JPWO2019044125A1 - 飛行体 - Google Patents

Abstract

飛行体は、機体と、落下時において落下速度を調整可能なキャノピーと、キャノピーに一端部が接続されたブレークコードと、機体に設けられるとともにブレークコードの他端部が巻き取り可能な巻取装置（２０）と、外部の対象物との間の距離を検出するセンサ部（５）と、センサ部（５）の検出結果に基づいて巻取装置（２０）の動作を制御する制御部（６）とを備える。巻取装置（２０）は、駆動源としてのガス発生器（２１）を含み、制御部（６）は、センサ部（５）によって検出された距離が所定値以下である場合に、ガス発生器（２１）を作動させることでブレークコードの他端部が巻き取られるように巻取装置（２０）を動作させる。

Description

本発明は、例えばドローン等に代表されるような飛行体に関し、特に、落下時において落下速度を調整することができるパラグライダーを備えた飛行体に関する。

従来、各種の飛行体が知られている。飛行体には、旅客機やヘリコプターのような有人航空機に限られず、無人航空機も含まれる。特に近年、自律制御技術および飛行制御技術の発展に伴って、例えばドローンのような無人航空機の産業上における利用が加速しつつある。

ドローンは、例えば複数の回転翼を備えており、これら複数の回転翼を同時にバランスよく回転させることによって飛行する。その際、上昇および下降は、複数の回転翼の回転数を一律に増減させることによって行なわれ、前進および後退は、複数の回転翼の各々の回転数を個別に増減させることで機体を傾けることによって行なわれる。このような無人航空機の利用は、今後世界的に拡大することが見込まれている。

しかしながら、無人航空機の落下事故のリスクが危険視されており、無人航空機の普及の妨げとなっている。こうした落下事故のリスクを低減するために、安全装置としての無人航空機用パラシュート装置が製品化されつつある。このような無人航空機用パラシュート装置は、無人航空機の落下時において、展開させたパラシュートによって無人航空機の速度を減速させることで着地時の衝撃を低減するものである。

一方で、通常飛行時において、展開されたキャノピー（パラグライダーの翼型を成す部分）によって揚力を得ることにより、その飛行が可能となる無人モーターパラプレーンが知られている。例えば特開平１１−５９５９５号公報（特許文献１）には、プロペラを回転させる推進ユニットと、上述したキャノピーを含むパラグライダーと、機体を下降操縦するトグルとを備え、この推進ユニットおよびトグルを地上、海上等から遠隔操縦することにより、安全な無人飛行を可能にした無人モーターパラプレーンが開示されている。

この特許文献１に開示された無人モーターパラプレーンにおいては、トグルの駆動源であるモーターの引き込み動作により、キャノピーに接続された左右一対のブレークコード（コントロールライン）が引っ張られ、これにより下降速度を減速させて安全に着陸することができるように構成されている。

特開平１１−５９５９５号公報

しかしながら、飛行中の機体に何らかのトラブルが発生したり電波障害が発生したりした緊急時等において、飛行体を直ちに減速させる必要がある場合には、上記特許文献１に開示されるようなトグルは、その駆動源がモーターであるため、即応性の点において必ずしも十分とは言えない。そのため、ブレークコードを引き込む引込機構の駆動源として、より即応性が高いアクチュエータが求められている状況にある。特に、産業用の大型飛行体においては、機体の大型化に伴ってパラグライダーの大きさおよび重量も共に増大するため、即応性のみならずより強力なアクチュエータを備えたブレークコードの引込機構が必要になる。

さらに、上述した緊急時等においては、操作者による飛行体の方向制御が困難になる場合も想定され、その場合には、着地直前または障害物と接触する直前等において自動的に飛行体の飛行速度が減速されることが望ましい。

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、着地直前または障害物と接触する直前等において、予め展開させたパラグライダーのブレークコードを自動的に瞬時に引き込むことができ、これにより飛行体の速度を十分に減速させることができる飛行体を提供することを目的とする。

本発明に基づく飛行体は、機体と、推進機構と、キャノピーと、ブレークコードと、巻取装置と、センサ部と、制御部とを備えている。上記推進機構は、上記機体を推進させるものであり、上記機体に設けられている。上記キャノピーは、空気をはらむことで翼型を成し、落下時において落下速度を調整することができる。上記ブレークコードは、上記キャノピーに一端部が接続されており、上記巻取装置は、上記機体に設けられており、上記ブレークコードの他端部が巻き取り可能である。上記センサ部は、外部の対象物との間の距離を検出するものであり、上記制御部は、上記センサ部の検出結果に基づいて上記巻取装置の動作を制御する。上記巻取装置は、駆動源としてのガス発生器を含んでおり、上記制御部は、上記センサ部によって検出された距離が所定値以下である場合に、上記ガス発生器を作動させることで上記ブレークコードの上記他端部が巻き取られるように上記巻取装置を動作させるものである。

