Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) que comprende:

al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100,

200) unidas a un eje motor coaxial principal (300);

medios transmisores primarios (500) conectados a dicho eje motor coaxial (300) para accionar los al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200) a la misma velocidad angular, siendo accionado un primer conjunto de dichas palas de sustentación (100) por dichos medios transmisores en una primera dirección de rotación, y siendo accionado un segundo conjunto de dichas palas de sustentación (200) por dichos medios transmisores en una segunda dirección de rotación opuesta a dicha primera dirección;

estando colocados los al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200) uno encima del otro, estando el centro de gravedad del aparato de alas rotatorias coaxiales (10) en una posición más baja que la de los al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200);

caracterizado porque el aparato comprende además:

medios transmisores auxiliares (400), para accionar el aparato de alas rotatorias coaxiales (10) en al menos las direcciones hacia adelante y hacia atrás y para que dicho aparato de alas rotatorias (10) realice movimientos de viraje; y

medios de control (700) para controlar dichos medios transmisores primarios y auxiliares (500, 400)

Sistema de vehículo con ala rotatoria.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a aparatos voladores en general y de forma más específica a juguetes voladores rotatorios auto-estabilizadores.

Antecedentes de la invención

Se piensa que las siguientes patentes de Estados Unidos representan el estado actual de la técnica:

La pasión por volar ha acompañado a los seres humanos desde el principio de la humanidad. El dibujo del Rotor Helicoidal bien documentado de Leonardo Da Vinci en el siglo quince, resultó ser un paso importante hacia un aparato volador de despegue vertical, estacionario en el aire y de aterrizaje. Sólo se pudo disponer de una máquina de peso ligero con suficiente potencia para impulsar palas rotatorias cuando Paul Cornu despegó verticalmente en 1907. Los vuelos verticales empezaron a ser más fáciles y tranquilos cuando se dispuso del control de giroscopio a mediados de los años 40 y se convirtieron en comunes aproximadamente una década más tarde.

Un helicóptero tiene típicamente dos palas de rotor que están unidas por medio de un eje motor a una máquina. El aire desviado hacia abajo debido a la rotación de las palas proporciona la fuerza de sustentación. Las palas del rotor en la cola del helicóptero son dirigidas en el plano horizontal para proporcionar la fuerza antipar que se necesita para impedir que el helicóptero gire debido al rotor rotatorio principal. El cambio del ángulo de ataque de las palas del rotor principal proporciona el movimiento horizontal de acuerdo con los mandos del piloto.

Sikorsky y Kamov presentaron primero un helicóptero con dos rotores principales contrarrotatorios en un eje común. Al eliminar la necesidad de palas del rotor de cola, las palas contrarrotatorias proporcionan mayor maniobrabilidad y estabilidad.

La historia de los juguetes voladores es aún más larga que la de los vehículos voladores. A diferencia de los vehículos voladores, los juguetes voladores son típicamente muy sensibles al precio. Deben ser estables, y volar de forma fácil y segura.

Por consiguiente, los juguetes voladores de control remoto deben tener un diseño inherentemente estable, estructura y materiales seguros y duraderos, utilizar componentes de bajo coste y ser de fabricación muy sencilla.

La US 2002/0109044 A, describe un sistema de control para un helicóptero que tiene un conjunto de rotor coaxial, que comprende un primer rotor soportado por un primer eje, y un segundo rotor contrarrotatorio soportado por un segundo eje, en el que el primer rotor tiene un control cíclico del cabeceo y el segundo rotor no tiene control cíclico de cabeceo.

Resumen de la invención

La presente invención proporciona un aparato innovador de alas rotatorias que es aeronáuticamente estable, fácil de volar y controlar, de tamaño muy pequeño, seguro para hacerlo volar y de bajo coste de producción. De acuerdo con la presente invención un diseño innovador de un aparato volador de alas rotatorias elimina la necesidad de giroscopios y sensores del movimiento, accionadores caros y piezas desmontables, palas de rotor con ángulo de ataque cambiable, y rotor de cola. Por consiguiente, posibilita que se produzca a un coste muy bajo, permitiendo así implementaciones tales como juguetes y otras aplicaciones de bajo coste. Además, incluye características de seguridad innovadoras para el operador y sus alrededores, posibilitando volar una plataforma de alas rotatorias de la presente invención incluso bajo techo.

