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HINTERGRUND
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1. Technisches Gebiet
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf einen aufblasbaren Drachen.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Als aufblasbarer Drachen wird beispielsweise ein aufblasbarer Drachen vorgeschlagen, der umfasst: einen Innenschlauch bzw. eine Innenröhre an einer Vorderkante und einem Gestänge- bzw. Lattenteil; und einen Flügel, der durch Einblasen von Druckluft in den Innenschlauch gebildet wird (siehe die japanische Patentanmeldung
JP 2003- 026 098 A ).
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Es ist gewünscht, dass der aufblasbare Drachen eine relativ große Querschnittsfläche (mit anderen Worten, einen großen Außendurchmesser) des Gestängeteils aufweist, um die Tragflächenleistung zu verbessern und einen relativ hohen Auftrieb zu erzielen. Andererseits ist es erwünscht, den Gestängeteil so zu formen, dass er sich bei einer gewünschten Last biegt, so dass eine Last, die auf eine mit dem aufblasbaren Drachen verbundene Hauptschnur bzw. -leine wirkt, reduziert wird, wenn der aufblasbare Drachen einem starken Wind ausgesetzt ist. Um den Gestängeteil so zu formen, dass er sich bei einer gewünschten Last biegt, ist es notwendig, die Biegesteifigkeit des Gestängeteils relativ gering zu halten; wenn jedoch die Querschnittsfläche des Gestängeteils relativ groß gewählt wird, erhöht sich die Biegesteifigkeit. Mit anderen Worten, die beiden oben genannten Anforderungen stehen im Widerspruch zueinander, was technisch problematisch ist.
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In Anbetracht des oben beschriebenen Problems ist es daher eine Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, einen aufblasbaren Drachen zu schaffen, der eine Verbesserung der Tragflächenleistung ermöglicht und der so konfiguriert ist, dass er eine bei starkem Wind auf die Hauptleine wirkende Last reduziert.
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Die vorstehend bezeichnete Aufgabe der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann durch einen aufblasbaren Drachen gelöst werden, der einen Hauptschlauch, der eine Vorderkantenform des Drachens definiert, und einen Nebenschlauch, der sich in einer Richtung erstreckt, die eine Erstreckungsrichtung des Hauptschlauchs kreuzt, umfasst, wobei der aufblasbare Drachen umfasst: eine erste Luftkammer, die den Nebenschlauch bildet; eine zweite Luftkammer, die den Nebenschlauch bildet und die an einer Position angeordnet ist, die weiter von dem Hauptschlauch entfernt ist als von der ersten Luftkammer in dem Nebenschlauch; und einen Druckregler, der konfiguriert ist um einen Druck der ersten Luftkammer und einen Druck der zweiten Luftkammer einzustellen, wobei der Nebenschlauch, der von einer Ebene geschnitten wird, die sich in der Erstreckungsrichtung des Nebenschlauchs kreuzt, eine maximale Querschnittsfläche auf einem Querschnitt der ersten Luftkammer aufweist, und der Druckregler den Druck der ersten Luftkammer so regelt, dass er bei einem gleichmäßigen bzw. stationären Flug des aufblasbaren Drachens niedriger ist als der Druck der zweiten Luftkammer.
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Mit „im gleichmäßigen Flug“ ist hier praktisch gemeint, wenn davon ausgegangen werden kann, dass es keine zeitliche Änderung der Fluggeschwindigkeit gibt. Übrigens entsprechen der „Hauptschlauch“ und der „Nebenschlauch“ jeweils der oben beschriebenen „Vorderkante“ und dem „Gestängeteil“.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Diagramm zur Darstellung eines aufblasbaren Drachens gemäß einer Ausführungsform; und
- 2A und 2B sind A-A-Querschnittsansichten von 1.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein aufblasbarer Drachen gemäß einer Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1, 2A und 2B beschrieben. In 1 umfasst ein aufblasbarer Drachen 1 (im Folgenden gelegentlich als „Drachen 1“ bezeichnet) gemäß der Ausführungsform einen Hauptschlauch 11, der eine Vorderkantenform des Drachens definiert, und Nebenschläuche 12, die sich jeweils in einer Richtung (im Folgenden zweckmäßigerweise als „Sehnenrichtung“ bezeichnet) erstrecken, die eine Erstreckungsrichtung des Hauptschlauchs 11 kreuzt. Es sei angemerkt, dass die Anzahl der Nebenschläuche 12 nicht auf 2 beschränkt ist, sondern 1, 3 oder mehr betragen kann.