ここで、上述したキャノピーおよびブレークコードは、一般にパラグライダーを構成する部材であるが、展開状態において揚力または浮力が発生することで飛行体を減速させることができるものであれば、キャノピーおよびブレークコードを含む部材は、パラグライダーに限られるものではない。パラグライダーは、概ねアスペクト比が１以上の翼形状を有しており、飛行体と連結部材（一般に、コードあるいはラインと称される）を介してつながっている。この連結部材には、上述したブレークコードと呼ばれる舵取り用のコードが含まれており、当該ブレークコードは、翼の左右端に繋がっている。このブレークコードを引っ張ることにより、翼断面に加わる種々の応力を変化させることができ、結果として滑空、旋回および急激な減速を行なうことができる。このため、パラグライダーは、パラシュートではできない、滑空、旋回および急激な減速を行なうことができる。同様の構成を有するものとして、ロガロタイプ、トライアングルタイプのパラグライダーも存在する。また、ラムエアを利用して翼形状を保つために、パラグライダーは、エアインテーク（後述する空気取り込み口）の有るものが主流ではあるが、このエアインテークが無いものも存在する。安定した飛行を行なうためには、エアインテーク付きのパラグライダーを用いることがより好ましい。なお、軽量化を図る観点からは、シングルサーフェスタイプのパラグライダー（すなわち、エアインテークが無いもの）を用いることが好ましい。さらに、プロペラ等の推進装置を別途設けることにより、強制的に推進力を得て飛行できるタイプのパラグライダーを用いてもよい。

上記本発明に基づく飛行体にあっては、上記巻取装置が、巻取方向に向けて回転することで上記ブレークコードを巻き取る巻取軸と、所定方向に向けて回転することで上記巻取軸を上記巻取方向に回転させることができる回転部材と、上記回転部材側に向けて移動可能な移動部材とを含んでいてもよく、その場合には、上記回転部材に、複数の第１歯が設けられているとともに、上記移動部材に、上記複数の第１歯に噛合可能な複数の第２歯が設けられていることが好ましい。この場合においては、上記ガス発生器にて発生したガスの圧力を受けて上記移動部材が上記回転部材側に向けて移動することにより、上記複数の第２歯が上記複数の第１歯に噛合し、これにより上記回転部材が上記所定方向に向けて回転することが好ましい。

上記本発明に基づく飛行体にあっては、上記巻取装置が、巻取方向に向けて回転することで上記ブレークコードを巻き取る巻取軸と、所定方向に向けて回転することで上記巻取軸を上記巻取方向に回転させることができる回転部材と、上記回転部材側に向けて移動可能であるとともに、上記所定方向に向けて回転することで上記回転部材を上記所定方向に向けて回転させることができるリング状部材と、上記リング状部材に動力を伝達する動力伝達部とを含んでいてもよく、また、上記動力伝達部が、パイプ状部材と、上記パイプ状部材に移動可能に収容された動力伝達要素と、上記動力伝達要素を押圧可能なピストンとを有していてもよく、その場合には、上記回転部材に、複数の第１歯が設けられているとともに、上記回転部材に、上記複数の第１歯に噛合可能な複数の第２歯と、上記動力伝達要素に係合可能な複数の第３歯とが設けられていることが好ましい。この場合においては、上記ガス発生器にて発生したガスの圧力を受けて上記ピストンが上記動力伝達要素を押圧して移動させることで上記動力伝達要素によって伝達される動力を受けて上記リング状部材が上記回転部材側に向けて移動することにより、上記動力伝達要素が上記複数の第３歯に係合するとともに上記複数の第２歯が上記複数の第１歯に噛合し、これにより上記回転部材が上記所定方向に向けて回転することが好ましい。

上記本発明に基づく飛行体にあっては、上記ガス発生器が、火薬または推進薬の燃焼によってガスを発生させるものであることが好ましい。

上記本発明に基づく飛行体は、上記機体に設けられるとともに上記ブレークコードを操作可能な操作機構を備えていてもよく、その場合には、上記操作機構が、上記ブレークコードの上記他端部を巻き取りおよび繰り出し可能なものであるとともに、駆動源としての駆動部を含んでいてもよい。また、この場合においては、上記巻取装置は、上記操作機構に含まれることになる。その場合において、上記制御部は、上記センサ部の検出結果に基づいて上記操作機構の動作を制御するものであることが好ましく、また、上記制御部が、上記センサ部によって検出された距離が上記所定値よりも大きい場合に、上記駆動部を制御することで上記操作機構の動作を制御するものであることが好ましい。

上記本発明に基づく飛行体にあっては、上記センサ部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、ＧＮＳＳ装置、レーザーセンサ、超音波センサ、赤外線センサ、ミリ波レーダー、サブミリ波レーダー、速度センサおよび風向検知センサのうち少なくとも１つ以上を含んでいることが好ましい。

本発明によれば、着地直前または障害物と接触する直前等において、予め展開させたパラグライダーのブレークコードを自動的に瞬時に引き込むことができ、これにより飛行体の速度を十分に減速させることができる飛行体とすることができる。

実施の形態に係る飛行体のパラグライダーが展開した後の状態を示す模式正面図である。 実施の形態に係る飛行体の機能ブロックの構成を示す図である。 図１に示すパラグライダーの左右一対の操作機構を示す模式図である。 図３に示すＡ−Ａ線に沿った模式断面図であり、（Ａ）は、巻取装置の初期状態を示す図、（Ｂ）は、巻取装置の動作後の状態を示す図である。 実施の形態に係る飛行体の緊急時の制御の流れを示すフロー図である。 変形例に係る飛行体の巻取装置の模式断面図であり、（Ａ）は、巻取装置の初期状態を示す図、（Ｂ）は、巻取装置の動作中の状態を示す図、（Ｃ）は、巻取装置の動作後の状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、飛行体としての無人航空機であるドローンに本発明を適用した場合を例示するものである。

