JP2016537233A - 飛行体運用システム - Google Patents
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Abstract
本発明は地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムに関するもので、本発明は内部に気体が満たされて空中に泊まる飛行体と、地上に設置されるグラウンドユニットと、前記飛行体と前記グラウンドユニットとの間を連結するワイヤユニットと、前記飛行体の一側に備えられ、空気との摩擦で浮力を得てこれを飛行体に伝達する浮力発生ユニットとを含んで構成される。このような本発明では、飛行体に連結される浮力発生ユニットにより風を利用した追加的な浮力がさらに発生されるので、高高度の環境でも飛行体に十分な浮力を供給して安定的な飛行体の運用が可能になり、風力発電ユニットを利用して発生された電力をワイヤユニットを通じて地上に伝達することで風力発電設備として活用することができるという長所がある。【選択図】 図2a
Description
本発明は飛行体に関するもので、より詳しくは、地上と連結されて地上から電力が供給され、所定位置に泊まるように調節される飛行体運用システムに関するものである。
一般に、飛行体とは、空中を飛ぶ物体で、大きく飛行機のように自家動力を利用したものと、飛行船及びグライダーのように無動力飛行体に分けることができる。
無動力飛行体の代表例である飛行船は気嚢に空気より軽い気体を注入して気体から揚力の大部分を得る飛行体である。
しかし、最近には無動力飛行体にもエンジン等のような補助動力器具が設置されて、推進力を有するようにした飛行体も広く活用されている。
このような飛行船は何の動力がなくても平衡状態を保持することができて、どの航空機よりも安定的で、騷音が少なく、燃料の消耗率も低い。
このような飛行船の特徴、即ち飛行船の空中での安定性と滞空性及び経済性が認められて、広告、スポーツ中継、旅行、運送産業及び観測分野などで幅広く活用されている。
また、最近には情報通信分野の発展とともに、通信及び観測に有利な成層圏を利用するための研究が活発に行われている。成層圏は地球上空約8〜10kmから始まって約50〜56kmまで形成されている。対流圏に比べて気象が非常に安定的な特性を有していて、これを活用するための多様な技術が開発中であり、このような研究の一環として成層圏に泊まる飛行船が一緒に研究されている。
即ち、成層圏は空気の密度が海水面の約14分の1であるので、飛行船に及ぶ抗力が小さくて、位置保持のための推進エネルギーがそれほど大きくなくても良く、高度3、6000kmの静止軌道にある衛星に比べて、高度30kmの成層圏は送信遅延、送信損失が少なく、広域高速移動通信/大容量高速通信/不感知解消などの長所を有する。
また、成層圏は衛星に比べて高分解能で、航空機より広範囲な画像を得ることができるので、地球観測監視分野においても非常に有用に活用されることができる。
このように、飛行船は成層圏または成層圏に及ぶことができなくても、少なくとも地上から2km以上の空中に泊まりながら多様な任務を遂行しなければならない。このような高高度の場合には、地上に比べて密度が格段と低く、温度が残酷な環境であるため、長期間の飛行船運用のためには安定的な動力が必須である。
また、多様な任務を遂行するためには飛行船に所定以上の安定的な電力が要求されるが、このような安定的な動力供給のためには地上との連結が最も確実な方法である。
しかし、所定位置に固定されることができない飛行船の特性上、地上との連結を通じる電力の供給が容易でなく、これを実現するためにはたくさんの費用がかかるという問題点がある。
そして、このような高高度の環境では低い大気圧により、飛行船に十分な浮力が加えられることができないという問題点があり、このような問題点により運用される飛行船自体の重量に限界があり、また飛行船に多様な装備を付け加えにくい面があった。
また、このような飛行体を利用して通信及び観測などの多様な任務を安定的に遂行するためには、上記飛行体の位置を計画された範囲内に安定的に保持させることが必須で、これに対する研究が行われている実情である。
大韓民国公開特許10−2003−0043205号には位置制御装置と連結されたエンジン及びプロペラを通じて飛行体の位置を変更する技術内容が開示されている。
しかし、従来技術のように、動力装置を利用して飛行体の位置を制御する場合、これを駆動するためのエネルギーの消費量が大きくなって、飛行体の運用による效率が節減されるだけでなく、長期的な飛行体の運用が不可能になるという問題点がある。
本発明は上述したような従来技術の問題点を解決するためのもので、本発明は特定範囲内に泊まる飛行体に安定的な電力供給及び電力生産が可能にするためのものである。
また、本発明は特定された固定範囲内で飛行体を運用することができるように、自主的位置制御機能を備えた飛行体運用システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、低い大気圧の高高度の環境でも飛行体が十分な浮力を有することができるので、飛行船の位置保持のために消費される動力を節減することができるようにすることにある。
そして、本発明は飛行体の位置制御によるエネルギーの消費量を最小化して、環境にやさしく、長期的な運用が可能な位置制御機能を有する飛行体運用システムを提供することにある。
上述した目的を達するために、本発明の特徴によれば、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置される2つ以上のグラウンドユニットと、上記グラウンドユニット別に、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、上記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ2つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、2つの電力線をそれぞれ分けて含んで構成される。
本発明は、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置される2つ以上のグラウンドユニットと、上記グラウンドユニット別に、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、上記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ3つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、電力線及びグラウンド線がそれぞれ分けて含んで構成される。
本発明は、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置される2つ以上のグラウンドユニットと、上記グラウンドユニット別に、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、上記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ3つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、3相電力線をそれぞれ分けて含んで構成される。
上記飛行体の一側に備えられ、気体の流れを通じて浮力を得て、これを飛行体に伝達する浮力発生ユニットをさらに含んで構成される。
また、上記浮力発生ユニットは、上記飛行体の一側に固定されるベース部と、上記ベース部に固定される少なくとも1つ以上の連結線と、上記連結線に連結され、空気と摩擦されて上記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部とを含んで構成される。
