JP2013060163A

JP2013060163A - 無人航空機回収装置

Info

Publication number: JP2013060163A
Application number: JP2011201270A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nagayama; 敬志永山; Hiroshi Wakai; 洋若井
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-04-04

Abstract

【課題】船舶上等の狭い場所への設置に適し、機体を保全しつつ容易に回収することができる無人航空機回収装置を提供する。
【解決手段】１本の支柱１０に支持され当該支柱から水平方向に張り出すアーム１１と、２つの支点の間に架設されるワイヤ１２とを備え、その２つの支点のうち少なくとも一方はアームに設けられ、ワイヤが１本の支柱上に支持された無人航空機回収装置を構成する。支柱は水平回動可能でその操作機構が付加される。支柱は傾動自在に支持され、その傾動支点より下方にウエイトが固定される。また、ワイヤの引き出し運動を減衰させる巻回緩衝装置が付加される。
【選択図】図１

Description

本発明は、無人航空機回収装置に関する。

従来、狭い場所で無人航空機を回収するために、回収場所に設置したネットで無人航空機を捕えたり、回収場所に設置したワイヤに無人航空機に設けたフックを引っ掛けたりすることが行われている。
無人航空機をネットで捕える回収装置にあっては、機体がネットに衝突するため機体を破損させる可能性がある。
これに対し、フックをワイヤで引っ掛ける回収装置にあっては、直接機体に接触するものがなく無損傷で回収できる確実性が高い。
特許文献１には、無人航空機から曳航されたワイヤの先端に具備したフックを、地上の２本の支柱間に張り渡されたロープ（引っ掛け用ワイヤ）に引掛けることより無人航空機を回収することが記載されている。

特開平０７−３０４４９８号公報

しかし、特許文献１記載の回収装置にあっては、２本の支柱を設置しなければならず、より狭い場所に設置するには困難であり、より狭い場所に設置するほど支柱間距離、従ってワイヤの張り渡し長さが短くなり、無人航空機の回収が困難になるという問題がある。
また、特許文献１記載の回収装置を船舶上に設置すると、架設ワイヤがその船舶の揺れより揺れるため、無人航空機の回収が困難になるという問題がある。
また、無人航空機をワイヤで捕える際には、無人航空機を向かい風で飛行させる方が回収時の衝撃軽減などの点で有利である。
しかし、特許文献１記載の回収装置にあっては、風向きが変わったり、回収する船舶の方向が変わったりするたびに、ワイヤの架設方向を風向きに対応させて迅速に変更することは困難である。

本発明は、以上の従来技術に鑑みてなされてものであって、船舶上等の狭い場所への設置に適し、機体を保全しつつ容易に回収することができる無人航空機回収装置を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、１本の支柱と、
前記１本の支柱に支持され、当該支柱から水平方向に張り出すアームと、
２つの支点の間に架設されるワイヤとを備え、
前記２つの支点のうち少なくとも一方は前記アームに設けられ、前記ワイヤが前記１本の支柱上に支持された無人航空機回収装置である。

請求項２記載の発明は、前記アーム及び前記ワイヤとともに前記支柱を水平回動可能にする支持する支持構造を備えた請求項１に記載の無人航空機回収装置である。

請求項３記載の発明は、前記支柱を傾動自在に支持する支持構造と、傾動自在に支持する支点より下方に配置され前記支柱と一体に固定されたウエイトとを備える請求項１又は請求項２に記載の無人航空機回収装置である。

請求項４記載の発明は、前記ワイヤを巻取り及び巻き出し可能に巻回し、前記ワイヤに当該ワイヤを引き出す外力が負荷された時に当該ワイヤの引き出し運動を減衰させる巻回緩衝装置を備えた請求項１、請求項２又は請求項３に記載の無人航空機回収装置である。

