JP7360921B2 - パラシュート装置及び飛行装置 - Google Patents

Description

本発明は、パラシュート装置及び飛行装置に関する。

従来から、遠隔操作及び自律飛行が可能なシングルロータのヘリコプター型の飛行装置が知られている。飛行装置は、機体部と、機体部の上部に取り付けられたメインロータと、機体部の後部に設けられたテールブームと、このテールブームの後端に設けられたテールロータと、を備える。

また、飛行装置が、例えば、何らかの原因でメインロータ及びテールロータの少なくとも一方が停止して正常な自律飛行ができずに降下するような異常事態に陥った場合に、飛行装置全体を吊り下げるためのパラシュートを備える飛行装置も知られている（例えば、特許文献１参照）。このような飛行装置において、パラシュートは、メインロータを回転させる駆動ギアに連結された中空状のメインシャフト内に収容されている。また、飛行装置の本体には、補助パラシュートが取り付けられている。

特表２００３－５３４９８４号公報

ところで、飛行装置が異常事態に陥り、飛行装置は機体部を地上側に下げてテールブームが上方に向けられた状態で落下するような状態において、メインシャフト内からパラシュートが射出されても、パラシュートがメインロータに絡まって適切に開傘しないことがある。また、本体から射出された補助パラシュートは、飛行装置の落下時の状況によってはメインロータに絡まるおそれが高く、パラシュートとしての機能が阻害されるおそれがある。

また、パラシュート装置をメインロータのメインシャフトに収容可能な構造に飛行装置を変更する必要がある。

そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、飛行装置の構造を変更することなく装着でき、飛行装置の降下時に確実にパラシュートを開傘可能な技術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、本発明によれば、パラシュートと、一端が開口し他端が閉鎖して形成された第１筒部材と、前記第１筒部材内に収容され、一端が開口し他端が閉鎖して形成されて前記パラシュートを収容する第２筒部材と、前記第１筒部材の他端に設けられたガス発生装置と、を備え、前記第２筒部材は、前記ガス発生装置から発生したガスにより前記第１筒部材の開口部から進出可能であることを特徴とする。

また、前記第１筒部材の開口部の側に設けられており、前記第１筒部材からの前記第２筒部材の進出を可能にする孔を有するストッパ部材をさらに備え、前記第２筒部材は、前記第１筒部材の開口部からの前記第２筒部材の進出時にストッパ部材と衝突する他端側の外周面から突出した環状の突出部を有していてもよい。

また、前記第２筒部材の開口部を閉鎖し、該開口部を前記パラシュートの放出時に開放するシールド部材が設けられていてもよい。

また、機体部の上部に取り付けられて揚力及び推力を発生するメインロータと、前記機体部の後部に取り付けられたテールブームと、前記テールブームの先端部に設けられて機体の回転トルクを打ち消す推力を発生するテールロータと、を有する飛行装置に、前記メインロータ及び前記テールロータから離れる方向に前記パラシュートを射出するように前記テールブームに設けられていてもよい。

また、前記パラシュートは、主傘体と、前記主傘体に取り付けられた副傘体と、を有し、前記主傘体は、前記第２筒部材の他端に取り付けられていてもよい。

また、前記パラシュートは、主傘体と、前記主傘体に取り付けられた副傘体と、を有し、前記主傘体は、前記飛行装置の機体部に取り付けられていてもよい。

また、前記第１筒部材は、一端が前記主傘体に取り付けられ他端が前記機体部に取り付けられている索のうち、前記第１筒部材から進出して前記機体部に向かって延在する前記索の一部分を収納するポケットを有し、前記索の一部分は、前記ポケット内で折り返されるように収納されていてもよい。

また、前記主傘体と前記副傘体とは、ばね弾性を有する索により互いに連結されていてもよい。

さらに、上記目的を達成するために、本発明に係る飛行装置によれば、機体部と、前記機体部の上方部に取り付けられて揚力及び推力を発生するメインロータと、飛行方向において前記機体部の後方部に取り付けられたテールブームと、前記テールブームの先端部に設けられて回転トルクを打ち消す推力を発生するテールロータと、前記メインロータ及び前記テールロータから離れる方向にパラシュートを射出するように前記テールブームに設けられたパラシュート装置と、を備えることを特徴とする。

また、前記パラシュート装置は、一端が開口し他端が閉鎖して形成された第１筒部材と、前記第１筒部材内に収容され、一端が開口し他端が閉鎖して形成されて前記パラシュートを収容する第２筒部材と、前記第１筒部材の他端に設けられたガス発生装置と、を備え、前記第２筒部材は、前記ガス発生装置から発生したガスにより前記第１筒部材の開口部から進出可能であってもよい。

また、前記第１筒部材の開口部及び前記第２筒部材の開口部は、前記飛行方向において後方を向いていてもよい。

また、前記第１筒部材の開口部の側に設けられており、前記第１筒部材からの前記第２筒部材の進出を可能にする孔を有するストッパ部材をさらに備え、前記第２筒部材は、他端側の外周面から突出した環状の突出部を有し、前記突出部は、前記第１筒部材の開口部からの前記第２筒部材の進出時に前記ストッパ部材と衝突し、前記ストッパ部材と前記突出部との衝突時に前記第２筒部材の開口部の位置が、前記第１筒部材及び前記第２筒部材の軸線に沿って前記テールロータの位置よりも後方になるように設けられていてもよい。