上記飛行体には複数の浮力発生ユニットが備えられ、上記複数の浮力発生ユニットの中の一部が作動することにより、上記浮力発生ユニットにより発生される浮力の方向が調節されることができる。
上記浮力発生ユニットの連結線は複数で構成され、上記複数の連結線のそれぞれの一端にはワインダーが備えられて、上記連結線の長さ調節が可能であり、上記摩擦部は上記複数の連結線の中の少なくとも一部の長さ調節を通じて空気と摩擦される方向が調節可能である。
上記連結線は長さ調節が可能に構成され、上記連結線を通じて上記摩擦部が上記飛行体から浮揚される高さを調節することにより、上記浮力発生ユニットの選択的駆動が可能である。
上記浮力発生ユニットの上記摩擦部は複数で構成され、上記複数の摩擦部は互いに隣接した他の摩擦部の上部に連続的に備えられることもできる。
上記飛行体は2km〜12kmの高度で運用されることもできる。
上記飛行体には空気との摩擦を通じて電力を発生させる風力発電ユニットが備えられることもできる。
上記風力発電ユニットは、上記飛行体の一側に備えられ、内部に発電部が備えられるメイン本体と、固定部の一端に備えられ、空気との摩擦過程で回転するブレードとを含んで構成されることもできる。
上記風力発電ユニットは上記飛行体に回転可能に備えられて、上記ブレードと空気との摩擦角度の調節が可能である。
上記飛行体には空気との摩擦角度及び風力の測定が可能なセンサーが備えられることもできる。
上記ワイヤユニットは、上記飛行体と上記グラウンドユニットとの間の電気的連結のための電力ワイヤと、上記電力ワイヤとともに延長され、引張力を通じて上記飛行体が上記グラウンドユニットから所定距離以上遠くなることを防止する固定ワイヤとを含んで構成されることもできる。
上記グラウンドユニットは、メイングラウンドと、上記メイングラウンドと離隔して設置され、地上の少なくとも1つ以上の地点に設置されるサブグラウンドとを含んで構成され、上記メイングラウンドまたはサブグラウンドの中の少なくとも何れか1つには上記飛行体に電力を供給するための電力供給部が備えられることもできる。
上記グラウンドユニットは、メイングラウンドと、上記メイングラウンドからそれぞれ離隔される一対のサブグラウンドとで構成され、上記メインドラウンドと一対のサブグラウンドは仮想の正三角形または二等辺三角形の頂点にあたる位置にそれぞれ設置されることもできる。
上記ワイヤユニットには観測装置が備えられ、上記観測装置は上記ワイヤユニットについて移動可能に備えられることもできる。
上記グラウンドユニットには上記ワイヤユニットの張力調節のためのワインダー装置が備えられることもできる。
本発明は、地上から特定の固定範囲内で浮揚された状態を保持して、通信用中継機能または観測機能を果たすための飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置されるグラウンドユニットと、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、上記飛行体は、上記飛行体に対して回転可能に備えられて、上記飛行体が制限範囲(Designated Zone)を上下方向に離脱した場合、上記飛行体の風に対する上方及び下方の抵抗を異なるようにして上記飛行体を制限範囲内に泊まるようにする水平翼と、上記飛行体に対して回転可能に備えられて、上記飛行体が制限範囲(Designated Zone)を水平方向に離脱した場合、上記飛行体の風に対する左右抵抗を異なるようにして上記飛行体を制限範囲内に泊まるようにする垂直翼と、上記飛行体の位置を検出して、上記検出された位置によって上記水平翼及び垂直翼の回動を制御するコントロールユニットとを含んで構成される飛行体運用システムを含む。
この時、上記コントロールユニットは、上記飛行体の位置を検出するためのGPSモジュールと、上記GPSモジュールの検出位置が設定された制限範囲内であるか否か及び上記制限範囲の離脱方向と距離を判別して、上記水平翼または垂直翼の中の何れか1つ以上を駆動させる駆動コントローラーとを含んで構成されることもできる。
上記コントロールユニットは、地上から観測されて送信された位置情報から飛行体の位置を把握することもできる。
上記コントロールユニットは、地上の地形及び地物を観察するための観測部と、上記観測部で観測された観測結果から上記飛行体の位置を算出する位置算出部とを含んで構成されることもできる。
上記コントロールユニットは、レーダー測定部をさらに含んで構成され、上記位置算出部は上記観測部の観測結果と上記レーダー測定部の測定結果から上記飛行体の位置を算出することもできる。
上記コントロールユニットは、レーザー測定部をさらに含んで構成され、上記位置算出部は上記観測部の観測結果と上記レーザー測定部の測定結果から上記飛行体の位置を算出することもできる。
本発明は、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置されるグラウンドユニットと、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットと、上記飛行体の一側に備えられ、気体の流れを通じて浮力を得てこれを飛行体に伝達する浮力発生ユニットとを含んで構成され、上記浮力発生ユニットは、風と摩擦して上記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部と、一端が上記摩擦部と連結される複数の連結線と、上記連結線の他端が固定されるように上記飛行体の一側に備えられて、上記複数の連結線の長さをそれぞれ調節することができるように形成されるベース部とを含んで構成される飛行体運用システムを含む。
ここで、上記飛行体は、上記飛行体の位置を検出して、上記検出された位置によって上記複数の連結線の長さを調節するように上記ベース部を制御するコントロールユニットをさらに含んで構成されることもできる。
本発明は、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置されるグラウンドユニットと、一端が上記グラウンドユニットに固定されるワイヤユニットと、一端が上記ワイヤユニットの他端に固定されて分岐され、他端は上記飛行体に固定される複数の調節ワイヤと、上記飛行体の一側に備えられ、上記調節ワイヤと結合されて、上記調節ワイヤを上記飛行体に長さの調節可能に固定させる駆動定着ユニットとを含んで構成され、上記飛行体は、上記飛行体の水平方向と垂直方向にそれぞれ備えられる水平翼及び垂直翼を含んで構成される飛行体運用システムを含む。
上記飛行体は、上記飛行体の位置を検出して、上記検出された位置により上記複数の調節ワイヤの長さを調節するように上記駆動定着ユニットを制御するコントロールユニットをさらに含んで構成されることもできる。
上記駆動定着ユニットは、上記飛行体の前後左右側を含んで4つ以上設置されることもできる。
上記駆動定着ユニットは、上記飛行体の前後左右側を含んで4つ以上設置されることもできる。
上記制限範囲は、上記飛行体の機能を安定的に行うための上記飛行体の位置の限界範囲であることもできる。
上記飛行体は、上記飛行体の運用のための自家動力を生産するためのソーラーパネルまたは風力発電ユニットの中の何れか1つ以上をさらに含んで構成されることもできる。
上記ワイヤユニットは、上記飛行体に電源を供給するための電力線及びグラウンド線を含んで構成されることもできる。
上記ワイヤユニットは、上記飛行体に電源を供給するための電力線及びグラウンド線を含んで構成されることもできる。
上記グラウンドユニットは複数が互いに所定間隔に離隔して設置されて、上記ワイヤユニットは、電力線またはグラウンド線の中の何れか1つを含んで構成されることもできる。
上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ2つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、2つの電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることもできる。
