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技術 地面効果滑走機

出願人 高木英治水谷紀雄
発明者 水谷紀雄高木英治
出願日 2019年3月25日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-056734
公開日 2020年10月1日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-157816
状態 特許登録済
技術分野 両用車両 飛行船・気球・飛行機
主要キーワード 側方支柱 可動ジョイント 方向制御板 三角翼 メイン支柱 地面効果 狭小空間 展開角度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月1日)のものです。
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図面 (5)

課題

本体の上方に三角翼を固定することで、三角翼が揚力の発生を、本体が地面効果の発生を分担し、幅方向コンパクトな地面効果滑走機を提供すること。

解決手段

キールと、前記キールに前端が固定され、所定角度を持って後退する左右2本のスパーとの間に可撓性を有する翼皮展張して形成される三角翼と、支柱を介して前記三角翼のキールを、取り付け角度可変に支持し、推進装置装備した本体と、を有する地面効果滑走機であって、 前記本体の底面は、前記本体の前方に反り上がる側面形状を有する、少なくとも一部が平らな第1底面と、前記第1底面より後方に配置され、且つ第1底面より高い位置に配置される、少なくとも一部が平らな第二底面と、前記第1底面と前記第2底面との間に形成される段差を有することを特徴とする。

概要

背景

地面効果により水上を滑走する装置として、と海面との間に狭小空間を設けて、この部分に地面効果を発生させる構造が、依然から研究され、下記の特許文献に開示されている(特許文献1、特許文献2)。

一方で、水面に浮く船体に、翼を装着することで、水面から離陸し、また水面に着水できる飛行可能な飛行ボートを構成する構造も従来技術して存在し、特に、船体に取り付ける翼として三角形状に組んだ骨格翼皮を張ったいわゆるロガロ翼を取り付けた飛行ボートも、悪鬼の特許文献に開示されている(特許文献3、特許文献4)。

概要

本体の上方に三角翼を固定することで、三角翼が揚力の発生を、本体が地面効果の発生を分担し、幅方向コンパクトな地面効果滑走機を提供すること。キールと、前記キールに前端が固定され、所定角度を持って後退する左右2本のスパーとの間に可撓性を有する翼皮を展張して形成される三角翼と、支柱を介して前記三角翼のキールを、取り付け角度可変に支持し、推進装置装備した本体と、を有する地面効果滑走機であって、 前記本体の底面は、前記本体の前方に反り上がる側面形状を有する、少なくとも一部が平らな第1底面と、前記第1底面より後方に配置され、且つ第1底面より高い位置に配置される、少なくとも一部が平らな第二底面と、前記第1底面と前記第2底面との間に形成される段差を有することを特徴とする。

目的

本発明の目的は、本体上方に三角翼を重ねて取り付け、本体と水面との間に地面効果を発生させる、構造が簡単でコンパクトな地面滑走機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

キールと、前記キールに前端が固定され、所定角度を持って後退する左右2本のスパーとの間に可撓性を有する翼皮展張して形成される三角翼と、支柱を介して前記三角翼のキールを、取り付け角度可変に支持し、推進装置装備した本体と、を有する地面効果滑走機であって、前記本体の底面は、前記本体の前方に反り上がる側面形状を有する、少なくとも一部が平らな第1底面と、前記第1底面より後方に配置され、且つ第1底面より高い位置に配置される、少なくとも一部が平らな第二底面と、前記第1底面と前記第2底面との間に形成される段差を有することを特徴とする地面効果滑走機。

請求項2

請求項1記載の地面効果滑走機であって、前記第2底面は、前記本体の後方に向かって上昇する側面形状を有することを特徴とする地面効果滑走機。

請求項3

請求項1または2記載の地面効果滑走機であって、前記地面効果滑走機の重心は側面前後方向において、段差より前方に置かれることを特徴とする地面効果滑走機。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか記載の地面効果滑走機であって、それぞれの前記スパーの前端は前記キールに対して角度を可変に軸支されており、前記キールの中途部とそれぞれの前記スパーの一部に掛け渡す前記三角翼の展張状態を調節する可動ビームを有し、前記可動ビームの前記キールへの固定位置は前後方向に移動可能とすることを特徴とする地面効果滑走機。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか記載の地面効果滑走機であって、前記推進装置はプロペラであることを特徴とする地面効果滑走機。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか記載の地面効果滑走機であって、前記本体の後部に、前記本体の滑走方向を制御する方向制御板を有することを特徴とする地面効果滑走機。

