特表 2018-537355 翼端コネクタにより接合される共回転プロペラを使用する冗長航空機推進装置

(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】特表2018-537355(P2018-537355A)

(43)【公表日】2018年12月20日

(54)【発明の名称】翼端コネクタにより接合される共回転プロペラを使用する冗長航空機推進装置

(51)【国際特許分類】

   B64C 27/10 20060101AFI20181122BHJP

   B64C 1/00 20060101ALI20181122BHJP

   B64C 11/06 20060101ALI20181122BHJP

   B64C 11/20 20060101ALI20181122BHJP

   B64C 11/48 20060101ALI20181122BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20181122BHJP

   B64D 27/24 20060101ALI20181122BHJP

【ＦＩ】

   B64C27/10

   B64C1/00 B

   B64C11/06

   B64C11/20

   B64C11/48

   B64C39/02

   B64D27/24

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2018-531214(P2018-531214)

(86)(22)【出願日】2016年12月15日

(85)【翻訳文提出日】2018年6月14日

(86)【国際出願番号】US2016067005

(87)【国際公開番号】WO2017106546

(87)【国際公開日】20170622

(31)【優先権主張番号】14/973,610

(32)【優先日】2015年12月17日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ

(71)【出願人】

【識別番号】506329306

【氏名又は名称】アマゾン テクノロジーズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ニコラス ハンペル ロバーツ

(72)【発明者】

【氏名】ドミニク ティモシー シオサキ

(72)【発明者】

【氏名】リッキー ディーン ウェルシュ

(57)【要約】

複数のプロペラブレード（５０４、５０６）は、閉鎖型プロペラ装置を形成するために翼端コネクタ（５０８）により接合されることができる。翼端コネクタは、第１プロペラ及び第２プロペラの隣接する翼端間に連続構造を形成することができる。翼端コネクタの使用は、抗力を生じ、プロペラブレードの回転を減速させる、プロペラブレードの翼端付近に生成される渦を減少させることができる。また翼端コネクタは、プロペラブレードの回転により生じるノイズを減少させることができる。さらに、翼端コネクタは、本来であればプロペラブレードのたわみを引き起こす力に対抗する支持構造を形成することによりプロペラブレードのたわみを減少させる、または除去することにより、プロペラブレードの負荷を改善する。いくつかの実施形態において、翼端コネクタは、可鍛性材料から形成される、及び／またはプロペラのうちの少なくとも１つがプロペラブレードのピッチを変更することを可能にする１つ以上のジョイントを含むことができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１回転面と関連する第１プロペラの対向端部に設置される第１翼端及び第２翼端を含む前記第１プロペラと、
前記第１回転面に平行である第２回転面と関連する第２プロペラの対向端部に設置される第３翼端及び第４翼端を含む前記第２プロペラと、
前記第１翼端と前記第３翼端との間に延在する第１翼端コネクタと、
前記第２翼端と前記第４翼端との間に延在する第２翼端コネクタと、
を備え、
前記第１翼端コネクタ及び前記第２翼端コネクタが前記第１プロペラ及び前記第２プロペラを接合する連続構造を形成する、装置。

【請求項2】

前記第１及び第２プロペラの回転軸で前記第１プロペラを前記第２プロペラへ連結するドライブシャフトをさらに備える、請求項１に記載の前記装置。

【請求項3】

前記ドライブシャフトは、前記第１プロペラの第１側面から外方向へ延伸する第１部分、及び前記第１プロペラの前記第１側面に対向する前記第２プロペラの第２側面から外方向へ延伸する第２部分を備え、
前記ドライブシャフトの前記第１部分に連結される第１モーターと、
前記ドライブシャフトの前記第２部分に連結される第２モーターと、
をさらに備える、請求項２に記載の前記装置。

【請求項4】

前記第１モーターと前記ドライブシャフトとの間に連結され、前記第１モーターが動作不能であるときに前記第２モーターが前記ドライブシャフトを回転させることを可能にする第１ワンウェイクラッチベアリングと、
前記第２モーターと前記ドライブシャフトとの間に連結され、前記第２モーターが動作不能であるときに前記第１モーターが前記ドライブシャフトを回転させることを可能にする第２ワンウェイクラッチベアリングと、
をさらに備える、請求項３に記載の前記装置。

【請求項5】

前記第１プロペラを前記第２プロペラに連結するドライブシャフトと、
第１フレーム部材と、
前記ドライブシャフト及び前記第１フレーム部材に連結され、前記第１フレーム部材に関して前記ドライブシャフトの回転を引き起こす第１モーターと、
第２フレーム部材と、
前記ドライブシャフト及び前記第２フレーム部材に連結され、前記第２フレーム部材に関して前記ドライブシャフトの回転を引き起こす第２モーターと、
をさらに備え、
前記第１モーター及び前記第２モーターのうちの少なくとも１つは、前記第１プロペラと前記第２プロペラとの間に設置される、
請求項１、２、３または４のいずれかに記載の前記装置。

【請求項6】

前記第１プロペラは、ブレードのピッチを変えるように構成され、前記第１翼端コネクタ及び前記第２翼端コネクタは、前記第１プロペラ及び前記第２プロペラを接合する前記連続構造を維持しながら、前記ブレードの前記ピッチの移動を可能にするように構成される可鍛性材料から形成される、請求項１、２、３、４または５のいずれかに記載の前記装置。

【請求項7】

前記第１プロペラは、ブレードのピッチを変えるように構成され、前記第１翼端コネクタ及び前記第２翼端コネクタは、前記第１プロペラ及び前記第２プロペラを接合する前記連続構造を維持しながら、前記ブレードの前記ピッチの移動を可能にする１つ以上のジョイントを含む、請求項１、２、３、４、５または６のいずれかに記載の前記装置。

【請求項8】

前記第１プロペラは、前記第２プロペラの第２ブレード翼型と異なる第１ブレード翼型を有する、請求項１、２、３、４、５、６または７のいずれかに記載の前記装置。

【請求項9】

前記第１プロペラは、前記第１プロペラの前記第１回転面において前記第２プロペラから角度オフセットを有し、前記角度オフセットが回転中に前記第１プロペラに前記第２プロペラを追尾させる、請求項１、２、３、４、５、６、７または８に記載の前記装置。

【請求項10】

フレームと、
前記フレームに連結される電源と、
前記フレームに連結され、前記電源に接続される少なくとも１つの推進ユニットと、
を備え、
前記少なくとも１つの推進ユニットは、
第１プロペラの対向端部に設置される第１翼端及び第２翼端を含み、第１回転面と関連する前記第１プロペラと、
第２プロペラの対向端部に設置される第３翼端及び第４翼端を含み、第２回転面と関連する前記第２プロペラと、
前記第１翼端と前記第３翼端との間に延在する第１翼端コネクタと、
前記第２翼端と前記第４翼端との間に延在する第２翼端コネクタであって、前記第１翼端コネクタ及び前記第２翼端コネクタが前記第１プロペラ及び前記第２プロペラを接合する連続構造を形成する、前記第２翼端コネクタと、
前記第１プロペラを前記第２プロペラに連結するドライブシャフトと、
前記フレーム及び前記ドライブシャフトに連結されるモーターアセンブリと、
を備え、
前記モーターが前記電源により電力を供給され、前記ドライブシャフトを回転させるように構成される、無人航空機（ＵＡＶ）。

【請求項11】

前記モーターアセンブリは、第１モーター及び第２モーターを含み、
前記ドライブシャフトは、前記第１プロペラの第１側面から外方向へ延伸する第１部分、及び前記第１プロペラの前記第１側面に対向する前記第２プロペラの第２側面から外方向へ延伸する第２部分を含み、
前記第１モーターは、前記ドライブシャフトの前記第１部分に連結され、
前記第２モーターは、前記ドライブシャフトの前記第２部分に連結される、
請求項１０に記載の前記ＵＡＶ。

【請求項12】

前記第１プロペラは、ブレードのピッチを変えるように構成され、前記第１翼端コネクタ及び前記第２翼端コネクタは、前記第１プロペラ及び前記第２プロペラを接合する前記連続構造を維持しながら、前記ブレードの前記ピッチの移動を可能にするように構成される可鍛性材料から形成される、請求項１０または１１のいずれかに記載の前記ＵＡＶ。

【請求項13】

前記第１プロペラは、前記第２プロペラのブレードの第２ピッチと異なる第１ピッチを有するブレードを含む、請求項１０、１１または１２のいずれかに記載の前記ＵＡＶ。

【請求項14】

前記第１プロペラは、前記第１プロペラの前記第１回転面において前記第２プロペラから角度オフセットを有する、請求項１０、１１、１２または１３のいずれかに記載の前記ＵＡＶ。