上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ3つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、電力線及びグラウンド線がそれぞれ分けて含んで構成されることもできる。
上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ3つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、3相電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることもできる。
上述した本発明による飛行体運用システムによれば、以下のような効果を奏することができる。
即ち、本発明では自主的な位置探知と位置制御が可能な飛行体運用システムを提供して、固定位置で任務を遂行する飛行体が該任務遂行による安定性を確保することができるという長所がある。
また、本発明では飛行体の位置制御が少電力で行われるので、飛行体の運用によるエネルギーの效率を極大化することができるという長所があり、また、飛行体内に風力発電または太陽光発電を竝行する場合、自家生産電力だけでも飛行体の位置制御が可能になる長所がある。
また、本発明では飛行船に連結される浮力発生ユニットにより風を利用した追加的な浮力を発生させることができるだけでなく、これを通じて飛行体の位置制御を可能にすることもできるので、安定的な飛行船の運用が可能になる效果を奏する。特に、飛行船に連結された浮力発生ユニットを調節して飛行船の浮力を適切に保持することができて、より安定的な運用が可能である。
また、本発明では高高度に泊まる飛行体とグラウンドユニットとの間がワイヤユニットで連結されるので、飛行体は別途の大きな動力源がなくても設定された位置に泊まることができるので、飛行体を利用した多様な作業遂行が容易になり、飛行体のメンテナンス費用が減少して経済性が向上されるという效果を奏する。
また、本発明では飛行体が少なくとも3つの地点以上に設置されるグラウンドユニットとそれぞれワイヤユニットにより連結されて、これから供給される高電圧の電力を利用して多様な作業を行うことができ、また各グラウンドユニットが離隔して設置されるので、ワイヤユニットの間の干渉による短絡が防止されるので、被覆を簡単に構成することができて、耐久性及び安定性が向上されることはもちろん、経済性も確保することができるという效果も奏する。
そして、飛行体運用システムが2つ以上のグラウンドユニットで構成される場合、これらの間が充分離隔されているので、漏電の発生可能性が低くて、非常に高電圧の電力を供給することができるという長所もある。
また、本発明では飛行船に風力発電ユニットを追加して、このような風力発電ユニットは空気との摩擦を利用して電力を発生させることにより、飛行船の運用に必要な電力を自主的に確保することができるという效果を奏する。
勿論、このような風力発電ユニットを利用して発生された電力をワイヤユニットを通じて地上に伝達することにより、風力発電設備として活用することができるという效果を奏する。
以下では、本発明による飛行体運用システムの具体的な実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明による飛行体運用システムの好ましい実施例の構成を概略的に示した構成図であり、図2a〜図2cは本発明の実施例を構成するグラウンドユニットの構成形態を示した例示図であり、図4は本発明の実施例を構成する浮力発生ユニットの角度が変形された状態を示した構成図である。
これによれば、本発明による飛行体運用システムは、大きく飛行体10と、グラウンドユニットGU1、GU2と、ワイヤユニットWとを含んで構成される。以下、順次に説明する。
まず、飛行体10は成層圏に泊まりながら多様な作業を行うためのもので、無動力飛行体または無動力飛行体に補助動力装置を備えた多様な形態の飛行体が適用されることができる。
以下では、説明の便宜上、上記飛行体が飛行船の場合を代表例として説明する。
飛行体10は内部に気体が満たされた気嚢を通じて空中に浮かんで長期間利用することができて、観測など多様な作業を経済的に利用することができる。上記飛行体10の気嚢に満たされる気体はヘリウムなど空気より軽い多様な種類の気体が可能である。
上記飛行体10の下部には飛行体10の作動のためのプロペラや気嚢の内部の圧力を測定するためのセンサーなどが含まれる作動部20が備えられることができる。また、上記作動部20にはプロペラだけでなく、飛行体10を利用して作業をするための各種測定装備が含まれる。
上記飛行体10の下部には回転ソケット40が備えられる。図4に示すように、上記回転ソケット40は上記飛行体10に回転可能に備えられ、上記回転ソケット40は複数のワイヤユニットWの一端を分離して固定し、上記飛行体10の回転により上記ワイヤユニットWがねじれることを防止する機能をする。
上記回転ソケット40には回転軸(図示しない)との結合のための貫通孔42が形成され、上記貫通孔42の周辺には複数のワイヤ孔43が形成され、ワイヤ孔43が上記作動部20に延長されることができる。
上記飛行体10の上部にはソーラーパネル50が備えられる。上記ソーラーパネル50は太陽熱の収集のためのもので、飛行体10の運用に必要な動力の中の一部を自給することができる。上記ソーラーパネル50の制御のための装置は上記作動部20に設置されることができる。
このような飛行体10は成層圏内の所定位置に泊まるときこそ気象観測などの作業に有利であるので、飛行体10の位置を所定範囲内に固定することが重要であり、また、飛行体10が作業を行うための動力(電力)を安定的に供給することも必要である。上記グラウンドユニット及びワイヤユニットWは上記飛行体10を安定的に支持するだけでなく、前述したような安定的な動力を提供するためのもので、その構造及び機能については以下で詳しく説明する。
この時、好ましくは、上記飛行体10は地上から浮揚されて、高高度に泊まるように運用される。具体的には、高度2km〜12kmで運用されることができる。特に、高度11kmの内外で運用される場合、偏西風の影響でより円滑に浮力を得ることができる。しかし、上記飛行体10の運用目的及び形式により、その高度は多様な高度で運用されることができる。
次に、グラウンドユニットについて説明すれば、上記グラウンドユニットは地上に設置されて、上記飛行体10の位置を保持し、飛行体10によって観測されたデータを受信し、場合によって上記飛行体10に電力を供給する役割を果たす。このために、上記グラウンドユニットは上記飛行体10とワイヤユニットWで連結される。
このようなグラウンドユニットは1つまたは複数備えられることができる。上記グラウンドユニットが1つ備えられる場合には、上記グラウンドユニットが上記飛行体10の位置を所定範囲内に限定するが、より安定的な位置を保持するためには、次のように複数のワイヤユニットが備えられることが好ましい。
上記グラウンドユニットが2つで構成された例が図1に示されている。図示したように、上記グラウンドユニットはメイングラウンドGU1とサブグラウンドGU2とに分けられ、ここで、上記サブグラウンドGU2は上記メイングラウンドGU1と離隔して設置される。
即ち、上記メイングラウンドGU1とサブグラウンドGU2とは互いに充分離隔された状態で設置されて、その中心部分に上記飛行体10の位置が決まる。また、上記メイングラウンドGU1またはサブグラウンドGU2の中の少なくとも何れか1つには上記飛行体10に電力を供給するための電力供給部が備えられることができる。上記電力供給部はワイヤユニットWを通じて上記飛行体10に電力を供給することができる。
勿論、上記飛行体10の風力発電ユニット300を通じて蓄積された電力が上記ワイヤユニットWを通じて上記メイングラウンドGU1またはサブグラウンドGU2に伝達されることもできる。