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Jeder der Hauptschläuche 11 und der Nebenschläuche 12 ist hohl, und ein Gas, wie z. B. Luft, ist eingeschlossen. Hierbei umfasst, wie in 2A dargestellt, der Nebenschlauch 12 eine Luftkammer 121 und eine Luftkammer 122. Der Nebenschlauch 12, der von einer Ebene geschnitten wird, die die Sehnenrichtung kreuzt, hat eine maximale Querschnittsfläche auf einem Querschnitt der Luftkammer 121. Das heißt, die Fläche eines Querschnitts der Luftkammer 121, die von einer Ebene geschnitten wird, die die Sehnenrichtung kreuzt, ist größer als die Fläche eines Querschnitts der Luftkammer 122, die von einer anderen Ebene geschnitten wird, die die Sehnenrichtung kreuzt. Mit anderen Worten, ein Außendurchmesser der Luftkammer 121 ist größer als ein Außendurchmesser der Luftkammer 122.
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Es sei angemerkt, dass die eine Ebene und die andere Ebene, die oben beschrieben sind, parallel zueinander sind. Ein Beispiel für die Ebene, die die Sehnenrichtung kreuzt (entsprechend der einen Ebene und der anderen Ebene, die oben beschrieben sind), kann eine Ebene sein, die senkrecht zur Sehnenrichtung ist, mit anderen Worten, eine Ebene mit der Sehnenrichtung als Normalenrichtung. Der „Querschnitt des Nebenschlauchs 12, der von einer Ebene geschnitten wird, die die Sehnenrichtung kreuzt“ kann einen „Querschnitt, der von einer Ebene geschnitten wird, die senkrecht zur Sehnenrichtung ist“ bedeuten.
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Der Außendurchmesser der Luftkammer 121 muss nicht immer größer sein als der Außendurchmesser der Luftkammer 122. Solange der Nebenschlauch 12, der von einer Ebene geschnitten wird, die die Sehnenrichtung kreuzt, eine maximale Querschnittsfläche auf dem Querschnitt der Luftkammer 121 hat, kann ein Teil des Außendurchmessers der Luftkammer 121 kleiner sein als der Außendurchmesser der Luftkammer 122, wie in 2B dargestellt (siehe gestrichelte Kreise C in 2B).
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Jeder der Nebenschläuche 12 hat einen Kanal 13 und einen Kanal 14. Der Kanal 13 verbindet die Luftkammer 121 und die Luftkammer 122. Der Kanal 14 verbindet die Luftkammer 122 und den Hauptschlauch 11. In 2A sind der Kanal 13 und der Kanal 14 (sowie eine Druckregelvorrichtung 21 und eine Druckregelvorrichtung 22, die später beschrieben werden) außerhalb des Hauptschlauchs 11 und des Nebenschlauchs 12 (d.h. außerhalb einer aufblasbaren Struktur) angeordnet, können aber im Hauptschlauch 11 und/oder im Nebenschlauch 12 enthalten sein.
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Die Druckregelvorrichtung 21 ist im Kanal 13 angeordnet. Die Druckregelvorrichtung 21 ist so konfiguriert, dass sie den Druck der Luftkammer 121 und den Druck der Luftkammer 122 reguliert. Die Druckregelvorrichtung 22 ist im Kanal 14 angeordnet. Die Druckregelvorrichtung 22 ist so konfiguriert, dass sie den Druck der Luftkammer 122 und den Druck des Hauptschlauchs 11 reguliert. Ein Beispiel für die Druckregelvorrichtung 21 und die Druckregelvorrichtung 22 umfasst einen Druckregler, ein Druckregelventil, eine Pumpe und dergleichen.
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Die Druckregelvorrichtung 21 und die Druckregelvorrichtung 22 können auf Basis von Signalen gesteuert werden, die von bodenseitiger Ausrüstung (nicht dargestellt) übertragen werden, z. B. durch drahtlose Kommunikation, drahtgebundene Kommunikation oder dergleichen. Alternativ können die Druckregelvorrichtung 21 und die Druckregelvorrichtung 22 durch eine Steuereinheit (nicht dargestellt) gesteuert werden, die am Drachen 1 montiert ist.
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Im gleichmäßigen bzw. stationären Flug des Drachens 1 regelt die Druckregelvorrichtung 21 den Druck der Luftkammer 121 so, dass er niedriger ist als der Druck der Luftkammer 122. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass die Biegesteifigkeit der Luftkammer 121 kleiner ist als die Biegesteifigkeit der Luftkammer 122. Wenn der Drachen 1 im gleichmäßigen Flug des Drachen 1 eine Böe erhält, biegt sich daher der Nebenschlauch 12 in einem Teil, der der Luftkammer 121 entspricht, so dass die auf den gesamten Drachen 1 wirkende aerodynamische Kraft reduziert werden kann.
