フライングリング

申请号 JP2016155445 申请日 2016-08-08 公开(公告)号 JP6083633B1 公开(公告)日 2017-02-22
申请人 柴崎 威暢; 发明人 柴崎威暢;
摘要 【課題】回転飛行運動によって流れる気流を揚 力 が均一となるように誘導する形状を有する事により、飛行中の 水 平姿勢を長い時間保つ。 【解決手段】フライングリング10は、内縁21から外縁20に至る環状構造でかつ回転対称であり、環状構造には略水平の底面41と、内縁21から下方へ拡径して底面41に接続する円弧状の下面の傾斜壁50とが設けられ、内縁21から外縁20に至る半径方向について環状構造の外内径比が1.92未満であり、下面の傾斜壁50について 角 度Kcが0度超過かつ45度以下であり、かつ、高さShが半径方向に沿った下面の傾斜壁50の幅Kw以下の長さである。 【選択図】図1
权利要求

内縁から外縁に至る環状構造で、かつ、回転対称であるフライングリングであって、 前記環状構造には、略平の底面と、前記内縁から下方へ拡径して前記底面に接続する 円弧状の下面傾斜壁とが設けられ、 前記下面傾斜壁と、前記内縁と、上面で構成される部分の上下方向に沿った断面における前記内縁の断面度は直角以下であり、 前記環状構造における前記内縁から前記外縁に至る半径方向について、前記環状構造の 中心から前記外縁のうち最短となる距離までの外径と前記環状構造の中心から前記内縁ま での内径との比である外内径比が1.92未満であり、 前記下面傾斜壁について、角度が0度超過かつ45度以下であり、かつ、高さが前記半 径方向に沿った前記下面傾斜壁の幅以下の長さである ことを特徴とするフライングリング。前記環状構造における前記半径方向の断面重心は、前記底面の中央の径から前記底面の 内径迄の何れかの位置にある ことを特徴とする請求項1に記載のフライングリング。前記環状構造における前記半径方向について、前記底面の中央の径より前記外縁にかけ て前記環状構造を形成する構造物の重量が漸次軽量となる ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のフライングリング。前記下面傾斜壁の前記半径方向の幅は、前記環状構造の中心から前記内縁までの 内径1に対して、0.54未満である ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のフライングリング。前記環状構造の前記上面には、同心円上の何れかに上方へ拡径する円弧状の上面傾斜壁が少なくとも一つ設けられ、 一つの前記上面傾斜壁は、高さが前記下面傾斜壁の高さ以下の長さである ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のフライングリング。前記環状構造には、前記上面の外端に少なくとも飛行中に受ける相対風に対して凹状を形成する外端傾斜壁が設けられた ことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載のフライングリング。前記外縁が上方へ拡径し迎角を有し、前記迎角の高さは前記下面傾斜壁の幅の、逆底面比倍以下である、又は、 前記外縁が下方へ拡径し俯角を有し、前記俯角の高さは前記下面傾斜壁の幅の前記逆底面比倍未満であり、 前記逆底面比は、前記環状構造の中心から前記底面の外径までの距離である底面外径と、前記環状構造の中心から前記底面の内径までの距離である底面内径との比である底面比の逆数である ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載のフライングリング。前記環状構造には、さらに、被運送物を搭載可能な中空部を有する ことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のフライングリング。前記環状構造を形成する構造物には、電磁を利用可能な導体を含む ことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のフライングリング。

说明书全文

本発明は、飛行時における各種空的抵抗を揚力の均衡を保つ働きに変える事で、長距離の飛行を可能としたフライングリングに関するものである。

従来は、フライングリングの飛行中には様々な空力的抵抗が生じ、飛行姿勢が崩れやすく、揚力が急速に減少し、充分な飛距離が得られない形状であった。中空域を有する分、フライングディスクより空気抵抗は抑えられるが、揚力の不均一さは解消されず、平飛行姿勢が崩れやすい形状である。本明細書で水平飛行とは、相対風に対する水平として扱う。

米国特許第4104822号

米国特許第6179737号

水平方向へ回転しながら飛しょうするフライングリングは、遠心力や粘性抵抗によって円板表面を伝う空気の流れと、飛行中に受ける相対風や揚力に伴う気流によりロール運動を引き起こし、大きな傾きが生じ急速な揚力の低下から失速を招いていた。推進エネルギーが不均一な揚力へと消費されてしまうのであるから、気流が均一に流れる形状とする事で、ロール運動を抑制し、安定的かつ持続的な飛行をする事が可能となる。