この時、上記メイングラウンドGU1と上記サブグラウンドGU2は2〜3kmまたはそれ以上離隔して設置されることができるので、上記メイングラウンドGU1とサブグラウンドGU2からそれぞれワイヤユニットWを通じる電力供給が行われても、2つの間の干渉及び短絡が防止されることができる。
特に、2つのグラウンドユニットで構成される場合に、これらの間が充分離隔されているので、漏電が発生する可能性が低くなり、従って、それぞれのワイヤユニットW1、W2に大きい電圧(数百〜数万ボルト以上の高圧)を加えることができる。これは結果的にワイヤユニットW1、W2の被覆厚さを相対的に小さくする可能性があることを意味する。
具体的には、地上に近い位置では互いに遠く離隔されたグラウンドユニットによりワイヤユニットW1、W2も遠く離れた状態であり、飛行体の付近では2つのワイヤユニットW1、W2が近くなっても湿度の低い成層圏の自然環境により漏電の可能性が非常に低いので安定的な電力供給が可能になる。
上記グラウンドユニットを構成するメイングラウンドGU1には制御部と、データ部、及び電力供給部が含まれることができる。ここで、上記データ部は上記サブグラウンドGU2のデータ、上記飛行体10のデータまたは上記飛行体10により観測されるデータの中の少なくとも何れか1つ以上が保存され、上記電力供給部は上記飛行体10に電力を供給するための構成である。
上記ワイヤユニットとグラウンドユニットはそれぞれ一対に構成され、上記ワイヤユニットは2つ、3つまたはその以上で構成されることができる。
この時、上記ワイヤユニットの個数によって多様な構成で上記飛行体10に電源を供給することができる。例えば上記ワイヤユニットが2つで構成された場合、それぞれのワイヤユニットは上記直流または交流電源を供給するための2つの電源線がそれぞれ上記ワイヤユニットに分けられて含まれることができる。
または、上記ワイヤユニットが3つで構成された場合、それぞれのワイヤユニットは上記直流または交流電源を供給するための2つの電源線及び接地線がそれぞれ上記ワイヤユニットに分けられて含まれることもでき、3相電源を供給するための3つの電源線が上記ワイヤユニットにそれぞれ分けられて含まれることもできる。
一方、上記ワイヤユニットが3つで構成された場合、それぞれのワイヤユニットは上記直流または交流電源を供給するための2つの電源線と地上と通信するための通信線が各上記ワイヤユニットに分けられて含まれることもできる。
このように、上記ワイヤユニットの個数が増える場合、各ワイヤユニットに電力供給及び通信に必要な導線をそれぞれ区分して配置することにより、安定的で経済的なワイヤユニットの活用が可能になる。
一方、上記ワイヤユニットが3つ以上で構成される場合、これに対応して、グラウンドユニットが地上に備えられる。上記ワイヤユニットは上記飛行体10を安定的な位置に維持させることが基本目的である。これを具現するために、互いに安定的な形態に離隔するように設置されることが好ましい。
従って、図2a〜図2cに示すように、上記グラウンドユニットは地上の設置要件を満足する正多角形に近い形態に配置されて設置されることが好ましい。即ち、上記グラウンドユニットが2つ設置される場合、相対的に離隔して設置され、上記グラウンドユニットが3つ設置される場合、正三角形形態に離隔して設置され、上記グラウンドユニットが4つ設置される場合、正四角形形態に離隔して設置される。
一方、上記メイングラウンドGU1には駆動源がさらに含まれることができる。上記駆動源は上記ワイヤユニットWの長さを調節するためのワインダー装置の制御ができる。上記ワインダー装置はワイヤユニットWの張力を調節するためのもので、ワイヤユニットWを巻いたり逆に解く作用をすることができ、これを通じて張力が調節される。
図示しないが、上記グラウンドユニットはメイングラウンドGU1と、上記メイングラウンドGU1からそれぞれ離隔される一対のサブグラウンドで構成されることもできる。 そして、上記メインドラウンドと一対のサブグラウンドは仮想の三角形、好ましくは正三角形または二等辺三角形の頂点にあたる位置にそれぞれ設置される。
これにより、上記飛行体10は上記グラウンドユニットが形成する仮想の正三角形または二等辺三角形の中心にあたる位置に保持される。これは上記グラウンドユニットと飛行体10とを連結する3つのワイヤユニットWの張力によって上記飛行体10が所定範囲以上脱することが防止される。
この時、上記グラウンドユニットには上記飛行体10と上記複数のグラウンドユニットとの間をそれぞれ連結する複数のワイヤユニットWの引張力及び引張長さに対する情報が保存されて、飛行体10の位置保持に活用されることができる。3つのワイヤユニットWによる具体的な作用は以下で再び説明する。
未説明符号C1はグラウンドユニットの間を連結するための連結ケーブルで、上記連結ケーブルC1はこれらの間の電力送信やデータ送信を可能にする。
次に、ワイヤユニットWについて説明すれば、上記ワイヤユニットWは上記飛行体10と上記グラウンドユニットとの間の電気的連結のための電力ワイヤ80と、上記電力ワイヤ80とともに延長される固定ワイヤ70とを含んで構成される。
上記固定ワイヤ70は引張力を通じて上記飛行体10が上記グラウンドユニットから所定距離以上遠くなることを防止する機能を果たすもので、本実施例では、複数本の高強度纎維材質に形成される。勿論、上記固定ワイヤ70は硝子強化纎維またはその合成纎維を含む纎維材質で作られるか、その他多様な材質がさらに含まれて構成されることもできる。
このような固定ワイヤ70は重量に対する引張強度が900%以上で、例えば0.5mm直径の固定ワイヤ70が20kmに延長される場合、約45kg〜75kgの引張強度を飛行体10に提供することで飛行船10を浮力範囲内で充分固定することができる。
図示しないが、上記ワイヤユニットWには電流センサー部が備えられることもできる。上記電流センサー部は複数が上記ワイヤユニットWの長さ方向に沿って間歇的に備えられ、上記ワイヤユニットWの短絡を感知する機能を果たすもので、長さが非常に長いワイヤユニットWが断線される場合、その断線位置をより簡単に分かることができる。
そして、上記ワイヤユニットWの上記グラウンドユニットに隣接した少なくとも一部には上記ワイヤユニットWの強度を補強するための補強カバーが備えられるか、上記ワイヤユニットWの厚さが厚くなるように形成されることが好ましい。これは鳥類などとの衝突によるワイヤユニットWの損傷を防止するためである。
一方、上記飛行体10には浮力発生ユニット100が備えられる。上記浮力発生ユニット100は飛行体10の一側に備えられて、空気との摩擦を通じて浮力を発生させるためのもので、図3に示すように、空気との摩擦が発生するように落下傘形状の構造が可能である。
より具体的には、上記浮力発生ユニット100は上記飛行体10の一側に固定されるベース部110と、上記ベース部110にその一端が固定される少なくとも1つ以上の連結線120と、上記連結線120に連結され、空気と摩擦されて上記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部150とを含んで構成される。図示しないが、上記摩擦部150には摩擦部150を貫通する複数のセルが備えられて、上記摩擦部150に及ぶ過度な浮力により上記連結線120が切断されることを防止することができる。
この時、上記飛行体10には複数の浮力発生ユニット100が備えられ、上記複数の浮力発生ユニット100の中の一部が作動することにより、上記浮力発生ユニット100により発生される浮力の方向が調節されることができる。
そして、上記浮力発生ユニット100の連結線120は複数で構成される。上記複数の連結線120それぞれの一端にはワインダー(図示しない)が備えられて、上記連結線120の長さを調節することができ、特に、上記摩擦部150は上記複数の連結線120の中の少なくとも一部の長さの調節を通じて空気と摩擦される方向が調節可能である。