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Wenn der Drachen 1 einer Luftströmung ausgesetzt ist, die schneller als ein Auslegungswert der Fluggeschwindigkeit ist, oder wenn es wahrscheinlich ist, dass der Drachen 1 in der Zukunft einer Luftströmung ausgesetzt wird, die schneller als der Auslegungswert ist, dann regelt mindestens eine der Druckregelvorrichtungen 21 und 22 den Druck der Luftkammer 121 so, dass er höher ist als der Druck der Luftkammer 122. „Schneller als der Auslegungswert der Fluggeschwindigkeit“ bedeutet hier „schneller als ein oberer Grenzwert eines bei der Auslegung angenommenen Fluggeschwindigkeitsbereichs“.
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Beispielsweise kann die Druckregelvorrichtung 21 das in der Luftkammer 122 eingeschlossene Gas durch den Kanal 13 in die Luftkammer 121 leiten, um die Luftkammer 121 mit Druck zu beaufschlagen und den Druck in der Luftkammer 122 herabzusetzen, so dass der Druck der Luftkammer 121 höher sein kann als der Druck der Luftkammer 122. Außerdem kann die Druckregelvorrichtung 22 das in der Luftkammer 122 eingeschlossene Gas durch den Kanal 14 zum Hauptschlauch 11 leiten und den Druck in der Luftkammer 122 herabsetzen, so dass der Druck der Luftkammer 121 höher sein kann als der Druck der Luftkammer 122. Zu diesem Zeitpunkt kann die Luftkammer 121 unter Druck gesetzt werden, bis sie dem Druck des Hauptschlauchs 11 entspricht. Der Druck in der Luftkammer 122 kann bis zum gleichen Maß wie der atmosphärische Druck bzw. Atmosphärendruck herabgesetzt werden.
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Diese Konfiguration ermöglicht es, eine effektive Flügelfläche des Drachens 1 zu reduzieren, wodurch eine auf den Drachen 1 (und darüber hinaus eine mit dem Drachen 1 verbundene Hauptleine o. ä.) aufgebrachte Last reduziert werden kann.
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Ob der Drachen 1 einer Luftströmung ausgesetzt ist, die schneller als der Auslegungswert ist, kann übrigens z. B. auf Basis von Ausgaben verschiedener Sensoren, die für die bodenseitige Ausrüstung vorgesehen sind, der Wettervorhersage oder dergleichen bestimmt werden. Auf die gleiche Weise kann vorausgesagt werden, ob der Drachen 1 in der Zukunft wahrscheinlich einer Luftströmung ausgesetzt sein wird, die schneller als der Auslegungswert ist, z. B. auf Basis der Ausgaben verschiedener Sensoren, die für die bodenseitige Ausrüstung vorgesehen sind, der Wettervorhersage oder dergleichen.
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Wie in 1 dargestellt, kann, wenn der Drachen 1 zwei Nebenschläuche 12 umfasst, mindestens eine der Druckregelvorrichtungen 21 und 22 den Druck eines der beiden Nebenschläuche 12 und den Druck des anderen der beiden Nebenschläuche 12 unterscheiden (unterschiedlich machen), um eine Haltung des Drachens 1 zu steuern. Der Druck des Nebenschlauchs 12 kann z. B. ein Durchschnittswert des Drucks der Luftkammer 121 und des Drucks der Luftkammer 122 sein. Dadurch, dass der Druck eines der Nebenschläuche 12 und der Druck des anderen Nebenschlauchs 12 unterschiedlich gemacht wird, ergibt sich ein Unterschied in der Steifigkeit des rechten und linken Flügels des Drachens 1. Infolgedessen werden links und rechts des Drachens 1 unterschiedliche Auftriebs- und Widerstandswerte verursacht, und es ist somit möglich, die Haltung des Drachens 1 zu verändern (d. h. zu steuern).
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Diese Konfiguration ermöglicht es, die Haltung des Drachens 1 im Falle eines Fehlers, wie z. B. bei einem Abreißen der mit dem Drachen 1 verbundenen Hauptleine, in eine gewünschte Haltung zu lenken, und ist in der Praxis sehr nützlich. Darüber hinaus können die Druckregelvorrichtung 21 und die Druckregelvorrichtung 22 das Gas in jedem Nebenschlauch 12 bei einem Fehler vollständig ablassen. Diese Konfiguration ermöglicht es, den größten Teil des Auftriebs des Drachens 1 zu verlieren, wodurch der Drachen 1 bei einem Fehler schnell zum Boden zurückkehren kann.