図１は、実施の形態に係る飛行体のパラグライダーが展開した後の状態を示す模式正面図である。図１に示すように、飛行体３０は、機体３１と、機体３１に設けられるとともに当該機体３１を推進させる１つ以上の推進機構（例えばプロペラ等）３２と、機体３１の下部に設けられた複数の脚部３３と、機体３１に設けられた安全装置としてのパラグライダー装置１００とを備えている。パラグライダー装置１００は、パラグライダー１と、操作機構１０とを主として有しており、パラグライダー１は、キャノピー２と、ブレークコード４とを主として含んでいる。

図２は、本実施の形態に係る飛行体の機能ブロックの構成を示す図である。図２に示すように、パラグライダー装置１００は、上述したパラグライダー１および操作機構１０に加え、センサ部５、制御部６およびバッテリ７を有しており、飛行体３０に搭載可能に構成されている。ここで、センサ部５、制御部６およびバッテリ７は、パラグライダー装置１００に一体化されていてもよいし、パラグライダー装置１００の本体部とは別に機体３１に設けられていてもよい。

ここで、パラグライダー１のキャノピー２およびブレークコード４は、通常時（パラグライダー１の展開前）において、機体３１に設けられた円筒状の筒部４０（図１参照）内において折り畳まれて収納されており、緊急時において、飛行体３０の制御機構（図示せず）等から出力された異常信号を受信した射出装置（図示せず）などの起動により、筒部４０内から外部に射出された後に展開することにより、図１に示した展開状態となるものである。

図１を参照して、パラグライダー１は、空気をはらむことによって全体で翼型を成すキャノピー２と、当該キャノピー２から下方に向かって延びて飛行体３０に連結された複数の吊下索３と、上述した左右一対のブレークコード４とを含んでいる。

展開状態においては、キャノピー２は、パラグライダー１を前方から見た場合に、飛行体３０の上方で左右方向に略円弧状に広がる形状を成している。また、吊下索３は、４本ずつ左右対称となるように、キャノピー２から飛行体３０へと延設されている。

左右一対のブレークコード４は、飛行体３０の操縦を行なうものである。左右一対のブレークコード４の各々は、一端部がキャノピー２に接続されており、他端部が後述する左右一対の操作機構１０のリール１４（図２および図３参照）に接続されている。より詳細には、左右一対のブレークコード４の各々は、一端部が４本ずつ対称的に途中から枝分かれしており、当該枝分かれした部分の先端の各々が、キャノピー２の後端縁部分に接続されているとともに、枝分かれしていない他端部の先端が、操作機構１０のリール１４に接続されている。なお、左右一対のブレークコード４の各々の一端部は、必ずしも枝分かれしている必要はなく、枝分かれすることなく直接キャノピー２に接続されていてもよい。

ここで、緊急時にパラグライダー１が展開した状態にある飛行体３０においては、左右一対のブレークコード４の操作によってキャノピー２を変形させ、これにより受ける風圧抵抗を変えることで旋回、上昇または下降の操縦が行われるように構成されている。例えば、飛行体３０を右旋回させる場合は、右側のブレークコード４を引いてキャノピー２の右側部の抵抗を増大させることにより、キャノピー２の右側部分の速度を減速させて方向転換を行なうことができる。また、飛行体３０を着地させる場合は、左右一対のブレークコード４を引いてキャノピー２全体の抵抗を増大させることにより、下降速度を減速させて着地を行なうことができる。なお、ブレークコード４を引く操作とは、操作機構１０のリール１４によってブレークコード４を巻き取る操作のことである。

図３は、図１に示すパラグライダーの左右一対の操作機構を示す模式図である。図３に示すように、左右一対の操作機構１０の各々は、支持台１１と、駆動部としてのサーボモーター１２と、リールシャフト１３と、リール１４と、巻取装置としてのブレークコード巻取装置２０とを備えている。左右一対の操作機構１０は、左右一対のブレークコード４に対応して設けられている。

支持台１１は、飛行体３０の筒部４０内において、機体３１の上部に固定されている。サーボモーター１２は、支持台１１の一端側の側部に固定されており、リールシャフト１３の一端部と一体化した出力軸を有している。リールシャフト１３の他端部は、後述するブレークコード巻取装置２０の巻取軸２２と結合して一体化している。リール１４は、リールシャフト１３を中心に回転可能に支持されている。これらの構成により、左右一対の操作機構１０の各々は、サーボモーター１２により、リール１４にブレークコード４を巻き取る操作、および、リール１４からブレークコード４を繰り出す操作を適宜行なうことができる。

