JP3691428B2 - 飛行体展示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定の空間の内部で飛行体を飛行させる装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、特開平１−３１４１９９に示すように、静物状の外観をもつ物体が光、音という外界の要因に反応して動作変化する作動変化物に関するものが考えられている。
図１０に従来例を示す。これは額縁の中に仕込まれたモータ５を信号で駆動し、リンク機構でヨットと鳥を左右に移動させるものである。
図１０（ａ）に示す１は、光、音という外界の要因に反応して動作変化する作動変化物の基体を表している。２は音という外界の要因に反応して動作する作動部である。図では、作動部２はヨットと鳥に形成されている。３は音センサである。８は画像部であり作動部２を有している。
図１０（ｂ）は、基体１の裏面を表している。図１０（ｂ）で、図１０（ａ）と同一な番号は図１０（ａ）に示されたものと同一構成である。図１０（ｂ）の５はモータであり、６は、モータ５の出力軸に固定された歯車であり、７は、モータ５の回転に伴って水平方向に移動するラックであり、９は、ラック７の移動に伴って移動する磁性体である。
図１０（ｃ）は、図１０（ａ）と図１０（ｂ）とを横から見た側面図である。図１０（ｃ）で、図１０（ａ）、図１０（ｂ）と同一な番号は図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示されたものと同一構成である。４は、作動部２の裏面に取り付けられた磁性体である。
基体１は、上述のように構成されており、次のように動作する。
音センサ３によって外部音の所定の音量が感知されると、モータ５が回転する。このモータ５の出力軸に固定された歯車６にはラック７が噛合されているから、モータ５の回転に伴ってラック７は水平方向に移動する。ラック７の移動に伴ってラック７に設けた磁性体９、９は作動部２の裏面に設けられた磁性体４、４に対応し互いに吸着し合っているので、これによって、作動部２は画像部８の表面を移動する。
このように、作動部２は画像部８に対応してヨットと鳥に形成され、作動部２は音センサ３によって外部音の一定の物理量を感知することにより作動する駆動機構によって動作するから、これにより画像部８の情景を変化させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来、静物状の外観をもつ物体がある種の信号により動作をする作動変化物が考えられていた、しかし、従来例では、生成された気流を利用して限られた空間の内部で飛行する物体を有する展示装置に関する見識を得ることはできない。
【０００４】
この発明は、所定の空間の内部で飛行体を飛行させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る飛行体展示装置は、所定の飛行空間を形成する空間形成部と、
上記空間形成部が形成する空間中に気流を生成する気流生成機と、
上記気流生成機が生成した気流によって上記空間形成部により形成された空間内を飛行する飛行体と、
上記飛行体に接続され、上記飛行体が飛行する空間を拘束する道糸を有する接続部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記飛行体展示装置は、さらに、上記接続部が有する道糸の長さを変化させることによって上記飛行体が飛行する状態を制御する制御部を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記飛行体は、飛行体の中心である機軸を有する機胴体と複数の翼と複数の翼の強度を高める複数の強度部材とを有し、上記複数の翼を上記機胴体が有する機軸に対して線対称となるように接合し、接合した上記複数の翼に上記複数の強度部材を接合させることを特徴とする。
【０００８】
上記制御部は、外部から与えられる環境の変化に連動して、少なくとも上記接続部が有する道糸の長さと上記気流生成機が生成する気流とのいずれかを制御することを特徴とする。
【０００９】
上記制御部は、少なくとも音と光のいずれかに連動して制御することを特徴とする。
【００１０】
上記制御部は、予め定められた信号から少なくとも上記接続部が有する道糸の長さと上記気流生成機が生成する気流とのいずれかを制御することを特徴とする。
【００１１】
上記気流生成機は、羽根を回転させて気流を生成し、
上記制御部は、さらに、少なくとも上記気流生成機の羽根の回転数と回転方向と動作タイミングとのいずれかを制御して上記気流生成機が生成する気流を変化させることによって上記飛行体の飛行を制御することを特徴とする。
【００１２】
上記飛行体展示装置は、さらに、上記気流生成機を３以上複数備え、
上記複数の気流生成機は、内側の気流生成機が外側の気流生成機より下方に位置するように直列に配置されることを特徴とする。
【００１３】
上記気流生成機は、２重反転送風機であることを特徴とする。
【００１４】
上記接続部は、上記空間形成部の内側に道糸が貫通する穴を有する案内部を有し、
上記飛行体は、上記案内部の端部を支点として飛行することを特徴とする。
【００１５】
上記接続部は、上記案内部を稼働させることにより上記案内部の端部を変化させることを特徴とする。
【００１６】
上記気流生成機は、上記空間形成部により形成された空間内に設置され、上記空間形成部により形成された空間内の気流を生成することにより気体を上記空間形成部の内部で循環させることを特徴とする。
【００１７】
上記気流生成機は、上記空間形成部とともに上記飛行体の飛行空間を形成するように設置され、上記空間形成部により形成された空間の内部または外部のいずれかに生成した気流を出力することを特徴とする。
【００１８】
上記空間形成部は、上記所定の空間を複数のサブ空間に分割するパーティションを有することを特徴とする。
【００１９】
上記空間形成部は、気体の出入口を有する仕切りを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明に係る飛行体展示方法は、所定の飛行空間を形成し、
上記形成する空間中に気流を生成し、
上記生成した気流によって上記形成された空間内を飛行体に飛行させ、
上記飛行体に道糸を接続し、上記飛行体を上記飛行する空間に拘束することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の飛行体展示装置全体の構成図である。
１０は、飛行体が飛行する空間に空気流１５を発生させる送風機群である。送風機群１０は、複数の送風機１１から構成されていてもよく、一の送風機１１から構成されていてもよい。送風機群１０は、気体を吐出すことによって空気流１５を生成してもよく、気体を吸い込むことによって空気流１５を生成してもよい。また、送風機群１０には、右回転の羽根を持つ送風機と左回転の羽根を持つ送風機とを重ねた構造を持つ２重反転送風機を使ってもよい。
飛行空間２５に旋回流があると軽量飛行体３０の飛行自体が不安定になるので飛行空間の上流にハチの巣形状のハニカム整流格子などを設置すること必要である。そこで送風機１１として２重反転式の軸流送風機や静翼付きの軸流送風機を使えば、吐出流れに旋回方向成分の流れが極めて少ないので、特に整流格子を付けなくても軽量飛行体３０が安定に飛行できる飛行空間２５を作り出すことができる。
１５は、送風機群１０が生成した空気流である。ダクト内を空気以外の気体で充満させてもよく、その場合には、１５は当該気体の気流となる。
２０は、空気等の気体を搬送する通路を形成するダクトである。ダクト２０により飛行体が飛行する空間が形成される。図１に示されたダクト２０では左回りの空気流１５が発生している。図１のダクト２０の形体は空間形成部の一例であり、ダクト２０はこのような形体に限られず、自由な形体を持つことができる。図１ではダクト２０が送風機群１０の吸い込み側と吐出し側に接続している構造をしている。
３０は、ダクト２０により形成された飛行空間２５内を送風機群１０が生成した空気流１５に乗って飛行する飛行体である。
【００２２】
このように、本実施の形態の飛行体展示装置は、１または複数の送風機１１からなる送風機群１０を循環式のダクト２０に取り付けている。この送風機群１０から出た空気流１５は整流であり、ダクト２０によって湾曲した入り口側案内羽根２１を通り、飛行空間２５に達し、湾曲した出口側案内羽根２２を経て送風機群１０に戻る。このように、ダクト２０が循環構造をとり、空気流１５がダクト２０内を循環するため、飛行体展示装置の周りを他の機器で囲まれても安定な空気流１５を作ることができ、軽量飛行体３０の安定な飛行が可能となる。
【００２３】
４０は、軽量飛行体３０と接続された道糸である。
５０は、道糸４０の出入り口となる案内装置である。
６０は、道糸４０を巻き取る巻き取り器である。
７０は、マイクロホン８０や光センサ９０から伝えられる音や光の変化に連動して道糸４０や送風機群１０を制御する制御器である。
軽量飛行体３０からのびた道糸４０は案内装置５０中を通り、ダクト２０の下方の道糸巻き取り器６０につながっている。巻き取り器６０は制御器７０に接続され、制御器７０にはマイクロホン８０や光センサ９０が接続されている。