本明細書ではフライングリングの回転は相対風Swに対して右回転であり、図面では右から左へ飛来する前提であるものとして説明する。なお、本前提は、回転方向を限定するものではなく、回転方向の一例を示して説明を簡易に行うためである。図8を参照し、従来技術の一例として回転運動するフライングリング100を用いて、環状構造であるリング体に掛かる空力的外力について説明する。

フライングリング100が回転飛行をすると、相対風Swはリング体表面を回転方向に沿って流れる気流Csへと変化し、前翼300では右側翼にかけて、後翼310では左側翼にかけて上底面の境界層を肥厚させる。前翼300とはリング体の進行方向に対する前半部分であり後翼310とは後半部分である。側翼とはフライングリング100における中空域110以側部分である。

前翼300の気流Csは外縁200から、後翼310の気流Csは内縁210から流れる相対風Swが変化するので、前翼300の気流Csは後翼310の気流Csの外内径比倍の量である。外内径比とはリング体の内径1に対する外径の長さであり1超過を示す。

該フライングリング100が落下をすると下方からの気流Yが加わり底面410全体の境界層が更に肥厚し、相対風Swが肥厚した境界層に衝突すると、相対風Swは下方へ弾かれ反作用による揚力が生じる。気流Yは底面410から外縁200と内縁210へ分かれ、外内縁を略等しい速さで流れる。特に前右翼の境界層が厚くなり、前右翼が上昇し左ロール運動を引き起こす。このようにいくつかの気流が複合的に絡み合いロール運動が生じフライングリング100は大きく傾き揚力を急速に失い失速を生じる事になる。

後翼310の後縁では揚力が生じ難く重量負担が大きい。その為後翼310から落下し始め、失速を早める原因となる。後縁とは相対風Swが離れる縁であり、前翼300では内縁210、後翼310では外縁200を指し、前縁とは相対風Swが衝突する縁であり、前翼300では外縁200、後翼310では内縁210を指す。

フライングリング100表面には回転遠心力による気流Caが、底面410では気流Yが外縁200に向かい全周に亘り流れる。気流Caや気流Yは前翼300では相対風Swと衝突しブレーキとなり、推進力を減衰させ飛しょうの抵抗となる。

例えば、特許文献1に開示された形状は外縁側のウェイトが大きく後翼から失速し易い形状である。また、特許文献2に開示された形状は外縁下面の傾斜壁により後翼の揚力を補助するものであるが、前翼前縁では相対風による乱流や剥離を生じ易く空力的抵抗が大きい形状である。

本発明は回転飛行運動によって流れる気流を数種の傾斜壁により適切に誘導し、有害運動を起こす様々な空力的抵抗を自在に操り、水平姿勢を保ち長時間の飛行が可能なフライングリングの形状を得る事を目的とする。

本発明が解決しようとする課題は、通過する気流を誘導する事により、回転運動によって生じるロール運動を抑制し、失速を大きく遅らせる形状を有する事により、長時間の飛行をする事が出来るフライングリングを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係るフライングリングは、内縁から外縁に至る環状構造で、かつ、回転対称であるフライングリングであって、前記環状構造には、略水平の底面と、前記内縁から下方へ拡径して前記底面に接続する円弧状の下面傾斜壁とが設けられ、前記下面傾斜壁と、前記内縁と、上面で構成される部分の上下方向に沿った断面における前記内縁の断面度は直角以下であり、前記環状構造における前記内縁から前記外縁に至る半径方向について、前記環状構造の中心から前記外縁のうち最短となる距離までの外径と前記環状構造の中心から前記内縁までの内径との比である外内径比が1.92未満であり、前記下面傾斜壁について、角度が0度超過かつ45度以下であり、かつ、高さが前記半径方向に沿った前記下面傾斜壁の幅以下の長さであることを特徴とする。

本発明に係るフライングリングによれば、通過する気流を誘導する事により、回転運動によって生じるロール運動を抑制し、失速を大きく遅らせる形状を有する事により、長時間の飛行をする事が出来る。