図４は、図３に示すＡ−Ａ線に沿った模式断面図であり、図４（Ａ）は、巻取装置の初期状態を示す図、図４（Ｂ）は、巻取装置の動作後の状態を示す図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、ブレークコード巻取装置２０は、リールシャフト１３を介してリール１４に接続された巻取軸２２と、複数の第１歯としての複数の回転歯２３ａを有した回転部材２３と、複数の第２歯として複数の移動歯２４ａを有した移動部材２４と、作動することで発生したガス圧で移動部材２４を筒部材２６の内壁に沿って移動させることが可能な駆動源としてのガス発生器２１とを備えている。ブレークコード巻取装置２０は、支持台１１の他端側の側部に設けられている。

回転部材２３は、箱状のケース２５内に設けられているとともに巻取軸２２の先端部に固定されており、巻取軸２２が軸回りに回転した場合に同じ方向に向けて回転する。すなわち、回転部材２３が図４（Ａ）に示す円弧状の矢印方向に向けて回転した場合に、巻取軸２２およびリールシャフト１３は、巻取方向に向けて回転する。

移動部材２４は、一端部が閉塞されるとともに他端部がケース２５の内部に連通した筒部材２６内に摺動可能に挿入されている。筒部材２６の内部には、移動部材２４と対向する位置にガス発生器２１が設けられており、移動部材２４とガス発生器２１との間には、空間２７が形成されている。この空間２７には、ガス発生器２１において発生したガスが供給されるように構成されている。

移動部材２４がガスの圧力を利用して回転部材２３側に向けて移動することにより、複数の移動歯２４ａは、複数の回転歯２３ａに噛合される。これにより、回転部材２３は、図４（Ａ）に示す円弧状の矢印方向に向けて回転する。したがって、ブレークコード巻取装置２０においては、ガス発生器２１の作動によって巻取軸２２およびリールシャフト１３が巻取方向へ回転することになり、リール１４にブレークコード４が巻き取られることになる。

ここで、ガス発生器２１は、小型軽量のものであり、ガス発生剤が充填されたカップ体と、ガス発生剤を着火させるための点火器と、点火器を保持するホルダとを備えるものである。当該ガス発生器２１は、たとえばいわゆるＭＧＧ（マイクロガスジェネレータ）によって構成されるが、ガスを発生させることができるものであれば、どのようなものであってもよい。なお、ガス発生剤は、点火器が作動することによって生じた熱粒子によって着火されることで燃焼し、これによってガスを発生させる薬剤（火薬または推進薬）である。

一般に、ガス発生器は、非火薬式のものと火薬式のものとに大別される。非火薬式のものの主流は、二酸化炭素や窒素等のガスを封入したガスボンベに、針等の鋭利部材と圧縮したバネとを連結しておき、バネが有するバネ力を利用して鋭利部材を飛ばし、これをボンベを封止している封板に衝突させてガスを放出させるものである。このとき、バネの圧縮力を解放するために、通常はサーボモーター等の駆動源が使用される。一方、火薬式のものは、点火器単体からなるものであってもよいし、上述したように点火器とガス発生剤とを組み合わせたものであってもよい。また、火薬の力で小型のガスボンベにおける封板を開裂させ、内部のガスを外部へと排出するハイブリッド型、ストアード型のガス発生器を使用してもよい。この場合、ガスボンベ内の加圧ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、窒素、二酸化炭素などの不燃性のガスあるいはこれらの混合物を用いることができる。また、加圧ガスが放出される際に確実に移動部材２４を移動させるために、ガス発生組成物やテルミット組成物等からなる発熱体をガス発生器に具備させてもよい。さらにガス発生器には、必要に応じてフィルタまたは／およびガス流量を調整するオリフィス等が設けられていてもよい。

ガス発生剤としては、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体としてガス発生剤が形成される。燃料としては、たとえばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体等又はこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジン、硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、又は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダ、スラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダ、又は、合成ヒドロタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。また、ニトロセルロースを主成分としたシングルベース火薬、ダブルベース火薬、トリプルベース火薬を用いてもよい。

また、ガス発生剤の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものとしては、成形体内部に貫通孔を有する有孔状（たとえば単孔筒形状又は多孔筒形状等）のものも利用される。また、ガス発生剤の形状の他にもガス発生剤の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズおよび充填量を適宜選択することが好ましい。

図２を参照して、センサ部５は、飛行体３０と外部の対象物（障害物あるいは着地点）との間の距離を検出し、検出した距離情報である距離検出信号を制御部６に出力するよう構成されている。また、センサ部５は、飛行体３０の高度を検出し、検出した高度情報である高度検出信号を制御部６に出力するように構成されていてもよい。なお、センサ部５としては、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム）装置、レーザーセンサ、超音波センサ、赤外線センサ、ミリ波レーダー、サブミリ波レーダー、速度センサおよび風向検知センサのうち少なくとも１つ以上を含むものであることが好ましい。

制御部６は、必要に応じて作動信号を送信して左右一対の操作機構１０をそれぞれ制御するものであり、例えば左右一対の操作機構１０の各々のサーボモーター１２を作動または停止させる信号を出力したり、左右一対のブレークコード巻取装置２０の各々のガス発生器２１に起動信号を出力したりするように構成されている。また、制御部６は、センサ部５からリアルタイムで距離検出信号を受信し、受信した距離検出信号に応じて左右一対のブレークコード巻取装置２０を作動させるか否かの判断を行なうように構成されている。