１００は、ダクト２０の底面に置かれた実物または模造された草花である。
【００２４】
軽量飛行体３０に取り付ける道糸４０について説明する。
軽量飛行体３０の機胴体を構成する機軸３１には２カ所または１カ所に糸が固定されており、２カ所の場合は糸の片方の端を軽量飛行体３０の空力中心より上流側に、他方の端を下流側に固定し、糸の間に道糸４０を取り付ける。道糸４０の取付位置は調整可能である。１カ所の場合は、道糸４０を直接機軸３１のほぼ空力中心位置に取り付ける。道糸４０の取付位置の変更は可能だが、一度決まれば固定してもよい。
【００２５】
このように、飛行体展示装置は、空気流１５を作る送風機群１０と飛行空間を形成するダクト２０を持ち、軽量飛行体３０に道糸４０を取付け、道糸４０により軽量飛行体３０の運動を拘束することにより、ダクト２０が形成する空間内の空気流１５を利用して軽量飛行体３０を飛行させることができる。すなわち、軽量飛行体３０が道糸４０で拘束されているので狭い空間中でも軽量飛行体３０を飛行させることが可能となる。
【００２６】
また、軽量飛行体３０は後述するように小型の機体からなるので、従来の凧のように抗力ではなく揚力で飛行することが可能である。よって、道糸４０は数ｇｆ程度、すなわち数十ｍＮ（ミリニュートン）程度の張力に耐えれば良く、テグスやさらには極細のタングステンワイヤなので作ることができる。
したがって、道糸４０は外部からほとんど見えずあたかも飛行体展示装置内で軽量飛行体が空中に浮いているかのように見えるため、飛行体展示装置としてのエンターテイメント性が向上する。
【００２７】
次に、制御器７０について説明する。
制御器７０は、飛行体展示装置に取付けたマイクロホン８０や光センサ９０等の入力装置からの信号に基づき、送風機１１の回転数や作動する送風機１１の数や送風方向を変化させることによってダクト２０内の空気流１５の変化を制御する。また、制御器７０は、飛行体展示装置に取付けたマイクロホン８０、光センサ９０等の入力装置からの信号に基づき、道糸４０の長さを変化させることによ軽量飛行体３０の飛行状態を制御する。
【００２８】
このように、制御器７０は、外部から与えられる環境の変化に連動し、これらの環境の変化を信号に変換し、変換した信号によって道糸４０や送風機群１０が生成する空気流１５の制御を行う。この制御によって、軽量飛行体３０の高度や飛行姿勢を変化させることができるため、飛行体展示装置を見る者の興味を引きつけ、本実施形態に示す発明のエンターテイメント性を発揮することができる。ここで、外部から与えられる環境の変化には、音の変化や光の変化や振動の変化や磁気の変化等外界から制御器７０に信号として取り入れることのできるすべての変化を含む。
【００２９】
次に、軽量飛行体３０について詳細に説明する。
図１に示す軽量飛行体３０は、飛行体の中心に機軸３１を有する機胴体を有し、機胴体が有する機軸３１に対して線対称となるように右翼と左翼が取り付けられているが、この翼は２枚に限らず１枚以上複数枚あってもよい。また、右翼と左翼には軽量飛行体３０の強度を高めるために強度部材が接合されている。
【００３０】
さらに、軽量飛行体３０について詳細に説明する。
軽量飛行体３０は単位面積あたりの重量が３０ｇ以下の極めて軽い紙または不織布で翼面が構成されている。翼面には蝶や鳥またはトンボなどの自然界の生き物や、飛行機などの人造物の絵が印刷ないしはプリントされている。本実施の形態では蝶のイメージが印刷されたものを示しているが、軽量であって飛行に適し、鑑賞する人々の視線を釘付けにするものであれば自然物、人造物、想像物等いかなるものでもよい。
軽量飛行体３０の平面形状は飛行安定性を高めるために機軸３１に対して空力的に線対称になるように構成されており、軽量飛行体３０の翼面には強度部材として、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）またはＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）またはプラスチック成型品または檜などの軽量材を用いる。構造部材は軽量飛行体３０の機軸３１を中心とし、軽量飛行体３０の翼の前縁部３２に主として配置され、さらに機軸３１の下流側翼面も維持できるように構成されている。軽量飛行体３０に上反角をもたせるために、ＣＦＲＰなどのバネ要素を弓なりにし、翼の機軸３１の左右の梁に取り付けてある。この翼面の上反角により、軽量飛行体３０を水平姿勢に戻す力が生じ、軽量飛行体３０のロール方向（回転方向）の安定性が増加する。さらに軽量飛行体３０の後縁部３３は機軸３１に対して上方に傾斜しており尾翼の効果によりピッチング方向（上下方向）の安定性も増す。
【００３１】
飛行体の重量が大きい場合、ピッチング方向に対し飛行体を静的に安定させるためには、空力中心も糸目位置もほぼ重心位置にくる必要がある。この場合、飛行体の重心は機軸３１のほぼ中央であることから、空力中心も機軸の中央になるため、飛行体の迎角は大きく、飛行体は失速状態になり抗力で飛行することになる。
しかし、本実施の形態の軽量飛行体３０は極めて軽量なので、重力による頭上げモーメントが小さい。したがって迎角を小さくして空力中心を揚力が一番大きくなる軽量飛行体３０の前縁部３２から１／４弦長下流部にし、その点よりわずかに上流側に糸目を持ってきても安定である。すなわち軽量飛行体３０は道糸４０で拘束されているにも拘わらず、通常の凧のように抗力で飛行するのではなく揚力で飛行粋ることが可能である。
【００３２】
このように、本実施形態の軽量飛行体３０は軽量の紙や不織布などの翼を有し、その翼面にＣＦＲＰまたはＦＲＰまたはプラスチック成型品、木材など比強度の高い骨組みを接合した構造を持つ。したがって、翼面荷重を低下でき、その結果、軽量飛行体３０の飛行安定性を図るとともに軽量飛行体３０の最小飛行速度を低下することが可能となるため、軽量飛行体３０がゆっくり、ひらひら動作する姿が人間に安らぎと癒しを与える効果を持つ。また、軽量飛行体３０全体を蝶や鳥などの自然物や飛行機などの人工物の形状を模擬した形状としたので、軽量飛行体３０の飛行する姿を見る者に強く印象つけることができる。
【００３３】
次に、送風機群１０が生成する空気流１５の風量について説明する。送風機群１０が生成する空気流１５の風量は、制御器７０が制御する。
飛行体展示装置はショウウインドウなどに設置されるので省スペースが重要である。ダクト２０の流路幅を展示しやすい４５０ｍｍ程度とすると、軽量飛行体３０のスパン（翼幅）は流路幅の１／３程度でないと飛行の変化が乏しくエンターテイメントしての効果が低減する。そこで軽量飛行体３０のスパンを１５０ｍｍとし、翼弦長８０ｍｍ程度での飛行を想定した場合、軽量飛行体３０は軽量であるためレイノルズ数が小さく最大揚力係数は０．５程度となる。翼面を４０ｇ／ｍ2の不織布で構成し、構造部材による骨組みの重量を１．３ｇとすると、軽量飛行体３０の全重量Ｌは１．８ｇ程度となる。したがって、軽量飛行体３０を飛行させるのに必要なダクト２０を流れる空気流１５の最小速度Ｕは、空気の密度をρ、容量係数をＣＬ、空気流１５の流路断面をＳとすると、下記の式にて求められる。
Ｕ＝（２×Ｌ×９．８／（ρ×ＣＬ×Ｓ））0.5
上記式に、
Ｌ（軽量飛行体３０の全重量）＝０．００１８ ［ｋｇ］
ρ＝１．２ ［ｋｇ／ｍ3］
ＣＬ＝０．５
Ｓ（軽量飛行体のスパン×翼弦長）＝０．１５×０．０８ ［ｍ2］
を代入すると、
Ｕ＝（２×０．００１８×９．８／（１．２×０．５×０．１５×０．０８））0.5＝１．５ ［ｍ／ｓｅｃ］
と低速で良い。すなわち、軽量飛行体３０を飛行させるのに必要な空気流１５の最小速度Ｕは１秒間に１．５ｍであればよいことがわかる。
ダクト２０の高さＨを６００ｍｍ、ダクト２０の空気流１５の流路幅Ｗを４５０ｍｍとすると、送風機群１０の風量Ｎは、
Ｎ＝Ｕ×Ｗ×Ｈ ［ｍ3／ｓｅｃ］
＝１．５×０．４５×０．６×６０ ［ｍ3／ｍｉｎ］
＝２４ ［ｍ3／ｍｉｎ］
となる。したがって、風量Ｎは１分間に２４ｍ3程度であればよいため、軽量飛行体３０を換気扇のような小型の送風機１１で飛行させることができる。
このように、軽量飛行体３０を軽量とし低風量でも飛行できるようにしたため、軽量飛行体３０は、揚力でフワフワと飛行でき、送風機群１０の騒音の低減が図れる。
【００３４】
次に、マイクロホン８０や光センサ９０を用いた制御器７０の制御方法について説明する。
制御器７０は、マイクロホン８０や光センサ９０からの音の変化や光の変化を信号に変換し、変換した信号を利用して巻き取り器６０に対して道糸４０の長さを調節するように制御する。また、制御器７０は、送風機１１の回転数や運転台数や送風機群１０の各送風機１１が運転するタイミング等を変えて、発生する空気流１５を調整する。この機能により、たとえば観客の拍手や回転スポットライトにあわせて道糸４０の長さを変化させて軽量飛行体３０の飛行高さや姿勢を変えることができる。また、送風機１１の回転数や運転台数を変えることにより軽量飛行体３０への空気流１５の速度を変化させ、軽量飛行体３０の揚力を変えることで、道糸４０の傾斜角を変え、軽量飛行体３０の流れ方向位置や飛行高度を変えることができる。また飛行動作は外部からのランダムな信号のみならず、あらかじめ設定されたシーケンスに基づき制御器７０から道糸巻き取り器６０や送風機１１に信号を出し、音楽や照明と同期させることもできる。
