特表 2024-532038 マグナスエフェクト航空機及びその操縦方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-05

(54)【発明の名称】マグナスエフェクト航空機及びその操縦方法

(51)【国際特許分類】

   B64U 10/20 20230101AFI20240829BHJP

   B64U 30/30 20230101ALI20240829BHJP

   B64C 39/06 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

B64U10/20

B64U30/30

B64C39/06

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023573364

(86)(22)【出願日】2022-08-18

(85)【翻訳文提出日】2023-12-27

(86)【国際出願番号】 RU2022050254

(87)【国際公開番号】W WO2023027612

(87)【国際公開日】2023-03-02

(31)【優先権主張番号】2021125150

(32)【優先日】2021-08-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】RU

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523446712

【氏名又は名称】アクツィオネルノエ オブシェストヴォ “ゼントーン”

【氏名又は名称原語表記】ＡＫＴＳＩＯＮＥＲＮＯＥ ＯＢＳＣＨＥＳＴＶＯ ‘ＺＥＮＴＯＲＮ’

【住所又は居所原語表記】ｖｎ．ｔｅｒ．ｇ． ｍｕｎｉｔｓｉｐａｌｎｙ ｏｋｒｕｇ Ｍｏｚｈａｉｓｋｙ， ｔｅｒ． Ｓｋｏｌｋｏｖｏ ｉｎｎｏｖａｔｓｉｏｎｎｏｇｏ ｔｓｅｎｔｒａ ｂ－ｒ Ｂｏｌｓｈｏｙ， ｄ．４２， ｓｔｒ．１， Ｐｏｍｅｓｃｈ．４０， ｅｔａｚｈ ２， Ｍｏｓｃｏｗ １２１２０５ Ｒｕｓｓｉａｎ Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100186060

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 大輔

(72)【発明者】

【氏名】ヴィユラコブ，ウラジーミル・アレクサンドロヴィチ

(72)【発明者】

【氏名】レベデフ， ローマン・ドミトリエヴィッチ

(57)【要約】

【課題】無人航空機の負荷容量を増加させ、その動作中の騒音を低減する。
【解決手段】航空機を多面体とし、エンジンと、回転シリンダとを有し、吸気領域に通じる入口を有し、ガス供給領域が本体内に位置し、遠心インペラを上部および下部に設置し、ガス吸気および供給領域の出口、ならびに周囲に沿って、上部および下部に位置する流路があり、前記シリンダの直前に出口で狭くなるトンネル内に延びるセルの形態を有し、上部および下部の流路は独立して互いに接続されないように構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンがその周囲に沿って設置された回転シリンダを有し、本体が吸気領域に通じる入口を有し、ガス供給領域が本体内に位置し、エンジンを備えた遠心インペラが上部および下部に設置され、ガス吸気および供給領域の出口、ならびに周囲に沿って、上部および下部に位置する流路があり、前記シリンダの直前に出口で狭くなるトンネル内に延びるセルの形態を有し、上部および下部の流路は独立して互いに接続されていない、多面体を有するマグナス効果を用いた航空機。

【請求項2】

マグナス効果を用いた航空機の動作方法は、ラム空気が入口を通って本体に入り、インペラの回転がガスの吸入および供給を確実にし、遠心インペラの回転によって生成された強制ラム空気が流路のセルを通過し、１つの連続した流れをいくつかのより小さい流れに分割し、その供給をシリンダの全長に沿って均等に分散させることである。セルの後、流れは、それらが狭くなるトンネルを通過して回転シリンダに到達し、ガスの流れの狭くすることは、シリンダの表面積への影響を低減しながら、ガスの速度を増加させます。強制ラム空気は、各シリンダにマグナス効果を生じさせ、上部インペラのトルクは、下部インペラのトルクによって補償されます。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マグナスエフェクト航空機及びその操縦方法に関する。より詳しくは、航空の分野、特に垂直離着陸のための無人航空機の設計に関する。

【背景技術】

【0002】

既知の無人航空機（クワッドコプター）は、反対方向に斜めに回転する４つのプロペラを備えた無線制御空中装置であり、一方のプロペラのペアは時計回りに回転し、他方のプロペラは反時計回りに回転する（例えば非特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】https://quadrone.ru/blog/stati/kvadrakopter-chto-eto-takoe-i-kak-rabotaet

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

既知のアナログの欠点は、負荷容量が小さく、開放プロペラの回転によって生成されるノイズである。垂直離着陸のための高い積載能力を持つ低騒音無人航空機をつくることが課題である。

【0005】

この課題は、本発明によって対処される。

【0006】

本発明の本質は、回転すると、回転シリンダに向けられたガス（空気）の強制的な流れを作り出し、最終的にはマグナス効果を生み出す、閉鎖プロペラ（インペラ）を備えた本発明の装置を使用することによって、無人航空機の負荷容量を増加させ、その動作中の騒音を低減する能力である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、エンジンがその周囲に沿って設置された回転シリンダを有し、本体が吸気領域に通じる入口を有し、ガス供給領域が本体内に位置し、エンジンを備えた遠心インペラが上部および下部に設置され、ガス吸気および供給領域の出口、ならびに周囲に沿って、上部および下部に位置する流路があり、前記シリンダの直前に出口で狭くなるトンネル内に延びるセルの形態を有し、上部および下部の流路は独立して互いに接続されていない、多面体を有するマグナス効果を用いた航空機である。