図５は、本実施の形態に係る飛行体の緊急時の制御の流れを示すフロー図である。次に、図５を参照して、飛行中に飛行体３０が緊急事態に陥った場合（すなわち緊急時）の飛行体３０の制御処理について説明する。

まず、飛行中に飛行体３０が緊急事態に陥った場合には、飛行体３０の制御機構は、パラグライダー装置１００の射出装置（図示せず）に異常信号を送信する。この異常信号を受信したパラグライダー装置１００の射出装置は、パラグライダー１を飛行体３０の筒部４０内から射出し、図１に示した状態となるように展開させる（ステップＳ１）。

続いて、飛行体３０は、徐々にその高度を下げて着地する態勢に入るが、パラグライダー１の展開後において、制御部６は、センサ部５から距離検出信号を受信し（ステップＳ２）、その距離検出信号に基づいて外部の対象物（障害物あるいは着地点）との間の距離が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

制御部６によって外部の対象物との間の距離が所定値以下であると判定された場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、制御部６は、作動信号を送信して左右一対のブレークコード巻取装置２０を同時に作動させる（ステップＳ４）。これにより、左右一対のブレークコード４の巻き取りが行なわれる。

一方、制御部６によって外部の対象物との間の距離が所定値よりも大きいと判定された場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、ステップＳ２に戻り、引き続きセンサ部５から距離検出信号を受信し、ステップＳ３の処理へと移行する。なお、制御部６によって外部の対象物との間の距離が所定値以下であると判定されるまでの間は、制御部６は、左右一対の操作機構１０の各々を制御することでサーボモーター１２を用いたブレークコード４の巻き取り操作および繰り出し操作を適宜行なう。

以上のように構成された飛行体３０においては、飛行中の緊急時においてパラグライダー１が展開することにより、落下速度を減速させつつ、以下の制御が行なわれることになる。すなわち、制御部６によって左右一対の操作機構１０の各々のサーボモーター１２を作動または停止させることにより、左右一対のブレークコード４の巻き取り量を調整し、これにより飛行体３０の飛行方向を制御することができる。さらには、たとえば、着地直前において高度が所定値まで低下した場合に、または、着地点以外の障害物との間の距離が所定距離にまで近づいている場合に、制御部６は、バッテリ７からの電源を左右のブレークコード巻取装置２０のガス発生器２１に供給するように制御し、これによりガス発生器２１を作動させる。

このとき、ガス発生器２１において、ガス発生剤の燃焼によって瞬時に大量のガスが発生し、そのガス圧によってガス発生器２１のカップ体が破断され、高い圧力のガスが筒部材２６内の空間２７に供給される。これにより、瞬時に移動部材２４が図４（Ａ）の白抜き矢印方向に移動することになり、移動部材２４の移動歯２４ａが回転部材２３の回転歯２３ａと噛み合い、回転部材２３を回転させることで巻取軸２２およびリールシャフト１３を回転させることになる。図４（Ｂ）に示すように、最終的には、移動部材２４は最大限度位置まで移動することになり、その後はこの状態が維持されることになる。

このような左右一対のブレークコード巻取装置２０の動作により、左右一対のブレークコード４は、左右一対の操作機構１０の各々のリール１４によって瞬時に最大限度まで巻き取られることになる。したがって、飛行体３０は、たとえば着地直前において、左右一対のブレークコード４を瞬時に最大限度まで引くことで下降速度を十分に減速させることができることになり、この左右一対のブレークコード４が最大限度にまで巻き取られた状態が維持されることで軟着地することができる。あるいは、飛行体３０は、外部の障害物への衝突直前において、同様の動作を行なうことによって当該外部の障害物に衝突する際の衝撃を緩和させることができる。なお、ブレークコード巻取装置２０の駆動源として、ガス発生器２１を利用しているため、飛行体３０の総重量が大幅に増加することなく上記効果を得ることができる。

ここで、左右一対のブレークコード巻取装置２０による飛行体３０の落下速度の減速の程度としては、たとえばブレークコード４を引き始める際の飛行体３０の減速度を１［Ｇ］とし、ガス発生器２１が作動してブレークコード４が引き終わるまでの時間を０．１［ｓ］とすると、飛行体３０の総重量が１０００［ｋｇ］である場合に、たとえば１．３［ｍ／ｓ］以下になるように減速させることが好ましい。

なお、左右一対のブレークコード巻取装置２０による飛行体３０の落下速度の減速を開始させるべき上述した飛行体３０と外部の対象物との間の距離（閾値）については、センサ部５に含まれるセンサ種によってその最適値は異なることになるが、たとえば超音波センサを利用する場合には、これを６［ｍ］以内の所定の値とすることができ、他の種類のセンサを利用する場合には、好ましくは２０［ｍ］以内の所定の値とすることができる。

図６は、変形例に係る飛行体の巻取装置の模式断面図であり、図６（Ａ）は、巻取装置の初期状態を示す図、図６（Ｂ）は、巻取装置の動作中の状態を示す図、図６（Ｃ）は、巻取装置の動作後の状態を示す図である。上述した実施の形態においては、巻取装置として、図４において示した構成のブレークコード巻取装置２０を用いた場合を例示したが、これに代えて、図６において示した構成のブレークコード巻取装置５０を用いることとしてもよい。以下、当該ブレークコード巻取装置５０について説明する。