【請求項15】

前記第１プロペラは、前記第２プロペラの第２ブレード翼型と異なる第１ブレード翼型を有する、請求項１０、１１、１２、１３または１４のいずれかに記載の前記ＵＡＶ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

関連出願の相互参照
本特許は、「Ｒｅｄｕｎｄａｎｔ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏ−ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｌｌｅｒｓ Ｊｏｉｎｅｄ Ｂｙ Ｔｉｐ Ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ」と題する、２０１５年１２月１７日に出願された、米国特許出願第１４／９７３，６１０号に優先権を主張し、その全体は、参照により本明細書に援用される。

【0002】

従来の回転翼航空機は、航空機の質量中心に関して対称に設置されるときがある、複数のプロペラ（すなわち、ローター）をときとして使用する。各プロペラは、異なるドライブシャフトに連結され、モーターの回転速度、したがってプロペラの回転速度を制御する電子速度制御（ＥＳＣ）を使用する異なる単一のモーターにより電力を供給される。いくつかの回転翼航空機は、４、６、または８枚以上のプロペラを含む。

【0003】

複数のプロペラを回転翼航空機の推進力のために使用するときに、回転翼航空機は、モーターの故障、またはプロペラの破損の事例において、あるレベルの冗長性を有する可能性がある。たとえば、オクトコプターは、１枚のプロペラが完全に機能しなくなったときでさえ、残りの７枚のプロペラがオクトコプターの飛行を一般的に維持することが可能であるため、特定のプロペラを駆動する、または特定のプロペラに損害を与えるモーターのうちの１つの故障事象において制御された飛行を続けることができる。しかしながら、より少数のプロペラを含む回転翼航空機は、モーターの故障、またはプロペラの破損の事象において制御された飛行を維持することが不可能である可能性がある。

【0004】

翼のようなプロペラブレードは、プロペラブレードの回転中に渦を生成する。これらの渦は、プロペラを減速させ、非効率性の原因となる、抗力を生成する。加えて、プロペラブレードは、プロペラブレードの翼端周囲の気流に少なくとも部分的に起因する高い回転速度で動作中に望ましくないノイズをよく生成する。重い負荷がかかると、プロペラブレードは、たわむことができ、これはプロペラの効率を多少下げる可能性があり、たわみがプロペラの構造健全性を危うくする場合にプロペラの故障ももたらす可能性がある。

【0005】

発明を実施するための形態は、添付の図面を参照して説明される。図面において、参照番号の左端の数字（複数可）は、参照番号が最初に現れる図を特定する。異なる図面における同じ参照番号は、類似の、または同一のアイテムを示す。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】プロペラに連結される単一のシャフトを駆動するために複数のモーターを使用する例示的な冗長航空機推進装置の斜視図である。

【図1B】図１に示される例示的な冗長航空機推進装置の分解斜視図である。

【図2】プロペラに連結される単一のシャフトを駆動するために積み重ねられた複数のモーターを使用する例示的な冗長航空機推進装置の斜視図である。

【図3】プロペラに連結される１つのシャフト上に１つの歯車を係合する複数の歯車を回転させる複数のモーターを使用する例示的な冗長航空機推進装置の斜視図である。

【図4】モーターの故障を検出することに応答して冗長航空機推進装置のモーターに電力を供給する例示的な操作の流れ図である。

【図5A】例示的な閉鎖型プロペラ装置に連結される単一のシャフトを駆動するために複数のモーターを使用する例示的な冗長航空機推進装置の斜視図である。

【図5B】図５Ａに示される冗長航空機推進装置の側面図である。モーターは、閉鎖型プロペラ装置の対向側面上に位置決めされる。

【図6】単一のモーターを含む冗長航空機推進装置の側面図である。

【図7】プロペラ間に位置決めされるモーターを含む冗長航空機推進装置の側面図である。

【図8】プロペラ間に位置決めされる単一のモーターを含む冗長航空機推進装置の側面図である。

【図9】プロペラのうちの少なくとも１枚の可変ピッチ動作を可能にする複数のジョイントを含む冗長航空機推進装置の側面図である。

【図10】（Ａ）はプロペラの回転面において角度オフセットを有する例示的なコプロペラを示す。例示的な閉鎖型プロペラ装置の斜視図であり、（Ｂ）はプロペラの回転面において角度オフセットを有する例示的なコプロペラを示す。例示的な閉鎖型プロペラ装置の上面図であり、（Ｃ）はプロペラの回転面において角度オフセットを有する例示的なコプロペラを示す。例示的な閉鎖型プロペラ装置の側面図である。

【図11】（Ａ）は異なるプロペラブレード翼型を有し、閉鎖型構成に構成される例示的なコプロペラを示す。例示的な閉鎖型プロペラ装置の斜視図であり、（Ｂ）は異なるプロペラブレード翼型を有し、閉鎖型構成に構成される例示的なコプロペラを示す。例示的な閉鎖型プロペラ装置の上面図であり、（Ｃ）は異なるプロペラブレード翼型を有し、閉鎖型構成に構成される例示的なコプロペラを示す。例示的な閉鎖型プロペラ装置の側面図である。

【図12】例示的な無人航空機（ＵＡＶ）１２００のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本開示は、航空機推進装置を対象とする。いくつかの実施形態において、航空機推進装置は、プロペラに連結される単一のシャフトを駆動する（回転させる）複数のモーターの使用に基づき冗長性を有することができる。ドライブシャフトに連結される第２モーターの故障の事象において、第１モーターがドライブシャフトを回転させることが可能であるようなモーターを選択することができる。ワンウェイクラッチベアリング、または同様の装置は、オーバーヒートが原因となる、または他の条件若しくは事象が原因となる故障に起因する位置におけるモーターフリーズまたはロックなどの、モーターが動作不能になる事象に際してドライブシャフトの自由回転を可能にするために、モーターとドライブシャフトとの間を連結することができる。第２モーターの使用は、ラジアル偏心荷重内でプロペラを支持することができるドライブシャフトの位置を固定することができる。

【0008】

さまざまな実施形態において、航空機推進装置は、閉鎖型プロペラ装置を形成するために翼端コネクタにより接合される複数のプロペラブレードを使用して、冗長性を有する、及び／または効率を達成することができる。翼端コネクタは、第１プロペラと第２プロペラとの隣接する翼端間に連続構造を形成することができる。翼端コネクタの使用は、抗力を生じ、プロペラブレードの回転を減速させる、プロペラブレードの翼端付近に生成される渦を減少させることができる。また翼端コネクタは、プロペラブレードの回転により生じるノイズを減少させることができる。さらに、翼端コネクタは、本来であればプロペラブレードのたわみを引き起こす力に対抗する支持構造を形成することによりプロペラブレードのたわみを減少させる、または除去することにより、プロペラブレードの負荷を改善する。両方のプロペラを共に連結するため、プロペラは、異なるプロペラの回転速度を一致させようとするいくつかの実施態様において使用される制御機能をなくす可能性がある、同一の速度で回転する。いくつかの実施形態において、翼端コネクタは、可鍛性材料から形成される、及び／またはプロペラのうちの少なくとも１つがプロペラブレードのピッチを変更することを可能にする１つ以上のジョイントを含むことができる。

【0009】

複数のモーターを使用し、電源、及びまたプロペラブレードと、ドライブシャフトと、他の物理的な構造とのような物理的な構造の両方において冗長性を生成する閉鎖型プロペラ装置を用いることができる。たとえば、閉鎖型プロペラ装置は、翼端コネクタによるプロペラのカップリングにより、場合によりドライブシャフトによるプロペラのカップリングにより構造上の剛性を増大させている。この増大した構造上の剛性は、プロペラブレードが別の物体と接触する事象においてプロペラブレードの耐久性を増大させることができる。モーターは、閉鎖型プロペラ装置の外面に隣接して設置されることができる、またはプロペラブレード間に設置されることができる。