【0008】

また本発明に係る操縦方法は、ラム空気が入口を通って本体に入り、インペラの回転がガスの吸入および供給を確実にし、遠心インペラの回転によって生成された強制ラム空気が流路のセルを通過し、１つの連続した流れをいくつかのより小さい流れに分割し、その供給をシリンダの全長に沿って均等に分散させることである。セルの後、流れは、それらが狭くなるトンネルを通過して回転シリンダに到達し、ガスの流れの狭くすることは、シリンダの表面積への影響を低減しながら、ガスの速度を増加させます。強制ラム空気は、各シリンダにマグナス効果を生じさせ、上部インペラのトルクは、下部インペラのトルクによって補償される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、無人航空機の負荷容量を増加させ、その動作中の騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】アクソノメトリック投影における長方形の本体を有する装置の実施形態を示す図である。

【図2】長方形の本体を有する航空機の内部構造（側面図）と強制流れの方向（矢印で示す）を示す図である。

【図3】セル４の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

装置は、多面体（例えば、長方形）本体であり、シリンダ１はその周囲に沿って設置され、回転することができる。装置の内部に空気を供給するために、本体は、吸入領域および本体内に位置するガス供給領域に通じる入口２を有し、遠心インペラ３は、上部および下部に設置されて、強制的なガスの流れを生成する。

【0012】

ガス吸入および供給領域からの出口、ならびに周囲に沿って、上部および下部に位置する流路があり、これは、シリンダ１の直前の出口で狭くなるトンネル５に延びるセル４の形態を有する。

【0013】

上下のフローチャネルは独立しており、互いに接続されていない。構造のすべての回転部分（インペラ３およびシリンダ１）は、エンジン６（電気エンジン、内燃機関（ＩＣＥ））によって駆動される。各側面、上部および下部に複数のインペラ３が存在し得る。トルクはインペラ３によって補償される（上部のトルクは下部のトルクを補償する）。

【0014】

図１は、アクソノメトリック投影における長方形の本体を有する請求項に記載の装置の実施形態を示す。図２は、長方形の本体を有する航空機の内部構造（側面図）と強制流れの方向（矢印で示す）を示す。

【0015】

文字ＬおよびＨは、低（Ｌ）および高（Ｈ）圧力の領域を示し、高圧領域は、ラム空気の速度が増加するにつれて左にシフトします。
図３はセルの概略図を示します。

【0016】

＜装置の動作方法＞
ガスは、入口２を介して本体内に入る。インペラ３が回転すると、これは、ガスの吸入及び供給を引き起こします。遠心インペラ３（図２に矢印で示される）の回転によって生成された強制ラム空気は、流路のセル４を通過し、これにより、１つの連続した流れをいくつかのより小さな流れに分割することができ、空気供給をシリンダ１の全長に沿って均等に分布させます。

【0017】

セル４の後、流れはトンネル５を通過し、トンネル５は狭くなり、回転シリンダ１に到達する。ガスの流れの狭まりは、それらの速度を増加させるが、シリンダ領域１へのそれらの影響を減少させる。回転シリンダ１に流れる強制ラム空気は、各シリンダ１にマグナス効果を生じさせます。

【0018】

上部インペラ３のトルクは、下部インペラのトルクによって補償されます。各シリンダ１のトルクは、すべてのシリンダ１のトルクと調整され、それによって一方向にマグナス効果が生じます。

【0019】

大きさに関して各シリンダ１で異なるが、マグナス効果は同じ方向を有し、これは、航空機の速度及び軌道を変更することを可能にします。

【0020】

図２はシリンダ１の上下の流れの分布を示しており、設計面積が半分になると、ガスの流れが狭くなるとラム空気の流速が大きくなります。

【0021】

【0022】

式中：
ρ は流量密度であり、
ｖは、シリンダ速度であり、
ｕは、流速であり、
Ｐ２及びＰ１は、シリンダの上部及び下部の静的流圧を示します。
ΔPは、シリンダの上部と下部との間の圧力差であり、
Ｓは、シリンダの表面積であり、
Ｆは、マグナス効果によって生成される推力であり、
Ｒはシリンダ半径であり、
Ｌはシリンダの長さであり、
ここで、wは円筒回転の角速度であるv = w * Rである。

【0023】

モデル計算（例） ：
各シリンダの直径： 0.1m。
各シリンダの長さ： 0.5m。
シリンダーの回転： 6000 rpm。
インペラ回転によって生成されるラム空気の速度： 17 m/秒。
マグナス力は、431.8Nに等しくなります。

【0024】

発明された装置は、シリンダ１を配置し、各シリンダ１上のマグナス力を変更することによって制御することができます。また、トルクが流量の吸気と分布で制御されている場合、これにより、追加の（水平）面での回転を確保することができます。

【0025】

本発明は、偵察、貨物配送、人と機械の輸送（装置がより大きく、より強力にされている場合）、建設、気象、救急医療、郵便サービスなどに使用することができます。

【0026】

また、本発明に係る装置は、ガスだけでなく液体の強制流れを作成することによって動作することができ、すなわち、水中で動作することができます。

【0027】

飛行中の低騒音動作は、外部プロペラがないことによって保証されます。マグナス効果により、より大きな負荷容量が可能になります。したがって、作成者に設定されたタスクは完了しました。

【符号の説明】

【0028】

１ シリンダ
２ 入口
３ インペラ
４ セル
５ トンネル
６ エンジン

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】