図６に示すように、ブレークコード巻取装置５０は、リング状部材としてのリングギア５１と、緊急時にリングギア５１に動力を伝達する動力伝達部６０（動力伝達手段）とを備えている。動力伝達部６０は、リングギア５１に設けられた複数の第３歯としての複数の外歯５１ａに係合可能に構成された動力伝達要素としての複数の球状部材６１と、当該複数の球状部材６１を収容するパイプ状部材６２と、当該パイプ状部材６２の端部に配置された駆動源としてのガス発生器６３（上記ガス発生器２１と同様のもの）と、当該ガス発生器６３から発生したガスを受けて複数の球状部材６１を押圧するピストン６４と、複数の球状部材６１の通路７１が内部に形成されてなるハウジング７０とを有している。

ハウジング７０は、支持台１１（図３参照）の上述した他端側の側部に設けられている。パイプ状部材６２は、支持台１１およびパラグライダー１のブレークコード４（図３等参照）に接触しないように湾曲状に構成されている。巻取軸８０は、リールシャフト１３（図３参照）に追従して回転可能なものであり、当該巻取軸８０には、ピニオンギア８１（回転部材）が同心軸上に配置されて接続されている。ピニオンギア８１の外周に形成された複数の第１歯としての複数の外歯８１ａは、リングギア５１の内周に形成された複数の第２歯としての複数の内歯５１ｂと噛合可能に構成されている。

なお、図６（Ａ）に示すように、初期状態（動作前）においては、ピニオンギア８１の複数の外歯８１ａとリングギア５１の複数の内歯５１ｂとの間にはクリアランスが設けられており、巻取軸８０およびピニオンギア８１は、リングギア５１と干渉することなく回転可能な状態に構成されている。すなわち、初期状態においては、ブレークコード巻取装置５０は動作しておらず、リールシャフト１３が回転自在であり、ブレークコード４の送り出しが可能になっている状態である。

また、リングギア５１の複数の外歯５１ａの間には、最も先端側に位置する最初の球状部材６１のみに係合可能な谷間と、二番目以降の球状部材６１に二つずつ係合可能な複数の谷間とが形成されている。

また、パイプ状部材６２内には複数の球状部材６１が充填されており、初期状態においては、リングギア５１の複数の外歯５１ａによって移動しないように係止されている。ハウジング７０の内側には、側壁に沿って複数の球状部材６１がリングギア５１の外周に沿って移動できるように通路７１が形成されている。

一方、パイプ状部材６２内に収容された複数の球状部材６１の最後尾側には、ピストン６４が配置されている（図６（Ｂ）参照）。パイプ状部材６２の終端部には、上述したようにガス発生器６３が配置されている。

このような構成のブレークコード巻取装置５０が設けられた飛行体においては、着地直前または外部の対象物への衝突直前において、ガス発生器６３が作動することになり、当該ガス発生器６３から高圧ガスがパイプ状部材６２内に噴出される。この高圧ガスの噴出により、ピストン６４は、パイプ状部材６２の内面に密着して高圧ガスの漏洩を防止しながらパイプ状部材６２内を摺動する。このピストン６４の摺動により、一列に並んだ複数の球状部材６１が押圧されることになり、これら複数の球状部材６１がパイプ状部材６２内を移動する。

図６（Ａ）を参照して、パイプ状部材６２から押し出された最初の球状部材６１は、リングギア５１の外歯５１ａに係合しつつリングギア５１を押圧する。これにより、リングギア５１は、ピニオンギア８１側に向けて移動する。その結果、リングギア５１の複数の内歯５１ｂとピニオンギア８１の複数の外歯８１ａとが所定位置において噛合し、リングギア５１の回転によってピニオンギア８１が回転することになる。これにより、巻取軸８０およびリールシャフト１３が巻取方向に回転し始める。

続いて、図６（Ｂ）に示すように、ガス発生器６３から供給される高圧ガスによって複数の球状部材６１が順次パイプ状部材６２から放出されることになり、放出された複数の球状部材６１の各々は、リングギア５１の複数の外歯５１ａのうちの対応するものに係合してリングギア５１を回転させた後に、リングギア５１から離脱して通路７１に沿って移動することになる。

そして、図６（Ｃ）に示すように、複数の球状部材６１が互いに押し合うことで最初の球状部材６１が通路７１の終端部７１ａに到達した時点で、これら複数の球状部材６１は、その移動を停止する。なお、その後はこの状態が維持されることになる。

このような構成のブレークコード巻取装置５０とした場合にも、上述した実施の形態に係るブレークコード巻取装置２０とした場合と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した複数の球状部材は、動力伝達要素の一構成例に過ぎず、リングギアに動力を伝達することができるものであるなら、どのようなものにてこれを構成してもよい。たとえば、リングギアの各外歯の形状および位置に合わせた部分を有した可撓性の樹脂製またはゴム製の長尺部材にて動力伝達要素を構成してもよい。このように構成した場合にも、ブレークコード巻取装置の動作時において、リングギアを回転させることができるとともに、リングギアをピニオンギアに向けて移動させることができる。