本発明に係るフライングリングの一実施形態を用いて各部位の名称を説明する斜視図とA−A線断面図である。

本発明に係るフライングリングの一実施形態を用いて前翼前縁の気流の働きを説明する、A−A線断面図である。

本発明に係るフライングリングの一実施形態を用いて後翼前縁の気流の働きを説明する、B−B線の部分的な断面図である。

本発明に係るフライングリングの一実施形態を用いて回転飛行時の上面の気流を説明する斜視図である。

本発明に係るフライングリングの一実施形態を用いて前翼外縁の俯角を説明するA−A線の部分的な断面図である。

本発明に係るフライングリングの一実施形態を用いて後翼外縁の俯角を説明するB−B線の断面図である。

本発明に係る外内径比を模式的な形状のフライングディスクを用いて説明する模式的な底面図である。

従来のフライングディスクに係るロール運動を説明する底面斜視図である。

本発明に係るフライングリング10の概略構成とA−A線断面図を図1に示す。本明細書では図1を基準図としながら各図を参照し、各実施形態を説明する。互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。A−A線とB−B線は半径方向の切断線を示す。

図1を参照して一実施形態のフライングリング10の概略構成を説明する。フライングリング10は、中心部分に中空域11が設けられる、回転対称形の環状構造である。具体的には、フライングリング10は、中空域11に接する内縁21から下方へ拡径する下面の傾斜壁50と、上面40に内縁21側から上方へ拡径する一つ以上の上面の傾斜壁51と、外縁20から下面の傾斜壁50の間に略水平である底面41と、を備えている。

幅とは半径方向に沿った径の幅とし、高さとは底面41に対して垂直方向の高さとする。Kwは下面の傾斜壁50の幅、Shは下面の傾斜壁50の高さ、Uhは上面の傾斜壁51の高さである。

上面の傾斜壁51、下面の傾斜壁50と底面41は、環状構造に沿って円弧状に形成される。下面の傾斜壁50は後翼31の揚力補助として作用し、また、上面の傾斜壁51は後翼31の揚力抑制として作用する。

外縁20は、円形や三角形、四角形等による回転対称形でも良い。円形以外の回転対称形の場合、外径とは外縁20の内、中心軸から最も短い距離で測り、底面41は外径迄の範囲であり、外縁とは外径から外方の部分とする。なお、本明細書では、実施形態の一例として円形を基軸に説明をする。

本発明の骨子は、フライングリング10に設けられた中空域11を経て相対風Swを下面の傾斜壁50により後翼31の底面41へ誘導し、回転運動に沿い後左翼底面迄到達させることで、不足する後左翼の揚力を補い、フライングリング10全体の揚力不均衡を解消する環状構造に関するものである。

ここで、図7を参照し、模式的な形状で示すフライングリング100Sを用いて必要な中空域11Sの領域を説明する。前翼30Sの前方から流れてきて中空域11Sを通過する相対風Swは、後翼31Sの中央の領域Swrを通過し、相対風Swの一部が回転運動に乗じ、後左翼の領域Csrに到達する事で後翼31Sのロール運動となる。中空域11Sの領域が、後翼31Sの中央の領域Swrと後左翼の領域Csrの合計と少なくとも等しければ、揚力を補うのに充分な量の相対風Swを後左翼底面へ誘導するための空間を得ることが出来る。

なお、中空域11Sの面積と、後翼31Sの中央の領域Swrと後左翼の領域Csrの合計面積とが等しくなるのは、外縁200Sおよび内縁210Sにおける外内径比が約1.92である事が、次に示す計算式により求められる。図7に示すように環状構造の中心からの外径Odをr、また、内径Idを1とすると、中空域11Sの面積と、領域Swrと領域Csrの合計面積の関係は、以下の計算式を満たす。ここで、πは円周率とする。

そこで、外内径比(図7の例では外径Od/内径Id)を1.92未満とする事で、必要な中空域11Sを得ることが出来る。ここで、外内径比は、環状構造(フライングリング100S)の中心から外縁200Sのうち最短となる距離までの外径と環状構造の中心から内縁210Sまでの内径との比である。

図2と図3を参照し、別の一実施形態のフライングリング10aについて半径方向の断面重心Gを説明する。下方からの気流Yは前縁では相対風Swに対し逆流であり境界層が肥厚し揚力が生じ易い。後縁では気流Yは相対風Swと順流であり境界層が肥厚し難く揚力が生じ難い。後翼31a後縁の揚力が最も低く、フライングリング10aの外縁20a側が重いと後縁の揚力では支持出来ず後翼31aから失速する。