また、前記機体部の前記テールブームとは反対の側にエアバッグ装置が設けられていてもよい。

本発明によれば、飛行装置の構造を変更することなく取り付け可能で、降下時に確実にパラシュートを開傘可能な技術を提供することができる。

本実施の形態に係るパラシュート装置を有する飛行装置の構成を概略的に説明するための側面図である。 本実施の形態に係るパラシュート装置を搭載した飛行装置の機能ブロック図である。 パラシュート装置を軸線に沿って断面にした縦断面図である。 第１筒部材（シリンダ）に対して第２筒部材（テレスコピックピストン）が進出した状態にあるパラシュート装置を軸線に沿って断面にした縦断面図である。 （ａ）は、図３に記載のパラシュート装置をＶ（ａ）側から見た端面図であり、（ｂ）は、図３に記載のパラシュート装置をＶ（ｂ）側から見た端面図である。 ストッパ部材を軸線に沿って断面にした縦断面図である。 異常状態における飛行装置の安全装置の作動工程１～４を説明するための概略図である。 異常状態における飛行装置の安全装置の作動工程５を説明するための概略図である。 （ａ）は、変形例に係るパラシュート装置を軸線に沿って断面にした縦断面図であり、（ｂ）は、変形例に係るパラシュート装置の端面図である。 第１筒部材（シリンダ）に対して第２筒部材（テレスコピックピストン）が進出した状態にある変形例に係るパラシュート装置を軸線に沿って断面にした縦断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施の形態に係るパラシュート装置１は、例えば、シングルロータのヘリコプター型の飛行装置（ドローン）を安全に降下させるためのものである。パラシュート装置１は、公知の飛行装置に適用され、適用される飛行装置は、特定の飛行装置に限定されない。例えば、本発明の実施の形態に係るパラシュート装置１は、図１に示す飛行装置１００に適用される。

図１は、本実施の形態に係るパラシュート装置１を有する飛行装置１００の構成を概略的に説明するための側面図である。飛行装置１００は、機体部１１０と、メインロータ１２０と、テールブーム１３０と、テールロータ１４０と、スキッド１５０と、を備える。

なお、説明の便宜上、飛行装置１００の機体部１１０を基準にして、飛行方向を「前方Ｆ」とし、飛行方向において、テールブーム１３０の側を「後方Ｂ」とする。また、機体部１１０の地上側を「下方Ｄ」とし、機体部１１０の地上とは反対側（空側）を「上方Ｕ」とする。

機体部１１０は、飛行装置１００の本体部分である。機体部１１０は、飛行装置１００の各種制御を行う機能部を収容している。

メインロータ１２０は、上方Ｕを向く機体部１１０の部分に取り付けられて上方Ｕへの揚力及び水平各方向への推力を発生する。機体部１１０の上方Ｕからロータシャフト１２０ａが突き出ている。ロータシャフト１２０ａの機体部１１０とは反対側の端部に、メインロータ１２０が回転可能に取り付けられている。

テールブーム１３０は、飛行装置１００の飛行方向（前方Ｆ）に対して機体部１１０の後方Ｂ側に取り付けられている。テールロータ１４０は、テールブーム１３０の先端部に回転可能に設けられており、メインロータ１２０により発生する機体の回転トルクを打ち消すための推力を発生する。

スキッド１５０は、下方Ｄを向く機体部１１０の部分に設けられている。

図２は、本実施の形態に係るパラシュート装置１を搭載した飛行装置１００の機能ブロック図である。機体部１１０は、電源部１１１と、センサ部１１２と、モータ駆動部１１３＿１，１１３＿２と、飛行制御部１１４と、異常検出部１１５と、降下制御部１１６と、通信部１１７と、記憶部１１８と、安全装置制御部１１９と、を含む。

これらの機能部のうち、飛行制御部１１４、異常検出部１１５及び降下制御部１１６は、例えば、プロセッサ（例えばＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）及び各種メモリを含むマイクロコントローラ等によるプログラム処理によって実現される。

電源部１１１は、バッテリ１１１ａと電源回路１１１ｂとを含む。バッテリ１１１ａは、例えば二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）である。電源回路１１１ｂは、バッテリ１１１ａの出力電圧に基づいて電源電圧を生成し、上記機能部を実現する各ハードウェアに電源電圧を供給する回路である。電源回路１１１ｂは、例えば複数のレギュレータ回路を含み、上記ハードウェア毎に適切な大きさの電源電圧を供給する。

センサ部１１２は、飛行装置１００の状態を検知する機能部である。センサ部１１２は、飛行時における飛行装置１００の傾きを検出する。センサ部１１２は、例えば、角速度センサ１１２ａと、加速度センサ１１２ｂと、磁気センサ１１２ｃと、角度算出部１１２ｄと、を含む。

角速度センサ１１２ａは、角速度（回転速度）を検出するセンサである。例えば、角速度センサ１１２ａは、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３つの基準軸に基づいて角速度を検出する３軸ジャイロセンサである。

加速度センサ１１２ｂは、加速度を検出するセンサである。例えば、加速度センサ１１２ｂは、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３つの基準軸に基づいて加速度を検出する３軸加速度センサである。

磁気センサ１１２ｃは、地磁気を検出するセンサである。例えば、磁気センサ１１２ｃは、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３つの基準軸に基づいて方位（絶対方向）を検出する３軸地磁気センサ（電子コンパス）である。

角度算出部１１２ｄは、角速度センサ１１２ａ及び加速度センサ１１２ｂの少なくとも一方の検出結果に基づいて、飛行時における飛行装置１００の傾きを算出する。ここで、「飛行装置１００の傾き」とは、地面（水平方向）に対する飛行装置１００の機体部１１０の角度のことである。

例えば、角度算出部１１２ｄは、角速度センサ１１２ａの検出結果に基づいて、地面に対する機体部１１０の角度を算出してもよいし、角速度センサ１１２ａ及び加速度センサ１１２ｂの検出結果に基づいて、地面に対する機体部１１０の角度を算出してもよい。なお、角速度センサ１１２ａや加速度センサ１１２ｂの検出結果を用いた角度の算出方法は、公知の計算式を用いてもよい。

また、角度算出部１１２ｄは、角速度センサ１１２ａ及び加速度センサ１１２ｂの少なくとも一方の検出結果に基づいて算出した角度を、磁気センサ１１２ｃの検出結果に基づいて補正してもよい。

なお、センサ部１１２は、上述した角速度センサ１１２ａ、加速度センサ１１２ｂ及び磁気センサ１１２ｃに加えて、例えば、気圧センサ、風量（風向き）センサ、超音波センサ、ＧＰＳ受信機及びカメラ等を含んでもよい。