請求項7

請求項1乃至6のいずれか記載の地面効果滑走機であって、前記本体の後部に、前記本体の前後方向の傾斜姿勢を制御する水平安定板を配置したことを特徴とする地面効果滑走機。

技術分野

0001

本発明は、三角翼を用いることで本体を浮上させ、本体の底面と地面との間に空気層を形成して、水上を地面効果により滑走する滑走機に関する。

背景技術

0002

地面効果により水上を滑走する装置として、と海面との間に狭小空間を設けて、この部分に地面効果を発生させる構造が、依然から研究され、下記の特許文献に開示されている(特許文献1、特許文献2)。

0003

一方で、水面に浮く船体に、翼を装着することで、水面から離陸し、また水面に着水できる飛行可能な飛行ボートを構成する構造も従来技術して存在し、特に、船体に取り付ける翼として三角形状に組んだ骨格翼皮を張ったいわゆるロガロ翼を取り付けた飛行ボートも、悪鬼の特許文献に開示されている(特許文献3、特許文献4)。

先行技術

0004

特開2007-190954号
特開2008-137506号
特開平2-303997号
特開平4-56600号

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1及び2のように、通常の地面効果を利用する滑走機は主として翼が船体を持ち上げつつ、翼自体が地面との間に地面効果を発生させるため、翼や推進装置配置構造が複雑となっていた。また、水面効果を船体の外側に張り出す翼で得ようとするために、幅が広くなり、港湾マリーナなど船舶で込み合う領域で使用するには適していなかった。

0006

一方、特許文献3及び4のように翼を船体上方に取り付ける飛行ボートは存在したが、船体と水面との間で地面効果を発揮させる構造を有してはいなかった。

0007

そこで、本発明の目的は、本体上方に三角翼を重ねて取り付け、本体と水面との間に地面効果を発生させる、構造が簡単でコンパクトな地面滑走機を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明の地面効果滑走機は、キールと前記キールに前端が固定され、所定角度を持って後退する左右2本のスパーとの間に可撓性を有する翼皮を展張して形成される三角翼と、支柱を介して前記三角翼のキールを取り付け角度可変に支持し、推進装置を装備する本体と、を有する地面効果滑走機であって、
前記本体の底面は、前記本体の前方に反り上がる側面形状を有する、少なくとも一部が平らな第1底面と、前記第1底面より後方に配置され、且つ第1底面より高い位置に配置される、少なくとも一部が平らな第二底面と、前記第1底面と前記第2底面との間に形成される段差を有することを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明の地面効果滑走機によれば、本体の上方に三角翼を固定したため、滑走機の幅が小さくなり、コンパクトな形状の滑空装置を構成することができる。また、三角翼により本体を所定高さ浮き上がらせ、かつ空気を段差より前方の第1底面で誘導し、圧縮されて段差を超え、段差より後方の第2底面に至った空気により本体を水面上で支持することで、本体と水面との間に地面効果を発生させることができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の実施形態における地面効果滑走機の説明図である。
本発明の実施形態における地面効果滑走機の、三角翼を広げた状態を示す説明図である。
本発明の実施形態における地面効果滑走機の、三角翼をすぼめた状態を示す説明図である。
本発明の他の実施形態における、本体の底面のバリエーションを示す説明図である。

実施例

0011

(地面効果滑走機の構造)
本発明の実施形態の地面効果滑走機の構造を、図1を用いて説明する。図1(a)は地面効果滑走機Aを上方から見降ろした斜視図であり、図1(b)は同地面効果滑走機Aを下方から見上げた斜視図である。