また、上記連結線120の長さ調節を通じて上記摩擦部150が上記飛行体から浮揚される高さを調節し、それにより、上記浮力発生ユニット100の選択的駆動が可能になる。即ち、図1に示すように、連結線120を完全に巻いて、上記摩擦部150が飛行体10に完全に密着されるようにして、浮力発生機能を発現することができないようにすることもできる。
一方、図6に示すように、上記浮力発生ユニット100の上記摩擦部150は複数で構成され、上記複数の摩擦部150は互いに隣接した他の摩擦部150の上部に連続的に備えられることもできる。これを通じて上記浮力発生ユニット100による浮力がより大きくなることができる。
図7には飛行体10に風力発電ユニット300が備えられた実施例が示されている。上記風力発電ユニット300は空気との摩擦を通じて電力を発生させるもので、飛行体10に備えられて風を駆動源として回転され、このような回転力を電力に変える機能を行う。
より具体的には、上記風力発電ユニット300は上記飛行体10の一側に備えられ、内部に発電部が備えられるメイン本体310と、上記固定部の一端に備えられ、空気との摩擦過程で回転されるブレード330とを含んで構成される。
ここで、上記風力発電ユニット300は上記飛行体に回転可能に備えられて、上記ブレード330と空気との摩擦角度が調節可能である。このように、上記風力発電ユニット300の角度が変更された状態が図8に示されている。
好ましくは、上記飛行体10には空気との摩擦角度及び風力の測定が可能なセンサー(図示しない)が備えられて、空気との摩擦角度と風力などによって上記風力発電ユニット300の角度を変更することでブレード330がより強く回転されることができるように效果的な運用ができる。
本発明の権利は以上で説明した実施例に限定されないで、特許請求の範囲により定義され、本発明の分野において通常の知識を有する者が特許請求の範囲に記載した権利範囲内で多様な変形と改作が可能であることは自明である。
例えば、上記飛行体10は必ず内部に気体が満たされる必要はなく、上記浮力発生ユニット100から浮力が提供されることができる。この場合、飛行体10は、図9に示すように多様な形状に変更可能である。
また、上記浮力発生ユニット100の摩擦部150は空気と摩擦を充分に起こすことができる構造であれば可能であるが、例えば、図11に示すように、凧の構造を含めて気体の流れを通じて揚力を得ることができる多様な変形が可能である。
また、図11に示すように、上記グラウンドユニットは必ず複数で構成される必要はなく、1つのグラウンドユニットGU1と飛行体10が互いに連結されるように構成されることもできる。
また、図12に示すように、飛行体100はその自体が浮力発生ユニット構造で構成されることもできる。この場合、上記飛行体100はその内部に気体が満たされた気嚢構造を有するのではなく、飛行体100自体が落下傘や凧の構造などのように浮力を得ることができる構造である。それにより、上記飛行体100は気体の流れを通じて浮力を得て空中に浮揚された状態を保持することができる。勿論、この場合にも上記飛行体100は空気と摩擦されて浮力を発生させる複数の摩擦部を含んで構成され、上記摩擦部の中の一部が選択的に作動することで上記摩擦部によって発生される浮力の方向が調節されることもできる。
以下では上述したような本発明による飛行体運用システムの位置制御機能に係わる具体的な実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。
まず、本発明による飛行体運用システムの第8実施例の構成と機能を説明する。
図13は本発明による飛行体運用システムの第8実施例の構成を概略的に示した構成図であり、図14は本発明による飛行体運用システムの第8実施例の位置制御動作状態を示した例示図であり、図15は本発明による飛行体運用システムの第8実施例の位置制御動作状態の他の例を示した例示図である。
図13は本発明による飛行体運用システムの第8実施例の構成を概略的に示した構成図であり、図14は本発明による飛行体運用システムの第8実施例の位置制御動作状態を示した例示図であり、図15は本発明による飛行体運用システムの第8実施例の位置制御動作状態の他の例を示した例示図である。
これら図面に示すように、本発明による飛行体運用システムの第8実施例は、大体飛行体10とグラウンドユニットGU及びワイヤユニットWを含んで構成される。
まず、上記飛行体10は高高度の上空に泊まりながら多様な作業を遂行するためのもので、無動力飛行体または無動力飛行体に補助動力装置を備えた多様な形態の飛行体が適用されることができる。
この時、高高度の上空とは、高度について制限的ではないが、本発明による位置制御機能の效率は所定方向の風向が保持される場合極大化されるので、所定方向の風向が保持される偏西風、偏東風及び貿易風の常に風が吹く対流圏の上層部及び成層圏である場合が好ましい。
以下では、説明の便宜上、上記飛行体が飛行船の場合を代表例として説明する。
飛行体10は内部に気体が満たされた気嚢を通じて空中に浮かんで長期間使うことができて観測など多様な作業を経済的に利用することができる。上記飛行体10の気嚢に満たされる気体はヘリウムなど空気より軽い多様な種類の気体が可能である。
上記飛行体10の下部には上記飛行体10の位置測定及び位置制御のための装備及び気嚢内部の圧力を測定するためのセンサーなどが含まれる作動部20が備えられる。そして、上記作動部20には飛行体10を利用した作業を行うための送受信装備及び測定装備が含まれて構成されることができる。
具体的に、上記作動部20には上記飛行体10の位置を制御するためにコントロールユニットが備えられ、上記コントロールユニットは上記飛行体の位置を把握するためのGPSモジュール及び駆動コントローラーを含んで構成され、上記飛行体の位置に対する制限範囲が保存される。
一方、上記飛行体10の外部には自家動力を生産するためのソーラーパネル(図示しない)が備えられることもできる。上記ソーラーパネルは太陽熱の集光のためのもので、飛行体10の運用に必要な動力の中の一部を自給することができる。そして上記ソーラーパネルの制御のための装置は上記作動部20に設置されることができる。
また、上記飛行体10の外部には自家動力を生産するための風力発電ユニット(図示しない)がさらに備えられて、上記飛行体10の運用に必要な動力源をさらに安定的に確保することもできる。
このような飛行体10は成層圏内の所定位置に泊まるときこそ気象観測などの作業に有利であるので、飛行体10の位置を所定範囲内に固定することが重要であり、また飛行体10の作業を行うための動力(電力)を安定的に供給することも必要である。
上記グラウンドユニットGU及びワイヤユニットWは上記飛行体10を安定的に支持するだけでなく、前述したような安定的な動力を提供するためのもので、その構造と機能については以下で詳しく説明する。
この時、好ましくは、上記飛行体10は地上から浮揚されて、高高度に泊まるように運用される。具体的には高度2km〜12kmで運用されることができる。特に、高度11kmの内外で運用される場合、偏西風の影響でより円滑に浮力を得ることができる。しかし、上記飛行体10の運用目的及び形式によりその高度は多様な高度で運用されることができる。
次にグラウンドユニットについて説明すれば、上記グラウンドユニットは地上に設置されて、上記飛行体10の位置を保持し、飛行体10により観測されたデータを受信し、場合によって上記飛行体10に電力を供給する役割を果たす。そのために、上記グラウンドユニットは上記飛行体10とワイヤユニットWによって連結される。
このようなグラウンドユニットは1つが備えられる。上記グラウンドユニットは上記飛行体10の位置を所定範囲内に限定するが、風速が強い場合、上記飛行体10の移動範囲が広くなって、安定的な任務遂行が阻害される。これを補うために、上記飛行体には水平翼430と垂直翼440が備えられる。
