Multiple environmental agencies

本発明は環境変化対応機関の分野に関する。 さらに特に、本発明は空中、水面上、および水中で移動可能な機関に関する。

今日、水面上および水中を移動する潜水艦が知られる。 過去には水上に着陸することの可能な水上飛行機も開発されたが、航海性能に乏しかった。

水没中の潜水艦から発射される浮上すると同時に空中航行段階を有するミサイルも知られている。 しかしながら、このようなミサイルは極めてコストが高いだけでなく、水中での操縦性が低いと同時に、一般的に潜水艦から圧縮空気によって打ち込まれる。 これらのミサイルは、従って、水面にかろうじて復帰可能であるが、水中を効率的には移動できない。 あるミサイルは潜水段階時にはカプセルに入れられ、使い捨てカプセルが利用される。

本発明は上記で提起される装置の欠点が修復されることが狙いである。

本発明は納得のいくコストと軽量化のため空中、水中そして水面上での高い操縦性が示される機関の提案を目的とする。

多重環境機関には胴体、翼、および推進装置が含まれ、少なくとも１枚の翼は飛行平衡維持第１態勢、水面上移動平衡維持第２態勢と水没第３態勢との間で折り曲げが可能である。 こうして翼は空中、水中または水面上の各移動タイプに順応可能である。

ある実施形態では、折り曲げ可能翼には胴体の長さ軸に略平行な軸の少なくとも１ヶ所の自在継手が含まれ、前記自在継手は前記３態勢のうちの少なくとも１つと前記３態勢のうちの別の１つとの間で有効に作動する。 折り曲げ可能翼は空中の揚力を増すために展開可能であると同時に水中抵抗の低減のために折り畳み可能である。

折り曲げ可能な翼には２ヶ所の胴体の長さ軸に略平行な軸の自在継手が含まれうる。

折り曲げ可能な翼には機関の翼幅の変動を可能にする伸縮自在部分が含まれうる。 該伸縮可能部分は胴体から分かれて第２自在継手の先に配置可能である。 該伸縮自在部分は水面上移動平衡維持第２態勢で展開可能である。

折り曲げ可能翼は胴体の後部に取り付けられ、水平前翼は胴体前面に配置される。

胴体は空中移動時の揚力を確保する長い外形をなしうる。

水面上移動平衡維持第２態勢では、機関はゾル効果による上昇揚力の恩恵を受けうる。 該ゾル効果は離水と着水段階にとって好ましいものでありうる。

ある実施形態では、飛行平衡維持第１態勢で、翼は胴体近傍の１部分をなすと同時に、端部先端が上方に拡がり、胴体近傍部分は略水平である。 胴体近傍部分により大きな揚力が確保される。 各翼の胴体近傍部分の延長部に配置される端部先端により翼末端の乱流が低減されると同時に流体力学抵抗が小さくなる。

胴体は好ましくはその幅を越える高さの水滴形状または魚の形状を示す。 抵抗の低減が可能である。

端部先端により水没第３態勢における平衡安定化装置の形成が可能となる。 端部先端は飛行に利用されるその上方に向けられる位置と反対の下方にも向けられうる。

端部先端は平衡維持第２態勢におけるハイドロプレン装置滑走部または航海翼の部分をなし得る。 前記胴体近傍部分の端部地帯はまた平衡維持第２態勢でハイドロプレン装置滑走部部分の形成も可能である。

胴体の近傍部分には自在継手接合される複数の区間が含まれる。 これらの区間の１つは胴体に関して固定可能である。 翼の折り曲げには単一継手の設置が好ましい。 質量を大きく稼ぐことも可能である。

その他の点では、機関には胴体、複数翼ならびに推進装置が含まれ得て、少なくとも１つの翼には飛行用に上方に向けられる第１態勢、水面移動用平衡維持の第２態勢ならびに水没の第３態勢との間に旋回可能な端部先端が含まれる。 前記端部先端は水面上移動用平衡維持の第２態勢の上方に略４５度方向に向けられうる。 前記端部先端は水没第３態勢で略下方に向けられうる。 こうして、同一の１部品により３つの別々の機能が満たされる。