【００３５】
このように、飛行体展示装置に取付けたマイクロホン８０、光センサ９０等の入力装置からの信号に基づき、制御器７０が道糸４０の長さを変化させることにより、外部からの信号を用いて軽量飛行体３０の高度や飛行姿勢を変化させることができる。
また、飛行体展示装置に取付けたマイクロホン８０、光センサ９０等の入力装置からの信号に基づき、制御器７０が送風機１１の回転数や作動する送風機１１の数や送風位置を変化させることによっても、外部からの信号を用いて軽量飛行体３０の高度や飛行姿勢を変化させることができる。
さらに、決められたシーケンスにより飛行体展示装置に付随したスピーカからの音楽や、照明にあわせて道糸４０の長さや送風機１１の回転、送風位置を変化させることにより音楽や照明と連動して、展示会場に集まる人々の状況に応じて軽量飛行体３０を踊らせることが可能となり、軽量飛行体３０によるエンターテイメント性を高めることができる。
【００３６】
次に、案内装置５０を用いた軽量飛行体３０の離陸について説明する。
離陸前の軽量飛行体３０は空気流１５の流速の遅いダクト２０の底面部にあり、軽量飛行体３０を離陸させるにはダクト２０の中央の流速の速い領域に持ってくることが必要である。そこで軽量飛行体３０の離陸は次のようなシーケンスで行う。
図１のように、道糸４０は、ダクト２０の底面から飛行空間２５にのびた案内装置５０の中を通っている。離陸時には巻き取り器６０で道糸４０を巻き取り、軽量飛行体３０をダクト２０の底面部から案内装置５０の先端にまで引き上げる。案内装置５０の先端部に位置する空気流１５の流速は速いので軽量飛行体３０はこの時点で飛行を開始することが可能である。軽量飛行体３０の飛行が安定してきたら、道糸巻き取り器６０で道糸４０を長くし、ダクト２０内での自由な飛行を始める。案内装置５０は、図１のようにパイプ形状のものや、図示されていないがリングが棒の先についた形状のものなど道糸４０に支点を与える構造であればどんな構造でもよい。たとえば、案内装置５０自体は、かえるやカマキリの形状をしていてもよい。この場合には、かえるなどの形状をした案内装置５０に蝶の形状をした軽量飛行体３０を食べてしまいそうな動作をさせることで、展示装置としての魅力を高めることができる。
図１においては、案内装置５０はダクト２０に固定されているが、案内装置５０の高さは可変してもよい。たとえば、案内装置５０の設置されたダクト２０の底面に穴をあけて案内装置５０を上下に稼働させてもよい。案内装置５０自身がバネのように伸縮する構造であれば、ダクト２０の底面に穴をあけることなく案内装置５０を上下に稼働することができる。
【００３７】
このように、道糸４０はダクト２０の底面からダクト２０により形成された空間内部にのびた固定または上下稼働可能な案内装置５０の先端部を支点とし、軽量飛行体３０はこの支点から飛行を開始することが可能となるため、飛行シーケンスの初期段階で、軽量飛行体３０は案内装置５０を利用してダクト２０内の空気流１５の中央部まで移動でき、軽量飛行体３０自身の離陸を容易にすることができる。また、離陸時は案内装置５０を高くし、飛行に移行したら案内装置５０の高さを下げ軽量飛行体３０の飛行空間２５を広げることによって軽量飛行体３０の飛行空域を広げることができる。
【００３８】
次に、図１に示すダクト２０の構造について詳細を説明する。
図１ではダクト２０が送風機群１０の吸い込み側と吐出し側に接続している。すなわち、送風機群１０は、ダクト２０により形成された空間内に設置されており、送風機群１０によって生成された空気流１５をダクト２０の内部で循環させる構造になっている。ダクト２０の上流と下流には入り口側案内羽根２１と出口側案内羽根２２とがあり、その先は送風機群１０につながっている。したがって、この構成では風路が閉じているため、飛行体展示装置の外側にいかなる障害物があっても安定な流れを形成できる。
【００３９】
飛行空間２５に旋回流があると軽量飛行体３０の飛行自体が不安定になるので飛行空間の上流にハチの巣形状のハニカム整流格子などを設置すること必要である。そこで送風機１１として２重反転式の軸流送風機や静翼付きの軸流送風機を使えば、吐出流れに旋回方向成分の流れが極めて少ないので、特に整流格子を付けなくても軽量飛行体３０が安定に飛行できる飛行空間２５を作り出すことができる。
【００４０】
本実施の形態による飛行体展示装置のダクト２０には草花１００を設置し、あたかも蝶などの生物に似せた軽量飛行体３０が花と戯れる情景を構成できる。さらに草花１００も外部からの信号や、または決められたシーケンスに基づき、軽量飛行体３０のように制御可能とすることで、草花１００の傾きや方向を変えるなどの動作を行えば、エンターテイメントの効果を高めることができる。
【００４１】
実施の形態２．
図２に他の実施形態を示す。
図２では、案内装置５０が、ダクト２０の中央部にある空気流１５の通路を形成するための壁に、ダクト２０の底面に水平になるように取り付けられている。この場合にも案内装置５０は固定または前後、上下に稼働可能である。また、案内装置５０はダクトの側面の壁にすべて同じ高さに設置されていなくてもよい。さらに、案内装置５０は、側面と底面の両方に設置されていてもよい。他の構成は図１と同様であり、実施の形態１で説明したので省略する。
本実施の形態では、案内装置５０の先端部を支点とし、軽量飛行体３０はこの支点から飛行を開始することが可能である。よって、軽量飛行体３０は案内装置５０を利用してダクト２０内の空気流１５の中央部まで移動し、そこから離陸できるため、スムーズな飛行が可能になるとともに、離陸時は案内装置５０を伸ばしておき、飛行に移行したら案内装置５０を縮めたり、下降または上昇させることで軽量飛行体３０の飛行空間２５を広げることができる。また、飛行体展示装置の軽量飛行体３０を正面から見ている鑑賞者にとっては、壁の側面から正面に向かって案内装置５０がでている方が底面から案内装置５０がでている場合より、案内装置５０や道糸４０の存在を意識する度合いが低くなるので、鑑賞効果が向上する。
【００４２】
実施の形態３．
図３に他の実施形態を示す。
図３では、案内装置５０は二つの球が一つの棒で接続されている構造を持つ。案内装置５０は、ダクト２０の中央部にある空気流１５の通路を形成するための壁の最上部に、ダクト２０の底面に水平になるように取り付けられている。両端の球には道糸４０が通る穴が空いており、両端の球を通って道糸４０が軽量飛行体３０に接続されている。この球が軽量飛行体３０の飛行の支点となる。この場合にも案内装置５０は固定または前後、上下に稼働可能とすることができる。また、案内装置５０は図３に示した設置方法と図１や図２で示した案内装置５０の設置方法を混在させてもよい。他の構成は図１と同様であり、実施の形態１で説明したので省略する。
本実施の形態では、道糸４０は案内装置５０を通って軽量飛行体３０に接続されているため、軽量飛行体３０をダクト２０の中央の高さまで道糸４０を垂らすことにより移動させ、軽量飛行体３０のスムーズな飛行開始を可能とする。また、離陸時は案内装置５０を伸ばしておき、飛行に移行したら案内装置５０を縮めたり、下降させることで軽量飛行体３０の飛行空間２５を広げることができる。また、飛行体展示装置の軽量飛行体３０を正面から見ている者にとっては、側面から案内装置５０がでている方が底面から案内装置５０がでている場合より、案内装置５０や道糸４０の存在を意識する度合いが低くなるので、鑑賞効果が向上する。
【００４３】
実施の形態４．
図４に他の実施形態を示す。
図４では、案内装置５０が底面を移動できるように、移動溝１４０が案内装置５０ごとに付加されている。他の構成は図１と同様であり、実施の形態１で説明したので省略する。
このように、本実施の形態では、案内装置５０が、上下に移動するとともに移動溝１４０を使って底面上を移動できるので、各軽量飛行体３０の位置を風量の調節だけでなく、底面上の移動によっても変化させることができる。
このようにすることで、飛行体展示装置としてのエンターテイメント性をさらに向上させることができる。また、この移動溝１４０をダクト２０の中央部にある空気流１５の通路を形成するための壁の送風機群１０側にまで延ばすことにより、軽量飛行体３０が、上記壁によって見え隠れすることが可能になるため、鑑賞者に意外性を持たせることができ、より興味を引きつけることができる。
【００４４】
実施の形態５．
図５に他の実施形態を示す。
図５では、ダクト２０の底面に空気孔１３０を設けている。他の構成は図１と同様であり、実施の形態１で説明したので省略する。この空気孔１３０は、ダクト２０内の空気流１５の出入り口とすることができる。また、この空気孔１３０からダクト２０内へ、常時又は一時的に空気流１５やドライアイスなどによるけむりを送ることが可能である。
また、空気孔１３０は開閉が可能であるものでもよい。また、図５のようにダクト２０の底面に存在するだけでなく、ダクト２０の側面に設置し、常時又は一時的に外気との交流を行わせてもよい。