【0010】

本明細書に記述される、これらの装置、システム、及び技術は、複数の方式において実施されることができる。図面を参照して例示的な実施態様を以下に提供する。

【0011】

図１Ａは、例示的な冗長航空機推進装置１００の斜視図である。冗長航空機推進装置１００は、複数のモーター１０２を使用して、プロペラ１０６に連結されるドライブシャフト１０４を回転させることを備えることができる。２枚のブレードを含むようにプロペラ１０６を示すが、プロペラ１０６（及び本明細書に記述されるいずれかの他のプロペラ）は、３枚のブレード、４枚のブレード、または５枚以上のブレードのような、より多くのプロペラブレードを含むことができる。モーター１０２は、第１モーター１０２（１）、及び第２モーター１０２（２）を含むことができるが、冗長航空機推進装置１００において追加のモーターも使用され、同様の結果を達成することができる。モーター１０２は、モーター１０２がフレーム１０８に関してドライブシャフト１０４及びプロペラ１０６の回転を伝えることを可能にする、モーター搭載スパーのような、フレーム１０８に連結されることができる。フレーム１０８は、プロペラ１０６を使用して垂直に、水平に、または両方に空気を介してフレームを推進させる、無人航空機（ＵＡＶ）、ヘリコプター、または他の航空機のような、航空機のフレームであることができる。しかしながら、フレーム１０８は、地上車両、海上船舶、及び／またはファンなどの固定装置のような、他の装置のためのフレームであることができる。

【0012】

ベアリング１１０は、ドライブシャフト１０４に、及びモーター１０２及び／またはフレーム１０８のような他の構造に連結されることができる。いくつかの実施形態において、第１ベアリングセット１１０（１）は、第１モーター１０２（１）と、ドライブシャフト１０４との間に連結され、第２ベアリングセット１１０（２）は、第２モーター１０２（２）と、ドライブシャフト１０４との間に連結される。ベアリング１１０は、オーバーヒートが原因となる、または他の条件若しくは事象が原因となる故障に起因する位置における第１モーター１０２（１）のフリーズまたはロックのような、モーター１０２（たとえば、第１モーター１０２（１））のうちの１つが動作不能になる事象に際してドライブシャフト１０４の自由回転を可能にすることができる。いくつかの実施形態において、ベアリングは、フレーム１０８とドライブシャフト１０４との間に連結され、回転軸１１２にドライブシャフト１０４を固定することができる。さまざまな実施形態において、モーター１０２及び／またはベアリング１１０は、回転軸１１２にドライブシャフト１０４を固定することができる。たとえば、図１Ａに示される構成内の第２モーター１０２（２）または第２ベアリング１１０（２）の使用は、ラジアル偏心荷重中に、ドライブシャフト１０４の位置を固定し、ドライブシャフト１０４を介してプロペラ１０６を支持することができる。

【0013】

図１Ａに示されるように、第１モーター１０２（１）は、プロペラ１０６の第１側面１１４上に設置されることができ、第２モーター１０２（２）は、プロペラ１０６の第２側面１１６上に設置されることができる。しかしながら、モーター１０２は、フレーム１０８及びプロペラに関して他の位置に設置されることができる。たとえば、モーター１０２は、フレーム１０８の対向する構造間に設置されるように示されるが、モーター１０２は、たとえば、フレーム１０８の対向する構造の外側に設置されることができる。別の実施例として、２つ以上のモーターは、プロペラ１０６の同一側面上に積み重ねられることができる。

【0014】

動作中に、ドライブシャフト１０４は、空気、または他の気体、または流体を移動させるプロペラ１０６により引き起こされる抵抗に起因する、毎分回転数の閾値までの、及び閾値トルクまでの回転を受ける。第１モーター１０２（１）及び／または第２モーター１０２（２）は、動作中のモーター１０２の組み合わせが長期の動作（たとえば、所定の時間量までの、または無期限のドライブシャフト１０４及びプロペラ１０６の連続回転）についての設計要件に達する、またはこれらを超えるような、閾値トルクより小さい最大閾値トルクで動作するように選択されることができる。モーター１０２のうちの１つが動作不能になる事象において、動作可能なモーターは、ドライブシャフト１０４及びプロペラ１０６を回転させ続けることができるが、場合により所定の時間量より少ない時間で回転させる。たとえば、単一のモーターは、閾値の時間量を超えて継続する場合に、単一のモーターも故障させ、動作不能にさせる可能性がある、過剰な熱をもたらす容量で短期間動作することができる。したがって、単一のモーターに関する動作は、ピークの、またはピーク付近の出力を必要としない動作を実行することが可能になることができる（たとえば、高度で航空機を上昇させる（ｌｉｆｔｉｎｇ）または上昇させる（ｃｌｉｍｂｉｎｇ）必要はない）が、より低出力で使用されることができる（たとえば、巡航高度を維持する、及び／または航空機を無事に着陸させるために）。

【0015】

いくつかの実施形態において、３つ以上のモーターは、ドライブシャフト１０４に連結されることができる。モーターのうちの１つが動作不能になるときに、複数のモーターは、モーターの最大出力の合計が閾値トルクに達する、またはこれを超えるが、場合により冗長航空機推進装置１００においてより少ないモーターを使用する実施態様より少ないものによる閾値トルクを超えるように、より少ない電力を有するモーターの使用を可能にすることができる、回転を引き起こすためになお動作していることができる。

【0016】

図１Ｂは、冗長航空機推進装置１００の構成要素の例示的な組み立てを示す、図１に示される例示的な冗長航空機推進装置１００の分解斜視図である。図１Ｂに示されるように、第１モーター１０２（１）は、ドライブシャフト１０４の第１部分１０４（１）に近接して設置されることができ、第２モーター１０２（２）は、ドライブシャフト１０４の第２部分１０４（２）に近接して設置されることができる。

【0017】

ベアリング１１０（１）及び１１０（２）は、ベアリングハウジング１１８と、一方向に自由に回転し、第１方向に対向する第２方向での回転を防止するように構成される、ワンウェイクラッチベアリング１２０とを備えることができる。したがって、ワンウェイクラッチベアリング１２０は、モーターがワンウェイクラッチベアリング１２０を介してドライブシャフト１０４へ回転力を与えることを可能にする、回転（第２方向において）を防止することができる。モーターが故障するときに、ベアリングは、残りのモーターがドライブシャフト１０４を回転させる場合に第１方向において自由回転する。ベアリング１１０（１）から（２）は、冗長航空機推進装置１００のコンパクトアセンブリまたはフォームファクタを形成するために、樽型に成形される、または他の形状に形成されることができる。いくつかの実施形態において、ベアリング１１０は、カスタムモーター実施態様におけるモーター１０２と一体化されることができる。したがって、モーター１０２は、冗長航空機推進装置１００の組み立て前に、モーターに連結され、場合によりモーターと一体化して形成されることができる、ワンウェイクラッチベアリング１２０を含むことができる。

【0018】

モーター１０２は、一般的な動作中に経験されるトルク（たとえば、最大動作トルク）でのドライブシャフトの所望の回転速度を生じた、ブラシレス直流（ＤＣ）モーター、及び／または他のタイプのモーターであることができる。しかしながら、ＤＣブラシモーター、交流（ＡＣ）モーター、ガソリンエンジン、及び／または他のタイプの回転発生装置のような、他のタイプのモーターを使用することができる。いくつかの実施形態において、第１モーター１０２（１）は、第２モーター１０２（２）と異なるタイプのモーターであることができる。以下に考察されるように、モーターに含まれる、またはモーターにより駆動されることができる、ギヤシステムも使用することができる。

【0019】

冗長航空機推進装置１００のさまざまな構成要素は、ねじ部品、接着剤、摩擦カップリング、及び／または他のタイプのカップリング機構／機能を含む、既知のカップリング機構及び／または機能のうちのいずれか１つを使用して連結されることができる。

【0020】

図２は、プロペラ１０６に連結されるドライブシャフト１０４を回転させるために複数のモーターの積み重ねられた構成を使用する例示的な冗長航空機推進装置２００の斜視図である。第１モーター１０２（１）、及び第２モーター１０２（２）は、プロペラ１０６の第２側面１１６上のような、プロペラ１０６の同一側面上に設置されることができる。モーター１０２（１）から（２）は、場合によりカップリング支持装置２０２を使用して、フレーム１０８に連結されることができる。カップリング支持装置２０２は、第２モーター１０２（２）に関して、及び／またはフレーム１０８に関して第１モーター１０２（１）の位置を固定することができる。冗長航空機推進装置２００は、それぞれのモーターとドライブシャフト１０４との間に設置され、モーターのうちの１つが動作不能になる事象においてドライブシャフト１０４の回転を可能にすることができる、ベアリング１１０（１）から（２）を含むことができる。モーター１０２（１）から（２）、及び／またはベアリング１１０（１）から（２）は、回転軸１１２にドライブシャフト１０４を固定することができる。