また、上述した実施の形態および変形例においては、ブレークコード巻取装置を左右一対のブレークコードに対応させて２つ設けることとした場合を例示して説明を行なったが、１つのブレークコード巻取装置を用いて左右一対のブレークコードを巻き取るように構成することとしてもよい。

以上において説明した実施の形態およびその変形例の開示内容の特徴的な構成を項立てて要約すれば、以下のとおりとなる。

（１）本発明のパラグライダーの減速装置は、飛行体に設けられ、前記飛行体の落下速度を調整可能なパラグライダーの減速装置であって、空気をはらむことにより全体で翼型を成すキャノピーを有したパラグライダーと、前記キャノピーの後端縁部分に一端部が枝分かれして設けられたブレークコード、または、一端部から直接繋がったブレークコードと、駆動源となるガス発生器を有し、前記ブレークコードの他端部を巻き取るブレークコード巻取装置と、前記飛行体と障害物との距離、前記飛行体の速度、前記飛行体の周囲の風向きを検出するセンサ部と、前記センサ部が検出した情報を基に、前記ガス発生器の作動を制御する制御部と、を備え、前記センサ部によって検出された前記距離が所定距離以下であった場合、前記制御部は、前記ガス発生器を作動させ、前記ブレークコード巻取装置によって前記ブレークコードを巻き取り、前記パラグライダーの下降速度をさらに減速させる制御を行うことを特徴とするものである。ブレークコード巻取装置は、１つでも、２つ以上でもよい。精度のよい制御性、軽量性、経済性を鑑みて、適宜選択される。また、ブレークコードは、操舵するための制御用と着陸直前時または障害物と接触する直前時などに緊急で減速するための巻取装置用にそれぞれ分岐させてもよいし、用途別に別系統で複数本あってもよい。

（２）上記（１）のパラグライダーの減速装置においては、前記ブレークコード巻取装置が、所定方向へ回転することによって前記ブレークコードを巻き取り可能な巻取軸と、複数の回転歯が設けられ、前記所定方向へ回転することで前記巻取軸を前記所定方向へ回転させることが可能な回転部材と、複数の移動歯が設けられ、前記ガス発生器において発生したガスの圧力を利用することによって前記回転部材側へ移動することで、前記移動歯が前記回転歯に噛合されて前記回転部材を前記所定方向へ回転させる移動部材と、を備えていることが好ましい。

（３）別の観点として、上記（１）のパラグライダーの減速装置においては、前記ブレークコード巻取装置が、所定方向へ回転することによって前記ブレークコードを巻き取り可能な巻取軸と、複数の回転歯が設けられ、前記所定方向へ回転することで前記巻取軸を前記所定方向へ回転させることが可能な回転部材と、外周側に設けられた外歯と、前記回転部材の前記回転歯に係合可能に内周側に設けられた内歯と、を有した環状のリングギアと、前記リングギアに動力を伝達する動力伝達手段と、を備え、前記動力伝達手段が、前記リングギアの外歯に係合可能に構成された動力伝達部材と、前記動力伝達部材を収容するパイプと、前記パイプの端部に配置された前記ガス発生器から発生したガスを受けて前記動力伝達部材を押圧するピストンと、内部に前記動力伝達部材の通路を有しているハウジングと、を備えているものであってもよい。

（４）上記（１）乃至（３）のパラグライダーの減速装置においては、前記ガス発生器が、火薬または推進薬の燃焼によりガスを発生させるものであることが好ましい。

（５）上記（１）乃至（４）のパラグライダーの減速装置においては、センサ部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、ＧＮＳＳ装置（ＧＰＳ装置）、レーザーセンサ、超音波センサ、赤外線センサ、ミリ波レーダー、サブミリ波レーダー、速度センサ、および風向検知センサのうち少なくとも１つ以上を含むものであることが好ましい。

（６）本発明の飛行体は、機体と、前記機体に設けられる上記（１）乃至（５）のパラグライダーの減速装置と、前記機体に結合され、前記機体を推進させる１個又は複数個の推進機構と、を備えるものである。

なお、上述のパラグライダーの中には、上記と同様の構成をしたもので、ロガロタイプのパラグライダーも存在する。また、ラムエアを利用して翼形状を保つために、パラグライダーは、エアインテークのあるものが主流であるが、無いものも存在する。安定した飛行を行うためには、エアインテーク付のパラグライダーがより好ましい。さらに、プロペラ等の推進装置をつけて、強制的に推進力を得て飛行できるパラグライダーでもよい。

本発明のパラグライダーの減速装置によれば、飛行中の飛行体が緊急状態となっている場合において、ブレークコード巻取装置を作動させ、落下速度が最小限になるように、ブレークコードを瞬時に巻き取ることができる。これにより、本発明のパラグライダーの減速装置が適用された飛行体は、たとえば、着陸直前時においては、下降速度を十分に減速させることができるので、軟着陸することが可能となり、障害物との衝突直前時においては、さらに落下速度を低下させることができるようになるので、衝突の衝撃をより緩和することができる。また、ブレークコード巻取装置の駆動源として、ガス発生器を利用しているので、上記効果を比較的軽量な状態で達成することができる。すなわち、本発明のパラグライダーの減速装置によれば、産業用の大型飛行体に適用しても、十分に上記各効果を達成することができる。また、本発明のパラグライダーの減速装置を適用した飛行体は、本発明のパラグライダーの減速装置の効果を享受したものとすることができる。