ある実施形態では、水面上移動用平衡維持の第２態勢で、翼はハイドロプレン滑走部が形成されるよう鉛直面内でＶ字形状を呈する。

機関にはさらに退避式ハイドロプレン滑走部が含まれうる。 前記機関は水面上で、退避式支持面上ならびに胴体２０の対向する翼により形成される２つの支持面上にのりうる。 ３つの該支持面により１つの平衡維持三角形が形成される。 退避式支持面は機関の前面に配置可能であり翼により形成される２支持面は機関の後面に配置可能である。 前記２支持面は退避式ではありえない。

ある実施形態では、水没第３態勢では、翼は相互に２つに折り曲げられる部分を呈する。 翼は従って、水中の機関移動に適合した長さの外形をなす。

翼は水没第３態勢でその水没進行時に前記機関を沈めさせやすい機関の長さ軸に平行な鉛直面による断面外形を呈する。 機関は軽くプラス側の略一定浮力がありうる。 故障の場合には、機関は水面上に浮上すると同時に回復可能である。

ある実施形態例では、推進装置には前記飛行、水面上および水没状態の機関の推進可能なプロペラが含まれる。 プロペラは流線型でありうる。 推進装置には空中推進態勢と水中推進態勢との間に可動シャッターが含まれうる。 該推進装置には下部入口の閉鎖可能な少なくとも１つの可動シャッターが含まれると同時に、上部入口の閉鎖可能な少なくとも１つの可動シャッターが含まれる。 該下部入口は水の通過のために開放されている。 該上部入口は空気の通過のために開放されている。 推進装置には変動出力速度の原動機、例えば、電動原動機ならびに、１つは水中の低速度のプロペラ駆動用に減速の大きい、そしてもう１つは空中の高速プロペラ駆動用の２種の比のギアボックスが含まれうる。 電動原動機はバッテリまたは燃料電池により給電されるブラシ無しのタイプであってよい。

ある変型例ではタービンが後部方向舵に取り付けられる。 タービンはターボリアクタータイプまたはバッテリ例えばイオンリチウムバッテリの再充電用の発電機駆動タイプでありえる。 プロペラは流線型であってもなくてもよい。

胴体と翼と推進装置が設置された多重環境機関移動方法によると、折り曲げ可能な少なくとも１枚の翼に飛行用平衡維持の第１態勢、水面上の移動用平衡維持の第２態勢ならびに水没用第３態勢が付与される。

同一推進装置は飛行中、水面上、そして水没状態で有効に作動することが有利である。

ある実施形態例では、折り曲げ可能翼が飛行用に展開されると同時に水没用には折り曲げられる。

本発明により、本機関はこれら３つの形態に共通の多数の部品が利用されて飛行状態、水没状態ならびに水面上での移動が可能である。 これらの形態間の移行は水面形態を介して単純な方法で行われる。 本機関は海洋学研究、沿岸監視、ならびに海底調査用に特に応用される。

図１から図１０に示されるように、多重環境機関１には長さ軸３により拡げられる形状の胴体２、該軸３を通る面に関して対称な２枚の翼４および翼５、同一面に関して対称な水平前翼６および７ならびに推進装置８が含まれる。 胴体２は全体的な尖頭アーチの形状の前部区間2aならびに徐々に後方にほっそりする後部区間2bをなす。 水平前翼６および７は前部区間2a上で自在接合される１方、翼４および５は胴体２の後面区間2bに固定される。 水平前翼６および７は胴体２の下部に配置される図に示されない、例えば電動の駆動装置が用いられて前部区間2aに関する長さ軸３に垂直な軸による角度の移動が可能である。 変型状態では、胴体２は幅より高さが大きいこともありうる。 胴体２は水滴形状をなしうる。