0012

これら図に示すように、地面効果滑走機Aは、三角翼1とこの三角翼1を上方に固定する地面効果滑走機Aの本体2とから構成される。

0013

三角翼1は、キール11と、後方斜めに伸びる左右のスパー12を、少なくとも幅方向連結角度を変えられるユニバーサルジョイント13により連結している。そして、キール11と、左右それぞれのスパー12、12との間を連結する可動ビーム14、14を取り付けている。

0014

可動ビーム14、14の一端は、キール11に沿って移動可能なスリーブ状の可動ジョイント15に取り付けられており、他端は同様に取り付け角度が異変となるようにユニバーサルジョイント17、17を用いてスパー12、12に固定されている。そして、例えばタウロン素材マイラー素材等により成型された三角形の翼皮18を、キール11、左右のスパー12、12に掛け渡すことで、三角形のいわゆるロガロ翼を構成している。

0015

可動ジョイント15をキール11に沿って移動させると、可動ビーム14、14の傾斜角度が変化し、結果としてキール11と左右のスパー12、12の角度が変化して、翼皮18が緊張し、または緩んで三角翼1の平面形状の面積を変更することができる。なお、可動ジョイント15とキール11との固定は、図示しないネジネジ孔により行う。なお、可動ビーム14、14の可動ジョイント15の移動は、このような三角翼1の展開角度の調整に用いるほか、三角翼1を折り畳んでコンパクトに収納するためにも使うことができる。

0016

地面効果滑走機Aの本体2は、幅方向が平面である艇体2aと、艇体2aの上面に開口し、操縦者及び乗客または荷物を載せることができるキャビン2bを有する。

0017

艇体2aの底面21aは、中途部に段差であるステップ21Aを有し、本体2の側面から見てステップ21Aより後方の第2底面21Cは、ステップ21Aより前方の第1底面21Aよりも上がっており、滑走する際には、より第1底面21Bに比べて水面との間の距離は大きくなる。本実施形態のステップ21Aは、水面に対して略垂直に立ち上がっており、立ち上がり面21Axは第2底面21Cに流入する空気を十分に保持できる高さに設定される。

0018

第1底面21Bの形状は、本体2の側面から見てその前方に向かって反り上がっているが、その反り上がり角度は幅方向で一様であって起伏はなく、全体でも平坦形状を有する。ステップ21Aより後方の第2底面21Cも同様に左右方向に起伏はなく平坦形状を有し、また、本実施形態における第2底面21Cは、本体2の側面から見て、艇体2aの後方に向けなだらかに上昇する形状を有している。

0019

本体2は、主としてV字型メイン支柱23により、三角翼1をその上方に固定している。このメイン支柱23の上端にはピロージョイント(ユニバーサルジョイント)23aを取り付けており、このジョイントを介して三角翼1のキール11に取り付けることで、キール11は所定角度自由に軸支される。なお、本体2の後方には、上端がコ字状に開いた台座24が設けられており、三角翼1が自重で下がる際の受け台となるほか、キール11の後端が動いた際、一定の幅の動きを超えると台座24の上端がこれを規制するので、三角翼1が本体2に対して過度揺動することを防止することができる。なお、メイン支柱23の、本体への固定部23b、23bはその固定位置を変えることで、メイン支柱23のV字型の開き角度を変更して、キール11の傾斜角度の初期値を調整することができる。

0020

三角翼1と本体2との間には、左右の側方支柱25、25を配置し、それぞれの下端を本体2に上端をスパー12のユニバーサルジョイント17に固定することで、三角翼1がキール11を中心に本体2に対してローリングしないように固定決めしている。

0021

また、本体2の側面には、跳ね上げ可能な主ビーチングギア26、26を有し、後述する垂直尾翼5の下部に補助ビーチングギア27を固定して、地上での撮り回しを可能としている。

0022

さらに、本体2には、三角翼1より後方の位置に推進装置であるプロペラ推進器3が取り付けられている。プロペラ推進器3は、柱状のマウント3aの上端に電動モータエンジン3bを取り付け、前方に牽引プロペラ3cを翼皮18に干渉しないように取り付けることで、全体を構成している。