このように、この空気孔１３０をダクト２０内の空気流１５等の出入り口とすることで、ダクト２０内の空気流１５に変化を加えることができる。よって、軽量飛行体３０の飛行に変化を加えることやドライアイスなどによる演出ができる。
【００４５】
実施の形態６．
図６に他の実施形態を示す。
図６に示す飛行体展示装置は、図１に示された機器と同一機器には同一の番号が付けられており、同一機器の説明は前述したので省略する。本実施の形態は、送風機群１０の吸い込み側と吐出し側がダクト２０でつながれていないオープンタイプの飛行体展示装置を示している。送風機群１０は飛行空間２５の上流に設置されている。このような構造では、送風機群１０をダクト２０の背後に設置する必要がないので飛行体展示装置をコンパクトにできるメリットがある。
有限数の送風機１１で軽量飛行体３０を安定に飛行させるためには、送風機群１０の吐き出し側に整流格子や整流網を置き、流れを整流することが必要である。しかし、限られたスペースに飛行体展示装置を設置するにはできるだけ流れ方向の長さを短くしたい。そこで、送風機群１０の配置を適正化することで軽量飛行体３０を安定に飛行させる送風機群１０の設置方法を以下に示す。
【００４６】
送風機１１としては２重反転式の送風機を使った例である。送風機１１は、図示した左回転の羽根の奥に、図示していない右回転の羽根をもつ。送風機群１０は、送風機１１を４台使い、中央の２台の送風機１１を左右の２台の送風機１１より低い位置に設置する。送風機群１０の吐出し方向から見ると送風機１１の配置は逆台形形状である。
図９に逆台形上の送風機群１０の吐出し流れの軸方向速度分布を吐出し速度の等高線１２で示す。各送風機１１からの吐出し流れで最も流速が速い部分は各々１３、１４、１５、１６である。それらも逆台形並びである。
ここで、軽量飛行体３０が中立位置から左に傾き、左に傾いた軽量飛行体の位置３５に存在する場合を想定する。通常飛行機の場合は機体が傾くと、傾いた方向に横滑りが発生し、横滑り速度と主流速度の合成速度が傾いた翼に働いて揚力が増加し、傾きを戻す方向のモーメントにより機体は安定状態に戻る。軽量飛行体３０は道糸４０で動きを拘束されているため、機体が傾くことによる横滑り速度が小さいため復元モーメントも小さい。吐出し流れが逆台形上の場合は、傾いた翼に作用する速度が増加し、軽量飛行体３０が左に傾いたときの大きな復元モーメント３６が発生する。この復元モーメントにより軽量飛行体３０は容易に安定な位置に戻ることができる。軽量飛行体３０が右に傾き、右に傾いた軽量飛行体３０の位置３７に存在する場合も同様に、軽量飛行体３０が右に傾いたときの復元モーメント３８が発生し、軽量飛行体３０は安定な位置に戻ることができる。
なお送風機群１０の逆台形配置はオープンタイプの飛行体展示装置の場合について説明したが、図１に示すように送風機の吸い込み側と吐出し側にダクトがついたクローズタイプの飛行体展示装置でも同様の効果が得られる。
【００４７】
このように、送風機群１０は３台または４台の送風機１１を持ち、中央部の送風機１１を左右の送風機１１より下方に置くことによって、送風機群１０からの流れの断面形状は中央が低く、左右が高い谷状になるので、谷の底部で軽量飛行体３０を飛行させると左右方向の姿勢安定性を増加できる。
【００４８】
図７では、ダクト２０の側面と上面に空気孔１３０を設けている。この空気孔１３０は、ダクト２０内の空気流１５の出入り口となる。この空気孔１３０からダクト２０内へ、常時又は一時的に空気流１５を送ることが可能である。空気孔１３０は開閉が可能であるものでもよい。また、空気孔１３０は図７のようにダクト２０の側面と上面に存在するだけでなく、ダクト２０の底面に存在していてもよい。
このように、この空気孔１３０をダクト２０内の空気流１５等の出入り口とすることで、ダクト２０内の空気流１５に変化を加えることができる。よって、軽量飛行体３０の飛行に変化を加えることができる。
【００４９】
実施の形態７．
図８に他の実施形態を示す。
図８に示す飛行体展示装置は図１に含まれた機器に加え、ダクト２０内の空間を複数のサブ空間に分割するパーティション１６０を設けている。パーティション以外の構成は、図６と同様であるので説明を省略する。
図８のように、パーティション１６０がダクト２０内の空間を複数のサブ空間に分割した構造を作ることで、送風機群１０や図示していない空気孔１３０などを用いてそれぞれのサブ空間に生成する空気流１５をサブ空間毎に別々に変化させることができる。よって、軽量飛行体３０が各パーティション１６０で区切られた各空間内にそれぞれ存在する場合には、各軽量飛行体３０に別々の動作をさせることが可能となる。したがって、鑑賞者に各軽量飛行体３０毎に全く異なる飛行を鑑賞してもらうことができる。また、パーティション１６０を透明のガラスやプラスチックで作ることにより鑑賞者にパーティション１６０の存在を意識させないことも可能である。この場合には、パーティション１６０というカラクリを鑑賞者に見せることなく、変化に富んだ軽量飛行体３０の飛行を鑑賞者に楽しんでもらうことができるため、鑑賞者にとってより魅力的な飛行体展示装置を提供できる。
なお、パーティション１６０の正面側の壁に物語の背景を描き、このパーティション１６０を上下稼働可能にしたり、ジャバラ構造にして畳めるようにすれば、１枚目のパーティション１６０を出したり引っ込めたりすることにより、複数の軽量飛行体３０を登場させたり退場させたりすることができる。たとえば、クリスマス時期には、１番手前のサブ空間にトナカイを、２番目のサブ空間にサンタを、３番目のサブ空間にたくさんの雪を軽量飛行体３０として登場させたり退場させることで、飛行体展示装置に物語性を与えることができるため、鑑賞者の目をより引きつけ、季節や状況にあった展示を可能とすることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、変化のある飛行体の飛行を可能とする。
【００５１】
また、本発明は、飛行体が糸で拘束されているので狭いダクト空間の中でも飛行体を飛行させることができる。
【００５２】
また、本発明は、軽量の紙や、比強度の高い骨組みを使うことにより、翼面荷重を低下でき飛行体の飛行安定性と、最小飛行速度を低下できる。
【００５３】
また、本発明は、外部らの信号により飛行体の高度や飛行姿勢を変化させることができる。
【００５４】
また、本発明は、音楽や照明と連動した飛行体の飛行を可能とする。
【００５５】
また、本発明は、飛行体が飛行する場合、左右方向の姿勢の安定性を増加できる。
【００５６】
また、本発明は、送風機群からの流れに旋回流成分が少ないので、旋回流により飛行体の飛行姿勢が乱れることを回避することができる。
【００５７】
また、本発明は、飛行シーケンスの初期段階で、飛行体をダクト流れの中央部まで移動する支点となり、飛行体の離陸を容易にすることができる。
【００５８】
また、本発明は、ダクト内の流れを循環流とすることにより飛行体展示装置の周りを他の機器で囲まれても安定な空気流を作ることができる。
【００５９】
また、本発明は、循環部分を不要とすることにより飛行体展示装置全体をコンパクトにすることができる。
【００６０】
また、本発明の方法は、飛行体の飛行に変化を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の構成図である。
【図２】 実施の形態２の構成図である。
【図３】 実施の形態３の構成図である。
【図４】 実施の形態４の構成図である。
【図５】 実施の形態５の構成図である。
【図６】 実施の形態６の構成図である。
【図７】 実施の形態６の構成図に空気孔を付加した図である。
【図８】 実施の形態７の構成図である。
【図９】 送風機からの吹き出し流れの軸方向速度分布を等高線で示した図である。
【図１０】 従来図である。
【符号の説明】
１０ 送風機群、１１ 送風機、１２ 吐出し速度の等高線、１５ 空気流、１６ 吐出流れの最大速度位置、２０ ダクト、２１ 入り口側案内羽根、２２出口側案内羽根、２５ 飛行空間、３０ 軽量飛行体、３１ 機軸、３２ 前縁部、３３ 後縁部、３５ 左に傾いた軽量飛行体の位置、３６ 軽量飛行体が左に傾いたときの復元モーメント、３７ 右に傾いた軽量飛行体の位置、３８ 軽量飛行体が右に傾いたときの復元モーメント、４０ 道糸、５０ 案内装置、６０ 道糸巻き取り器、７０ 制御器、８０ マイクロホン、９０ 光センサ、１００ 草花、１３０ 空気孔、１４０ 移動溝、１６０ パーティション。
【発明の属する技術分野】
この発明は、所定の空間の内部で飛行体を飛行させる装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来においては、特開平１−３１４１９９に示すように、静物状の外観をもつ物体が光、音という外界の要因に反応して動作変化する作動変化物に関するものが考えられている。
図１０に従来例を示す。これは額縁の中に仕込まれたモータ５を信号で駆動し、リンク機構でヨットと鳥を左右に移動させるものである。
図１０（ａ）に示す１は、光、音という外界の要因に反応して動作変化する作動変化物の基体を表している。２は音という外界の要因に反応して動作する作動部である。図では、作動部２はヨットと鳥に形成されている。３は音センサである。８は画像部であり作動部２を有している。