推進装置８には入口部分8a、中央部分8b、ならびに排出部分8Cが含まれる。 入口部分8aは翼４および翼５の高さで長さ方向に配置されると同時に、胴体２の後部区間2bの上部および下部に拡げられる。 入口部分8aは後部に向けて直径のより小さな区間全体形状を呈し、これにより前記入口部分8aを横切る流体の加速が可能となる。 中央部分8bは長さ方向に翼４および翼５の翼後縁付近のほぼ高さに配置されると同時に、例えば比較的離れた２つの速度比のギアボックスの速度アダプターを介して図示はされない電動原動機により駆動されるプロペラ９が装備される。 排出部分8cは長方形断面を呈するけれども、入口部分8aと中央部分8bは円形断面を呈する。 電動原動機は燃料電池あるいはバッテリにより駆動可能である。 機関１には後部方向舵が含まれうる。 タービンは後部方向舵内に配置可能である。 プロペラ９は流線型であってもなくてもよい。

出口部分8cには長さ軸３と略平行な軸周りに自在接合される上部１０、下部１１の２つのシャッターならびに該シャッター１０、１１に略垂直であると同時に長さ軸３に略垂直な軸廻りに自在接合される２つの横側シャッター１２、１３が含まれる。 シャッター１０，１１の位置変更により鉛直面の推進装置８の出力量を変動させうるようになるのに対し、シャッター１２，１３の操作により水平面の推進装置８の出力量を変動させうるようになり、これにより横臥状態の機関制御が可能となる１方、シャッター１０，１１により高低角度状態の制御が可能となる。 １０から１３までのシャッターの位置は、図示がされていない電動作動装置により決定されうる。

対称である２枚の翼４および５は翼４のみが以下のように説明されよう。

機関１の胴体２の後部区間2bから出発して、翼４には胴体２に関して固定される翼部分１４、該翼部分１４に関して自在接合される翼部分１５、該翼部分１５に関して自在接合される翼部分１６ならびに端部先端部１７が含まれる。 図１から図４に図解される空中航行態勢では、翼部１５，１６は固定翼部１４の延長部内に配置される。 翼部１４，１５，１６の翼前縁は直線に並ぶと同時に軸３に垂直である。 翼部分１４，１５，１６の翼後縁についても同様な具合である。 端部先端１７は乱流低減、安定性と揚力の上昇、抵抗低減を可能にする翼先補助翼が形成されるよう垂直に折り曲げられる。 翼部分１４，１５，１６は長さ軸３に平行なあるいは長さ軸３を通る同一面内に配置可能である。 翼部分１５は軸１８により翼部分１４に自在接合される。 翼部分１６は軸１９により翼部分１５に自在接合される。 翼部分１５，１６は相互に固定されると都合が良い。 質量を稼ぐ自在接合の数は削減される。 端部先端１７は固定されるかあるいは区間部分１６に自在接合される。 軸１８，１９は相互に平行であると同時に長さ軸３に平行である。

図１および図４に示される態勢では、軸１８，１９、２０は同一平面を有する。

空中航行態勢では、翼４，５は大きな揚力面積が提供されるべく展開される一方で、水平前翼６，７により優れた操作性が確保されると同時に端部先端１７により空力学性能が改善される。

推進装置８の前部部分8aには、空中での移動のために胴体２の上部に配置される開口部ならびに水中移動あるいはある一定の水面移動のために胴体２下部に位置される開口部が選択されて閉鎖可能な少なくとも２つのシャッターが含まれる。 空中航行のためには、胴体２下部に位置する下部シャッターが閉鎖される一方で、胴体２の上部に位置する上部シャッターは開放され、入口部分8a内への空気の流入が可能となる。 高ギア比のギアボックスがその後噛合され、これにより空気に適合したプロペラ９の回転速度が確保される。

図５から図７までに示される水面航行態勢では、機関１にハイドロプレン状態で機能するよう水面上の滑走を可能にする前部滑走部２１が装備されるのが見える。 滑走部２１には胴体２とシュー２３内に退避可能な脚部２２が含まれる。 滑走部２１は逆Ｔ字断面の全体形状を呈する（図５の正面図も参照のこと）。 滑走部２１は長さ方向の水平前翼６，７と略同一のレベルで胴体２の前部区間2aに固定される。 滑走部２１は抵抗低減のため空中および海上航行態勢では退避される同時に水上支点が提供されるよう水面航行態勢で胴体２から取り出される有効態勢状態におかれる。