0023

プロペラ推進器3の支柱3aには、ヒンジ4aを介して水平安定板たる水平安定板4が取り付けられており、また、同様に同支柱3aには、ヒンジ5aを介して方向制御板たる垂直尾翼5を取り付けている。これら水平安定板4及び垂直尾翼5は、図示しない操縦装置によりそれぞれの角度が調整可能であり、地面効果滑走機Aの操縦をこれらにより行うことができる。
(地面効果滑走機の動作)

0024

次に、図2及び図3を用いて、本実施形態の地面効果滑走機Aの動作を説明する。図2(a)及び図3(a)は地面効果滑走機Aの側面図であり、図2(b)及び図3(b)は同地面効果滑走機Aの平面図である。

0025

図2(a)に示すように、可動ジョイント15をキール11に沿って可動範囲の最も後方に位置決めすると、これに連結された左右の可動ビーム14、14はそれぞれスパー12、12を幅方向に広げる。すると、図2(b)に示すように、これらスパー12、12とキール11との間が広がり、両者間に張り渡した翼皮18が開いて、三角翼1の先端の角度が大きくして、左右に広がった翼型を維持することができる。

0026

プロペラ推進器3を駆動させると、本体2は水中を滑走し始め、所定の速度を獲得した段階で三角翼1の翼皮18が風を受けて膨らみ、揚力を発生させる。そして、三角翼1に引き上げられた本体2が水面から所定高さ上昇すると、底面21の第1底面21Bと水面との間に第1空間X1を生じさせ、底面21の第2底面21Cと水面との間に第2空間X2を生じさせる。

0027

ステップ21A前方の第1底面21Bは前方に向かって反り上がっているために、本体2の移動とともに第1空間X1に空気が流入して、前方を持ち上げ、本体2が後ろ傾くことになる。そして、側面において楔形になっている第1空間X1に次々に流入する空気はステップ21A直前で圧縮されることとなり、この圧縮された空気はステップ21Aを乗り越えて、第2底面21C下の第2空間X2に到達する。そして、第2空間X2には第1空間X1で圧縮された空気が流入して、この部分に高密度の空気層が形成されて水面上で本体2を支持する。

0028

このとき、第2空間X2に移動した空気はステップ21Aの段差立ち上がり面21Axが壁になって、本体2前方の第1空間X1に戻らず、圧縮された空気は常に本体2後方に排出され、かつ本体2が移動し続けることで第2底面21Cの下方には第1空間X1で圧縮された空気が流入し続ける。このため、第2空間X2において、本体2を空気層が支持する地面効果が持続的に発生し、推進力も生まれることで、本体2を水面に対して低摩擦高速で移動させることができる。

0029

なお、本実施形態の第2底面21Cは後方に所定角度で上昇しているため、本体2の傾斜とともに、第2底面21Cと水面とは略水平となり、第2空間X2全体に安定した圧縮空気層が形成されて、より安定的、持続的に地面効果を発生させ続けることができる。

0030

三角翼1の本体2への取付け位置及び角度は、単独の操縦者がステップ21A付近搭乗した状態で、三角翼1が可動ジョイント15によって最大に広げられた状態(図2)において、重心位置が本体1の側面においてステップ2Cの直前となるように調整されている。

0031

そのため、本体2が波浪を受けたり、また三角翼1が風を受けて、本体2が多少ピッチングしても、重心が常にステップ21Aの上方にあるため、常に空間X1、X2で空気を安定して圧縮することが容易で、地面効果を安定的に獲得することができる。

0032

一方、図3(a)に示すように、地面効果滑走機Aには、操縦者の他に他の乗客や荷物を乗せることができる。この場合は、重心の変化を小さくさせるために、操縦者の脇に搭乗もしくは収納する構造とする。この場合、例え重心が移動しても、可動ジョイント15の固定位置を前方に移動させて、この重心移動に対応することができる。