図１０（ｂ）は、基体１の裏面を表している。図１０（ｂ）で、図１０（ａ）と同一な番号は図１０（ａ）に示されたものと同一構成である。図１０（ｂ）の５はモータであり、６は、モータ５の出力軸に固定された歯車であり、７は、モータ５の回転に伴って水平方向に移動するラックであり、９は、ラック７の移動に伴って移動する磁性体である。
図１０（ｃ）は、図１０（ａ）と図１０（ｂ）とを横から見た側面図である。図１０（ｃ）で、図１０（ａ）、図１０（ｂ）と同一な番号は図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示されたものと同一構成である。４は、作動部２の裏面に取り付けられた磁性体である。
基体１は、上述のように構成されており、次のように動作する。
音センサ３によって外部音の所定の音量が感知されると、モータ５が回転する。このモータ５の出力軸に固定された歯車６にはラック７が噛合されているから、モータ５の回転に伴ってラック７は水平方向に移動する。ラック７の移動に伴ってラック７に設けた磁性体９、９は作動部２の裏面に設けられた磁性体４、４に対応し互いに吸着し合っているので、これによって、作動部２は画像部８の表面を移動する。
このように、作動部２は画像部８に対応してヨットと鳥に形成され、作動部２は音センサ３によって外部音の一定の物理量を感知することにより作動する駆動機構によって動作するから、これにより画像部８の情景を変化させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来、静物状の外観をもつ物体がある種の信号により動作をする作動変化物が考えられていた、しかし、従来例では、生成された気流を利用して限られた空間の内部で飛行する物体を有する展示装置に関する見識を得ることはできない。
【０００４】
この発明は、所定の空間の内部で飛行体を飛行させることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る飛行体展示装置は、所定の飛行空間を形成する空間形成部と、
上記空間形成部が形成する空間中に気流を生成する気流生成機と、
上記気流生成機が生成した気流によって上記空間形成部により形成された空間内を飛行する飛行体と、
上記飛行体に接続され、上記飛行体が飛行する空間を拘束する道糸を有する接続部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記飛行体展示装置は、さらに、上記接続部が有する道糸の長さを変化させることによって上記飛行体が飛行する状態を制御する制御部を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記飛行体は、飛行体の中心である機軸を有する機胴体と複数の翼と複数の翼の強度を高める複数の強度部材とを有し、上記複数の翼を上記機胴体が有する機軸に対して線対称となるように接合し、接合した上記複数の翼に上記複数の強度部材を接合させることを特徴とする。
【０００８】
上記制御部は、外部から与えられる環境の変化に連動して、少なくとも上記接続部が有する道糸の長さと上記気流生成機が生成する気流とのいずれかを制御することを特徴とする。
【０００９】
上記制御部は、少なくとも音と光のいずれかに連動して制御することを特徴とする。
【００１０】
上記制御部は、予め定められた信号から少なくとも上記接続部が有する道糸の長さと上記気流生成機が生成する気流とのいずれかを制御することを特徴とする。
【００１１】
上記気流生成機は、羽根を回転させて気流を生成し、
上記制御部は、さらに、少なくとも上記気流生成機の羽根の回転数と回転方向と動作タイミングとのいずれかを制御して上記気流生成機が生成する気流を変化させることによって上記飛行体の飛行を制御することを特徴とする。
【００１２】
上記飛行体展示装置は、さらに、上記気流生成機を３以上複数備え、
上記複数の気流生成機は、内側の気流生成機が外側の気流生成機より下方に位置するように直列に配置されることを特徴とする。
【００１３】
上記気流生成機は、２重反転送風機であることを特徴とする。
【００１４】
上記接続部は、上記空間形成部の内側に道糸が貫通する穴を有する案内部を有し、
上記飛行体は、上記案内部の端部を支点として飛行することを特徴とする。
【００１５】
上記接続部は、上記案内部を稼働させることにより上記案内部の端部を変化させることを特徴とする。
【００１６】
上記気流生成機は、上記空間形成部により形成された空間内に設置され、上記空間形成部により形成された空間内の気流を生成することにより気体を上記空間形成部の内部で循環させることを特徴とする。
【００１７】
上記気流生成機は、上記空間形成部とともに上記飛行体の飛行空間を形成するように設置され、上記空間形成部により形成された空間の内部または外部のいずれかに生成した気流を出力することを特徴とする。
【００１８】
上記空間形成部は、上記所定の空間を複数のサブ空間に分割するパーティションを有することを特徴とする。
【００１９】
上記空間形成部は、気体の出入口を有する仕切りを備えたことを特徴とする。
【００２０】
この発明に係る飛行体展示方法は、所定の飛行空間を形成し、
上記形成する空間中に気流を生成し、
上記生成した気流によって上記形成された空間内を飛行体に飛行させ、
上記飛行体に道糸を接続し、上記飛行体を上記飛行する空間に拘束することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の飛行体展示装置全体の構成図である。
１０は、飛行体が飛行する空間に空気流１５を発生させる送風機群である。送風機群１０は、複数の送風機１１から構成されていてもよく、一の送風機１１から構成されていてもよい。送風機群１０は、気体を吐出すことによって空気流１５を生成してもよく、気体を吸い込むことによって空気流１５を生成してもよい。また、送風機群１０には、右回転の羽根を持つ送風機と左回転の羽根を持つ送風機とを重ねた構造を持つ２重反転送風機を使ってもよい。
飛行空間２５に旋回流があると軽量飛行体３０の飛行自体が不安定になるので飛行空間の上流にハチの巣形状のハニカム整流格子などを設置すること必要である。そこで送風機１１として２重反転式の軸流送風機や静翼付きの軸流送風機を使えば、吐出流れに旋回方向成分の流れが極めて少ないので、特に整流格子を付けなくても軽量飛行体３０が安定に飛行できる飛行空間２５を作り出すことができる。
１５は、送風機群１０が生成した空気流である。ダクト内を空気以外の気体で充満させてもよく、その場合には、１５は当該気体の気流となる。
２０は、空気等の気体を搬送する通路を形成するダクトである。ダクト２０により飛行体が飛行する空間が形成される。図１に示されたダクト２０では左回りの空気流１５が発生している。図１のダクト２０の形体は空間形成部の一例であり、ダクト２０はこのような形体に限られず、自由な形体を持つことができる。図１ではダクト２０が送風機群１０の吸い込み側と吐出し側に接続している構造をしている。
３０は、ダクト２０により形成された飛行空間２５内を送風機群１０が生成した空気流１５に乗って飛行する飛行体である。
【００２２】
このように、本実施の形態の飛行体展示装置は、１または複数の送風機１１からなる送風機群１０を循環式のダクト２０に取り付けている。この送風機群１０から出た空気流１５は整流であり、ダクト２０によって湾曲した入り口側案内羽根２１を通り、飛行空間２５に達し、湾曲した出口側案内羽根２２を経て送風機群１０に戻る。このように、ダクト２０が循環構造をとり、空気流１５がダクト２０内を循環するため、飛行体展示装置の周りを他の機器で囲まれても安定な空気流１５を作ることができ、軽量飛行体３０の安定な飛行が可能となる。
【００２３】
４０は、軽量飛行体３０と接続された道糸である。
５０は、道糸４０の出入り口となる案内装置である。
６０は、道糸４０を巻き取る巻き取り器である。
７０は、マイクロホン８０や光センサ９０から伝えられる音や光の変化に連動して道糸４０や送風機群１０を制御する制御器である。
軽量飛行体３０からのびた道糸４０は案内装置５０中を通り、ダクト２０の下方の道糸巻き取り器６０につながっている。巻き取り器６０は制御器７０に接続され、制御器７０にはマイクロホン８０や光センサ９０が接続されている。
１００は、ダクト２０の底面に置かれた実物または模造された草花である。
【００２４】
軽量飛行体３０に取り付ける道糸４０について説明する。
軽量飛行体３０の機胴体を構成する機軸３１には２カ所または１カ所に糸が固定されており、２カ所の場合は糸の片方の端を軽量飛行体３０の空力中心より上流側に、他方の端を下流側に固定し、糸の間に道糸４０を取り付ける。道糸４０の取付位置は調整可能である。１カ所の場合は、道糸４０を直接機軸３１のほぼ空力中心位置に取り付ける。道糸４０の取付位置の変更は可能だが、一度決まれば固定してもよい。
【００２５】
このように、飛行体展示装置は、空気流１５を作る送風機群１０と飛行空間を形成するダクト２０を持ち、軽量飛行体３０に道糸４０を取付け、道糸４０により軽量飛行体３０の運動を拘束することにより、ダクト２０が形成する空間内の空気流１５を利用して軽量飛行体３０を飛行させることができる。すなわち、軽量飛行体３０が道糸４０で拘束されているので狭い空間中でも軽量飛行体３０を飛行させることが可能となる。