【0021】

冗長航空機推進装置２００は、図２に示されるように、プロペラの第１側面１１４がフレーム１０８に隣接しない構成において使用されることができる。たとえば、航空機の翼または胴体の機首及び／またが機尾側にプロペラを使用するときに、そこで軸１１２が航空機の前方向飛行中に地平線に関して実質的にアライメントを取り、フレーム１０８は、プロペラ１０６の単一側面上に連結するためにのみ利用可能であることができる。

【0022】

図３は、例示的な冗長航空機推進装置３００の斜視図である。冗長航空機推進装置３００は、直接に、またはそれぞれの歯車に連結されるシャフトを使用して、それぞれ、第１歯車３０２（１）、及び第２歯車３０２（２）を回転させることができる、第１モーター１０２（１）、及び第２モーター１０２（２）を備えることができる。歯車３０２（１）から（２）は、モーター１０２（１）から（２）のうちの少なくとも１つが動作可能であるときに、ドライブシャフト歯車３０４を係合し、ドライブシャフト歯車３０４の回転を引き起こすことができる。ドライブシャフト歯車３０４は、プロペラ１０６に連結される、ドライブシャフト１０４に連結される。したがって、歯車３０２（１）から（２）のうちの１つ以上の回転は、プロペラの回転をもたらす。ドライブシャフト１０４は、フレーム１０８に連結されることができる、ベアリング３０６により回転軸１１２に固定されることができる。両方のモーターは、プロペラ１０６の第２側面１１６に近接して設置されるように図３に示されるが、これらのモーターは、いずれかの側面上に、または両方の側面上に（別のドライブシャフト歯車を使用して）、及び／またはプロペラ１０６またはフレーム１０８に関して他の位置に設置されることが可能である。

【0023】

歯車３０２（１）から（２）は、ドライブシャフト歯車３０４上に対応するドライブシャフト歯部３１０を係合する歯部３０８を含むことができる。歯部３０８は、第１方向３１２で歯車３０２（１）から（２）の回転中に、ドライブシャフト歯部３１０を係合するように、及び第１方向３１２に対向する第２方向で歯車３０２（１）から（２）の回転中にドライブシャフト歯部３１０を係合しないように構成されることができる（ドライブシャフト歯車３０４の観点から）。たとえば、歯部３０８は、第１方向での回転中に、ドライブシャフト歯部３１０を介して、ばね付勢されることができ、ドライブシャフト歯車３０４の回転のみを引き起こすことができるが、第２方向での回転中に、ドライブシャフト歯部３１０により圧縮され、ドライブシャフト歯車３０４の回転を引き起こさない可能性がある（ドライブシャフト歯車３０４の観点から）。ばね付勢された歯部を使用して、または同様の効果をもたらす他の機構を使用して、ドライブシャフト１０４は、モーター１０２（１）から（２）のうちの１つが動作不能になるときでも回転させることができる。他の機構は、クラッチ装置のような、ドライブシャフト歯車３０４の回転を対応する歯車が阻止するのを防止するために、動作不能なモーター、及び／または対応する歯車を移動させる機構のように、モーター１０２（１）から（２）のうちの１つが動作不能になるときでもドライブシャフト１０４が回転することができることを可能にすることができる。

【0024】

いくつかの実施形態において、歯車３０２（１）から（２）は、ワンウェイクラッチベアリングを使用して、第２モーターが動作不能になる事象において第１モーターの回転を可能にすることができる。ワンウェイクラッチベアリングは、それぞれのモーターと、それぞれの歯車を駆動させる対応するシャフトとの間で連結させることによりなどの、上記に説明されるように用いられることができる。

【0025】

いくつかの実施形態において、歯車３０２（１）、歯車３０２（２）、または両方のもののうちの少なくとも１つは、ギヤ付き装置を形成するためにドライブシャフト歯車３０４と異なる歯数を有する。このギヤ付き装置は、ギヤアップ、またはギヤダウンを可能にすることができるため、モーター１０２（１）から（２）の一方または両方の回転速度と比較してドライブシャフト１０４の回転速度を上げる、または下げることができる。

【0026】

図４は、モーターの故障を検出することに応答して冗長航空機推進装置のモーターに電力を供給する例示的なプロセス４００の流れ図である。プロセス４００は、プロペラに連結されるドライブシャフトを回転させるために、２つ以上のモーターを使用する本明細書に記述されるいずれかの冗長航空機推進装置により実行されることができる。プロセス４００は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせにおいて実施されることが可能である一連の動作を表す、論理フローグラフにブロックの集合として図示される。また、本明細書のこのような他の箇所に、明示的に、かつ明確に別段に定められない限り、記述されたプロセス動作がいずれかの特定の順序で実行される必要があることを示すように、図４に描写される論理フローパスが解釈されるべきではないことを理解するであろう。代替に定められる、本明細書の論理フローパスは、ステップを実行することができる多くの可能な順序のうちのいくつかのみを表す。ソフトウェアのコンテキストにおいて、ブロックは、１つ以上のハードウェアプロセッサにより実行されるときに、列挙された動作を実行する１つ以上のコンピュータ可読記憶媒体（たとえば、機械可読記憶媒体）上に格納されるコンピュータ実行可能インストラクションを表す。一般的に、コンピュータ実行可能インストラクションは、特定の機能を実行する、または特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、及び同様のものを含む。実施形態は、本明細書に記述されるプロセスまたは方法を実行するようにコンピュータ（または他の電子機器）をプログラミングするために使用されることができる、その上に格納されたインストラクション（圧縮または非圧縮形式において）を有する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含むコンピュータプログラム製品として提供されることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、限定されないが、電子インストラクションを格納するために適切である、ハードドライブ、フロッピーディスケット、光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、磁気若しくは光学カード、ソリッドステートメモリデバイス、または他のタイプの媒体／コンピュータ可読媒体を含むことができる。さらに、実施形態は、一時的な機械可読信号（圧縮または非圧縮形式において）を含むコンピュータプログラム製品として提供されることもできる。機械可読信号の実施例は、搬送波を使用して変調されるかどうかにかかわらず、限定されないが、ダウンロードされる信号を含む、コンピュータプログラムをホストする、または実行するコンピュータシステムまたはマシンがアクセスするように構成されることが可能である信号を含む。動作を記述する順序は、限定として解釈されることを意図されず、記述されたブロックのいずれかの数は、いずれかの順序で、及び／または並列で組み合わされ、プロセス４００を実施することが可能である。

【0027】

４０２において、電子速度制御（ＥＳＣ）などの１つ以上のコントローラは、上記に記述されるように、第１モーター１０２（１）、及び第２モーター１０２（２）に電力を供給し、ドライブシャフト１０４の回転、及びプロペラ１０６の回転を引き起こすことができる。第１電力設定において、モーターに電力を供給することができる。

【0028】

４０４において、１つ以上のコントローラ、フィードバック回路、及び／または他のデバイスは、第１モーター１０２（１）などのモーターの故障を検出することができる。しかしながら、プロセスは、第２モーター１０２（２）の故障時にも同様に動作する。モーターの故障は、モーターを動作不能にさせ、場合によりジャミングさせる、フリーズさせる、またはその他の方法により回転できなくさせる可能性がある。

【0029】

４０６において、１つ以上のコントローラは、動作４０４での検出に応答して第２モーター１０２（２）の電力設定を増加させることができる。この増加は、動作４０２において使用される第１電力設定より多い所与の入力についての毎分回転数で第２モーターを動作させることができる。第２モーターについての電力設定を増加させることにより、第２モーターは、たとえば、航空機の連続飛行のような、所望の動作を維持する回転速度でドライブシャフトを回転させ続けることができる。ドライブシャフトの回転速度を決定するためにフィードバックループを使用する、いくつかの実施形態において、動作４０６を省略することができる。

【0030】

４０８において、電子速度制御（ＥＳＣ）などの１つ以上のコントローラは、第１モーター１０２（１）が動作不能である（たとえば、フリーズする、機能しなくなるなどの）ときでも、上記に記述されるように、ドライブシャフト１０４の回転、及びプロペラ１０６の回転を引き起こすために増加された電力設定において第２モーター１０２（２）に電力を供給することができる。上記に説明されるように、ワンウェイクラッチベアリング、または同様の効果をもたらす本明細書に記述される他のデバイスは、ドライブシャフトが第１モーターの動作不能にもかかわらず自由回転することを可能にすることができる。