Los sistemas de vehículos de alas rotatorias son bien conocidos y se están utilizando mucho para varias aplicaciones móviles. La presente invención reduce al menos algunos de los inconvenientes asociados a métodos y soluciones de helicópteros muy pequeños que se diseñan por su estabilidad al mismo tiempo que para mantener costes mínimos, control sencillo, alta fiabilidad, robustez y autonomía y sin necesidad o con necesidad mínima de puesta a punto y ajustes.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de alas rotatorias coaxiales que comprende: al menos dos conjuntos de palas de sustentación unidas a un eje motor coaxial principal; medios de transmisión primarios conectados al eje motor coaxial para accionar al menos dos conjuntos de palas de sustentación a la misma velocidad angular, siendo accionado un primer conjunto de palas de sustentación por los medios transmisores en una primera dirección de rotación, y siendo accionado un segundo conjunto de palas de sustentación por los medios transmisores en una segunda dirección de rotación opuesta a la primera dirección; estando colocados los al menos dos conjuntos de palas de sustentación uno encima del otro, en donde el centro de gravedad del aparato de alas rotatorias coaxiales está en una posición más baja que la de al menos dos conjuntos de palas de sustentación; medios de transmisión auxiliares para accionar el aparato de alas rotatorias coaxiales en al menos las direcciones hacia adelante y hacia atrás, y para que el aparato de alas rotatorias realice movimientos de viraje; y medios de control para controlar los medios transmisores primario y auxiliar.

En otra realización de la presente invención, se utiliza una transmisión por rotor contrarrotatorio coaxial, que proporciona la estabilidad aeronáutica inherente.

En otra realización de la presente invención, una dirección diferencial proporciona un excelente control de viraje, así como el control hacia adelante/hacia atrás del vehículo de alas rotatorias. Una dirección diferencial "de tipo carro de combate" permite el control muy apropiado de las maniobras incluso por el operador profano.

Se apreciará que el diseño inherente del sistema de palas de la presente invención elimina la necesidad de utilizar giroscopios caros, servomecanismos y medios de control del cabeceo para mantener la estabilidad en vuelo.

En otra realización de la presente invención, al utilizar palas flexibles con una cabeza del rotor "de tipo rígido", el vehículo de alas rotatorias proporciona características de vuelo suaves.

En otra realización de la presente invención, las palas de barrido hacia adelante aumentan la estabilidad en vuelo.

En otra realización de la presente invención, una estructura flexible del vehículo volador, absorbe la energía de impacto por medio de una estructura de tipo resorte de su cuerpo.

En otra realización de la presente invención, un sistema de conexión de palas permite que las palas se replieguen en caso de encontrar una fuerza externa excesiva. Se apreciará que la presente invención permite cambiar las palas sin tornillos y sin necesidad de herramientas.

En otra realización de la presente invención, el medio de puesta a punto de las palas, permite la puesta a punto colectiva del cabeceo de un conjunto de rotores por medio de un sólo botón. Se apreciará que un ajuste por un único botón permite incluso a los profanos ajustar intuitivamente las palas en caso de que se necesite un ajuste del viraje para mantener la dirección del aparato volador de alas rotatorias mientras se estaciona en el aire o mientras vuela y cuando no se proporciona ningún control de viraje externo.

Se apreciará que el aparato volador de alas rotatorias de la presente invención puede ser controlado remotamente por un operador.

Otra realización de la presente invención proporciona un ajuste manual del movimiento hacia adelante/hacia atrás mientras está en estado estacionario. Un único botón ajusta el centro de gravedad del aparato volador de alas rotatorias para establecer el movimiento hacia adelante preferente inmediatamente después del despegue. Se apreciará también que el centro de gravedad se puede ajustar en cuanto al movimiento de avance sin aplicar energía a los propulsores auxiliares de potencia del diferencial, para que el vehículo de alas rotatorias pueda avanzar en vuelo en su estado estacionario al mismo tiempo que ahorra energía, incrementando el tiempo de vuelo. Como alternativa, el centro de gravedad del aparato volador de alas rotatorias se puede establecer para que se estacione en su estado estacionario y mientras no se suministra energía a los propulsores auxiliares de potencia del diferencial.

Otra realización más de la presente invención proporciona frenos de aire para estabilizar el aparato volador de alas rotatorias en un vuelo hacia adelante.

Otra...

1. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) que comprende:

al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200) unidas a un eje motor coaxial principal (300);

medios transmisores primarios (500) conectados a dicho eje motor coaxial (300) para accionar los al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200) a la misma velocidad angular, siendo accionado un primer conjunto de dichas palas de sustentación (100) por dichos medios transmisores en una primera dirección de rotación, y siendo accionado un segundo conjunto de dichas palas de sustentación (200) por dichos medios transmisores en una segunda dirección de rotación opuesta a dicha primera dirección;

estando colocados los al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200) uno encima del otro, estando el centro de gravedad del aparato de alas rotatorias coaxiales (10) en una posición más baja que la de los al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200);

caracterizado porque el aparato comprende además:

medios transmisores auxiliares (400), para accionar el aparato de alas rotatorias coaxiales (10) en al menos las direcciones hacia adelante y hacia atrás y para que dicho aparato de alas rotatorias (10) realice movimientos de viraje; y

medios de control (700) para controlar dichos medios transmisores primarios y auxiliares (500, 400).

2. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según la reivindicación 1, en donde cada uno de los al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200) está unido a una cabeza de rotor rígida (320), permitiendo dicha cabeza de rotor rígida (320) sólo movimientos de cabeceo de los al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200).

3. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en donde cada una de dichas palas de sustentación (100, 200) tiene un centro de la fuerza de elevación localizado delante del eje de cabeceo que une dichas palas de sustentación al eje motor principal (300).

4. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde dichas palas de sustentación (100, 200) son de barrido hacia adelante.

5. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el conjunto superior de dichos al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200) tiene un primer conjunto de características de las palas que es distinto de un segundo conjunto de características de las palas que pertenece al conjunto inferior de dichos al menos dos conjuntos de palas de sustentación (200).

6. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que incluye frenos de aire (850), en donde dichos frenos de aire están localizados debajo del centro de gravedad de dicho aparato de alas rotatorias coaxiales (10).

7. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que incluye un plano de deriva (870) para proporcionar una estabilidad direccional mejorada.

8. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que incluye un medio de regulación del viraje (964) conectado a al menos un conjunto de dichos al menos dos conjuntos de palas de sustentación (100, 200) y en donde dicho medio de regulación del viraje (964) se adapta para ajustar colectivamente el cabeceo de todas las palas de sustentación (100, 200) en dicho al menos un conjunto de palas de sustentación.

9. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dichas palas de sustentación (100, 200) están unidas amoviblemente a una cabeza de rotor (350), estando unida dicha cabeza de rotor (350) a dicho eje motor principal (300), incluyendo dicha cabeza de rotor (350) un mecanismo de resorte (234, 933, 934) para mantener dichas palas de sustentación (100, 200) en su posición, adaptándose dicho mecanismo de resorte (234, 933, 934) para que dichas palas de sustentación (100, 200) se liberen y se replieguen cuando se aplica a dichas palas de sustentación (100, 200) una fuerza externa que sobrepasa un valor predeterminado y es contraria a la dirección de rotación de dichas palas de sustentación (100, 200).

10. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que incluye un medio de detección de colisiones para detectar cuando se aplica a dichas palas de sustentación (100, 200) una fuerza externa que sobrepasa un valor predeterminado y es contraria a la dirección de rotación de dichas palas de sustentación (100, 200) y para interrumpir la rotación de dichas palas de sustentación (100, 200) en respuesta a la misma.

11. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que incluye un medio (610) para ajustar selectivamente el centro de gravedad del aparato de alas rotatorias coaxiales hacia adelante y hacia atrás entre una primera posición que está en línea con dicho eje motor principal (300) y una segunda posición localizada en una dirección de avance desde dicho eje motor principal (300), provocando por este medio que el aparato de alas rotatorias coaxiales se desplace en dicha dirección de avance.

12. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde dicho medio motor auxiliar (400) es un único motor propulsor orientado en la dirección de vuelo y en donde dicho único motor propulsor controla dichos movimientos hacia adelante y hacia atrás del aparato de alas rotatorias.

13. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según la reivindicación 12, que incluye una cola orientable (880) para proporcionar dichos movimientos de viraje.

14. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde dichos medios motores auxiliares (400) comprenden motores propulsores izquierdo (410) y derecho (440) localizados respectivamente en forma opuesta en los lados izquierdo y derecho de dicho aparato de alas rotatorias coaxiales, y en donde dichos motores propulsores izquierdo y derecho están orientados en la dirección de vuelo de dicho aparato de alas rotatorias (10), y en donde dichos motores propulsores izquierdo y derecho (410, 440) están localizados encima del centro de gravedad de dicho aparato de alas rotatorias coaxiales.

15. Aparato de alas rotatorias coaxiales (10) según la reivindicación 14, en donde dichos motores propulsores izquierdo y derecho (410, 440) son independientemente rotatorios a velocidades independientes para aplicar por este medio un empuje diferencial que hace girar el aparato de alas rotatorias coaxiales en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido opuesto a las agujas del reloj en un plano horizontal.