そこで、断面重心Gを底面41a中央の径から内縁21a側に位置するように環状構造を形成すれば、前翼後縁に集中する重量負担は揚力の強い前後翼前縁に挟まれ支持が容易となり、重心バランスによるフライングリング10aの飛行中の失速を回避出来る。ここで、底面中央とは気流Yが前後に分岐する中心を指す。各図では外縁20a側を薄く、内縁21a側を厚くしてウェイトを内縁21a側に置いている。

前翼30aの揚力は主に底面41aで生じ、相対風Swが拡大流れとなる下面の傾斜壁50aでは生じない。断面重心Gが下面の傾斜壁50aにあると揚力と重心のバランスが悪く大きなピッチアップ運動が生じてしまう。断面重心Gの位置が底面上にある事でピッチアップ運動を回避し水平飛行をする事が出来る。水平飛行を保つには断面重心Gは底面41a中央の径から底面41a内径迄の範囲の何れかにあるのが良い。

後翼31aでは後縁に近い程揚力が小さくなるので、底面41a中央の径より外縁20a側にかけて重量を漸次軽減とすると重量負担が少ない。例えば任意の同じ幅で同心円状に切断すると仮想した場合、内縁21a側の年輪状部分より外縁20a側の年輪状部分の重量を軽くすると、重量負担の少ないウェイトバランスとなる。

図2と図3を参照して、フライングリング10aのロール運動を抑制する下面の傾斜壁50aを説明する。前翼30aと後翼31aとを流れる相対風Swの量の差によりロール運動の初動となる。そこで、内縁21aに下方へ拡径する円弧状の傾斜壁50aを設ける事で、前翼30aの相対風Swを受ける領域が減少し、後翼31aの相対風Swを受ける領域が増加し、前右翼の底面41aと後左翼の底面41aの境界層の差が縮小してロール運動を抑制する構造とする事が出来る。

ロール運動は前翼30aでは底面41aで受けた相対風Swが気流Csとして前右翼の底面41aへ流れる事によって生じ、底面41a以後にある下面の傾斜壁50aでは気流Csは圧力の低い拡散流れとなりロール運動に対する影響は乏しい。後翼31aでの下面の傾斜壁50aは相対風Swを底面41aへ誘導し、気流Cs量を増大する事が出来る。下面の傾斜壁50aにより、前後翼での相対風Swを受ける領域を等しくする事で、前後翼底面へ流入する相対風Swの量的差を解消する事が出来る。

前翼30aで相対風Swを受ける領域の底面41aの表面積と、後翼31aで相対風Swを受ける中央の領域の下面42a、即ち、図7で示す後翼31Sの中央の領域Swrの下面420Sの表面積とを等しくすると、前後翼の気流Cs量が等しくなりロール運動が解消される。この時、環状構造の中心からの内径を1、底面41aの内径をx、外径をaとすると、底面41aと下面の傾斜壁50aの面積の関係は以下の計算式を満たす。ここで、πは円周率とし、下面の傾斜壁の角度Kcaは0度とする。

環状構造の外径の範囲は環状構造の内径1に対して1.92未満であるので、上記式を満たす底面41aの内径の範囲は1.54未満となる。底面41aの内径から環状構造の内径までが下面の傾斜壁50aの範囲となる。下面の傾斜壁の角度Kcaの値が増加する程、後翼31aで受ける相対風Swの量は増加するので下面の傾斜壁の幅Kwaは小さくすると良い。フライングリング10aのロール運動を抑制する下面の傾斜壁の幅Kwaは環状構造の内径1に対し、1.54未満から内径の1を引いた値となる0.54未満となる。

前翼30aの底面41a直後の下面の傾斜壁50aでは、高さが気流Clの厚みを超える迄の僅かな範囲では気流Clによる境界層が残存し、ロール運動に影響を与える範囲が拡大する。下面の傾斜壁50aの角度が浅いと影響を与える範囲がより広くなる。下面の傾斜壁の角度Kcaを高くするか、下面の傾斜壁の幅Kwaを広くして調節する。

回転角速度が遅いと側翼へ気流Csが流れにくくロール運動が緩和されるので、下面の傾斜壁50aを縮小しても水平姿勢は維持出来る。前翼30aの底面41aの表面積が後翼31aで相対風Swを受ける中央の領域の下面42aの表面積以上の広さであっても、回転角速度によっては水平姿勢の維持は可能である。