【0031】

４１０において、１つ以上のコントローラは、モーターが航空機のプロペラを動作させるときに飛行計画を更新することができる。飛行計画の更新は、航空機に着陸を実行させること、及び／または航空機についての性能期待値及び／または閾値を制限すること、または更新すること（たとえば、上昇を制限すること、及び／または他の電力集中動作を制限すること）を備えることができる。いくつかの実施形態において、第２モーター１０２（２）は、第２モーター１０２（２）が閾値トルクより小さい最大閾値トルクで動作するように構成されるときなどに、飛行計画内でのいずれかの変更なしで、またはいずれかの著しい変更なしで、航空機の飛行を継続するのに十分に強力であることができ、そこでドライブシャフトは、毎分回転数の閾値までの、及び閾値トルクまでの回転を受ける。

【0032】

図５Ａは、例示的な冗長航空機推進装置５００の斜視図である。冗長航空機推進装置５００は、第１翼端コネクタ５０８（１）、及び第２翼端コネクタ５０８（２）により第２プロペラ５０６（ときとして、本明細書で基部プロペラと言われる）に連結される第１プロペラ５０４（ときとして、本明細書で最上部プロペラと言われる）を含む、閉鎖型プロペラ装置５０２を含む。第１翼端コネクタ５０８（１）は、第１プロペラ５０４の第１翼端５１０を第２プロペラ５０６の第２翼端５１２に連結し、第１プロペラ５０４を第２プロペラ５０６に接合する連続構造を形成することができる。同様に、第２翼端コネクタ５０８（２）は、プロペラ５０４、５０６の隣接する翼端を連結することができる。翼端コネクタの断面は、構造上の剛性を有しながら、最小抗力を有するティアドロップまたは他の空気力学的翼型に類似することができる。

【0033】

２枚のブレードを含むように第１プロペラ５０４及び第２プロペラ５０６を示すが、プロペラ（及び本明細書に記述されるいずれかの他のプロペラ）は、対応する翼端コネクタを使用して同様の方式で共に連結されることができる、３枚のブレード、４枚のブレード、または５枚以上のブレードのような、より多くのプロペラブレードを含むことができる。第１プロペラ５０４と第２プロペラ５０６との間の距離は、それぞれのプロペラから最適な推力を生成するために選択されることができる。

【0034】

翼端コネクタ５０８（１）から（２）の使用は、抗力を生じ、プロペラブレードの回転を減速させる、プロペラ５０４、５０６の翼端５１０、５１２付近に生成される渦を減少させることができる。また翼端コネクタ５０８（１）から（２）は、プロペラの回転により引き起こされるノイズを減少させることができる。さらに、翼端コネクタ５０８（１）から（２）は、本来であればプロペラのたわみを引き起こす力に対抗する支持構造を形成することで、プロペラのたわみを減少させる、または除去することによりプロペラブレードの負荷を改善する。両方のプロペラを共に連結するため、プロペラは、異なるプロペラの回転速度を一致させようとするいくつかの実施態様において使用される制御機能を除去することができる、同一の速度で回転する。いくつかの実施形態において、翼端コネクタ５０８（１）から（２）は、可鍛性材料から形成される、及び／またはプロペラのうちの少なくとも１つがプロペラブレードのピッチを変更することを可能にする１つ以上のジョイントを含むことができる。

【0035】

図５Ａに示されるように、第１プロペラ５０４、及び第２プロペラ５０６は、同軸１１２の周囲で回転することができ、互いに平行である回転面で回転することができる。閉鎖型プロペラ装置５０２は、閉鎖型プロペラ装置５０２に連結されることができ、場合により閉鎖型プロペラ装置５０２と一体化して形成されることができる、ドライブシャフト１０４を含むことができる。ドライブシャフト１０４は、閉鎖型プロペラ装置５０２のために支持構造も提供する、翼端コネクタ５０８（１）から（２）に加えて、閉鎖型プロペラ装置５０２のために追加の支持構造を形成することができる。

【0036】

ドライブシャフト１０４は、図１Ａを参照して上記に考察されるように、場合によりワンウェイクラッチベアリング１１０（１）から（２）を介して、モーター１０２（１）から（２）に連結されることができる。いくつかの実施形態において、冗長航空機推進装置５００は、ドライブシャフト１０４を回転させるために単一のモーターを含むことができるため、図１Ａを参照して上記に説明されるようなモーター冗長性を有さないことができる。

【0037】

図５Ｂは、図５Ａに示される冗長航空機推進装置５００の側面図である。第１プロペラ５０４は、第１ピッチ５１４を有することができ、第２プロペラ５０６は、第２ピッチ５１６を有することができる。ピッチは、ドライブシャフトの接線に垂直である軸の周囲で回転するプロペラブレードの角度であることができる。ピッチが大きいほど、回転中にプロペラブレードが動かす空気が多くなる。

【0038】

いくつかの実施形態において、第１ピッチ５１４及び第２ピッチ５１６は、固定されたピッチであることができるため、スピナー（ハブ）または回転軸に関するプロペラブレードの動きのために構成されないことができる。第１ピッチ５１４及び第２ピッチ５１６は、均等物であってもよいし、均等物でなくてもよい。たとえば、第１ピッチ５１４は、第２ピッチ５１６より小さい角度を有する（したがって、より少ない空気を動かす）ことができる。しかしながら、第１ピッチ５１４は、いくつかの実施態様において第２ピッチ５１６より大きい場合がある。異なるブレード設計または翼型を有するプロペラの使用は、図１１ＡからＣを参照してより詳細に考察される。

【0039】

さまざまな実施形態において、第１プロペラ５０４、第２プロペラ５０６、または両方は、ドライブシャフトの接線に垂直である軸の周囲でブレードを機械的に回転させることにより、スピナー（ハブ）に関してプロペラブレードのピッチ（または角度）を変更させるアクチュエータの使用によるなどの、可変ピッチのために構成されることができる。これらのような実施形態において、翼端コネクタ５０８（１）から（２）は、第１プロペラ５０４、第２プロペラ５０６、または両方のブレードのピッチにおける変更を可能にすることができる、可鍛性部分５１８を含むことができる。可鍛性構造５１８は、それぞれのプロペラに対して圧縮力を提供しながら、及び曲線半径５２０などの設計翼型を全体的に維持しながら、ある程度の変形を可能にする、ゴム、プラスチック、及び／または他の可鍛性物質から形成されることができる。曲線半径５２０は、閉鎖型プロペラ装置５０２の回転中に引き起こされる、抗力を最小にするように、及び／またはノイズを最少にするように選択されることができる。したがって、可鍛性構造５１８は、第１プロペラ５０４及び第２プロペラ５０６を接合する連続構造を維持しながら、ブレードのピッチの移動を可能にする。さまざまな実施形態において、可鍛性構造５１８は、たとえば、閉鎖型プロペラ装置の回転速度に基づき実行されることができる、第１ブレード５０４と第２ブレード５０６との間のオフセットへ動的変更を可能にすることができる。アクチュエータは、プロペラを一緒に、または別々に移動させ、このオフセットを変えるために使用されることができる。

【0040】

図６は、単一のモーター６０２を含む冗長航空機推進装置６００の側面図である。示されるように、冗長航空機推進装置６００は、モーター６０２を固定するために部分的に使用される閉鎖型プロペラ装置５０２の第１側面上にフレーム１０８を含むことができる。ドライブシャフト１０４は、第１プロペラ５０４と第２プロペラ５０６との間に延在してもよいし、しなくてもよい。たとえば、ドライブシャフト１０４がプロペラ間に延在しないときに、翼端コネクタ５０８（１）から（２）は、モーター６０２が第２プロペラ５０６を回転させる場合に第１プロペラ５０４へモーター６０２により与えられる回転を伝えることができる。

【0041】

図７は、冗長航空機推進装置７００の側面図である。冗長航空機推進装置７００は、第１プロペラ５０４と第２プロペラ５０６との間に設置される、第１モーター１０２（１）及び第２モーター１０２（２）を含むことができる。プロペラ間のモーターの位置は、より小型形状の要因（またはエンベロープ）が冗長航空機推進装置７００を含むことを可能にすることができる。いくつかの実施形態において、冗長航空機推進装置７００は、モーターとプロペラとの間に設置されることができる、ワンウェイクラッチベアリング１１０（１）から（２）を含むことができる。

【0042】

冗長航空機推進装置７００は、回転軸１１２沿いにドライブシャフト７０４を固定するためにベアリング７０２を含むことができる。ドライブシャフト７０４は、動かず、フレーム１０８にモーターを固定するために使用される、場合によりドライブシャフト７０４の回転可能な外装体内に、固定体を含むことができる。この固定体は、モーターに電力を供給するために使用されることができ、回転可能な外装体は、プロペラ及び／またはワンウェイクラッチベアリング１１０（１）から（２）に連結され、その回転を引き起こすことができる。しかしながら、回転する内装体の外側に固定体を含む構成などの、他の構成をドライブシャフト７０４のために使用することができる。

