより凧１が形成される。凧１の主翼２は、中心骨１１、主翼主骨１２、主翼前縁骨１３、主翼補強骨１４、第１主翼縦骨１５、第２主翼縦骨１６及び主翼中間補強骨１８により支持される。また、凧１の水平尾翼３は、尾翼中心骨２１と一対の尾翼補強骨２２とにより支持される。また、主翼中間補強骨１８と主翼細骨１９とにより初列風切羽６が支持される。

本実施形態の骨組構造１０は、中心骨１１と尾翼中心骨２１との間に捻じり機構３０を備える。捻じり機構３０は、中心骨１１の軸線を中心に捻じった状態で、尾翼中心骨２１を、中心骨１１に接続することが可能になっている。捻じり機構３０により、水平尾翼３を主翼２に対して捻じることができ、方向の制御をすることが可能になる。

また、骨組構造１０は、図２に示すように水平尾翼３の後方端部において、尾翼中心骨２１を中心に、凧紙７を互いに貼り付けることができるよう着脱可能に接着する接着手段、例えば雌雄一対の面ファスナ４４，４４が取り付けられている。使用者が面ファスナ４４，４４を貼りあわせることで、垂直尾翼８を形成することができる（図６参照）。接着手段は粘着テープでもよい。垂直尾翼８を形成すると、凧１の平面より水平尾翼３の下流がやや上向きに反り、ダウンリフトが発生する。それにより、ピッチ方向（図１の矢印Ｂ方向）の調整ができ、風が突然止まった場合でも、機種をやや下に向けて自己飛行することを防止することができる。

また、骨組構造１０は、一対の第１主翼縦骨１５，１５の軸線に対して上下方向に折り曲げ可能に、第１縦細骨１５ａを、一対の第１主翼縦骨１５，１５のそれぞれに接続する第１ヒンジ機構４１を備える。第１縦細骨１５ａが第１主翼縦骨１５に対して上下に傾くよう第１ヒンジ機構４１を折り曲げることで、主翼２の一部が上下し所謂エルロンとして機能するようになる。それにより、ロール方向（図１の矢印Ａ方向）の調整、すなわち主翼の左右の揚力調整を行うことができる。

また、骨組構造１０は、一対の第２主翼縦骨１６，１６の軸線に対して上下方向に折り曲げ可能に、第２縦細骨１６ａを、一対の第２主翼縦骨１６，１６のそれぞれに接続する第２ヒンジ機構４２を備える。第２縦細骨１６ａが上下に傾くよう第２ヒンジ機構４２を折り曲げることで、主翼２の一部が上下してフラップとして機能するようになる。フラップ効果により、超微風環境下においても、揚力を増加させることが可能になる。そのため、風が極端に弱い場合にも運用性を向上させることができる。

このように、層流で飛行する本実施形態の凧１に、ロール方向（図１の矢印Ａ方向）、ピッチ方向（図１の矢印Ｂ方向）、ヨー方向（図１の矢印Ｃ方向）に空力的に調整する垂直尾翼８、捻じり機構３０、第１ヒンジ機構４１、第２ヒンジ機構４２と、を追加することにより、空気抵抗を最小限に抑えながら、調整を行うことができる。そのため、上昇角を低下させることを防止することができる。

また、骨組構造１０は、図２及び図５に示すように一対の主翼細骨１９，１９の軸線に対して上下方向に折り曲げ可能に、延長細骨１９ａを一対の主翼細骨１９，１９のそれぞれに接続する第３ヒンジ機構４３を備える。延長細骨１９ａが上に傾くよう第３ヒンジ機構４３を折り曲げることで、初列風切羽６の一部を跳ね上げる。
近年の航空機では、燃費向上の対策の一手法としてウイングレットという翼の端部を上に折り曲げることにより、翼の下方からの風のまわり込みを防止して摩擦抵抗の性質を持つ効力を抑制し燃費を向上させることが行われている。
また、トビなどの滑空を行う鳥は、初列風切羽を少し跳ね上げて初列風切羽が発生させる自由渦と初列風切羽発生する位相の異なる自由渦により打ち消しあうことにより、自由渦による誘導抵抗を抑制している。
本実施形態の凧１においても、初列風切羽６の一部を跳ね上げることにより、実際のトビと同じ効果を得ることができる。また、航空機におけるウイングレットと同様の自由渦による誘導抵抗を抑制し、上昇角を高く保つことができる。

図３（ａ）～（ｃ）を用いて、本実施形態の凧１が備える捻じり機構３０について具体的な構成を説明する。図３（ａ）に示すように、中心骨１１の後方端部１１ａに主翼側連結部３１が設けられ、尾翼中心骨２１の端部に尾翼側連結部３２が設けられる。主翼側連結部３１には上下方向に延びる溝部３１ａが形成されていて、尾翼中心骨２１の先端２１ａが溝部３１ａに挿入される。主翼側連結部３１及び尾翼側連結部３２の外側には着脱可能に接着する接着手段、例えば雄の面ファスナ３３が取り付けられている。中心骨１１に対して、尾翼中心骨２１を捻じらせる場合、図３（ｂ）に示すように、主翼側連結部３１に対して尾翼側連結部３２を傾けて取り付ける。そして図３（ｃ）に示すように、面ファスナ３３に接着する雌の面ファスナ３４により、尾翼側連結部３２の傾きがずれないよう固定する。このような構成により、中心骨１１に対し尾翼中心骨２１をねじれた状態で固定し、主翼２に対して水平尾翼３を傾けた状態とすることができる。主翼側連結部３１と尾翼側連結部３２とが当接する面に雌雄一対の面ファスナを設けてもよい。これは一例であり、着脱可能であれば、主翼側連結部３１と尾翼側連結部３２とを他の手法により接着してもよい。