水面航行態勢では、翼４，５の部分１５は固定翼部分１４に関して、例えば、１０度から３０度程度の角度で軽く傾斜される。 翼部分１６も翼部分１５に関して、例えば、１５度から４０度程度の角度で傾斜される。 自在接合２０の軸に近接する端部先端１７の地帯も自在接合２０の軸に近接する翼部分１６地帯も、水面上部で機関１の胴体２が運搬されるのに十分な水面上速度による移動時に優れた安定性が提供されるＶ字断面（図５も参照のこと）のハイドロプレン後部滑走部を形成する。

図５から図７までに示される水面航行態勢では、推進装置８は前出と同一の機能方式が採用可能である。 しかしながら、水面が荒れた場合には、推進装置８内への水の流入を有利にするため推進装置８の入口の上部シャッターが閉鎖されると同時に下部シャッターが開かれることが都合良くなる場合がある。 ギアボックスはその後プロペラに水中推進と両立する推進速度が提供されるよう低速度比に設定される。

水中機能形態は図８から図１０に示される。 翼部分１５は図１から図４に示される態勢について１８０度に折り曲げられると同時にその位置は固定翼部分１４下に決められる。 翼部分１６は翼部分１５の延長部に、例えば角度無しで、かつ固定翼部分１４の下部面と接触して配置される。 端部先端１７は翼部分１６に垂直であると同時に胴体２の近傍下部の方に向けられる。 こうして機関１により抵抗が削減され低減された翼幅がもたらされる。 推進装置８は減速状態で機能するギアボックスによる回転速度の遅いプロペラ９が採用される上記で説明の水中推進形態である。 滑走部２１は抵抗を低減するために収納される。 深さの制御は推進装置８の排出部分8cのシャッター１０、１１により行われる。 水平前翼６，７は深さの制御や横揺れの安定化にも利用される。 方向制御はシャッター１２および１３により確保される。

勿論、空中航行中および海上航行中の機関の移動のため、翼外形により特別な重要性が示される。 一方の翼部分１４、他方の翼部分１５，１６の外形は様々に異なりうる。 例として、翼部分１４は例えばＳＤ ７０３７の外形を呈しうる。 翼部分１５、１６の外形は一様でなくてもよい。 前記翼部分１４から１６までの外形は、図１から図４に示される空中航行態勢の各翼部分すなわち最大翼幅に展開される翼４および５により、機関の高度が高まりやすくなる有効な揚力がもたらされるように設置されると同時に、図８から図１０に示される海上航行態勢において、その外形が一部分について翼部分１４のおよび翼部分１６の、また残りの部分について翼部分１４の、そしてまた翼部分１５の重複が生ずる翼４，５により、機関１の水没深さを増大させやすいマイナスの揚力が示されるように設置される。 このように、推進装置８の作用のもとでの機関１の水面上の移動時には、機関１により速度が速まるほどにますます大きく水没する傾向が示される。 端部先端１７は従って機関の横揺れ運動の安定化装置としても利用される。

その他の点では、端部先端１７により空中航行状態での翼先補助翼、水面移動状態でのハイドロプレン滑走部、ならびに海上航行状態での安定装置の３重の機能が確保される。 翼４により空中航行の展開態勢ではプラスの揚力また海上航行の折り曲げられた態勢ではマイナスの揚力が示される。 さらに、固定翼部分１４は下方に向かって移動可能な可動シャッター内部に設置可能であると同時に、特に離水のための低速時の揚力の増加を可能にする。

推進装置８には逆回転プロペラの設置が可能であり、これにより反力トルク回避用に特に有利となる。

変型例として、翼部１６に関して自在接合される端部先端１７は翼部分１６に関するその角度位置が変更可能であるように設置可能である。 胴体２は、機関の離水に都合良くかつ必要な翼長が低減されるように空中移動時に揚力がもたらされる長さ方向断面視外形が示されるようにも設置可能である。