【００２６】
また、軽量飛行体３０は後述するように小型の機体からなるので、従来の凧のように抗力ではなく揚力で飛行することが可能である。よって、道糸４０は数ｇｆ程度、すなわち数十ｍＮ（ミリニュートン）程度の張力に耐えれば良く、テグスやさらには極細のタングステンワイヤなので作ることができる。
したがって、道糸４０は外部からほとんど見えずあたかも飛行体展示装置内で軽量飛行体が空中に浮いているかのように見えるため、飛行体展示装置としてのエンターテイメント性が向上する。
【００２７】
次に、制御器７０について説明する。
制御器７０は、飛行体展示装置に取付けたマイクロホン８０や光センサ９０等の入力装置からの信号に基づき、送風機１１の回転数や作動する送風機１１の数や送風方向を変化させることによってダクト２０内の空気流１５の変化を制御する。また、制御器７０は、飛行体展示装置に取付けたマイクロホン８０、光センサ９０等の入力装置からの信号に基づき、道糸４０の長さを変化させることによ軽量飛行体３０の飛行状態を制御する。
【００２８】
このように、制御器７０は、外部から与えられる環境の変化に連動し、これらの環境の変化を信号に変換し、変換した信号によって道糸４０や送風機群１０が生成する空気流１５の制御を行う。この制御によって、軽量飛行体３０の高度や飛行姿勢を変化させることができるため、飛行体展示装置を見る者の興味を引きつけ、本実施形態に示す発明のエンターテイメント性を発揮することができる。ここで、外部から与えられる環境の変化には、音の変化や光の変化や振動の変化や磁気の変化等外界から制御器７０に信号として取り入れることのできるすべての変化を含む。
【００２９】
次に、軽量飛行体３０について詳細に説明する。
図１に示す軽量飛行体３０は、飛行体の中心に機軸３１を有する機胴体を有し、機胴体が有する機軸３１に対して線対称となるように右翼と左翼が取り付けられているが、この翼は２枚に限らず１枚以上複数枚あってもよい。また、右翼と左翼には軽量飛行体３０の強度を高めるために強度部材が接合されている。
【００３０】
さらに、軽量飛行体３０について詳細に説明する。
軽量飛行体３０は単位面積あたりの重量が３０ｇ以下の極めて軽い紙または不織布で翼面が構成されている。翼面には蝶や鳥またはトンボなどの自然界の生き物や、飛行機などの人造物の絵が印刷ないしはプリントされている。本実施の形態では蝶のイメージが印刷されたものを示しているが、軽量であって飛行に適し、鑑賞する人々の視線を釘付けにするものであれば自然物、人造物、想像物等いかなるものでもよい。
軽量飛行体３０の平面形状は飛行安定性を高めるために機軸３１に対して空力的に線対称になるように構成されており、軽量飛行体３０の翼面には強度部材として、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）またはＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）またはプラスチック成型品または檜などの軽量材を用いる。構造部材は軽量飛行体３０の機軸３１を中心とし、軽量飛行体３０の翼の前縁部３２に主として配置され、さらに機軸３１の下流側翼面も維持できるように構成されている。軽量飛行体３０に上反角をもたせるために、ＣＦＲＰなどのバネ要素を弓なりにし、翼の機軸３１の左右の梁に取り付けてある。この翼面の上反角により、軽量飛行体３０を水平姿勢に戻す力が生じ、軽量飛行体３０のロール方向（回転方向）の安定性が増加する。さらに軽量飛行体３０の後縁部３３は機軸３１に対して上方に傾斜しており尾翼の効果によりピッチング方向（上下方向）の安定性も増す。
【００３１】
飛行体の重量が大きい場合、ピッチング方向に対し飛行体を静的に安定させるためには、空力中心も糸目位置もほぼ重心位置にくる必要がある。この場合、飛行体の重心は機軸３１のほぼ中央であることから、空力中心も機軸の中央になるため、飛行体の迎角は大きく、飛行体は失速状態になり抗力で飛行することになる。
しかし、本実施の形態の軽量飛行体３０は極めて軽量なので、重力による頭上げモーメントが小さい。したがって迎角を小さくして空力中心を揚力が一番大きくなる軽量飛行体３０の前縁部３２から１／４弦長下流部にし、その点よりわずかに上流側に糸目を持ってきても安定である。すなわち軽量飛行体３０は道糸４０で拘束されているにも拘わらず、通常の凧のように抗力で飛行するのではなく揚力で飛行粋ることが可能である。
【００３２】
このように、本実施形態の軽量飛行体３０は軽量の紙や不織布などの翼を有し、その翼面にＣＦＲＰまたはＦＲＰまたはプラスチック成型品、木材など比強度の高い骨組みを接合した構造を持つ。したがって、翼面荷重を低下でき、その結果、軽量飛行体３０の飛行安定性を図るとともに軽量飛行体３０の最小飛行速度を低下することが可能となるため、軽量飛行体３０がゆっくり、ひらひら動作する姿が人間に安らぎと癒しを与える効果を持つ。また、軽量飛行体３０全体を蝶や鳥などの自然物や飛行機などの人工物の形状を模擬した形状としたので、軽量飛行体３０の飛行する姿を見る者に強く印象つけることができる。
【００３３】
次に、送風機群１０が生成する空気流１５の風量について説明する。送風機群１０が生成する空気流１５の風量は、制御器７０が制御する。
飛行体展示装置はショウウインドウなどに設置されるので省スペースが重要である。ダクト２０の流路幅を展示しやすい４５０ｍｍ程度とすると、軽量飛行体３０のスパン（翼幅）は流路幅の１／３程度でないと飛行の変化が乏しくエンターテイメントしての効果が低減する。そこで軽量飛行体３０のスパンを１５０ｍｍとし、翼弦長８０ｍｍ程度での飛行を想定した場合、軽量飛行体３０は軽量であるためレイノルズ数が小さく最大揚力係数は０．５程度となる。翼面を４０ｇ／ｍ2の不織布で構成し、構造部材による骨組みの重量を１．３ｇとすると、軽量飛行体３０の全重量Ｌは１．８ｇ程度となる。したがって、軽量飛行体３０を飛行させるのに必要なダクト２０を流れる空気流１５の最小速度Ｕは、空気の密度をρ、容量係数をＣＬ、空気流１５の流路断面をＳとすると、下記の式にて求められる。
Ｕ＝（２×Ｌ×９．８／（ρ×ＣＬ×Ｓ））0.5
上記式に、
Ｌ（軽量飛行体３０の全重量）＝０．００１８ ［ｋｇ］
ρ＝１．２ ［ｋｇ／ｍ3］
ＣＬ＝０．５
Ｓ（軽量飛行体のスパン×翼弦長）＝０．１５×０．０８ ［ｍ2］
を代入すると、
Ｕ＝（２×０．００１８×９．８／（１．２×０．５×０．１５×０．０８））0.5＝１．５ ［ｍ／ｓｅｃ］
と低速で良い。すなわち、軽量飛行体３０を飛行させるのに必要な空気流１５の最小速度Ｕは１秒間に１．５ｍであればよいことがわかる。
ダクト２０の高さＨを６００ｍｍ、ダクト２０の空気流１５の流路幅Ｗを４５０ｍｍとすると、送風機群１０の風量Ｎは、
Ｎ＝Ｕ×Ｗ×Ｈ ［ｍ3／ｓｅｃ］
＝１．５×０．４５×０．６×６０ ［ｍ3／ｍｉｎ］
＝２４ ［ｍ3／ｍｉｎ］
となる。したがって、風量Ｎは１分間に２４ｍ3程度であればよいため、軽量飛行体３０を換気扇のような小型の送風機１１で飛行させることができる。
このように、軽量飛行体３０を軽量とし低風量でも飛行できるようにしたため、軽量飛行体３０は、揚力でフワフワと飛行でき、送風機群１０の騒音の低減が図れる。
【００３４】
次に、マイクロホン８０や光センサ９０を用いた制御器７０の制御方法について説明する。
制御器７０は、マイクロホン８０や光センサ９０からの音の変化や光の変化を信号に変換し、変換した信号を利用して巻き取り器６０に対して道糸４０の長さを調節するように制御する。また、制御器７０は、送風機１１の回転数や運転台数や送風機群１０の各送風機１１が運転するタイミング等を変えて、発生する空気流１５を調整する。この機能により、たとえば観客の拍手や回転スポットライトにあわせて道糸４０の長さを変化させて軽量飛行体３０の飛行高さや姿勢を変えることができる。また、送風機１１の回転数や運転台数を変えることにより軽量飛行体３０への空気流１５の速度を変化させ、軽量飛行体３０の揚力を変えることで、道糸４０の傾斜角を変え、軽量飛行体３０の流れ方向位置や飛行高度を変えることができる。また飛行動作は外部からのランダムな信号のみならず、あらかじめ設定されたシーケンスに基づき制御器７０から道糸巻き取り器６０や送風機１１に信号を出し、音楽や照明と同期させることもできる。
【００３５】
このように、飛行体展示装置に取付けたマイクロホン８０、光センサ９０等の入力装置からの信号に基づき、制御器７０が道糸４０の長さを変化させることにより、外部からの信号を用いて軽量飛行体３０の高度や飛行姿勢を変化させることができる。
また、飛行体展示装置に取付けたマイクロホン８０、光センサ９０等の入力装置からの信号に基づき、制御器７０が送風機１１の回転数や作動する送風機１１の数や送風位置を変化させることによっても、外部からの信号を用いて軽量飛行体３０の高度や飛行姿勢を変化させることができる。