通信部１１７は、外部装置１８０と通信を行うための機能部である。ここで、外部装置１８０は、飛行装置１００の動作を制御し、飛行装置１００の状態を監視する送信機やサーバ等である。通信部１１７は、例えば、アンテナ及びＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）回路等によって構成されている。通信部１１７と外部装置１８０との間の通信は、例えば、ＩＳＭバンド（２．４ＧＨｚ帯）の無線通信によって実現される。

通信部１１７は、外部装置１８０から送信された飛行装置１００の操作情報を受信して飛行制御部１１４に出力するとともに、センサ部１１２によって計測された各種計測データ等を外部装置１８０へ送信する。また、通信部１１７は、異常検出部１１５によって飛行装置１００の異常が検出された場合、飛行装置１００に異常が発生したことを示す情報を外部装置１８０に送信する。さらに、通信部１１７は、飛行装置１００が地上に落下した場合、飛行装置１００が落下したことを示す情報を外部装置１８０に送信する。

モータ駆動部１１３＿１は、メインロータ１２０に対応して設けられている。モータ駆動部１１３＿２は、テールロータ１４０に対応して設けられている。モータ駆動部１１３＿１，１１３＿２は、飛行制御部１１４からの指示に応じて、駆動対象のモータをそれぞれ駆動する機能部である。

なお、以下の説明において、各モータ駆動部１１３＿１～１１３＿２を特に区別しない場合には、単に、「モータ駆動部１１３」と表記する。

モータ駆動部１１３は、飛行制御部１１４から指示された回転数でメインロータ１２０及びテールロータ１４０のモータがそれぞれ回転するように、モータを駆動する。例えば、モータ駆動部１１３は、ＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。

飛行制御部１１４は、飛行装置１００の各機能部を統括的に制御する機能部である。飛行制御部１１４は、飛行装置１００が安定して飛行するようにメインロータ１２０及びテールロータ１４０をそれぞれ制御する。具体的には、飛行制御部１１４は、通信部１１７によって受信した外部装置１８０からの操作情報（上昇や下降、前進や後退等の指示）と、センサ部１１２の検出結果とに基づいて、飛行装置１００が安定した状態で所望の方向に飛行するように、メインロータ１２０及びテールロータ１４０のモータの適切な回転数を算出し、算出した回転数を各モータ駆動部１１３にそれぞれ指示する。

飛行制御部１１４は、例えば風等の外部からの影響によって飛行装置１００の姿勢が乱れた場合、角速度センサ１１２ａの検出結果に基づいて、飛行装置１００が水平になるように、メインロータ１２０のモータ及びテールロータ１４０のモータの適切な回転数をそれぞれ算出し、算出した回転数を各モータ駆動部１１３にそれぞれ指示する。

また、例えば、飛行制御部１１４は、飛行装置１００のホバリング時に飛行装置１００のドリフトを防止するために、加速度センサ１１２ｂの検出結果に基づいてメインロータ１２０のモータ及びテールロータ１４０のモータの適切な回転数を算出し、算出した回転数を各モータ駆動部１１３にそれぞれ指示する。

また、飛行制御部１１４は、通信部１１７を制御して、外部装置１８０との間で上述した各種データの送受信を実現する。

記憶部１１８は、飛行装置１００の動作を制御するための各種プログラムやパラメータ等を記憶するための機能部である。例えば、記憶部１１８は、フラッシュメモリおよびＲＯＭ等の不揮発性メモリやＲＡＭ等から構成されている。

記憶部１１８に記憶される上記パラメータは、例えば、後述する残容量閾値１１８ａ及び傾き閾値１１８ｂ等である。

異常検出部１１５は、飛行時の異常を検出する機能部である。具体的には、異常検出部１１５は、センサ部１１２の検出結果と、バッテリ１１１ａの状態と、メインロータ１２０及びテールロータ１４０の動作状態とを監視し、飛行装置１００が異常状態であるか否かを判定する。

ここで、「異常状態」とは、飛行装置１００の自律飛行が不可能になるおそれがある状態である。例えば、メインロータ１２０及びテールロータ１４０の少なくとも一方が故障し又はバッテリ１１１ａの残容量がゼロになり、飛行中に飛行装置１００が機体部１１０を地上側にしてかつテールブーム１３０を空側にして、全体として飛行装置１００が傾いて降下していく状態を異常状態と言う。

異常検出部１１５は、メインロータ１２０及びテールロータ１４０の故障を検出した場合に、飛行装置１００が異常状態であると判定する。ここで、メインロータ１２０及びテールロータ１４０の故障とは、例えば、飛行制御部１１４が指定した回転数でそれぞれのモータが回転しないこと又は全く回転しないこと、メインロータ１２０及びテールロータ１４０が破損したこと等を言う。

また、異常検出部１１５は、飛行装置１００の異常な傾きを検出した場合に、飛行装置１００が異常であると判定する。例えば、異常検出部１１５は、角度算出部１１２ｄによって算出した角度が所定の閾値（以下、「傾き閾値」ともいう）１１８ｂを超えている状態が所定期間継続した場合に、飛行装置１００が異常状態であると判定する。

傾き閾値１１８ｂは、例えば、飛行装置１００が前後方向に移動するときの角度（ピッチ角）や飛行装置１００が左右方向に移動するときの角度（ロール角）を予め実験により取得し、それらの角度よりも大きい値に設定すればよい。傾き閾値１１８ｂは、例えば、予め記憶部１１８に記憶されている。

降下制御部１１６は、飛行装置１００の降下を制御するための機能部である。具体的には、降下制御部１１６は、異常検出部１１５によって飛行装置１００が異常状態であることが検出された場合に、飛行装置１００を安全に降下させるための降下準備処理を実行する。