図１１に示される実施形態例では、翼４には端部先端１７に例えば単独の一体で固定されるとともに、図１１に見える翼部分１６に関する拡張位置と収納位置間で展開可能な伸縮自在部分２４が含まれる。 該部分２４の大部分は翼部分１６内に配置されることが分かる。 伸縮自在部分２４は端部先端１７と協働してハイドロプレン滑走部としての利用のために水面航行態勢で展開可能である。 伸縮自在部分２４はイドロプレン滑走部の優れた外形が与えられるよう最適化可能である一方で、翼部分１６は優れた翼外形が与えられるように最適化可能である。 伸縮自在部分２４は空中および海上航行状態では収納される。 端部先端１７は伸縮自在部分２４に関して垂直である。

このように、多重環境機関１は３種の異なる環境で移動可能であり、これら３種の環境にまつわる大きな制約にもかかわらず高度な機能に関して柔軟性がもたらされる。 多重環境機関１により、展開翼４，５の大きな面積による、前水平翼先端６，７による、またベクトル推進装置８の方向調節のきく推力による良好な空中性能が提供されるだけでなく、追加の揚力が確保される胴体２の長さ方向外形によってもまた翼先端の補助翼が形成される端部先端１７によっても、良好な空中性能が提供される。 水面航行性能は前部滑走部２１と翼部分１６または伸縮自在部分２４と協働する端部先端１７により形成される後部滑走部により確保される。

水中航行状態では、折り曲げられた翼４，５がベクトル推進装置８の作用下で移動して複機関１の水没が可能となるマイナス揚力が確保される。 多重環境機関は、従って、潜水艦では広く利用されているバラスト無しで済ますことができ、このため容積のかさばりと搭載重量が大きく省かれると同時に航行形態がどのようにあっても操縦性が上がる。 多重環境機関は１を少し下回る明確な比重を示し、水没時の故障の場合には多重環境機関１は推進装置８が停止して水面に戻る。 音響、目視または無線電話による警報実施が可能である。 従って、多重環境機関１は、モーターボート、遊戯船、簡単な大型平底船といった軽インフラストラクチャをもとにした実施のために完全に適合すると同時に、水面航行形態を介して通行して潜水検査を行いながらある地点から別の地点へ迅速に移動するために利用可能である。

空中航行形態から水面航行形態まで通行するための機能状態では、多重環境機関１は水面に接近する。 前部滑走部２１は胴体２から外に出ている。 翼部分１５，１６は、翼４，５に図５に示される水面航行外形が与えられるためにその自在接合１８，１９軸周りに回転される。 多重環境機関１はその後水面上で安定すると同時に水面を航行可能である。 離水時には、翼部分１４の下部シャッターは一時的に揚力を上げると同時に着水速度の低減のために利用可能である。 ゾル効果も生じうる。 離水時の運転操作は逆の順番に行われる。

水面航行形態から水中航行形態に移るためには、推進装置８が徐々に減速される。 ギアボックスは水と共存する速度でプロペラが回転するように低比に変更される。 次いで、推進装置８の下部シャッターが開かれると同時に、上部シャッターは閉じられる。 あるいはまた、２ヶ所のシャッターは、速度低下によりハイドロプレン滑走部の平衡維持が無くなる中で徐々に水中に強いられて多重環境機関の停止に至るまで閉じられる。 滑走部２１は胴体２内に戻る。 翼４，５の部分１６は翼部分１５と軸を合わせて回転されると同時に翼部分１５は翼部分１４下に１８０度回転される。 推進装置はその後、低速で回転するプロペラ９と開いた下部シャッターが利用される水中推進形態での駆動状態におかれる。 ２形態型推進装置８は、推進装置だけで十分であって、このため推進手段の質量と容積かさが相当低下することを勘案すれば特に有利である。

本発明は全く限定的でないと同時に、付録の諸図により図解される例として取られる数実施形態に関する詳細説明の検討によりよく理解されよう。 すなわち、

空中態勢でのある実施形態による機関の立面図

空中態勢での図１の機関の上面図

空中態勢での図１の機関の側面図

空中態勢での図１の機関の透視図

水面態勢の図１の機関の正面図

水面態勢の図１の機関の上面図

水面態勢の図１の機関の側面図

水没態勢の図１の機関の正面図

水没態勢の図１の機関の上面図

水没態勢の図１の機関の側面図

空中態勢の図１の機関の詳細透視図