【0043】

図８は、共回転するプロペラ間に位置決めされる単一のモーター８０２を含む冗長航空機推進装置８００の側面図である。いくつかの実施形態において、単一のモーターは、プロペラ５０４、５０６間ではなく、閉鎖型プロペラ装置５０２の外側に設置されることができる。これらのような実施例において、フレーム１０８は、閉鎖型プロペラ装置５０２の各側面上に支持体を含まないことができる。

【0044】

図９は、プロペラのうちの少なくとも１つの可変ピッチ動作を可能にする複数のジョイントを含む冗長航空機推進装置９００の側面図である。さまざまな実施形態において、第１プロペラ５０４、第２プロペラ５０６、または両方は、ドライブシャフトの接線に垂直である軸の周囲でブレードを機械的に回転させることにより、プロペラブレードのピッチ（または角度）を変更させるアクチュエータの使用によるなどの、可変ピッチのために構成されることができる。これらのような実施形態において、第１ジョイント９０２は、翼端コネクタ５０８（１）に、または翼端コネクタ５０８（１）と第１翼端５１０との間に設置されることができる。第２ジョイント９０４は、翼端コネクタ５０８（２）に、または翼端コネクタ５０８（２）と第２翼端５１２との間に設置されることができる。追加のジョイントは、１枚以上のプロペラブレードのピッチの変更後であっても、翼端コネクタ５０８（１）から（２）の滑らかで連続した形状を可能にするために使用されることができる。また追加のジョイントを使用して、以下に考察されるようなリンク機構を形成することができる。いくつかの実施形態において、ジョイントは、多くの異なる可動部品を含む鎖状リンク機構を形成することができる。

【0045】

ジョイント９０２、９０４は、第１プロペラ５０４、第２プロペラ５０６、または両方のブレードのピッチにおける変更を可能にすることができる。ジョイント９０２、９０４は、曲線半径５２０などの閉鎖型プロペラ装置５０２の設計翼型をおおむね維持しながら、ブレードのピッチにおける変更を可能にすることができる。曲線半径５２０は、閉鎖型プロペラ装置５０２の回転中に引き起こされる、抗力を最小にするように、及び／またはノイズを最少にするように選択されることができる。したがって、ジョイント９０２、９０４は、第１プロペラ５０４及び第２プロペラ５０６を接合する連続構造を維持しながら、ブレードのピッチの移動を可能にする。いくつかの実施形態において、ジョイント９０２、９０４は、第１プロペラ５０４の単一のアクチュエータ、または複数のアクチュエータが第１プロペラ５０４から第２プロペラへピッチの変更を機械的に伝達することにより第２プロペラ５０６のブレードのピッチを変更することを可能にするリンク機構システムを作成することができる。

【0046】

いくつかの実施形態において、ジョイント９０２、９０４は、閉鎖型プロペラ装置５０２の回転速度を減速させるように作用することができる、エアブレイクの原因となる方式において翼端コネクタ５０８（１）、翼端コネクタ５０８（２）、または両方の回転を可能にすることができる。さまざまな実施形態において、プロペラ５０４、５０６に関する翼端コネクタの角度または方向の変更は、閉鎖型プロペラ装置５０２の回転中に発生する異なるノイズ量ももたらすことができる。さまざまな実施形態において、ジョイント９０２、９０４は、たとえば、閉鎖型プロペラ装置の回転速度に基づき実行されることができる、第１ブレード５０４と第２ブレード５０６との間のオフセットへ動的変更を可能にすることができる。アクチュエータは、プロペラを一緒に、または別々に移動させ、このオフセットを変えるために使用されることができる。

【0047】

図１０Ａから図１０Ｃは、例示的な閉鎖型プロペラ装置１０００を示す。図１０Ａは、閉鎖型プロペラ装置の斜視図である。図１０Ａに示されるように、閉鎖型プロペラ装置１０００は、翼端コネクタ５０８（１）から（２）に類似して、連続構造を形成する、翼端コネクタ１００２（１）及び１００２（２）を介して翼端に接続される第１プロペラ５０４及び第２プロペラ５０６を含むことができる。

【0048】

第１プロペラ５０４は、第１長手方向軸１００４を有することができ、第２プロペラ５０６は、第２長手方向軸１００６を有することができる。閉鎖型プロペラ装置１０００の上面図である図１０Ｂに示されるように、第１長手方向軸１００４は、第２プロペラ５０６が閉鎖型プロペラ装置１０００の回転中に第１プロペラ５０４を追尾するような、角度オフセットα１００８を有することができる。しかしながら、いくつかの実施形態において、角度オフセットα１００８は、閉鎖型プロペラ装置１０００の回転中に第１プロペラ５０４が第２プロペラ５０６を追尾するように構成されることができる。図１０Ｃは、閉鎖型プロペラ装置１０００の側面図である。定められた別の方式において、角度オフセットα１００８は、プロペラの回転面における第１プロペラ５０４及び第２プロペラ５０６の角度差である。角度オフセットα１００８が０より大きいときに、第１長手方向軸１００４は、第２長手方向軸１００６に平行ではない。

【0049】

角度オフセットα１００８は、本来であれば角度オフセットを使用しない（たとえば、α＝０）ときに発生するものより、完全に層状の、または「清浄な」空気を第２プロペラ５０６が移動させることができる。角度オフセットα１００８は、９０度までのいずれかの角度であることができるが、このような設計に伴われるこのような距離と余分な重量と複雑さに及ぶ、翼端コネクタ１００２（１）から（２）のロングバージョンを形成する際の制約により４５度を超える角度は実用的ではない可能性がある。角度オフセットα１００８は、それぞれのプロペラから最適な推力を生成するために選択されることができる。また角度オフセットの使用は、直下に考察される、可変ピッチ、または異なるプロペラブレード翼型（または設計）の使用を有する、本明細書に考察される他の機能のいずれかを組み込まれることができる。

【0050】

図１１Ａから図１１Ｃは、例示的な閉鎖型プロペラ装置１１００を示す。閉鎖型プロペラ装置１１００は、異なるプロペラブレード翼型を有する。図１１Ａは、閉鎖型プロペラ装置１１００の斜視図である。図１１Ａに示されるように、閉鎖型プロペラ装置１１００は、翼端コネクタ５０８（１）から（２）に類似して、連続構造を形成する、翼端コネクタ１１０２（１）及び１１０２（２）を介して翼端に接続される第１プロペラ５０４及び第２プロペラ５０６を含むことができる。

【0051】

第１プロペラ５０４は、第１ブレード翼型（または設計）１１０４を有することができ、第２プロペラ５０６は、第２ブレード翼型（または設計）１１０６を有することができる。ブレード設計は、適切に同調されるときに、閉鎖型プロペラ装置１１００により発生する推力を増加させることができる、別の方式においてプロペラが空気を移動させることができる。

【0052】

図１１Ｂは、閉鎖型プロペラ装置１１００の上面図であり、図１１Ｃは、閉鎖型プロペラ装置１１００の側面図である。第１プロペラ５０４及び第２プロペラ５０６についてのブレード設計は、それぞれのプロペラから最適な推力を生成するために選択されることができる。いくつかの実施形態において、ブレード翼型は、ブレードのピッチ、ブレードの長さ、ブレードのピッチ部分の長さ、ブレード前縁部及び／または後縁部の半径、及び／またはプロペラブレードの他の設計要因を有することができる。

【0053】

図１２は、例示的な無人航空機（ＵＡＶ）１２００のブロック図である。ＵＡＶ１２００は、上記に考察される、さまざまなシステム、装置、及び技術を実装するために使用されることができる。図示された実施態様において、ＵＡＶ１２００は、入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェース１２１０を介して非一時的なコンピュータ可読媒体１２２０に連結される、１つ以上のプロセッサ１２０２を含む。またＵＡＶ１２００は、プロペラモーターコントローラ１２０４、電源モジュール１２０６、及び／またはナビゲーションシステム１２０８を含むことができる。さらにＵＡＶ１２００は、インベントリ係合機構コントローラ１２１２、ネットワークインタフェース１２１６、及び１つ以上の入出力デバイス１２１８を含む。