請求項５記載の発明は、前記支柱の前記水平回動を操作する操作機構を備える請求項２に記載の無人航空機回収装置である。

本発明によれば、１本の支柱で架設ワイヤが支持されるので、狭い場所に設置することができ、設置場所の狭さに拘束されずにワイヤの架設長を長くすることができるという効果がある。
また、支柱を水平回動することで、ワイヤの架設方向を風向きに対応させて迅速に変更することができ、船舶への設置の際には支柱を傾動自在に支持してウエイトを付けることで、船舶の揺れよるワイヤの揺れを軽減してワイヤの架設位置を安定させることができる。
さらに、ワイヤを巻取り及び巻き出し可能で、ワイヤの引き出し運動を減衰させる緩衝装置を備えることで、抵抗力が作用したワイヤの引き出しにより機体捕捉時の衝撃を緩和することができ、ワイヤの引き出し停止後にはワイヤを巻き取ることで機体の地面や海面等への衝突を避けることができ、ワイヤを巻き取る又は巻き出すことで機体をワイヤから取り外し易い高さに昇降することができる。
以上のワイヤの架設長の確保、風向きへの対応、揺れの軽減、機体捕捉時の衝撃緩和、ワイヤの巻き取り・巻き出しにより、機体を保全しつつ容易に回収することができるという効果が奏される。

本発明の一実施形態に係る無人航空機回収装置の平面図(a)、側面図(b)及び正面図(c)である。本発明の一実施形態に係る無人航空機回収装置による回収動作の流れを示す場面ごとの状況側視図である。本発明の他の実施形態に係る無人航空機回収装置の外観斜視図である。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
一実施形態として船舶上に設置される形態につき説明する。図１及び図２に示すように、本回収装置１は、無人航空機２を回収する無人航空機回収装置である。回収作業時には、無人航空機２の機体からワイヤ３を介してフック４が吊り下げられる。本回収装置１によって架設されるワイヤ１２にフック４を引っ掛けて、無人航空機２を捕捉することでこれを回収するものである。

図１に示すように、本回収装置１は、支柱１０と、アーム１１と、ワイヤ１２と、定滑車１３と、巻回緩衝装置１４と、半球状の台座１５と、大径傘歯歯車１６と、小径傘歯歯車１７と、回動操作ハンドル１８と、基台１９と、支持フレーム２０と、ウエイト２１とを備える。
支柱１０が船舶上に立設される。アーム１１は、支柱１０に支持され支柱１０から水平方向に張り出す。本実施形態におけるアーム１１は、一端が支柱１０の頂部に結合する水平延在部１１ａと、水平延在部１１ａの他端から下方に延在する下垂部１１ｂとからなる。下垂部１１ｂの下端部と同高さにおいて定滑車１３が支柱１０に固定されている。
ワイヤ１２は、その先端が下垂部１１ｂの下端部に固定され、中間部が定滑車１３に掛けられることで、２つの支点の間に架設される。すなわち、ワイヤ１２を架設する２つの支点のうち一つの支点は、アーム１１に設けられ、他の一つの支点は支柱１０に設けられる。
支柱１０のうち定滑車１３より上方の部分と、アーム１１と、ワイヤ１２とで囲まれる空間がつくられる。かかる空間は、無人航空機２が回収作業時に通過する範囲となる。無人航空機２の飛行精度を考慮してこの範囲の縦横寸法が設計される。

定滑車１３より下方において巻回緩衝装置１４が支柱１０に固定されている。定滑車１３を通ったワイヤ１２の基端側が巻回緩衝装置１４に巻回されている。巻回緩衝装置１４により、ワイヤ１２を巻き取ったり、巻き出したりすることで巻き取り量を調整し、ワイヤ１２の架設部分における張り具合を調整することができる。
また、巻回緩衝装置１４は緩衝機能を備えており、ワイヤ１２にワイヤ１２を巻回緩衝装置１４から引き出す外力が負荷された時には、巻回緩衝装置１４はワイヤの引き出し運動を減衰させる。かかる緩衝装置としては、内部に水を有し、巻回緩衝装置１４の回転部の運動エネルギーを水の運動エネルギーを経て熱エネルギーに変換する減衰力の発生原理を利用したエネルギーアブソーバーを利用することができるほか、オイルその他の流体抵抗、固体同士の摩擦抵抗など利用した様々な減衰力の発生原理のロータリー式ダンパを利用することができ、特に限定されるものではない。