降下制御部１１６は、異常検出部１１５による異常の検出に応じて制御信号を安全装置制御部１１９に出力する。制御信号を受信した安全装置制御部１１９は、パラシュート装置１にパラシュート３０の射出を指示する制御信号を出力して、パラシュート装置１にパラシュート３０を射出させる。さらに、降下制御部１１６は、安全装置制御部１１９へのパラシュート３０の射出指示の後に、エアバッグ装置６のエアバッグへのガス供給を指示する制御信号をエアバッグ装置６に出力して、エアバッグ装置６のエアバッグを膨張させる。

以上の飛行装置１００には、安全装置としてパラシュート装置１及びエアバッグ装置６が設けられている。本実施の形態に係るパラシュート装置１は、メインロータ１２０及びテールロータ１４０から離れる方向にパラシュート３０を射出するようにテールブーム１３０に設けられている。パラシュート装置１は、パラシュート３０と、一端が開口し他端が閉鎖して形成されて第１筒部材（以下、「シリンダ」ともいう）１０と、第１筒部材１０内に収容されていて、一端が開口し他端が閉鎖して形成されてパラシュート３０を収容する第２筒部材（以下、「テレスコピックピストン」ともいう）２０と、第１筒部材１０の他端に設けられたガス発生装置４０と、を備え、第２筒部材２０は、ガス発生装置４０から発生したガスにより第１筒部材１０の開口部１３から進出可能である。以下、パラシュート装置１の構成について具体的に説明する。

＜パラシュート装置＞
パラシュート装置１は、パラシュート３０を後方Ｂに射出するようにテールブーム１３０に設けられている。本実施の形態におけるパラシュート３０の射出方向は、テールブーム１３０の延長方向であるが、メインロータ１２０及びテールロータ１４０に絡まらないように離れる方向であれば特に限定されない。例えば、パラシュート３０の射出方向は、テールブーム１３０の延在方向に延びる仮想線から、テールロータ１４０とは反対側に約９０°までの範囲内にあってもよい。

図３は、パラシュート装置１を軸線ｘに沿って断面にした縦断面図である。パラシュート装置１は、シリンダ１０と、テレスコピックピストン２０と、パラシュート３０と、ガス発生装置４０と、ストッパ部材５０と、シールド部材５５と、を有する。図４は、シリンダ１０に対してテレスコピックピストン２０が進出した状態にあるパラシュート装置１を軸線ｘに沿って断面にした縦断面図である。図５（ａ）は、図３に記載のパラシュート装置１をＶ（ａ）側から見た端面図であり、図５（ｂ）は、図３に記載のパラシュート装置１をＶ（ｂ）側から見た端面図である。

（シリンダ）
シリンダ１０は、金属又は樹脂により形成されている。シリンダ１０は、軸線ｘに交差する断面が円形の円筒状の部材である。軸線ｘは、シリンダ１０の中心を通って延びている。シリンダ１０は、一端が開口し、他端が閉鎖した有底筒状の部材である。シリンダ１０は、中空の円筒部１１と、底部１２と、を有する。円筒部１１は、テレスコピックピストン２０を収容する。円筒部１１の内径は、テレスコピックピストン２０の最大外径よりも僅かに大きくなっている。シリンダ１０において、円筒部１１の一端は、底部１２とは反対側に開口し開口部１３を形成している。円筒部１１の開口部１３側の先端の外周面にはねじ山１１ａが形成されている。

底部１２は、開口部１３とは反対側の円筒部１１の他端に設けられていてシリンダ１０の他端を閉鎖する。底部１２は、中央部分に底部１２の厚さ方向に貫通している円形の収容孔１４を有する。収容孔１４には、ガス発生装置４０が収容されている。

シリンダ１０の外周面には少なくとも２つのタブ１５，１６が設けられている。タブ１５，１６は、軸線ｘに沿って所定の間隔をあけてシリンダ１０の外周面に一体に立設されている。なお、タブ１５，１６は、シリンダ１０の外周面に別体に立設してもよい。タブ１５は、軸線ｘ方向において、開口部１３の側に設けられている。タブ１６は、軸線ｘ方向において、底部１２の側に設けられている。タブ１５，１６はそれぞれ孔１７，１８を有する。

タブ１５，１６は、シリンダ１０を開口部１３又は底部１２の側から軸線ｘに沿って見た場合、周方向において、シリンダ１０の外周面の同じ位置に設けられていてもよい。パラシュート装置１は、タブ１５，１６の孔１７，１８にねじ等の締結具を通して飛行装置１００のテールブーム１３０に取り付けられている。

（テレスコピックピストン）
テレスコピックピストン２０は、金属又は樹脂により形成されている。テレスコピックピストン２０は、シリンダ１０と同軸にシリンダ１０内に収容されている。テレスコピックピストン２０は、軸線ｘに沿ってシリンダ１０から進出自在である。テレスコピックピストン２０は、円筒状の円筒部２１と、底部２２と、を有する。円筒部２１にはパラシュート３０が収納されている。

テレスコピックピストン２０において、円筒部２１の一端は、底部２２とは反対側に開口して開口部２３を形成している。円筒部２１は、開口部２３の側に横孔２１ａを有する。横孔２１ａは、円筒部２１を径方向に貫通している。開口部２３は、後述するシールド部材５５によって閉鎖されている。

円筒部２１の外径は、シリンダ１０の円筒部１１における内径よりも小さい。テレスコピックピストン２０の円筒部２１の外周面とシリンダ１０の円筒部１１の内周面との間には環状の隙間Ｓ１が形成されている。

底部２２は、開口部２３とは反対側の円筒部２１の他端に設けられていてテレスコピックピストン２０の他端を閉鎖する。底部２２は、中央部分に底部２２の厚さ方向に貫通している円形の貫通孔２４を有する。