【0054】

さまざまな実施態様において、ＵＡＶ１２００は、１つのプロセッサ１２０２を含むユニプロセッサシステム、またはいくつかのプロセッサ１２０２（たとえば、２、４、８、または別の適切な数の）を含むマルチプロセッサシステムを使用して実装されることができる。プロセッサ（複数可）１２０２は、インストラクションを実行することが可能であるいずれかの適切なプロセッサであることができる。たとえば、さまざまな実施態様において、プロセッサ（複数可）１２０２は、ｘ８６、ＰｏｗｅｒＰＣ、ＳＰＡＲＣ、若しくはＭＩＰＳ インストラクションセットアーキテクチャ（ＩＳＡ）、または任意の他の適切なＩＳＡなどの、さまざまなＩＳＡのうちのいずれかを実装する、汎用または埋め込みプロセッサであることができる。マルチプロセッサシステムにおいて、各プロセッサ（複数可）１２０２は、通常、必ずしも必要ではないが、同一のＩＳＡを実装することができる。

【0055】

非一時的なコンピュータ可読媒体１２２０は、プロセッサ（複数可）１２０２によりアクセス可能である、実行可能なインストラクション／モジュール、データ、飛行経路、及び／またはデータアイテムを格納するように構成されることができる。さまざまな実施態様において、非一時的なコンピュータ可読媒体１２２０は、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、同期ダイナミックＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、不揮発性／フラッシュ型メモリ、またはいずれかの他のタイプのメモリなどの、いずれかの適切なメモリ技術を使用して実装されることができる。図示された実施態様において、上記に説明されるこれらのような、所望の機能を実装するプログラムインストラクション及びデータは、それぞれプログラムインストラクション１２２２、データストレージ１２２４及び飛行経路データ１２２６として非一時的なコンピュータ可読メモリ内に格納されるように示される。他の実施態様において、非一時的な媒体などの異なるタイプのコンピュータアクセス可能な媒体上で、または非一時的なコンピュータ可読媒体１２２０、若しくはＵＡＶ１２００から分離する類似した媒体上で、プログラムインストラクション、データ及び／または飛行経路を受信する、送信する、または格納することができる。一般的に言えば、非一時的な、コンピュータ可読メモリは、Ｉ／Ｏインタフェース１２１０を介してＵＡＶ１２００に連結される、フラッシュメモリ（たとえば、ソリッドステートメモリ）、磁気または光学媒体（たとえば、ディスク）などの、ストレージ媒体またはメモリ媒体を含むことができる。非一時的なコンピュータ可読媒体を介して格納されるプログラムインストラクション及びデータは、ネットワークインタフェース１２１６を介して実装されることができるような、ネットワーク及び／または無線リンクなどの通信媒体を介して搬送されることができる、電気、電磁気、またはデジタル信号などの伝送媒体または信号により伝送されることができる。

【0056】

１つの実施態様において、Ｉ／Ｏインタフェース１２１０は、プロセッサ（複数可）１２０２と、非一時的なコンピュータ可読媒体１２２０と、入出力デバイス１２１８などの、いずれかのペリフェラルデバイス、ネットワークインタフェースまたは他のペリフェラルインタフェースとの間のＩ／Ｏトラフィックを調整するように構成されることができる。いくつかの実施態様において、Ｉ／Ｏインタフェース１２１０は、一方のコンポーネント（たとえば、非一時的なコンピュータ可読媒体１２２０）からのデータ信号を他方のコンポーネント（たとえば、プロセッサ（複数可）１２０２）による使用のために適切なフォーマットに変換するために、いずれかの必要なプロトコル、タイミングまたは他のデータ変換を実行することができる。いくつかの実施態様において、Ｉ／Ｏインタフェース１２１０は、たとえば、ペリフェラルコンポーネントインターコネクト（ＰＣＩ）バス規格またはユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）規格の変形のような、さまざまなタイプのペリフェラルバスを介して取り付けられるデバイスのための支援を有することができる。いくつかの実施態様において、Ｉ／Ｏインタフェース１２１０の機能は、たとえば、ノースブリッジ及びサウスブリッジなどの、２つ以上の別個のコンポーネントに分割されることができる。また、いくつかの実施態様において、非一時的なコンピュータ可読媒体１２２０へのインタフェースなどの、Ｉ／Ｏインタフェース１２１０のいくつかの、またはすべての機能性は、プロセッサ（複数可）１２０２に直接に組み込まれることができる。

【0057】

プロペラモーター（複数可）コントローラ１２０４は、ナビゲーションシステム１２０８と通信し、所定の飛行経路に沿ってＵＡＶを誘導するように各プロペラモーターの電力を調整する。電源モジュール１２０６は、ＵＡＶの１つ以上の電力モジュール（たとえば、バッテリ）と関連する充電機能、及びいずれかのスイッチング機能を制御することができる。

【0058】

ナビゲーションシステム１２０８は、ある位置に、及び／またはある位置からＵＡＶをナビゲートするために使用されることが可能であるＧＰＳまたは他の同様のシステムを含むことができる。インベントリ係合機構コントローラ１２１２は、インベントリを係合する、及び／または係合解除するために使用される、アクチュエータ（複数可）、またはモーター（複数可）（たとえば、サーボモーター）と通信する。たとえば、ＵＡＶを水平面上の送達位置に位置決めするときに、インベントリ係合機構コントローラ１２１２は、インベントリを解放するようにインベントリ係合機構を制御するモーターへのインストラクションを提供することができる。

【0059】

ネットワークインタフェース１２１６は、ＵＡＶ１２００と、他のコンピュータシステムなどのネットワークに取り付けられる他のデバイスとの間で、及び／または他のＵＡＶのＵＡＶ制御システムと、データを交換することを可能にするように構成されることができる。たとえば、ネットワークインタフェース１２１６は、複数のＵＡＶ間で無線通信を可能にすることができる。さまざまな実施態様において、ネットワークインタフェース１２１６は、Ｗｉ−Ｆｉネットワークなどの無線の、一般のデータネットワークを介する通信を支援することができる。たとえば、ネットワークインタフェース１２１６は、セルラ通信ネットワーク、衛星ネットワーク、及び同様のものなどのテレコミュニケーションネットワークを介する通信を支援することができる。

【0060】

入出力デバイス１２１８は、いくつかの実施態様において、画像キャプチャデバイス、赤外線センサ、タイムオブフライトセンサ、加速度計、ライト、スピーカー、及び航空機で一般的に使用される他の入出力デバイスを含むことができる。複数の入出力デバイス１２１８は、存在し、ＵＡＶ１２００により制御されることができる。これらのセンサのうちの１つ以上は、飛行中の障害物を回避することと同様に、着陸に際し支援するために利用されることができる。

【0061】

さまざまな実施態様において、１つ以上のデータストア内に含まれているような、本明細書に図示されるパラメーター値及び他のデータは、記述されていない他の情報と組み合わされることができる、またはより多い、より少ない、若しくは異なるデータ構造に別にパーティション化されることができる。いくつかの実施態様において、データストアは、１つのメモリ内に物理的に設置されることができる、または２つ以上のメモリ間に分散されることができる。

【0062】

当業者は、ＵＡＶ１２００が例示に過ぎず、本開示の範囲を限定することを意図されないことを理解するであろう。特に、コンピューティングシステム及びデバイスは、コンピュータ、ネットワークデバイス、インターネットアプライアンス、ＰＤＡ、無線電話機、ページャなどを含む、示された機能を実行することが可能であるハードウェアまたはソフトウェアのいずれかの組み合わせを有することができる。またＵＡＶ１２００は、図示されない他のデバイスに接続されることができる、または代替に、スタンドアロンシステムとして動作することができる。加えて、図示されたコンポーネントにより提供される機能性は、いくつかの実施態様において、より少ないコンポーネントに組み合わされる、または追加のコンポーネントに分散されることができる。同様に、いくつかの実施態様において、図示されたコンポーネントのうちのいくつかの機能性は、提供されないことができる、及び／または他の追加の機能性は、利用可能であることができる。

【0063】

また当業者は、さまざまなアイテムが使用されながらメモリまたはストレージ内に格納されるように図示されるが、これらのアイテム、またはそれらの部分がメモリ管理及びデータ完全性のためにメモリと他のストレージデバイスとの間で伝達されることができることを理解するであろう。代替に、他の実施態様において、いくつかの、またはすべてのソフトウェアコンポーネントは、別のデバイス上のメモリ内に実行することができ、図示されたＵＡＶ１２００と通信することができる。いくつかの、またはすべてのシステムコンポーネントまたはデータ構造（たとえば、インストラクションまたは構造化データとして）は、上記に説明されるさまざまな実施例を適切なドライブにより読み出されるように、非一時的な、コンピュータアクセス可能な媒体、またはポータブル物品上に格納されることもできる。いくつかの実施態様において、ＵＡＶ１２００から分離するコンピュータアクセス可能媒体上に格納されるインストラクションは、伝送媒体を介してＵＡＶ１２００に伝送されることができる、または電気信号、電磁気信号、若しくはデジタル信号などの信号は、無線リンクなどの通信媒体を介して搬送されることができる。さまざまな実施態様は、コンピュータアクセス可能な媒体上に前述の説明に従い実装されるインストラクション及び／またはデータを受信すること、送信すること、または格納することをさらに備えることができる。その結果、本明細書に記載の技術は、他のＵＡＶ制御システム構成により実施されることができる。