なお、本実施形態の凧１では、主翼２と水平尾翼３とは一枚の凧紙７を用いて作製されているが、主翼２と水平尾翼３とはそれぞれ独立して、別の凧紙を用いて作製されてもよい。

本実施形態の第１ヒンジ機構４１の構成を図４に示す。第１ヒンジ機構４１は、一枚の細長い板ようの物質で作製され、例えば、アルミニウム等の金属又は樹脂で作製される。第１ヒンジ機構４１は、形状記憶可能な金属又は樹脂であってよい。第１主翼縦骨１５及び第１縦細骨１５ａの端部が、第１ヒンジ機構４１の長手方向に沿って接着される。第２ヒンジ機構４２及び第３ヒンジ機構４３も同様の構造を備えている。

上記実施形態では、主として本発明に係る凧について説明した。ただし、上記形態は、本発明の理解を容易に理解するための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。例えば、図２に示す凧１に用いられた捻じり機構３０及び第１～３ヒンジ機構４１～４３、尾翼に設けられた面ファスナ４４，４４は、例えば図７に示す大型の凧１ａに適用されてもよい。大型の凧１ａは鳥の形状を維持するため前縁近傍４５に軽量平板が比較的広い範囲で設けられている。このような大型の凧１ａにも、捻じり機構３０及び第１～３ヒンジ機構４１～４３、面ファスナ４４，４４を用いて、エルロン４、フラップ５、ウイングレット、垂直尾翼を実現することができる。
また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

１，１ａ凧
２主翼
３水平尾翼
４エルロン
５フラップ
６初列風切羽
７凧紙
８垂直尾翼
１０骨組構造
１１中心骨
１１ａ後方端部
１２主翼主骨
１３主翼前縁骨
１４主翼補強骨
１５第１主翼縦骨
１５ａ第１縦細骨
１６第２主翼縦骨
１６ａ第２縦細骨
１８主翼中間補強骨
１９主翼細骨
１９ａ延長細骨
２１尾翼中心骨
２１ａ先端
２２尾翼補強骨
３０捻じり機構
３１主翼側連結部
３１ａ溝部
３２尾翼側連結部
３３，３４面ファスナ
４１第１ヒンジ機構
４２第２ヒンジ機構
４３第３ヒンジ機構
４４面ファスナ
４５前縁近傍
Ａロール方向
Ｂピッチ方向
Ｃヨー方向

Claims

骨組構造と、該骨組構造に貼り付けられた凧紙による主翼と水平尾翼とを備えた凧であって、
前記骨組構造は、
前記凧の対称軸となる中心骨と、
該中心骨に直交し前記主翼の主要部に配置される主翼主骨と、
前記主翼主骨と交わり前記中心骨に対してほぼ平行に取り付けられる一対の第１主翼縦骨と、
前記水平尾翼に配置され、前記中心骨の後方端部に接続される尾翼中心骨と、
前記中心骨の軸線を中心に捻じった状態で、前記尾翼中心骨を前記中心骨に接続可能な捻じり機構と、
前記水平尾翼の後方端部において、前記尾翼中心骨を中心に前記凧紙を貼り合わせて形成された垂直尾翼と、
前記主翼の後方部に配置され、前記一対の第１主翼縦骨のそれぞれの後方端部に接続される第１縦細骨と、
前記一対の第１主翼縦骨の軸線に対して上下方向に折曲可能に、前記第１縦細骨を前記一対の第１主翼縦骨のそれぞれに接続する第１ヒンジ機構と、
を備えることを特徴とする凧。
前記骨組構造は、
前記中心骨と前記第１主翼縦骨との間に、前記主翼主骨と交わり前記中心骨に対してほぼ平行に取り付けられる一対の第２主翼縦骨と、
前記主翼の後方部に配置され、前記一対の第２主翼縦骨のそれぞれの後方端部に接続される第２縦細骨と、
前記一対の第２主翼縦骨の軸線に対して上下方向に折曲可能に、前記第２縦細骨を前記一対の第２主翼縦骨のそれぞれに接続する第２ヒンジ機構と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の凧。
前記骨組構造は、
前記主翼主骨の両端部に前記中心骨に対して傾斜して取り付けられる一対の主翼細骨と、
前記一対の主翼細骨のそれぞれの後方端部に接続される延長細骨と、
前記一対の主翼細骨の軸線に対して上下方向に折曲可能に、前記延長細骨を前記一対の主翼細骨に接続する第３ヒンジ機構と、
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の凧。
前記捻じり機構は、前記中心骨の後方端部に位置する主翼側接続部と、前記尾翼中心骨の前方端部に位置する尾翼側接続部とを備え、前記主翼側接続部と前記尾翼側接続部とは着脱可能に接着する接着手段を用いて固定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の凧。
前記第１ヒンジ機構は、形状記憶性を有する金属又は樹脂により形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の凧。
前記第２ヒンジ機構は、形状記憶性を有する金属又は樹脂により形成されることを特徴とする請求項２に記載の凧。
前記第３ヒンジ機構は、形状記憶性を有する金属又は樹脂により形成されることを特徴とする請求項３に記載の凧。