テレスコピックピストン２０において、円筒部２１の内周面及び底部２２の内面によってパラシュート３０を収容する収容空間Ｓ２が画定されている。

貫通孔２４には、底部２２に対して回転自在な棒状部材２５が取り付けられている。棒状部材２５は、一端が収容空間Ｓ２内に突出している。棒状部材２５の一端には孔２５ａが形成されている。孔２５ａには、パラシュート３０を棒状部材２５に連結する連結索３１ａの一端が結び付けられている。連結索３１ａは、テレスコピックピストン２０の軸線ｘに沿った長さよりも十分に長い。これにより、パラシュート３０は、テールロータ１４０から十分に離れた位置において飛行装置１００を吊り下げることができる。

貫通孔２４に収容されている棒状部材２５の外周面には環状の凹部が設けられていてもよい。凹部には、シールリング２５ｂが設けられている。シールリング２５ｂにより、後述するガス充填室Ｓ３内のガスが貫通孔２４を通じて収容空間Ｓ２内に漏出することが防がれている。

底部２２は、円筒部２１の外周面から突出してシリンダ１０の円筒部１１の内周面に対して摺動可能に接触している環状の突出部２６を有している。突出部２６は、テレスコピックピストン２０の円筒部２１の外周面から隙間Ｓ１の分だけ突出している。突出部２６がテレスコピックピストン２０の最大外径となる部分である。

底部２２は、底面２２ａと、外周面２２ｂと、当接面２２ｃ、とを有する。底面２２ａは、シリンダ１０の底部１２に面する面である。外周面２２ｂは、突出部２６において、シリンダ１０の円筒部１１の内周面に面する面である。軸線ｘに沿って突出部２６の外周面２２ｂには凹部が形成されており、この凹部に環状のシールリング２６ａが設けられている。シールリング２６ａにより、後述するガス充填室Ｓ３内のガスが突出部２６とシリンダ１０の円筒部１１の内周面との間を通じて隙間Ｓ１内に漏出することが防がれている。

当接面２２ｃは、突出部２６において、開口部２３に面する環状の面である。当接面２２ｃは、後述するストッパ部材５０に当接（衝突）する。

シリンダ１０の底部１２とテレスコピックピストン２０の底部２２とが接触した状態において、テレスコピックピストン２０の開口部２３側の端部は、シリンダ１０の開口部１３から突出している。

テレスコピックピストン２０は、後述するガス発生装置４０により発生させられたガスが底部２２の底面２２ａに作用することにより、シリンダ１０の開口部１３から外部に押し出される（図４参照）。この状態において、シリンダ１０の円筒部１１と、底部１２と、テレスコピックピストン２０の底部２２とによりガス充填室Ｓ３が画定されている。

（パラシュート）
パラシュート３０は、メインシュート（主傘体）３１と、ドローグシュート（副傘体）３２と、を有する。メインシュート３１は、折り畳まれた状態において、テレスコピックピストン２０の収容空間Ｓ２に収容されている。メインシュート３１は、連結索３１ａによってテレスコピックピストン２０の底部２２の棒状部材２５の一端に連結されている。

棒状部材２５又は機体１１０とは反対側の連結索３１ａの他端は、メインシュートのエッジ（周縁）から延びている複数の索３１ｂ（図７参照）に連結されている。索３１ｂは、メインシュート３１の周縁部に、互いに離間して接続されている。メインシュート３１が開いた状態（図７参照）をメインシュート３１の頂点側から見た場合の形状が円形状である場合、連結索３１ａとは反対側の各索３１ｂの一端は、メインシュート３１の周方向に沿って、メインシュート３１の周縁部に等間隔に連結されている。

連結索３１ａは、例えば、金属材料（例えば、ステンレス鋼）、又は、繊維材料（例えば、ナイロン紐）により形成されている。索３１ｂは、繊維材料（例えば、ナイロン紐）により形成されている。

ドローグシュート３２は、折り畳まれた状態において、テレスコピックピストン２０の収容空間Ｓ２に収容されている。ドローグシュート３２は、連結索３２ａを介してメインシュート３１の頂点部に連結されている。メインシュート３１とは反対側の連結索３２ａの他端は、ドローグシュート３２のエッジ（周縁）から延びている複数の索３２ｂ（図７参照）に連結されている。索３２ｂは、ドローグシュート３２の周縁部に、互いに離間して接続されている。

ドローグシュート３２が開いた状態（図７参照）をドローグシュート３２の頂点側から見た場合の形状が円形状である場合、連結索３２ａとは反対側の各索３２ｂの一端は、ドローグシュート３２の周方向に沿って、ドローグシュート３２の周縁部に等間隔に連結されている。開いた状態のドローグシュート３２は、開いた状態のメインシュート３１よりも直径において小さい。

連結索３２ａ及び索３２ｂは、例えば、繊維材料（例えば、ナイロン紐）により形成されている。

（ガス発生装置）
ガス発生装置４０は、パラシュート３０を射出するための推力の基になるガスを発生する装置である。ガス発生装置４０は、シリンダ１０の底部１２に形成された収容孔１４に収容されている。

ガス発生装置４０は、ハウジング４１と、ガス発生剤４２と、リード線４３と、を有する。ハウジング４１は、収容孔１４に収容されており、ガス発生剤４２を保持する。ハウジング４１は、シリンダ１０のガス充填室Ｓ３に向かって開口している。

ハウジング４１は、例えば、樹脂から構成されている。好ましくは、ハウジング４１は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ－Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等によって構成されている。なお、ハウジング４１は、樹脂に限らず金属によって形成されていてもよい。

ガス発生剤４２は、封止部材（図示せず）によって表面の一部が覆われた状態において、ハウジング４１に収容されている。封止部材は、ガス充填室Ｓ３に面する側でガス発生剤４２を覆っている。封止部材は、ガス発生剤４２からガスが発生した場合に、発生したガスの圧力によって容易に破壊される材料によって構成されている。例えば、封止部材は、ポリエステル等の薄膜である。

リード線４３は、ガス発生剤４２を点火するための電気配線である。リード線４３は、例えば、ビニール線、すずめっき線又はエナメル線等により形成されている。リード線４３の一端は、ガス発生剤４２を点火するための薬剤である点火薬（図示せず）に接続されている。リード線４３の他端は、例えば、安全装置制御部１１９に電気的に接続されている。

