引退したマーケティング幹部のジェームズ・オニール氏は、10年前にヘリコプターのパワートレインの仕組みを初めて知ったとき、すぐにその再設計に着手した。ほとんどのヘリコプターには、エンジンの高回転をメインプロペラに適したレベルまで減速し、テールローターを回転させて機体がねじれて制御不能にならないようにする巨大なトランスミッションが搭載されている。技術者たちは何年も前にテールローターをなくす方法を発見していた。メインプロペラに同軸のプロペラを取り付け、反対方向に回転させるのだ。しかし、それでも適切な速度を達成し、反対方向の回転を生み出すには複雑な組み立てが必要だった。オニール氏は、クランクシャフトの代わりに一連のローブ付きカムを使用するカムエンジンなら、重くてメンテナンスの手間がかかるギアボックスを使わずに、両方のプロペラに適切な速度で動力を供給できると気づいた。彼が逆回転力を生み出すカムシステムを設計できれば、よりシンプルで軽量な新しいタイプのヘリコプターが完成するだろう。
オニールのノーイースターエンジンでは、対向する8つのピストンが2つの4ローブカムを駆動します（このシステムは4つのピストンでも動作可能です）。ピストンのストロークサイクルは、カムの4分の1回転を生み出します。ピストンエンジンは2,000rpmで効率的に動作します。4ローブカムはピストンの回転速度をローター付近で500rpmに減速します。これは、小型（最大2,000ポンド）ヘリコプターや無人ヘリコプターに最適です。2つのカムの間にはベベルギアアセンブリがあり、その唯一の機能はカムと、カムが駆動するローターを逆方向に回転させることです。
ノーイースターの現在のプロトタイプは、オニール氏が地元の機械工場で発電機と除草機の部品を使って製作したにもかかわらず、従来のヘリコプターの動力システムとほぼ同等のパワーウェイトレシオを実現しています。しかし、まだ軽量ではありません。ノーイースターを販売可能な代替機にするため、オニール氏はより軽量な専用機械加工部品を使用したバージョンを開発し、1ポンドあたり1馬力の出力を目指します。
パワーを落とさずに軽量化を図るのは難題だが、オニール氏は単独で取り組んでいるわけではない。マサチューセッツ州ウースター工科大学の学生グループは最近、卒業制作としてノーイースター・システムを分析・再設計した。オニール氏は現在、ボランティアの機械工、エンジニア、そして友人たちで構成されるチームを率いて次期プロトタイプの開発に取り組んでいる。早ければ来年にもヘリコプターでテストできる見込みだ。「これらは100年以上前から使われている基本的なピストン、シリンダーヘッド、カムです」とオニール氏は言う。「ロケット科学ではありませんから」
発明者:ジェームズ・オニール
発明：ノーイースター
開発費用: 10,000ドル
市場までの距離:短い? ? ? ? ?長い
仕組み
NorEasterの概念実証プロトタイプでは、クランクシャフトを廃止し、2つの回転カムを採用しています。ベベルギアアセンブリにより、これらのカムは互いに逆方向に回転し、反対方向に均等な回転力を生み出します。次期プロトタイプでは、4ピストンまたは8ピストンに対応する4ローブカムを搭載する予定です。
2012年発明賞の他の受賞者は…
- バネ式アイススケート
- 消防士のためのミスター
- モジュラーキャスト
- 感覚を備えた歩行補助装置
- 循環シャワー
- 高効率・低排出ガスエンジンシステム
- 膨張式止血帯
- より優れたロブスタートラップ
- シンプルなヘリコプターエンジン
- 拡張現実コンタクトレンズ
- 過去の受賞者たちは今どこにいる？