後翼31aで相対風Swを受ける中央の領域の下面42aの表面積が前翼30aの底面41aの表面積超過の広さであると、フライングリング10aの回転運動により後左翼の揚力が強まり、右ロール運動が生じて飛行方向が右方向へし易くなる。一方、前翼30aの底面41aの表面積未満の広さであると、前右翼の揚力が強まり左ロール運動を生じて飛行方向が左方向へし易くなる。以上のことにより、回転運動により飛行経路を左右に曲げたい場合には、下面の傾斜壁50aの表面積を調節すると良い。

気流Yと相対風Swとの衝突により生じた揚力が翼部分の重量を上回ると浮揚する。翼部分が浮揚する際の気流Yの厚みを浮揚境界層とする。浮揚境界層は、飛行速度、相対風量、角回転速度、重量、翼面積、空気密度、摩擦係数、翼形状、等により変化する。前翼30が浮揚する事で飛行が持続出来るので、本明細書では底面41とは少なくとも前翼30に浮揚境界層が生じ、前翼30が浮揚し得る広さであるものとする。

例えば、図3に示す後翼31aの底面41aへ流れる相対風Swは、図2に示す前翼30aの底面41aへ流れる相対風Swより少なく、必要な浮揚境界層は厚くなる。そこで、下面の傾斜壁の高さShaを調節することにより、後翼31aの浮揚境界層を厚くして揚力を補う構造とする事が出来る。

底面の外内径比は、底面41の内径1に対する外径の比であり、1超過フライングリング10の外内径比未満であり、以後、底面比と略する。例えば、前翼30aの底面41aへ流れる相対風Swの量は、後翼31aの底面41aへ流れる相対風Swの量の底面比倍である。

前翼30aの浮揚時に前翼30a前縁で弾かれる相対風Swの量は後翼31a前縁で弾かれる相対風Swの量の略底面比倍となり、後翼31aの浮揚境界層は前翼30aに対し底面比倍厚くなる。そこで、下面の傾斜壁の高さShaを高くし、不足する後翼31aの浮揚境界層の厚みを補う事で、前後翼底面で生じる揚力が等しくなり、揚力差が解消され、ロール運動を抑制する事が出来る。後翼31aで弾く相対風Swの高低差Hsが前翼の浮揚境界層厚みDの凡そ底面比倍とすれば、相対風Swによる揚力差は解消される。この場合、下面の傾斜壁の高さShaは前翼30a浮揚境界層の凡そ底面比マイナス1倍となる。

下面の傾斜壁の高さShaを前翼30a浮揚境界層の底面比マイナス1倍超過とすると、後翼31aの揚力が過剰になりピッチダウン運動が生じる。例えば、フライングリング10aを高く投擲し山なりの軌道を辿る場合には、下面の傾斜壁の高さShaを高くする形状とすれば良い。

浮揚境界層は飛行速度、相対風量、角回転速度、重量、翼面積、空気密度、摩擦係数、翼形状、等により変化する。このため、前翼30aの浮揚境界層を基準とすると、下面の傾斜壁の高さShaを定めにくいので、上限を示して請求の範囲とする。

例えば、下面の傾斜壁の角度Kcaは45度以下の角度であると、後翼31aでは相対風Swに対する形状抵抗が低く、底面41aへ気流を流し易い。又、前翼30aの後縁では緩やかな拡大流れとなり、相対風Swの剥離を抑制し易い。下面の傾斜壁の角度Kcaは45度以下であるのが望ましく、下面の傾斜壁の高さShaは下面の傾斜壁の幅Kwa以下の長さである。

この他の利点として、例えばこのような形状のフライングリング10aを投擲する際には、下面の傾斜壁50aに指を掛けやすく投擲が容易である。

一方で、図1に示す下面の傾斜壁50は、揚力が生じない水平飛行時でも、相対風Swを後左翼底面へ反らし後左翼の揚力を過剰にさせ、右ロール運動を引き起こす問題を生じる。そこで、上面40の何れかに上方へ拡径する同心円の上面の傾斜壁51を設ける形状とする事により、水平飛行時で生じる後翼31の過剰な揚力を相殺する事が出来る。