点火薬は、例えば、樹脂等を混ぜ込んだ液状の点火薬をリード線４３の先端に塗り固めることにより、リード線４３の一端に固定されている。点火薬は、例えば、ハウジング４１内において、点火薬の一部がガス発生剤４２と接触した状態（例えば、点火薬の少なくとも一部がガス発生剤に埋め込まれた状態）で固定されている。

点火薬は、リード線４３を介して安全装置制御部１１９から出力された点火信号に応じて発熱して点火され、ガス発生剤４２を化学的に反応させることにより、ガスを発生させる。

（ストッパ部材）
ストッパ部材５０は、シリンダ１０の開口部１３及びテレスコピックピストン２０の開口部２３の側に設けられている。ストッパ部材５０は、開口部１３の側からシリンダ１０に被されている。ストッパ部材５０は、シリンダ１０のねじ山１１ａと螺合している。図６は、ストッパ部材５０を軸線ｘに沿って断面にした縦断面図である。

ストッパ部材５０は、円筒部５１と、蓋部５２と、を有する。円筒部５１は、軸線ｘに沿って延びている筒状の部分である。円筒部５１は、シリンダ１０の円筒部１１の外側に位置する。円筒部５１は、その内周面にねじ山５１ａを有している。ストッパ部材５０のねじ山５１ａは、シリンダ１０のねじ山１１ａと螺合している。

蓋部５２は、シリンダ１０の底部１２とは反対側の円筒部５１の端部に設けられている。蓋部５２は、中央に円形の孔５２ａを有し、シリンダ１０とテレスコピックピストン２０との間の隙間Ｓ１の分だけ開口部１３を覆っている。蓋部５２のシリンダ１０の底部１２に面する環状面５２ｂは、シリンダ１０からのテレスコピックピストン２０の進出時に当接面２２ｃと面接触する。

孔５２ａの内径は、テレスコピックピストン２０の円筒部２１の外径と略同じ大きさである。孔５２ａは、シリンダ１０の開口部１３からのテレスコピックピストン２０の進出を可能にする。孔５２ａの内周面５２ｃは、シリンダ１０の円筒部１１から突出しているテレスコピックピストン２０の円筒部２１の外周面と接触している。

ストッパ部材５０には円筒部５１と蓋部５２とを径方向から貫通する横孔５３が形成されている。ストッパ部材５０の横孔５３と、テレスコピックピストン２０の横孔２１ａとが整合した状態において、ピンＰが挿通されている。これにより、軸線ｘ方向におけるテレスコピックピストン２０の移動が防がれている。

シリンダ１０の底部１２とは反対側に面する蓋部５２の側には複数のねじ穴５４が形成されている。複数のねじ穴５４は、軸線ｘを中心に形成されている（図５（ａ）参照）。ストッパ部材５０がシリンダ１０に被された状態において、ストッパ部材５０の蓋部５２の端面と、テレスコピックピストン２０の先端とは軸線ｘにおいて、略同じ位置にある。テレスコピックピストン２０の開口部２３は、円形のシールド部材５５により閉鎖されている。シールド部材５５は、その周縁部に沿ってビス５４ａをねじ穴５４にねじ込むことによりストッパ部材５０に取り付けられている。

＜エアバッグ装置＞
エアバッグ装置６は、飛行方向において、機体部１１０の前方Ｆに設けられている。エアバッグ装置６は、ガス発生装置（図示せず）を有している。安全装置制御部１１９からの出力された点火信号に応じてガス発生装置によりガスが発生させられ、エアバッグが膨張する。なお、エアバッグ装置６は、公知の構成及び作動原理とすることができる。

＜安全装置の作動工程＞
次に、図７，８を用いて、飛行装置１００の安全装置の作動工程について説明する。図７は、異常状態における飛行装置１００の安全装置の作動工程１～４を説明するための概略図である。図８は、異常状態における飛行装置１００の安全装置の作動工程５を説明するための概略図である。

＜第１工程＞
飛行中に、例えば、メインロータ１２０が停止して飛行装置１００が異常状態に陥って正常に飛行することができなくなった場合、異常検出部１１５は、飛行装置１００が異常状態にあることを判定し、降下制御部１１６に降下準備処理を実行させる。降下制御部１１６は、安全装置制御部１１９に対してパラシュート３０を射出する制御信号を出力する。

＜第２工程＞
制御信号を受けた安全装置制御部１１９は、パラシュート装置１のガス発生装置４０にリード線４３を介して点火信号を出力する。点火された点火薬が発熱して点火することにより、ガス発生剤４２はガスを発生させる。

ガス発生剤４２から発生したガスにより、テレスコピックピストン２０は、軸線ｘに沿って移動しようとする。テレスコピックピストン２０の移動により、シリンダ１０に対するテレスコピックピストン２０の軸線ｘに沿った移動を制限していたピンＰが破断する。これにより、テレスコピックピストン２０は、シールド部材５５を押し破りシリンダ１０の開口部１３から外方へ押し出される。テレスコピックピストン２０は、突出部２６がストッパ部材５０の蓋部５２に衝突するまで外方に押し出される。テレスコピックピストン２０が押し出された状態において、テレスコピックピストン２０の先端は、軸線ｘに沿った方向において、テールロータ１４０を超えた位置にある。

安全装置制御部１１９は、パラシュート装置１への制御信号の出力とともに、エアバッグ装置６へ制御信号を出力する。制御信号を受信したエアバッグ装置６は、エアバッグを膨らます。

＜第３工程＞
テレスコピックピストン２０が押し出されてストッパ部材５０と衝突すると、テレスコピックピストン２０の内部に収容されているパラシュート３０のうちドローグシュート３２が慣性の作用により、テレスコピックピストン２０の開口部２３から放出される。

＜第４工程＞
テレスコピックピストン２０から射出されたドローグシュート３２は、開傘することによりメインシュート３１をテレスコピックピストン２０から引っ張り出す。次いで、引っ張り出されたメインシュート３１が開傘する。