勿論、上記飛行体10の風力発電ユニット(図示しない)を通じて蓄積された電力が上記ワイヤユニットWを通じて上記グラウンドユニットGUに伝達されることもできる。
このために、上記グラウンドユニットGUには制御部と、データ部と、電力供給部とが含まれることができる。ここで、上記データ部は上記飛行体10のデータまたは上記飛行体10によって観測されるデータの中の少なくとも何れか1つ以上が保存され、上記電力供給部は上記飛行体10に電力を供給するための構成である。
一方、上記グラウンドユニットGUには駆動源がさらに含まれることができる。上記駆動源は上記ワイヤユニットWの長さを調節するためのワインダー装置を制御することができる。上記ワインダー装置はワイヤユニットWの張力を調節するためのもので、ワイヤユニットWを巻いたり逆に解く作用をすることができ、これを通じて張力が調節される。
次に、ワイヤユニットWについて説明すれば、上記ワイヤユニットWは上記飛行体10と上記グラウンドユニットとの間の電気的連結のための電力ワイヤと、上記電力ワイヤとともに延長される固定ワイヤとを含んで構成される。
上記固定ワイヤは引張力を通じて上記飛行体10が上記グラウンドユニットから所定距離以上遠くなることを防止する機能を行うもので、本実施例では多数本の高強度纎維材質で形成される。勿論、上記固定ワイヤは硝子強化纎維またはその合成纎維を含めた纎維材質で作られるかその他多様な材質がさらに含まれて構成されることもできる。
このような固定ワイヤは重量に対する引張強度が900%以上で、例えば0.5mm直径の固定ワイヤが20kmに延長される場合、約45kg〜75kgの引張強度を飛行体10に提供することにより飛行船10を浮力範囲内で充分に固定することができる。
図示しないが、上記ワイヤユニットWには電流センサー部が備えられることもできる。上記電流センサー部は複数が上記ワイヤユニットWの長さ方向に沿って間歇的に備えられて、上記ワイヤユニットWの短絡を感知する機能を行い、長さが非常に長いワイヤユニットWが断線される場合、その断線位置をより容易に分かることができるようにする。
そして、上記ワイヤユニットWの上記グラウンドユニットに隣接した少なくとも一部には上記ワイヤユニットWの強度補強のための補強カバーが備えられるか、上記ワイヤユニットWの厚さが厚くなるように形成されることが好ましい。これは鳥類などとの衝突によるワイヤユニットWの損傷を防止するためのものである。
一方、上記飛行体10には上記飛行体10の位置をより安定的に制御するために水平翼430と垂直翼440とが備えられる。
上記水平翼430と垂直翼440は上記飛行体10にそれぞれ水平方向と垂直方向の回転軸を中心に回動可能に備えられ、上記コントロールユニットの駆動コントローラーにより回転が制御される。
即ち、上記水平翼430は上記飛行体10が制限範囲(Designated Zone)を上下方向に離脱した場合、上記飛行体10の風に対する上方及び下方の抵抗を異なるようにして上記飛行体10を制限範囲内に泊まるようにし、上記垂直翼430は上記飛行体10が制限範囲(Designated Zone)を水平方向に離脱した場合、上記飛行体10の風に対する左右抵抗を異なるようにして上記飛行体10を制限範囲内に泊まるように制御する。
具体的に、図14に示すように、上記飛行体10が制限範囲DZ以下にに下りた場合、上記コントロールユニットに備えられたGPSモジュールは上記飛行体10の位置を算出し、上記算出結果により上記駆動コントローラーは上記飛行体10の位置が上記制限範囲10を下方で離脱したことを感知する。
このように、上記飛行体10の位置を制御するためには上記飛行体10の位置を算出することが必須である。上記飛行体の位置算出は多様な方法によって行うことができる。前述したように、飛行体の内部にGPSモジュールを備えて上記GPSモジュールから位置を算出することも可能で、地上で(コントロールタワーなど)上記飛行体を観測して上記飛行体の位置を算出し、算出した飛行体の位置情報を上記コントロールユニットに送ることも可能である。
また異なるように、地上の地形及び地物を観察するためのカメラ等で構成される観測部を設置して、上記観測部で観測された観測結果(地形写真、里程標に対する相対的位置を現わす写真など)から上記飛行体の位置を算出することも可能である。
この時、レーダー測定部またはレーザー測定部をさらに含んで、地上からの距離を算出して、上記観測部の観測結果とともに活用すれば、より正確度の高い位置値を算出することができる。
一方、上記駆動コントローラーがこれを感知すれば、上記駆動コントローラーは上記水平翼430を点線で示した水平状態で回転させて風の方向(点線図示)に対して上方の揚力が形成されるように駆動する。
これにより、風は上記水平翼430に摩擦を通じて上記飛行体10を上方に移動させて上記飛行体10が制限範囲内に位置するようにする。
一方、図15に示すように、上記飛行体10が上記制限範囲DZを水平方向に離脱した場合、上記駆動コントローラーはこれを感知し、上記垂直翼440を回転させて、上記飛行体を上記制限範囲内に誘導する。
次に、本発明による飛行体運用システムの第9実施例の構成と機能を説明する。
図16は本発明による飛行体運用システムの第9実施例の構成を概略的に示した構成図であり、図17は本発明による飛行体運用システムの第9実施例の浮力発生ユニットの動作状態を示した例示図である。
図16に示すように、本発明による飛行体運用システムの第9実施例も大体飛行体10とグラウンドユニットGUとワイヤユニットWとを含み、さらに浮力発生ユニット100をさらに含んで構成される。
上記浮力発生ユニット100は飛行体10の一側に備えられて、空気との摩擦を通じて浮力を発生させるためのもので、図5に示すように、空気との摩擦を起こすことができるように広い面の摩擦部450を含んで、凧のような形態に形成される。
より具体的には、上記浮力発生ユニット100は上記飛行体10の一側に固定されるベース部110と、上記ベース部110にその一端が固定される複数の連結線120と、上記連結線120に連結され、空気と摩擦されて、上記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部450とを含んで構成される。
一方、上記摩擦部450には摩擦部450を貫通する複数の貫通孔が形成されることもできる。これは上記摩擦部450に及ぶ過度な浮力によって上記連結線120が切断されることを防止するためのものである。
また、上記ベース部110は上記それぞれの連結線120の固定部分にワインダー(図示しない)を備えて上記連結線120の長さ調節が可能になる。
これは上記摩擦部450に連結された複数の連結線120の中の一部の長さを調節して、空気との摩擦角度を調節し、これを通じて上記飛行体10の位置制御が可能である。
具体的に、図17に示すように、上記摩擦部450の端部に固定されたそれぞれの連結線120の長さを異なるように調節することができる。例えば、図17で上記飛行体10が下方向へ制限区域DZを離脱した場合、上記連結線の中の上端部の連結線120A、120Bを相対的に短く巻き、それにより、風に対する摩擦力によって上方への揚力が発生して上記飛行体10が上方に移動して上記制限区域DZ内に位置が補正される。
同様に、左右側への抗力を発生させるためには、一側連結線120A、120Cと他側連結線120B、120Dの長さを相対的に調節して、左側または右側への抗力が発生されるようにする。
次に、本発明による飛行体運用システムの第10実施例の構成と機能について説明する。
図18は本発明による飛行体運用システムの第10実施例の構成を概略的に示した構成図であり、図19は本発明による飛行体運用システムの第10実施例の位置制御動作状態を示した例示図である。
図18に示すように、本発明による飛行体運用システムの第10実施例は飛行体10とグラウンドユニットGUとワイヤユニットWとを含んで構成される。