図4を参照して、さらに別の一実施形態のフライングリング10bでの上面の傾斜壁51bを説明する。本実施形態のフライングリング10bは、上面40bの同心円上の何れかに上方へ拡径する円弧状の上面の傾斜壁51bを少なくとも一つ設けている。上面の傾斜壁51bにより、後翼31b上面の気流Csは上面の傾斜壁51b上を後左翼にかけて滞留し肥厚する。相対風Swは該気流Csと衝突し上方へ弾かれ、反作用による下向きの抗力を後左翼上面にかけて強め、後左翼下面の揚力と同程度に生じると、水平飛行時に於けるフライングリング10bの右ロール運動を抑制し水平飛行を維持する事が出来る。落下時には上面40bは負圧となり気流による挙動は乏しく、上面の傾斜壁51bは主に水平飛行時に作用する事が出来る。

図2に示す上面の傾斜壁51aは、水平飛行時に下面の傾斜壁50aと同程度の下方向の抗力を生じれば良いので、上面の傾斜壁の高さUhaは下面の傾斜壁の高さShaと同程度にすると良い。上面の傾斜壁51aは一つ又は複数にしても良く、複数にする程、上面の傾斜壁の高さUhaを分割し低くする事が出来る。上面の傾斜壁の高さUhaは最大で下面の傾斜壁高さShaと同じで良い。図4の実施形態では、上面の内縁21b側と外縁20b側の二つに上面の傾斜壁51bを設ける形状とすることにより、後翼31bで生じる過剰な揚力を分けて相殺している。

上面の傾斜壁51bは外縁20bに近い程、回転の軸心から遠のき力の作用は大きくなるので、上面の傾斜壁の高さUhを小さくすると良い。一つの上面の傾斜壁高さUhは、下面の傾斜壁の高さSh以下の長さとする。

図1に示す下面の傾斜壁50は、少なくとも気流Yが生じる落下時に現れれば良い。例えば底面41との移行部を軽く柔軟性の高い素材とし、静止時では下面の傾斜壁50部分の形状は略水平に保ち、底面41との移行部を軽く柔軟性の高い素材とし、落下時の気流Yによる圧力により上方へ捲れ、この際に下面の傾斜壁50が現れるような柔軟度を有する素材を用いた構造としても良い。この場合、水平飛行時の下面の傾斜壁50による後翼31の揚力が生じないので、上面の傾斜壁51は無くても良い。

再び、図2を参照して、迎角60aを有する外縁20aを説明する。フライングリング10aにおいて、外縁20aの下面が上方へ拡径し相対風Swに対する迎角60aを有すると、上反角の効果を持ち水平姿勢を保ちやすい。一方で、外縁20aの下面から下方へ相対風Swが弾かれ易くなるため、前翼30aの揚力が増大するので、下面の傾斜壁の高さShaを拡大した形状として後翼31aの揚力を補う。

前翼30aの底面41aと後翼31aの底面41aとで受ける相対風Swは略底面比倍の差があるので、迎角60aの高さの底面比倍を下面の傾斜壁の高さShaに加えると良い。1を底面比で割った底面比の逆数を逆底面比とする。下面の傾斜壁の高さShaは上限があるので、迎角60aの高さは下面の傾斜壁の幅Kwaの凡そ逆底面比倍以下である。

次に、図5と図6を参照し、さらに別の一実施形態のフライングリング10cでの俯角61cを有する外縁20cを説明する。フライングリング10cにおいて、外縁20c下面が下方へ拡径し相対風Swに対する俯角61cを有すると、俯角61cの高さが気流Caを覆う程度であれば気流Caは下方へ拡散し相対風Swの衝突が避けられ推進力の減衰を抑制しやすい。俯角61cの高さが増す程、前翼30cでの気流Yは対流し相対風Swと直接の衝突が回避され、揚力の発生が緩やかになり、最小の境界層で浮揚し易く、急激なピッチアップ運動と推進力の減衰を共に抑制出来る。

又、相対風Swは底面41cと接触し難く、回転に沿った気流Csは生じ難くなりロール運動が抑制されるので、下面の傾斜壁の幅Kwcを縮小する形状にすると良い。後翼31cでは俯角61cにより気流Yが堰き止められ、前縁の境界層が厚くなり易いので下面の傾斜壁の高さShcを縮小する形状にすると良い。