＜第５工程＞
メインシュート３１が風を孕むことにより、テレスコピックピストン２０内に収容されていた連結索３１ａがテレスコピックピストン２０の外側に向かって引っ張り出され、メインシュート３１は、テールロータ１４０から十分に離れた位置まで移動する。これにより、飛行装置１００は、機体部１１０を地上側に向け、テールブーム１３０を上空にしてパラシュート３０に吊られた状態で地上に向かって降下していく。

メインシュート３１をテレスコピックピストン２０に連結する連結索３１ａは、テレスコピックピストン２０の底部２２に対して相対的に回転自在な棒状部材２５に取り付けられている場合、例えば、飛行装置１００が旋回しながら降下した場合であっても、連結索３１ａが捩れてメインシュート３１の射出及び開傘に不都合な影響が働くことはない。

以上のようなパラシュート装置１によれば、シリンダ１０及びテレスコピックピストン２０が入れ子式に構成されており、テレスコピックピストン２０がシリンダ１０に対して進出可能になっている。テレスコピックピストン２０は、パラシュート３０が飛行装置１００から離れる方向にシリンダ１０から射出されるので、メインシュート３１及びドローグシュート３２がメインロータ１２０及びテールロータ１４０に絡まることを回避することができる。

また、パラシュート装置１のシリンダ１０の開口部１３及びテレスコピックピストン２０の開口部２３は、飛行装置１００の後方Ｂを向いているのでドローグシュート３２及びメインシュート３１がメインロータ１２０及びテールロータ１４０に絡まることを確実に回避することができる。

また、ガス発生装置４０から発生したガスによりシリンダ１０の開口部１３から押し出されたテレスコピックピストン２０は、ストッパ部材５０によりその移動が止められるので、ドローグシュート３２は慣性の作用によりテレスコピックピストン２０の開口部２３から外部に飛び出すようになっている。

また、テレスコピックピストン２０の開口部２３は、テレスコピックピストン２０が押し出されることにより破断可能なシールド部材５５により閉鎖されているので、不用意にドローグシュート３２がテレスコピックピストン２０の外部に進出することが妨げられるとともに雨水等の侵入を防止できる。

また、メインシュート３１は、テレスコピックピストン２０の底部２２に連結索３１ａを介して取り付けられているので、メインシュート３１をテレスコピックピストン２０に簡単な構成において連結することができる。この構成によれば、テレスコピックピストン２０の収容空間Ｓ２内で連結索３１ａを全て収容することができ、連結索３１ａの引き回しが簡単になる。

また、飛行装置１００は機体部１１０の前方Ｆの部分にエアバッグ装置６を備えているので、衝撃を緩和した飛行装置１００の着地が可能になる。

＜その他＞
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。また、例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。例えば、上記の実施の形態のパラシュート装置１において、メインシュート３１の連結索３１ａの一端は、棒状部材２５に連結されていたが、機体部１１０に連結されていてもよい。

図９（ａ）は、変形例に係るパラシュート装置１Ａを軸線に沿って断面にした縦断面図であり、図９（ｂ）は、変形例に係るパラシュート装置１Ａの端面図である。パラシュート装置１Ａは、シリンダ１０と、テレスコピックピストン２０と、パラシュート３０と、ガス発生装置４０と、ストッパ部材５０と、シールド部材５５と、を有する。以下、パラシュート装置１と異なるパラシュート装置１Ａの部分について主として説明し、パラシュート装置１と同じ部分については、同じ符号を付して説明を省略する。

パラシュート装置１Ａにおいて連結索３１ａの他端は、シリンダ１０の収容空間Ｓ２から外部に出て、機体部１１０に連結されている。シールド部材５５は、連結索３１ａが収容空間Ｓ２から外部に出るための切欠き部を有している。

パラシュート装置１Ａのシリンダ１０は、収納ポケット（ポケット）Ｐｏを有する。収納ポケットＰｏは、連結索３１ａのうち、シリンダ１０から外側に進出して機体部１１０に向かって延在する連結索３１ａの一部分を収納している。

収納ポケットＰｏは、タブ１５，１６に対して径方向の反対側でシリンダ１０の円筒部１１の外周面に設けられている。収納ポケットＰｏは、シリンダ１０の開口部１３の側に設けられている。収納ポケットＰｏは、軸線ｘに交差する断面がＵ字状である。収納ポケットＰｏは、軸線ｘ方向においてシリンダ１０の開口部１３と同じ方向にのみ開口している。軸線ｘ方向においてシリンダ１０の底部１２を向く収納ポケットＰｏの側は、閉鎖されている。なお、収納ポケットＰｏの開口部は、テープ等により閉鎖されていてもよい。

シリンダ１０から機体部１１０に延びていく間の連結索３１ａの一部分が収納ポケットＰｏ内で折り返されるようにして収納されている。収納ポケットＰｏ内に収納される連結索３１ａの量は、テレスコピックピストン２０がストッパ部材５０に接触するまでの移動量よりも少なくとも大きい。これにより、パラシュート装置１Ａにおいて、テレスコピックピストン２０の円筒部２１が、シリンダ１０から進出することが可能になる。

また、メインシュート３１の射出時に連結索３１ａによる引張荷重を、テールブーム１３０の強度よりも高い強度を有する機体部１１０において受けるので、メインシュート３１を確実に保持することができる。

また、収納ポケットＰｏ内に連結索３１ａが折り返されるようにして収納されることにより、シリンダ１０からテレスコピックピストン２０がストッパ部材５０と当接するまで進出することができる。すなわち、連結索３１ａがゆとりをもって収納されていることから、テレスコピックピストン２０が進出する際に収納ポケットＰｏ内の連結索３１ａが伸長するので、シリンダ１０からのテレスコピックピストン２０の進出が妨げられることはない。