今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって画定され、また請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ パラグライダー、２ キャノピー、３ 吊下索、４ ブレークコード、５ センサ部、６ 制御部、７ バッテリ、１０ 操作機構、１１ 支持台、１２ サーボモーター、１３ リールシャフト、１４ リール、２０ ブレークコード巻取装置、２１ ガス発生器、２２ 巻取軸、２３ 回転部材、２３ａ 回転歯、２４ 移動部材、２４ａ 移動歯、２５ ケース、２６ 筒部材、２７ 空間、３０ 飛行体、３１ 機体、３３ 脚部、４０ 筒部、５０ ブレークコード巻取装置、５１ リングギア、５１ａ 外歯、５１ｂ 内歯、６０ 動力伝達部、６１ 球状部材、６２ パイプ状部材、６３ ガス発生器、６４ ピストン、７０ ハウジング、７１ 通路、７１ａ 終端部、８０ 巻取軸、８１ ピニオンギア、８１ａ 外歯、１００ パラグライダー装置。

Claims (6)

1. 機体と、
   前記機体に設けられるとともに前記機体を推進させる推進機構と、
   空気をはらむことで翼型を成し、落下時において落下速度を調整可能なキャノピーと、
   前記キャノピーに一端部が接続されたブレークコードと、
   前記機体に設けられるとともに前記ブレークコードの他端部が巻き取り可能な巻取装置と、
   外部の対象物との間の距離を検出するセンサ部と、
   前記センサ部の検出結果に基づいて前記巻取装置の動作を制御する制御部とを備え、
   前記巻取装置が、駆動源としてのガス発生器を含み、
   前記制御部が、前記センサ部によって検出された距離が所定値以下である場合に、前記ガス発生器を作動させることで前記ブレークコードの前記他端部が巻き取られるように前記巻取装置を動作させるものである、飛行体。
2. 前記巻取装置が、
   巻取方向に向けて回転することで前記ブレークコードを巻き取る巻取軸と、
   所定方向に向けて回転することで前記巻取軸を前記巻取方向に回転させることができる回転部材と、
   前記回転部材側に向けて移動可能な移動部材とを含み、
   前記回転部材には、複数の第１歯が設けられ、
   前記移動部材には、前記複数の第１歯に噛合可能な複数の第２歯が設けられ、
   前記ガス発生器にて発生したガスの圧力を受けて前記移動部材が前記回転部材側に向けて移動することにより、前記複数の第２歯が前記複数の第１歯に噛合し、これにより前記回転部材が前記所定方向に向けて回転する、請求項１に記載の飛行体。
3. 前記巻取装置が、
   巻取方向に向けて回転することで前記ブレークコードを巻き取る巻取軸と、
   所定方向に向けて回転することで前記巻取軸を前記巻取方向に回転させることができる回転部材と、
   前記回転部材側に向けて移動可能であるとともに、前記所定方向に向けて回転することで前記回転部材を前記所定方向に向けて回転させることができるリング状部材と、
   前記リング状部材に動力を伝達する動力伝達部とを含み、
   前記動力伝達部は、パイプ状部材と、前記パイプ状部材に移動可能に収容された動力伝達要素と、前記動力伝達要素を押圧可能なピストンとを有し、
   前記回転部材には、複数の第１歯が設けられ、
   前記回転部材には、前記複数の第１歯に噛合可能な複数の第２歯と、前記動力伝達要素に係合可能な複数の第３歯とが設けられ、
   前記ガス発生器にて発生したガスの圧力を受けて前記ピストンが前記動力伝達要素を押圧して移動させることで前記動力伝達要素によって伝達される動力を受けて前記リング状部材が前記回転部材側に向けて移動することにより、前記動力伝達要素が前記複数の第３歯に係合するとともに前記複数の第２歯が前記複数の第１歯に噛合し、これにより前記回転部材が前記所定方向に向けて回転する、請求項１に記載の飛行体。
4. 前記ガス発生器が、火薬または推進薬の燃焼によってガスを発生させるものである、請求項１から３のいずれかに記載の飛行体。
5. 前記機体に設けられるとともに前記ブレークコードを操作可能な操作機構を備え、
   前記操作機構は、前記ブレークコードの前記他端部を巻き取りおよび繰り出し可能なものであるとともに、駆動源としての駆動部を含み、
   前記巻取装置は、前記操作機構に含まれ、
   前記制御部は、前記センサ部の検出結果に基づいて前記操作機構の動作を制御するものであり、
   前記制御部が、前記センサ部によって検出された距離が前記所定値よりも大きい場合に、前記駆動部を制御することで前記操作機構の動作を制御するものである、請求項１から４のいずれかに記載の飛行体。
6. 前記センサ部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、ＧＮＳＳ装置、レーザーセンサ、超音波センサ、赤外線センサ、ミリ波レーダー、サブミリ波レーダー、速度センサおよび風向検知センサのうち少なくとも１つ以上を含んでいる、請求項１から５のいずれかに記載の飛行体。