0033

すなわち、図3(b)に示すように、可動ジョイント15を前進させ、可動ビーム14、14を動かしてスパー12、12をキール11に近づけることにより、三角翼2はすぼめられる。この際、スパー12、12とキール11との間に掛け渡された翼皮18、18はより撓んで三角翼1の後方が持ち上がられる。すると、本体2の後部を引き上げて、地面効果を得るに最適なステップ21A近傍の圧縮空気層Xを確保することができる。

0034

なお、この際、可動ジョイント15の位置調整に加えて、または、単独で水平安定板4の傾きを操作し、本体2の姿勢を変化させることも可能である。

0035

以上のように、本実施形態の地面効果滑走機Aによれば、本体2の底面にステップ21Aを有することで最適な地面効果を獲得することができ、また、搭乗者積載物によって本体2の傾きが変化する場合であっても、可動ジョイント15の位置調整によりその傾きを補正することができる。

0036

また、本実施形態の地面効果滑走機Aは、プロペラ推進器3の出力をさらに上げることにより、飛行することも可能であり、飛行機としても使用することができる。この場合、着陸する際、水面付近に降下した際、地面効果を使って滑走し、所定以下の速度に落としたうえで水面に着水することができるため、着水の際に、本体2に対する水圧による負荷を軽減することができる。
(他のバリエーション)

0037

図4(a)乃至(c)に、本発明の底面について、選択できる他の形状バリエーションを示す。いずれのバリエーションも所定高さの立ち上がり面21Axを有するステップ21Aを有している。図4(a)の実施形態は、第1底面21Bの前方両端に第1エッジ21a、21aを設け、本体2が前進する際に、第1底面21B下により確実に空気を導入する構造としている。

0038

また、図4(b)の実施形態は、第1エッジ21a、21aに加えて、第2底面21Cの両側にも第2エッジ21b、21bを設けることで、第2底面21Cの圧縮空気の排出方向をより効率的に後方にガイドし、確実に推進力を得ることができる構造としたものである。なお、第2エッジ21b、21bは、第1エッジ21a、21aと無関係に単独で形成してもよい。

0039

また、第4図(c)の実施形態は、第2底面21C上に、平坦性に拠る空気の圧縮性能に影響が出ない範囲で、所定高さを有する並行な複数の突条21cを設けたものであり、第2エッジ21b、21bと同様に第2底面21C下の圧縮空気の排出方向を後方にガイドするものである。この突条21cは代わりに所定深さの溝を形成してもよく、また、この突条21cや溝は、同様に平坦性に拠る空気の圧縮性能に影響の出ない範囲で、所定高さ/深さの第1底面21Bにも設けることができる。

0040

以上、図面により本発明の地面効果滑走機の実施形態を説明したが、さらに、具体的な構成はこれらに限られるものではなく、例えば、ステップの形状は、いずれも本体の幅方向に直線状に形成したが、第2底面側の立ち上がり面21Axの高さ及び面積が十分であれば、これに限られるものではない。また、推進装置としてレシプロエンジンや、ジェットエンジンなどの燃焼系エンジンとしてもよい。

0041

さらに、可動ジョイントの可動構造として、可動ジョイント側に弾性爪を形成し、キール側に形成した複数の切欠きへ選択的に係合するような構造としてもよい。また、キールの外周と可動ジョイントの内面に互いに噛合するネジを切り、キールを回転可能とすることで、ボールねじ構造とすることもできる。

0042

さらに、支柱や側方支柱による三角翼と本体との連結構造はこれに限られるものではなく、十分な強度を有する支柱構造とすれば、より少ない数の支柱でこれを行っても良い。

0043

A地面効果滑走機
X圧縮空気層
1三角翼
11キール
12スパー
18翼皮
2 (滑走機)本体
21 底面
22A ステップ(段差)
21B 第1底面
21C 第2底面
23メイン支柱(支柱)
24支持台座
3プロペラ推進器(推進装置)
4水平安定板
5垂直尾翼(垂直操縦板)

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