また、上記の実施の形態において、メインシュート３１とドローグシュート３２とは、ばね弾性を有する金属材料により形成された連結索により互いに連結されていてもよい。

シリンダ１０からのテレスコピックピストン２０の進出時に、シールド部材５５を破壊すると、シールド部材５５によるドローグシュート３２の押さえ付けがなくなり、ドローグシュート３２は慣性により飛び出す。また、連結索がばね弾性を有する場合は、ばね弾性作用によりドローグシュート３２は外方に勢いよく押し出される。

また、例えば、上記の実施の形態において、シリンダ１０及びテレスコピックピストン２０は、軸線ｘに交差する断面が円形の円筒状の部材である場合を例示したが、これに限られず、多角形（例えば、四角形）の角筒状であってもよい。

また、例えば、上記の実施の形態において、異常検出部１１５は、予め実験により取得した傾き閾値１１８ｂに基づいて異常状態を判定する場合を例示したが、これに限られず、機械学習や深層学習等のＡＩ技術に基づいて異常状態を判定してもよい。

１ パラシュート装置、１０ シリンダ（第１筒部材）、２０ テレスコピックピストン（第２筒部材）、２６ 突出部、３０ パラシュート、３１ 主傘体（メインシュート）、３２ 副傘体（ドローグシュート）、３２ａ 連結索（索）、４０ ガス発生装置、５０ ストッパ部材、５２ａ 孔、５５ シールド部材、６ エアバッグ装置、１００ 飛行装置、１１０ 機体部、１２０ メインロータ、１３０ テールブーム、１４０ テールロータ、１５０ スキッド、ｘ 軸線、Ｐｏ 収納ポケット（ポケット）

Claims (11)

1. パラシュートと、
   一端が開口し他端が閉鎖して形成された第１筒部材と、
   前記第１筒部材内に収容され、一端が開口し他端が閉鎖して形成されて前記パラシュートを収容する第２筒部材と、
   前記第１筒部材の他端に設けられたガス発生装置と、
   を有するパラシュート装置において、
   機体部の上部に取り付けられて揚力及び推力を発生するメインロータと、前記機体部の後部に取り付けられたテールブームと、前記テールブームの先端部に設けられて機体の回転トルクを打ち消す推力を発生するテールロータと、を有する飛行装置に、前記メインロータ及び前記テールロータから離れる方向に前記パラシュートを射出するように前記テールブームに前記パラシュート装置が設けられ、
   前記第２筒部材は、前記ガス発生装置から発生したガスにより前記第１筒部材の開口部から進出可能であり、前記第２筒部材が前記第１筒部材の開口部から押し出された状態において、当該第２筒部材の先端が前記テールロータを超えた位置にある
   ことを特徴とするパラシュート装置。
2. 前記第１筒部材の開口部の側に設けられており、前記第１筒部材からの前記第２筒部材の進出を可能にする孔を有するストッパ部材をさらに備え、
   前記第２筒部材は、前記第１筒部材の開口部からの前記第２筒部材の進出時に前記ストッパ部材と衝突する他端側の外周面から突出した環状の突出部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパラシュート装置。
3. 前記第２筒部材の開口部を閉鎖し、該開口部を前記パラシュートの放出時に開放するシールド部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のパラシュート装置。
4. 前記パラシュートは、
   主傘体と、
   前記主傘体に取り付けられた副傘体と、
   を有し、
   前記主傘体は、前記第２筒部材の他端に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載のパラシュート装置。
5. 前記パラシュートは、
   主傘体と、
   前記主傘体に取り付けられた副傘体と、
   を有し、
   前記主傘体は、前記飛行装置の機体部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のパラシュート装置。
6. 前記第１筒部材は、一端が前記主傘体に取り付けられ他端が前記機体部に取り付けられている索のうち、前記第１筒部材から進出して前記機体部に向かって延在する前記索の一部分を収納するポケットを有し、
   前記索の一部分は、前記ポケット内で折り返されるように収納されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のパラシュート装置。
7. 前記主傘体と前記副傘体とは、ばね弾性を有する索により互いに連結されていることを特徴とする請求項４から６までのいずれか一項に記載のパラシュート装置。
8. 機体部と、
   前記機体部の上方部に取り付けられて揚力及び推力を発生するメインロータと、
   飛行方向において前記機体部の後方部に取り付けられたテールブームと、
   前記テールブームの先端部に設けられて回転トルクを打ち消す推力を発生するテールロータと、
   前記メインロータ及び前記テールロータから離れる方向にパラシュートを射出するように前記テールブームに設けられたパラシュート装置と、
   を備え、
   前記パラシュート装置は、
   パラシュートと、
   一端が開口し他端が閉鎖して形成された第１筒部材と、
   前記第１筒部材内に収容され、一端が開口し他端が閉鎖して形成されて前記パラシュートを収容する第２筒部材と、
   前記第１筒部材の他端に設けられたガス発生装置と、を有し、
   前記第２筒部材は、前記ガス発生装置から発生したガスにより前記第１筒部材の開口部から進出可能であり、前記第２筒部材が前記第１筒部材の開口部から押し出された状態において、当該第２筒部材の先端が前記テールロータを超えた位置にある
   ことを特徴とする飛行装置。
9. 前記第１筒部材の開口部及び前記第２筒部材の開口部は、前記飛行方向において後方を向いていることを特徴とする請求項８に記載の飛行装置。
10. 前記第１筒部材の開口部の側に設けられており、前記第１筒部材からの前記第２筒部材の進出を可能にする孔を有するストッパ部材をさらに備え、
    前記第２筒部材は、他端側の外周面から突出した環状の突出部を有し、
    前記突出部は、前記第１筒部材の開口部からの前記第２筒部材の進出時に前記ストッパ部材と衝突し、
    前記ストッパ部材と前記突出部との衝突時に前記第２筒部材の開口部の位置が、前記第１筒部材及び前記第２筒部材の軸線に沿って前記テールロータの位置よりも後方になるように設けられている
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の飛行装置。
11. 前記機体部の前記テールブームとは反対の側にエアバッグ装置が設けられていることを特徴とする請求項８から１０までのいずれか一項に記載の飛行装置。

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