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Wie oben beschrieben, ist der Außendurchmesser der Luftkammer 121 größer als der Außendurchmesser der Luftkammer 122. Das heißt, der Nebenschlauch 12 des Drachens 1 hat einen relativ großen Außendurchmesser (mit anderen Worten, eine große Querschnittsfläche). Daher kann der Drachen 1 die Tragflächenleistung verbessern. Andererseits ist im gleichmäßigen Flug, wie oben beschrieben, der Druck in der Luftkammer 121 niedriger als der Druck in der Luftkammer 122. Daher ist es im Drachen 1 möglich, die Biegesteifigkeit des Nebenschlauchs 12 im Vergleich zu einem gleichmäßigen Druck im Nebenschlauch 12 teilweise gering zu halten. Infolgedessen kann der Nebenschlauch 12 so konfiguriert werden, dass er sich bei einer gewünschten Last biegt, wenn der Drachen 1 einem starken Wind ausgesetzt ist, wodurch eine auf die mit dem Drachen 1 verbundene Hauptleine wirkende Last reduziert wird. Wie oben beschrieben, ist es mit dem Drachen 1 möglich, die Tragflächenleistung zu verbessern und die in die Hauptleine eingegebene Last bei starkem Wind zu reduzieren.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Druckregelvorrichtung 21 im Kanal 13 vorgesehen und die Druckregelvorrichtung 22 ist im Kanal 14 vorgesehen; anstelle der Druckregelvorrichtung 21 und der Druckregelvorrichtung 22 können jedoch beispielsweise eine Druckregelvorrichtung zur Regulierung des Hauptschlauchs 11, eine Druckregelvorrichtung zur Regulierung der Luftkammer 121 und eine Druckregelvorrichtung zur Regulierung der Luftkammer 122 vorgesehen sein.
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Aspekte von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die von der oben beschriebenen Ausführungsform abgeleitet sind, werden im Folgenden beschrieben.
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Ein aufblasbarer Drachen gemäß einem Aspekt von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein aufblasbarer Drachen mit einem Hauptschlauch, der eine Vorderkantenform des Drachens definiert, und einem Nebenschlauch, der sich in einer Richtung erstreckt, die eine Erstreckungsrichtung des Hauptschlauchs kreuzt, wobei der aufblasbare Drachen umfasst: eine erste Luftkammer, die den Nebenschlauch bildet; eine zweite Luftkammer, die den Nebenschlauch bildet und die an einer Position angeordnet ist, die weiter von dem Hauptschlauch entfernt ist als von der ersten Luftkammer in dem Nebenschlauch; und einen Druckregler, der konfiguriert ist, um einen Druck der ersten Luftkammer und einen Druck der zweiten Luftkammer einzustellen, wobei der Nebenschlauch, der von einer Ebene geschnitten wird, die sich in der Erstreckungsrichtung des Nebenschlauchs kreuzt, eine maximale Querschnittsfläche auf einem Querschnitt der ersten Luftkammer aufweist, und der Druckregler den Druck der ersten Luftkammer so regelt, dass er bei einem gleichmäßigen Flug des aufblasbaren Drachens niedriger ist als der Druck der zweiten Luftkammer.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht die „Luftkammer 121“ einem Beispiel für die „erste Luftkammer“, die „Luftkammer 122“ entspricht einem Beispiel für die „zweite Luftkammer“, und die „Druckregelvorrichtung 21 und die Druckregelvorrichtung 22“ entsprechen einem Beispiel für den „Druckregler“.
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In einem Aspekt des aufblasbaren Drachens regelt der Druckregler den Druck der ersten Luftkammer so, dass er bei einem Flug des aufblasbaren Drachens mit einer hohen Windgeschwindigkeit höher ist als der Druck der zweiten Luftkammer. „Wenn der Drachen 1 einer Luftströmung ausgesetzt ist, die schneller ist als der Auslegungswert der Fluggeschwindigkeit“ in der oben beschriebenen Ausführungsform entspricht einem Beispiel von „bei einem Flug des aufblasbaren Drachens bei einer hohen Windgeschwindigkeit“.
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In einem anderen Aspekt des aufblasbaren Drachens umfasst der aufblasbare Drachen eine Mehrzahl von Nebenschläuchen , und der Druckregler unterscheidet einen Druck von einem der Mehrzahl von Nebenschläuchen und einen Druck eines anderen der Mehrzahl von Nebenschläuchen, um eine Haltung des aufblasbaren Drachens zu steuern.
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Der aufblasbare Drachen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise für die Windenergieerzeugung, die Solarenergieerzeugung, die Kommunikation oder ähnliches geeignet.
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Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verkörpert werden, ohne von ihrer Idee oder ihren Eigenschaften abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen und Beispiele sind daher in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend zu betrachten, wobei der Umfang der Erfindung eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorangehende Beschreibung angegeben wird, und alle Änderungen, die in die Bedeutung und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen daher davon umfasst sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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