巻回緩衝装置１４より下方において半球状の台座１５が支柱１０に固定されている。半球状の台座１５は、その半球面を下向きにして配置される。例えば、支柱１０の下端に段差を付けて上部より小径の下端部を形成する一方、半球状の台座１５に、その半球面の中心を貫く孔を形成し、この孔に支柱１０の下端部を嵌入させて台座１５と支柱１０とを固定することができる。そして、支柱１０の下端部を、ウエイト支持部１０ａとして、大径傘歯歯車１６及び基台１９に設けられた中央孔部（図示せず）に通して配置する。
台座１５の半球面が大径傘歯歯車１６の上側面に当接して支柱１０は傾動自在に支持される。台座１５の半球面と大径傘歯歯車１６との接点が、支柱１０を傾動自在に支持する支点となるが、この支点より下方にウエイト２１が配置され支柱１０と一体に固定される。ウエイト２１を支持するウエイト支持部１０ａは、支柱１０と別部品で、台座１５の半球面の頂部に結合するものであってもよい。
以上のように、支柱１０は傾動支点より下方に支柱１０と一体にウエイト２１が固定されるので、支柱１０がウエイト２１の重量によって自立する。また、船舶がロール方向やピッチ方向に揺れても、支柱１０及びウエイト２１その他支柱１０と一体に傾動する構造物の慣性によって、船舶の揺れに追従せずに静的に安定し、ワイヤ１２の架設部分を水平に安定させることができる。これにより、ワイヤ１２が船舶の揺れに応じて激しく動くことなく、無人航空機２のフック４をワイヤ１２に引っ掛け易くなる。

大径傘歯歯車１６は、基台１９上にリングベアリングによって水平回転自在に支持されている。
小径傘歯歯車１７は大径傘歯歯車１６に噛合する。支持フレーム２０に回転自在に支持された回動操作ハンドル１８の出力軸に小径傘歯歯車１７が同軸連結されている。基台１９は、甲板などに固定設置される。支持フレーム２０は基台１９に結合するものであっても良いし、船体に直接立設されるものでもよい。設置面下にウエイト２１の揺動空間を確保できない場合は、基台１９を箱状にして、基台１９内にその空間を形成してもよい。
以上のように支柱１０の水平回動を操作する操作機構が、大径傘歯歯車１６、小径傘歯歯車１７、回動操作ハンドル１８等によって構成される。回動操作ハンドル１８を手回しすることで、支柱１０を水平回動させることができる。もちろん支柱１０を水平回動させるために、電動機などの動力装置を付加してもよい。支柱１０を水平回動させれば、アーム１１及びワイヤ１２も水平回動する。したがってワイヤ１２の架設部分の方向を変更することができる。これにより、風向きにほぼ直交するようにワイヤ１２の架設部分を配置して、無人航空機２を向かい風進行で回収することができる。向かい風によって無人航空機２の速度が低下する分だけ捕捉時の衝撃を緩和することができる。

次に図２を参照して、回収動作につき捕捉説明する。
図２(a)に示すように、無人航空機２からフック４が吊るされ、無人航空機２はワイヤ１２の架設部分に、フック４の軸部や内側又はワイヤ３が接触するように進入する。

図２(b)に示すように、フック４がワイヤ１２に引っ掛かり、無人航空機２が捕捉される。
さらに図２(c)(d)に示すようにフック４に引っ掛かったワイヤ１２が引き出される。このとき、無人航空機２の運動力はワイヤ１２を巻回緩衝装置１４から引き出す外力となる。そして図２(b)→(c)→(d)の過程において、上述のように巻回緩衝装置１４がワイヤの引き出し運動を減衰させる。これにより、無人航空機２及び回収装置１にかかる衝撃値は低く抑えられ、無人航空機２の破損が防がれるとともに、回収装置１も変形や故障が発生し難くなる。