俯角61cの高さが増す程、後翼31cでは底面41cを流れる気流Csを俯角61cに沿って滞留、肥厚させ、相対風Swを下方へ弾き後左翼の揚力が増大し、下面の傾斜壁50cの代わりに後翼31cの揚力を補う事が出来、下面の傾斜壁50cを小さく出来る。しかしながら、俯角61cは前翼30cでは拡大流れとなり、水平飛行時に相対風Swによる乱流を生じやすく空力的抵抗を増大させる。下面の傾斜壁50cの切断面は涙滴型であり、前翼30c後縁での相対風Swの乱流は生じ難くなるので、後翼31cの揚力はなるべく下面の傾斜壁50cによって補うのが良い。

回転の軸心からの距離に比例して力の作用は大きくなるので、後翼31c後縁の俯角61cによる揚力は最大で、下面の傾斜壁50cによる揚力の逆底面比倍となる。俯角61cの高さを下面の傾斜壁の高さShcの逆底面比倍以上とすると下面の傾斜壁50cは不要となる。下面の傾斜壁の高さShcは上限があるので、俯角61cの高さは下面の傾斜壁の幅Kwcの凡そ逆底面比倍未満となる。

外縁20c側の上面の傾斜壁51cは、上面40c側を流れる気流Caを上方へ拡散し相対風Swとの衝突を回避させ、推進力の減衰を抑制する事が出来る。

好ましくは、環状構造には、上面40cの外端(環状構造の外端側)に、少なくとも飛行中に受ける相対風 Swに対して、凹状を形成する傾斜壁52が設けられている。例えば上面40cの外端に柔軟性を有する素材を用いて、静止時では傾斜壁52の形状は略平面を保っていても、飛行中に受ける相対風Swに対しては凹状を形成する傾斜壁52であっても良い。すなわち、上面40cの外端を、飛行中に受ける相対風Swに対して凹状の形状となる外端の傾斜壁52とする事により、相対風Swを上方向へ強く弾き、反作用による下方向の圧力を高め、前翼30cで生じる過剰な揚力を抑制する事を可能とする。

また、本発明のフライングリング10内部に中空部を設け、少なくとも被運送物の一部を中空部内に搭載し、被運送物を輸送する環状構造としても良い。例えば中空部内に、メモ等の記録媒体や通信機等を格納した伝達手段、計測器等を嵌装した観測手段、燃料や推進力の射出装置を搭載した飛行手段、としたフライングリング10である。被運送物は必ずしも中空部内に封止するわけではなく、例えば計測器や、無線通信機のセンサー、アンテナ等、一部が外部に露出や突出する、としても良い。この時、前後翼の底面41へ流れる空気量が変化し、揚力不均衡が生じる事もあるが、下面の傾斜壁の高さShや幅Kwを調整する事により水平飛行を維持する事が出来る。

また、例えば中空部内に紐の一部を埋設し、中空域11に網状に紐を配し、本発明のフライングリング10を飛来物の捕獲器としても良い。この場合、中空域11を通る相対風Swが流れにくくなるので中空域11を広くし、外内径比を小さくすると良い。

下面の傾斜壁50や上面の傾斜壁51は平面(断面は直線形状)のみならず、凸面や凹面とする形状であっても良い。上下面の傾斜壁は凹面であると、相対風Swを大きく弾く事が出来るので、夫々の高さを抑える事ができる。底面41の表面積から定められる下面の傾斜壁50の表面積は、曲面による増大を許容するものである。また、角度を指定してある壁面は凸面または凹面の曲面の場合もあるので、線形近似直線で測るものとする。

フライングリング10に右カーブ飛行をさせる為に意図的に右ロール運動をさせる場合、下面の傾斜壁50の表面積を増やす、下面の傾斜壁の高さShを上げる等をすると良い。投擲直後から右ロール運動をさせる場合、上面の傾斜壁51の規模を小さくすると良い。また、外縁部を円形ではない多角形状とすると、ヨー運動が生じ易く右方向へ曲げる事が出来る。

本発明のフライングリング10の材質は、少なくとも飛行中に回転対称形が保たれ、大きく損なわれない強度であるのが良い。例えば、材質は、プラスティックなどの合成樹脂などである。また、少なくともフライングリング10に電磁力を利用可能な導体を含ませて用いると(表面に露出又は内部に埋め込みなど)、例えばフライングリング10を発射可能な発射装置に電磁力を利用して、フライングリング10を射出する事も出来る。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、例えば各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形には、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

10…フライングリング 11…中空域 20…外縁 21…内縁 30…前翼 31…後翼 40…上面 41…底面 42…下面 50…下面の傾斜壁 51…上面の傾斜壁 52…外端の傾斜壁 60…迎角 61…俯角

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