【0064】

本明細書に開示される実施形態は、ドライブシャフトと、ドライブシャフトに連結され、最上部プロペラの対向端部に設置される最上部第１翼端及び最上部第２翼端を含む最上部プロペラと、ドライブシャフトに連結され、基部プロペラの対向端部に設置される基部第１翼端及び基部第２翼端を含む基部プロペラと、最上部第１翼端と基部第１翼端との間に延在する第１翼端コネクタと、最上部第２翼端と基部第２翼端との間に延在する第２翼端コネクタと、ドライブシャフト、最上部プロペラ、及び基部プロペラを回転させるためにドライブシャフトに連結されるモーターとのうちの１つ以上を含む推進装置を備えることができる。任意選択で、第１翼端コネクタ及び／または第２翼端コネクタは、最上部プロペラ及び基部プロペラを接合する連続構造を形成することができる。

【0065】

任意選択で、最上部プロペラまたは基部プロペラのうちの少なくとも１つは、ブレードのピッチを変えるように構成されることができる。任意選択で、第１翼端コネクタ及び／または第２翼端コネクタは、最上部プロペラ及び基部プロペラを接合する連続構造を維持しながらブレードのピッチの移動を可能にする構造の可鍛性部分、及び／または最上部プロペラ及び基部プロペラを接合する連続構造を維持しながらブレードのピッチの移動を可能にする１つ以上のジョイントのうちの１つ以上を含むことができる。任意選択で、最上部プロペラは、最上部長手方向軸を有することができ、基部プロペラは、最上部長手方向軸に平行ではない基部長手方向軸を有することができる。任意選択で、最上部プロペラは、基部プロペラの基部ブレード翼型と異なる最上部ブレード翼型を有することができる。任意選択で、モーターは、第１モーターであることができ、ドライブシャフトに連結される第２モーターをさらに含むことができ、その中で第１モーターは、最上部プロペラに近接して設置されることができ、第２モーターは、基部プロペラに近接して設置されることができる。

【0066】

本明細書に開示される実施形態は、第１プロペラの対向端部に設置される第１翼端及び第２翼端を含み、第１回転面と関連する第１プロペラ、第２プロペラの対向端部に設置される第３翼端及び第４翼端を含み、第１回転面に平行である第２回転面と関連する第２プロペラ、第１翼端と第３翼端との間に延在する第１翼端コネクタ、及び／または第２翼端と第４翼端との間に延在する第２翼端コネクタのうちの１つ以上を含む装置を備えることができ、第１翼端コネクタ及び第２翼端コネクタは、第１プロペラ及び第２プロペラを接合する連続構造を形成する。

【0067】

任意選択で、装置は、第１及び第２プロペラの回転軸において第１プロペラを第２プロペラに連結するドライブシャフトを備えることもできる。任意選択で、ドライブシャフトは、第１プロペラの第１側面から外方向へ延伸する第１部分、及び／または第１プロペラの第１側面に対向する第２プロペラの第２側面から外方向へ延伸する第２部分を備えることができる。任意選択で、装置は、ドライブシャフトの第１部分に連結される第１モーター、及び／またはドライブシャフトの第２部分に連結される第２モーターをさらに備えることができる。任意選択で、装置は、第１モーターとドライブシャフトとの間に連結される第１ワンウェイクラッチベアリングをさらに備えることができ、その中で第１ワンウェイクラッチベアリングは、第１モーターが動作不能であるときに第２モーターがドライブシャフトを回転させることを可能にすることができる。任意選択で、装置は、第２モーターとドライブシャフトとの間に連結される第２ワンウェイクラッチベアリングをさらに備えることができ、その中で第２ワンウェイクラッチベアリングは、第２モーターが動作不能であるときに第１モーターがドライブシャフトを回転させることを可能にすることができる。

【0068】

任意選択で、装置は、第１プロペラを第２プロペラへ連結するドライブシャフト、第１フレーム部材、第１フレーム部材に関してドライブシャフトの回転を引き起こすためにドライブシャフト及び第１フレーム部材に連結される第１モーター、及び／または第２フレーム部材のうちの１つ以上をさらに備えることができる。任意選択で、第２モーターは、第２フレーム部材に関してドライブシャフトの回転を引き起こすために、ドライブシャフト及び第２フレーム部材に連結されることができる。任意選択で、第１モーター及び第２モーターのうちの少なくとも１つは、第１プロペラと第２プロペラとの間に設置されることができる。任意選択で、第１プロペラは、ブレードのピッチを変えるように構成されることができる。任意選択で、第１翼端コネクタ及び第２翼端コネクタは、第１プロペラ及び第２プロペラを接合する連続構造を維持しながら、ブレードのピッチの移動を可能にするように構成される可鍛性材料から形成されることができる。任意選択で、第１プロペラは、ブレードのピッチを変えるように構成されることができる。任意選択で、第１翼端コネクタ及び／または第２翼端コネクタは、第１プロペラ及び第２プロペラを接合する連続構造を維持しながら、ブレードのピッチの移動を可能にする１つ以上のジョイントを含むことができる。任意選択で、第１プロペラは、第２プロペラの第２ブレード翼型と異なる第１ブレード翼型を有することができる。任意選択で、第１プロペラは、第１プロペラの第１回転面において第２プロペラから角度オフセットを有することができ、角度オフセットが回転中に第１プロペラに第２プロペラを追尾させる。

【0069】

本明細書に開示される実施形態は、フレーム、フレームに連結される電源、及び／またはフレームに連結され電源に接続される少なくとも１つの推進ユニットのうちの１つ以上を含む、無人航空機（ＵＡＶ）を含むことができる。任意選択で、少なくとも１つの推進ユニットは、第１プロペラの対向端部に設置される第１翼端及び第２翼端を含み、第１回転面と関連することができる第１プロペラ、第２プロペラの対向端部に設置される第３翼端及び第４翼端を含み、第２回転面と関連することができる第２プロペラ、第１翼端と第３翼端との間に延在することができる第１翼端コネクタ、第２翼端と第４翼端との間に延在することができる第２翼端コネクタ、第１プロペラを第２プロペラへ連結することができるドライブシャフト、及び／またはフレーム及びドライブシャフトに連結されることができるモーターアセンブリのうちの１つ以上をさらに含むことができ、第１翼端コネクタ及び第２翼端コネクタは、第１プロペラ及び第２プロペラを接合する連続構造を形成することができ、モーターは、電源により電力を供給され、ドライブシャフトを回転させるように構成されることができる。

【0070】

任意選択で、モーターアセンブリは、第１モーター及び第２モーターを含むことができる。任意選択で、ドライブシャフトは、第１プロペラの第１側面から外方向へ延伸する第１部分、及び第１プロペラの第１側面に対向する第２プロペラの第２側面から外方向へ延伸する第２部分を備えることができる。任意選択で、第１モーターは、ドライブシャフトの第１部分に連結されることができる。任意選択で、第２モーターは、ドライブシャフトの第２部分に連結されることができる。任意選択で、第１プロペラは、ブレードのピッチを変えるように構成されることができ、その中で第１翼端コネクタ及び第２翼端コネクタは、第１プロペラ及び第２プロペラを接合する連続構造を維持しながら、ブレードのピッチの移動を可能にするように構成される可鍛性材料から形成されることができる。任意選択で、第１プロペラは、第２プロペラのブレードの第２ピッチと異なる第１ピッチを有するブレードを含むことができる。任意選択で、第１プロペラは、第１プロペラの回転面において第２プロペラから角度オフセットを有する。任意選択で、第１プロペラは、第２プロペラの第２ブレード翼型と異なる第１ブレード翼型を有することができる。

【0071】

発明の主題は、構造的特徴及び/または方法論的行為に特有の言語で説明されてきたが、添付の特許請求の範囲で定義される発明の主題は、必ずしも説明されてきた特有の特徴または行為に限定されないことを理解するであろう。むしろ、特有の特徴及び行為は、特許請求の範囲を実施する例示的形態として開示される。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【国際調査報告】