さらに、決められたシーケンスにより飛行体展示装置に付随したスピーカからの音楽や、照明にあわせて道糸４０の長さや送風機１１の回転、送風位置を変化させることにより音楽や照明と連動して、展示会場に集まる人々の状況に応じて軽量飛行体３０を踊らせることが可能となり、軽量飛行体３０によるエンターテイメント性を高めることができる。
【００３６】
次に、案内装置５０を用いた軽量飛行体３０の離陸について説明する。
離陸前の軽量飛行体３０は空気流１５の流速の遅いダクト２０の底面部にあり、軽量飛行体３０を離陸させるにはダクト２０の中央の流速の速い領域に持ってくることが必要である。そこで軽量飛行体３０の離陸は次のようなシーケンスで行う。
図１のように、道糸４０は、ダクト２０の底面から飛行空間２５にのびた案内装置５０の中を通っている。離陸時には巻き取り器６０で道糸４０を巻き取り、軽量飛行体３０をダクト２０の底面部から案内装置５０の先端にまで引き上げる。案内装置５０の先端部に位置する空気流１５の流速は速いので軽量飛行体３０はこの時点で飛行を開始することが可能である。軽量飛行体３０の飛行が安定してきたら、道糸巻き取り器６０で道糸４０を長くし、ダクト２０内での自由な飛行を始める。案内装置５０は、図１のようにパイプ形状のものや、図示されていないがリングが棒の先についた形状のものなど道糸４０に支点を与える構造であればどんな構造でもよい。たとえば、案内装置５０自体は、かえるやカマキリの形状をしていてもよい。この場合には、かえるなどの形状をした案内装置５０に蝶の形状をした軽量飛行体３０を食べてしまいそうな動作をさせることで、展示装置としての魅力を高めることができる。
図１においては、案内装置５０はダクト２０に固定されているが、案内装置５０の高さは可変してもよい。たとえば、案内装置５０の設置されたダクト２０の底面に穴をあけて案内装置５０を上下に稼働させてもよい。案内装置５０自身がバネのように伸縮する構造であれば、ダクト２０の底面に穴をあけることなく案内装置５０を上下に稼働することができる。
【００３７】
このように、道糸４０はダクト２０の底面からダクト２０により形成された空間内部にのびた固定または上下稼働可能な案内装置５０の先端部を支点とし、軽量飛行体３０はこの支点から飛行を開始することが可能となるため、飛行シーケンスの初期段階で、軽量飛行体３０は案内装置５０を利用してダクト２０内の空気流１５の中央部まで移動でき、軽量飛行体３０自身の離陸を容易にすることができる。また、離陸時は案内装置５０を高くし、飛行に移行したら案内装置５０の高さを下げ軽量飛行体３０の飛行空間２５を広げることによって軽量飛行体３０の飛行空域を広げることができる。
【００３８】
次に、図１に示すダクト２０の構造について詳細を説明する。
図１ではダクト２０が送風機群１０の吸い込み側と吐出し側に接続している。すなわち、送風機群１０は、ダクト２０により形成された空間内に設置されており、送風機群１０によって生成された空気流１５をダクト２０の内部で循環させる構造になっている。ダクト２０の上流と下流には入り口側案内羽根２１と出口側案内羽根２２とがあり、その先は送風機群１０につながっている。したがって、この構成では風路が閉じているため、飛行体展示装置の外側にいかなる障害物があっても安定な流れを形成できる。
【００３９】
飛行空間２５に旋回流があると軽量飛行体３０の飛行自体が不安定になるので飛行空間の上流にハチの巣形状のハニカム整流格子などを設置すること必要である。そこで送風機１１として２重反転式の軸流送風機や静翼付きの軸流送風機を使えば、吐出流れに旋回方向成分の流れが極めて少ないので、特に整流格子を付けなくても軽量飛行体３０が安定に飛行できる飛行空間２５を作り出すことができる。
【００４０】
本実施の形態による飛行体展示装置のダクト２０には草花１００を設置し、あたかも蝶などの生物に似せた軽量飛行体３０が花と戯れる情景を構成できる。さらに草花１００も外部からの信号や、または決められたシーケンスに基づき、軽量飛行体３０のように制御可能とすることで、草花１００の傾きや方向を変えるなどの動作を行えば、エンターテイメントの効果を高めることができる。
【００４１】
実施の形態２．
図２に他の実施形態を示す。
図２では、案内装置５０が、ダクト２０の中央部にある空気流１５の通路を形成するための壁に、ダクト２０の底面に水平になるように取り付けられている。この場合にも案内装置５０は固定または前後、上下に稼働可能である。また、案内装置５０はダクトの側面の壁にすべて同じ高さに設置されていなくてもよい。さらに、案内装置５０は、側面と底面の両方に設置されていてもよい。他の構成は図１と同様であり、実施の形態１で説明したので省略する。
本実施の形態では、案内装置５０の先端部を支点とし、軽量飛行体３０はこの支点から飛行を開始することが可能である。よって、軽量飛行体３０は案内装置５０を利用してダクト２０内の空気流１５の中央部まで移動し、そこから離陸できるため、スムーズな飛行が可能になるとともに、離陸時は案内装置５０を伸ばしておき、飛行に移行したら案内装置５０を縮めたり、下降または上昇させることで軽量飛行体３０の飛行空間２５を広げることができる。また、飛行体展示装置の軽量飛行体３０を正面から見ている鑑賞者にとっては、壁の側面から正面に向かって案内装置５０がでている方が底面から案内装置５０がでている場合より、案内装置５０や道糸４０の存在を意識する度合いが低くなるので、鑑賞効果が向上する。
【００４２】
実施の形態３．
図３に他の実施形態を示す。
図３では、案内装置５０は二つの球が一つの棒で接続されている構造を持つ。案内装置５０は、ダクト２０の中央部にある空気流１５の通路を形成するための壁の最上部に、ダクト２０の底面に水平になるように取り付けられている。両端の球には道糸４０が通る穴が空いており、両端の球を通って道糸４０が軽量飛行体３０に接続されている。この球が軽量飛行体３０の飛行の支点となる。この場合にも案内装置５０は固定または前後、上下に稼働可能とすることができる。また、案内装置５０は図３に示した設置方法と図１や図２で示した案内装置５０の設置方法を混在させてもよい。他の構成は図１と同様であり、実施の形態１で説明したので省略する。
本実施の形態では、道糸４０は案内装置５０を通って軽量飛行体３０に接続されているため、軽量飛行体３０をダクト２０の中央の高さまで道糸４０を垂らすことにより移動させ、軽量飛行体３０のスムーズな飛行開始を可能とする。また、離陸時は案内装置５０を伸ばしておき、飛行に移行したら案内装置５０を縮めたり、下降させることで軽量飛行体３０の飛行空間２５を広げることができる。また、飛行体展示装置の軽量飛行体３０を正面から見ている者にとっては、側面から案内装置５０がでている方が底面から案内装置５０がでている場合より、案内装置５０や道糸４０の存在を意識する度合いが低くなるので、鑑賞効果が向上する。
【００４３】
実施の形態４．
図４に他の実施形態を示す。
図４では、案内装置５０が底面を移動できるように、移動溝１４０が案内装置５０ごとに付加されている。他の構成は図１と同様であり、実施の形態１で説明したので省略する。
このように、本実施の形態では、案内装置５０が、上下に移動するとともに移動溝１４０を使って底面上を移動できるので、各軽量飛行体３０の位置を風量の調節だけでなく、底面上の移動によっても変化させることができる。
このようにすることで、飛行体展示装置としてのエンターテイメント性をさらに向上させることができる。また、この移動溝１４０をダクト２０の中央部にある空気流１５の通路を形成するための壁の送風機群１０側にまで延ばすことにより、軽量飛行体３０が、上記壁によって見え隠れすることが可能になるため、鑑賞者に意外性を持たせることができ、より興味を引きつけることができる。
【００４４】
実施の形態５．
図５に他の実施形態を示す。
図５では、ダクト２０の底面に空気孔１３０を設けている。他の構成は図１と同様であり、実施の形態１で説明したので省略する。この空気孔１３０は、ダクト２０内の空気流１５の出入り口とすることができる。また、この空気孔１３０からダクト２０内へ、常時又は一時的に空気流１５やドライアイスなどによるけむりを送ることが可能である。
また、空気孔１３０は開閉が可能であるものでもよい。また、図５のようにダクト２０の底面に存在するだけでなく、ダクト２０の側面に設置し、常時又は一時的に外気との交流を行わせてもよい。
このように、この空気孔１３０をダクト２０内の空気流１５等の出入り口とすることで、ダクト２０内の空気流１５に変化を加えることができる。よって、軽量飛行体３０の飛行に変化を加えることやドライアイスなどによる演出ができる。
【００４５】
実施の形態６．
図６に他の実施形態を示す。
図６に示す飛行体展示装置は、図１に示された機器と同一機器には同一の番号が付けられており、同一機器の説明は前述したので省略する。本実施の形態は、送風機群１０の吸い込み側と吐出し側がダクト２０でつながれていないオープンタイプの飛行体展示装置を示している。送風機群１０は飛行空間２５の上流に設置されている。このような構造では、送風機群１０をダクト２０の背後に設置する必要がないので飛行体展示装置をコンパクトにできるメリットがある。
有限数の送風機１１で軽量飛行体３０を安定に飛行させるためには、送風機群１０の吐き出し側に整流格子や整流網を置き、流れを整流することが必要である。しかし、限られたスペースに飛行体展示装置を設置するにはできるだけ流れ方向の長さを短くしたい。そこで、送風機群１０の配置を適正化することで軽量飛行体３０を安定に飛行させる送風機群１０の設置方法を以下に示す。