この時、上記飛行体10は、図示したように、水平翼530と垂直翼540とを含んで構成されるが、上記水平翼530及び垂直翼540は上記飛行体10に固定されて備えられ、本発明の第1実施例より比較的大きく備えられることが位置制御向上のために好ましい。
また、上記ワイヤユニットWの上記飛行体10側の端部には分岐ユニット630が備えられ、上記分岐ユニット630から複数の調節ワイヤ620が分岐して上記飛行体10の多様な位置に結合される。
上記分岐ユニット630は上記調節ワイヤ620と上記ワイヤユニットWとを結合する部分で、上記調節ワイヤ620は上記飛行体10の互いに離隔された部分と結合されて、長さの調節を通じて上記飛行体10の風に対する抗力方向を調節するための部分である。
このために、上記調節ワイヤ620は上記飛行体10の各部分に備えられた駆動定着ユニット610と結合される。
上記駆動定着ユニット610は内部にワインダー(図示しない)を含んで構成されて、上記駆動コントローラーの制御命令により上記調節ワイヤ620を巻き上げたり解くように駆動して、上記調節ワイヤ620の長さを調節する。
ここで、上記駆動定着ユニット610は上記調節ワイヤ620が結合される部分で、上記飛行体10の外面に互いに離隔距離を最大にして備えられることが上記飛行体10の位置制御の效率面で好ましく、4つ以上が備えられることが4方向以上へのコントロールができるようにして有利である。
図18には上記駆動定着ユニット610が上記飛行体の前後左右の4方向に互いに広く離隔して構成された例を図示した。
本発明による飛行体運用システムの第10実施例が位置制御する一例を図19を参照して説明する。
図19に示すように、上記飛行体10が制限範囲DZの下に下りた場合、上記コントロールユニットに備えられたGPSモジュールは上記飛行体10の位置を算出し、上記算出結果により上記駆動コントローラーは上記飛行体10の位置が上記制限範囲DZを下方へ逸脱したことを感知する。
上記駆動コントローラーがこれを感知すれば、上記駆動コントローラーは上記飛行体10の前方に備えられた駆動定着ユニット610を上記調節ワイヤ620を巻いて長さが短くなるように駆動させる一方、上記飛行体10の後方に備えられた駆動定着ユニット610は上記調節ワイヤ620を解いて長さが長くなるように駆動させる。
このような上記駆動定着ユニット610の駆動により上記飛行体10の形態は点線で示した水平状態から実線で示した前方が上げられる状態に変化される。従って上記飛行体10に発生する風に対する抗力は上記飛行体10を上方に移動させる方向に発生させて、上記飛行体10を上方に移動させて上記飛行体10が制限範囲DZ内に位置するようにする。
本発明の権利は上述した実施例に限定されないで、特許請求範囲により定義され、本発明の分野において通常の知識を有する者が特許請求範囲に記載された権利範囲内で多様な変形と改作が可能であることは自明である。
例えば、上記飛行体10は必ず内部に気体が満たされる必要はなく、上記浮力発生ユニット100に依存して浮力が提供されることができる。この場合、飛行体10は多様な形状に変更可能である。
本発明は地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムに関するもので、本発明によれば、自主的に位置制御が可能であるので、単一ワイヤを利用しながらも安定的に飛行体を任務遂行領域に固定させることができて、飛行体の任務遂行に安定性を確保することができる長所がある。
Claims (44)
- 地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置される2つ以上のグラウンドユニットと、
前記グラウンドユニット別に、一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、
前記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、
前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ2つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、2つの電力線をそれぞれ分けて含むことを特徴とする飛行体運用システム。 - 地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置される2つ以上のグラウンドユニットと、
前記グラウンドユニット別に、一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、
前記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、
前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ3つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、電力線及びグラウンド線がそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。 - 地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置される2つ以上のグラウンドユニットと、
前記グラウンドユニット別に、一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、
前記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、
前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ3つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、3相電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。 - 前記飛行体の一側に備えられ、気体の流れを通じて浮力を得て、これを飛行体に伝達する浮力発生ユニットをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項1〜3の中の何れか一項に記載の飛行体運用システム。
- 前記浮力発生ユニットは、
前記飛行体の一側に固定されるベース部と、
前記ベース部に固定される少なくとも1つ以上の連結線と、
前記連結線に連結され、空気と摩擦されて前記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部とを含んで構成されることを特徴とする請求項4に記載の飛行体運用システム。 - 前記飛行体には複数の浮力発生ユニットが備えられ、前記複数の浮力発生ユニットの中の一部が作動することにより、前記浮力発生ユニットにより発生される浮力の方向が調節されることを特徴とする請求項5に記載の飛行体運用システム。
- 前記浮力発生ユニットの連結線は複数で構成され、前記複数の連結線のそれぞれの一端にはワインダーが備えられて、前記連結線の長さ調節が可能であり、前記摩擦部は前記複数の連結線の中の少なくとも一部の長さ調節を通じて空気と摩擦される方向が調節可能であることを特徴とする請求項6に記載の飛行体運用システム。
- 前記連結線は長さ調節が可能に構成され、前記連結線を通じて前記摩擦部が前記飛行体から浮揚される高さを調節することにより、前記浮力発生ユニットの選択的駆動が可能であることを特徴とする請求項7に記載の飛行体運用システム。
- 前記浮力発生ユニットの前記摩擦部は複数で構成され、前記複数の摩擦部は互いに隣接した他の摩擦部の上部に連続的に備えられることを特徴とする請求項8に記載の飛行体運用システム。
- 前記飛行体は2km〜12kmの高度で運用されることを特徴とする請求項5に記載の飛行体運用システム。
- 前記飛行体には空気との摩擦を通じて電力を発生させる風力発電ユニットが備えられることを特徴とする請求項4に記載の飛行体運用システム。
- 前記風力発電ユニットは、