図２(d)で、ワイヤ１２の引き出しが停止する。ワイヤ１２の引き出しが停止すると、図２(d)→(e)→(f)のように、無人航空機２が振り子のように振られ、やがてその動きも停止する。
仮に、図２(d)の時点でのワイヤ１２の引き出し量が多く、無人航空機２が海面等に衝突する状況となっても、図２(d)→(e)→振り子運動の最下点の過程において、巻回緩衝装置１４でワイヤ１２を巻き取ることで、その危険を回避することが可能である。
その後、巻回緩衝装置１４や回動操作ハンドル１８を操作して、無人航空機２を船舶上に降ろし、フック４をワイヤ１２から取り外すことで無人航空機２の回収が完了する。
このとき、無人航空機２が海面上にあっても、回動操作ハンドル１８を操作して船舶の上方に移動させることができ、ワイヤ１２を巻き取ったり巻き出したりすることにより障害物を避けたり、フック４をワイヤ１２から取り外しやすい位置に下降させたりできるので便宜が良い。

なお、以上の実施形態においては、アーム１１を支柱１０の頂部に連続する形態としたが、これに拘わらず、図３に示すように支柱１０Ｈの途中からアーム１１Ｈが分岐する形態であってもよい。
このとき、分岐部より先端の部分１１Ｇをアームと考えても良いし、支柱の一部と考えても良いが、架設されるワイヤ１２を支持する２つの支点Ｃ，Ｄのうち、少なくとも一方は、分岐部より下の支柱１０Ｈから水平方向に張り出すアーム１１Ｈに設けられる。これにより、支柱を１本にしつつワイヤ１２を架設可能にするものである。
分岐部より先端の部分１１Ｇを、分岐部より下の支柱１０Ｈから水平方向に張り出すように形成してもよい。この場合、支柱１０Ｈから水平方向に張り出す１対のアームに２つの支点Ｃ，Ｄが設けられることとなる。
なお、図１及び図２に示した回収装置１にあっては、アーム１１の水平延在部１１ａがワイヤ１２の架設位置より上方に配置されるので、フック４がワイヤ１２に捕捉された後に、無人航空機２が水平延在部１１ａに衝突する可能性がほとんど無いという利点を有する。図３に示した形態にあっては、ワイヤ１２の引き出し量、ワイヤ３の長さから、フック４がワイヤ１２に捕捉された後の無人航空機２が振り子のように返って来る時にアーム１１Ｈに衝突しないようにアーム１１Ｈの配置や寸法を設計する。
以上のように、本発明の無人航空機回収装置は、設置基礎に立設される１本の支柱上にワイヤが支持されるものであり、設置基礎に立設される２本の支柱にワイヤが支持されるものではない。

以上の実施形態にあっては、無人航空機回収装置を船舶上に設置したが、本発明の無人航空機回収装置を地上（陸上）に設置してもよい。この場合、設置基礎構造の揺れが問題とならなければ、支柱を傾動自在に支持する支持構造及びウエイトを構成しなくてもよいことは勿論である。

１無人航空機回収装置
２無人航空機
３ワイヤ（フック吊り下げ用）
４フック
１０支柱
１０ａウエイト支持部
１１アーム
１２ワイヤ（フック捕捉用）
１３定滑車
１４巻回緩衝装置
１５半球状の台座
１６大径傘歯歯車
１７小径傘歯歯車
１８回動操作ハンドル
１９基台
２０支持フレーム
２１ウエイト

Claims

１本の支柱と、
前記１本の支柱に支持され、当該支柱から水平方向に張り出すアームと、
２つの支点の間に架設されるワイヤとを備え、
前記２つの支点のうち少なくとも一方は前記アームに設けられ、前記ワイヤが前記１本の支柱上に支持された無人航空機回収装置。
前記アーム及び前記ワイヤとともに前記支柱を水平回動可能にする支持する支持構造を備えた請求項１に記載の無人航空機回収装置。
前記支柱を傾動自在に支持する支持構造と、傾動自在に支持する支点より下方に配置され前記支柱と一体に固定されたウエイトとを備える請求項１又は請求項２に記載の無人航空機回収装置。
前記ワイヤを巻取り及び巻き出し可能に巻回し、前記ワイヤに当該ワイヤを引き出す外力が負荷された時に当該ワイヤの引き出し運動を減衰させる巻回緩衝装置を備えた請求項１、請求項２又は請求項３に記載の無人航空機回収装置。
前記支柱の前記水平回動を操作する操作機構を備える請求項２に記載の無人航空機回収装置。