【００４６】
送風機１１としては２重反転式の送風機を使った例である。送風機１１は、図示した左回転の羽根の奥に、図示していない右回転の羽根をもつ。送風機群１０は、送風機１１を４台使い、中央の２台の送風機１１を左右の２台の送風機１１より低い位置に設置する。送風機群１０の吐出し方向から見ると送風機１１の配置は逆台形形状である。
図９に逆台形上の送風機群１０の吐出し流れの軸方向速度分布を吐出し速度の等高線１２で示す。各送風機１１からの吐出し流れで最も流速が速い部分は各々１３、１４、１５、１６である。それらも逆台形並びである。
ここで、軽量飛行体３０が中立位置から左に傾き、左に傾いた軽量飛行体の位置３５に存在する場合を想定する。通常飛行機の場合は機体が傾くと、傾いた方向に横滑りが発生し、横滑り速度と主流速度の合成速度が傾いた翼に働いて揚力が増加し、傾きを戻す方向のモーメントにより機体は安定状態に戻る。軽量飛行体３０は道糸４０で動きを拘束されているため、機体が傾くことによる横滑り速度が小さいため復元モーメントも小さい。吐出し流れが逆台形上の場合は、傾いた翼に作用する速度が増加し、軽量飛行体３０が左に傾いたときの大きな復元モーメント３６が発生する。この復元モーメントにより軽量飛行体３０は容易に安定な位置に戻ることができる。軽量飛行体３０が右に傾き、右に傾いた軽量飛行体３０の位置３７に存在する場合も同様に、軽量飛行体３０が右に傾いたときの復元モーメント３８が発生し、軽量飛行体３０は安定な位置に戻ることができる。
なお送風機群１０の逆台形配置はオープンタイプの飛行体展示装置の場合について説明したが、図１に示すように送風機の吸い込み側と吐出し側にダクトがついたクローズタイプの飛行体展示装置でも同様の効果が得られる。
【００４７】
このように、送風機群１０は３台または４台の送風機１１を持ち、中央部の送風機１１を左右の送風機１１より下方に置くことによって、送風機群１０からの流れの断面形状は中央が低く、左右が高い谷状になるので、谷の底部で軽量飛行体３０を飛行させると左右方向の姿勢安定性を増加できる。
【００４８】
図７では、ダクト２０の側面と上面に空気孔１３０を設けている。この空気孔１３０は、ダクト２０内の空気流１５の出入り口となる。この空気孔１３０からダクト２０内へ、常時又は一時的に空気流１５を送ることが可能である。空気孔１３０は開閉が可能であるものでもよい。また、空気孔１３０は図７のようにダクト２０の側面と上面に存在するだけでなく、ダクト２０の底面に存在していてもよい。
このように、この空気孔１３０をダクト２０内の空気流１５等の出入り口とすることで、ダクト２０内の空気流１５に変化を加えることができる。よって、軽量飛行体３０の飛行に変化を加えることができる。
【００４９】
実施の形態７．
図８に他の実施形態を示す。
図８に示す飛行体展示装置は図１に含まれた機器に加え、ダクト２０内の空間を複数のサブ空間に分割するパーティション１６０を設けている。パーティション以外の構成は、図６と同様であるので説明を省略する。
図８のように、パーティション１６０がダクト２０内の空間を複数のサブ空間に分割した構造を作ることで、送風機群１０や図示していない空気孔１３０などを用いてそれぞれのサブ空間に生成する空気流１５をサブ空間毎に別々に変化させることができる。よって、軽量飛行体３０が各パーティション１６０で区切られた各空間内にそれぞれ存在する場合には、各軽量飛行体３０に別々の動作をさせることが可能となる。したがって、鑑賞者に各軽量飛行体３０毎に全く異なる飛行を鑑賞してもらうことができる。また、パーティション１６０を透明のガラスやプラスチックで作ることにより鑑賞者にパーティション１６０の存在を意識させないことも可能である。この場合には、パーティション１６０というカラクリを鑑賞者に見せることなく、変化に富んだ軽量飛行体３０の飛行を鑑賞者に楽しんでもらうことができるため、鑑賞者にとってより魅力的な飛行体展示装置を提供できる。
なお、パーティション１６０の正面側の壁に物語の背景を描き、このパーティション１６０を上下稼働可能にしたり、ジャバラ構造にして畳めるようにすれば、１枚目のパーティション１６０を出したり引っ込めたりすることにより、複数の軽量飛行体３０を登場させたり退場させたりすることができる。たとえば、クリスマス時期には、１番手前のサブ空間にトナカイを、２番目のサブ空間にサンタを、３番目のサブ空間にたくさんの雪を軽量飛行体３０として登場させたり退場させることで、飛行体展示装置に物語性を与えることができるため、鑑賞者の目をより引きつけ、季節や状況にあった展示を可能とすることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、変化のある飛行体の飛行を可能とする。
【００５１】
また、本発明は、飛行体が糸で拘束されているので狭いダクト空間の中でも飛行体を飛行させることができる。
【００５２】
また、本発明は、軽量の紙や、比強度の高い骨組みを使うことにより、翼面荷重を低下でき飛行体の飛行安定性と、最小飛行速度を低下できる。
【００５３】
また、本発明は、外部らの信号により飛行体の高度や飛行姿勢を変化させることができる。
【００５４】
また、本発明は、音楽や照明と連動した飛行体の飛行を可能とする。
【００５５】
また、本発明は、飛行体が飛行する場合、左右方向の姿勢の安定性を増加できる。
【００５６】
また、本発明は、送風機群からの流れに旋回流成分が少ないので、旋回流により飛行体の飛行姿勢が乱れることを回避することができる。
【００５７】
また、本発明は、飛行シーケンスの初期段階で、飛行体をダクト流れの中央部まで移動する支点となり、飛行体の離陸を容易にすることができる。
【００５８】
また、本発明は、ダクト内の流れを循環流とすることにより飛行体展示装置の周りを他の機器で囲まれても安定な空気流を作ることができる。
【００５９】
また、本発明は、循環部分を不要とすることにより飛行体展示装置全体をコンパクトにすることができる。
【００６０】
また、本発明の方法は、飛行体の飛行に変化を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施の形態１の構成図である。
【図２】 実施の形態２の構成図である。
【図３】 実施の形態３の構成図である。
【図４】 実施の形態４の構成図である。
【図５】 実施の形態５の構成図である。
【図６】 実施の形態６の構成図である。
【図７】 実施の形態６の構成図に空気孔を付加した図である。
【図８】 実施の形態７の構成図である。
【図９】 送風機からの吹き出し流れの軸方向速度分布を等高線で示した図である。
【図１０】 従来図である。
【符号の説明】
１０ 送風機群、１１ 送風機、１２ 吐出し速度の等高線、１５ 空気流、１６ 吐出流れの最大速度位置、２０ ダクト、２１ 入り口側案内羽根、２２出口側案内羽根、２５ 飛行空間、３０ 軽量飛行体、３１ 機軸、３２ 前縁部、３３ 後縁部、３５ 左に傾いた軽量飛行体の位置、３６ 軽量飛行体が左に傾いたときの復元モーメント、３７ 右に傾いた軽量飛行体の位置、３８ 軽量飛行体が右に傾いたときの復元モーメント、４０ 道糸、５０ 案内装置、６０ 道糸巻き取り器、７０ 制御器、８０ マイクロホン、９０ 光センサ、１００ 草花、１３０ 空気孔、１４０ 移動溝、１６０ パーティション。
Claims (6)
- 所定の飛行空間を形成する空間形成部と、
上記空間形成部が形成する空間中に気流を生成する気流生成機と、
上記気流生成機が生成した気流によって上記空間形成部により形成された空間内を飛行する飛行体と、
上記飛行体に接続され、上記飛行体が飛行する空間を拘束する道糸と、
上記道糸を案内する案内装置であって、その先端部を上記飛行空間中に突き出すことにより上記道糸を上記飛行空間中に案内する案内装置と
を備えたことを特徴とする飛行体展示装置。 - 上記飛行体展示装置は、上記飛行体の離陸時に上記道糸を巻き取り上記飛行体を上記案内装置の先端部まで引き上げる制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の飛行体展示装置。
- 外部から与えられる環境の変化に連動して、上記気流生成機が生成する気流を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の飛行体展示装置。
- 上記制御部は、少なくとも音と光のいずれかに連動して制御することを特徴とする請求項３記載の飛行体展示装置。
- 予め定められたシーケンスにより上記道糸の長さと上記気流生成機が生成する気流とのいずれかを制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の飛行体展示装置。
- 上記案内装置の高さを飛行体の離陸時は高くし、飛行に移行したら低くすることにより、上記案内装置の先端部の高さを変化させることを特徴とする請求項１記載の飛行体展示装置。
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