前記飛行体の一側に備えられ、内部に発電部が備えられるメイン本体と、
固定部の一端に備えられ、空気との摩擦過程で回転するブレードとを含んで構成されることを特徴とする請求項11に記載の飛行体運用システム。 - 前記風力発電ユニットは前記飛行体に回転可能に備えられて、前記ブレードと空気との摩擦角度の調節が可能であることを特徴とする請求項12に記載の飛行体運用システム。
- 前記飛行体には空気との摩擦角度及び風力の測定が可能なセンサーが備えられることを特徴とする請求項13に記載の飛行体運用システム。
- 前記ワイヤユニットは、
前記飛行体と前記グラウンドユニットとの間の電気的連結のための電力ワイヤと、
前記電力ワイヤとともに延長され、引張力を通じて前記飛行体が前記グラウンドユニットから所定距離以上遠くなることを防止する固定ワイヤとを含んで構成されることを特徴とする請求項14に記載の飛行体運用システム。 - 前記グラウンドユニットは、
メイングラウンドと、
前記メイングラウンドと離隔して設置され、地上の少なくとも1つ以上の地点に設置されるサブグラウンドとを含んで構成され、
前記メイングラウンドまたはサブグラウンドの中の少なくとも何れか1つには前記飛行体に電力を供給するための電力供給部が備えられることを特徴とする請求項15に記載の飛行体運用システム。 - 前記グラウンドユニットは、
メイングラウンドと、
前記メイングラウンドからそれぞれ離隔される一対のサブグラウンドとで構成され、
前記メインドラウンドと一対のサブグラウンドは仮想の正三角形または二等辺三角形の頂点にあたる位置にそれぞれ設置されることを特徴とする請求項16に記載の飛行体運用システム。 - 前記ワイヤユニットには観測装置が備えられ、前記観測装置は前記ワイヤユニットについて移動可能に備えられることを特徴とする請求項17に記載の飛行体運用システム。
- 前記グラウンドユニットには前記ワイヤユニットの張力調節のためのワインダー装置が備えられることを特徴とする請求項1〜3の中の何れ一項に記載の飛行体運用システム。
- 地上から特定の固定範囲内で浮揚された状態を保持して、通信用中継機能または観測機能を果たすための飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置されるグラウンドユニットと、
一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、
前記飛行体は、
前記飛行体に対して回転可能に備えられて、前記飛行体が制限範囲(Designated Zone)を上下方向に離脱した場合、前記飛行体の風に対する上方及び下方の抵抗を異なるようにして前記飛行体を制限範囲内に泊まるようにする水平翼と、
前記飛行体に対して回転可能に備えられて、前記飛行体が制限範囲(Designated Zone)を水平方向に離脱した場合、前記飛行体の風に対する左右抵抗を異なるようにして前記飛行体を制限範囲内に泊まるようにする垂直翼と、
前記飛行体の位置を検出して、前記検出された位置によって前記水平翼及び垂直翼の回動を制御するコントロールユニットとを含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。 - 前記コントロールユニットは、
前記飛行体の位置を検出するためのGPSモジュールと、
前記GPSモジュールの検出位置が設定された制限範囲内であるか否か及び前記制限範囲の離脱方向と距離を判別して、前記水平翼または垂直翼の中の何れか1つ以上を駆動させる駆動コントローラーとを含んで構成されることを特徴とする請求項20に記載の飛行体運用システム。 - 前記コントロールユニットは、地上から観測されて送信された位置情報から飛行体の位置を把握することを特徴とする請求項20に記載の飛行体運用システム。
- 前記コントロールユニットは、
地上の地形及び地物を観察するための観測部と、
前記観測部で観測された観測結果から前記飛行体の位置を算出する位置算出部とを含んで構成されることを特徴とする請求項20に記載の飛行体運用システム。 - 前記コントロールユニットは、
レーダー測定部をさらに含んで構成され、
前記位置算出部は前記観測部の観測結果と前記レーダー測定部の測定結果から前記飛行体の位置を算出することを特徴とする請求項20に記載の飛行体運用システム。 - 前記コントロールユニットは、レーザー測定部をさらに含んで構成され、
前記位置算出部は前記観測部の観測結果と前記レーザー測定部の測定結果から前記飛行体の位置を算出することを特徴とする請求項20に記載の飛行体運用システム。 - 地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置されるグラウンドユニットと、
一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットと、
前記飛行体の一側に備えられ、気体の流れを通じて浮力を得てこれを飛行体に伝達する浮力発生ユニットとを含んで構成され、
前記浮力発生ユニットは、
風と摩擦して前記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部と、
一端が前記摩擦部と連結される複数の連結線と、
前記連結線の他端が固定されるように前記飛行体の一側に備えられて、前記複数の連結線の長さをそれぞれ調節することができるように形成されるベース部とを含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。 - 前記飛行体は、
前記飛行体の位置を検出して、前記検出された位置によって前記複数の連結線の長さを調節するように前記ベース部を制御するコントロールユニットをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項26に記載の飛行体運用システム。 - 前記コントロールユニットは、
前記飛行体の位置を検出するためのGPSモジュールと、
前記GPSモジュールの検出位置が設定された制限範囲内にあるか否か及び前記制限範囲の離脱方向と距離を判別して、前記ベース部に備えられたワインダーを駆動させる駆動コントローラーとを含んで構成されることを特徴とする請求項27に記載の飛行体運用システム。 - 前記コントロールユニットは、地上から観測されて送信された位置情報から飛行体の位置を把握することを特徴とする請求項27に記載の飛行体運用システム。
- 前記コントロールユニットは、
地上の地形及び地物を観察するための観測部と、
前記観測部で観測された観測結果から前記飛行体の位置を算出する位置算出部とを含んで構成されることを特徴とする請求項27に記載の飛行体運用システム。 - 前記コントロールユニットは、レーダー測定部をさらに含んで構成され、
前記位置算出部は前記観測部の観測結果と前記レーダー測定部の測定結果から前記飛行体の位置を算出することを特徴とする請求項27に記載の飛行体運用システム。 - 前記コントロールユニットは、レーザー測定部をさらに含んで構成され、
前記位置算出部は前記観測部の観測結果と前記レーザー測定部の測定結果から前記飛行体の位置を算出することを特徴とする請求項27に記載の飛行体運用システム。 - 地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置されるグラウンドユニットと、
一端が前記グラウンドユニットに固定されるワイヤユニットと、
一端が前記ワイヤユニットの他端に固定されて分岐され、他端は前記飛行体に固定される複数の調節ワイヤと、
前記飛行体の一側に備えられ、前記調節ワイヤと結合されて、前記調節ワイヤを前記飛行体に長さの調節可能に固定させる駆動定着ユニットとを含んで構成され、
前記飛行体は、前記飛行体の水平方向と垂直方向にそれぞれ備えられる水平翼及び垂直翼を含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。 - 前記飛行体は、前記飛行体の位置を検出して、前記検出された位置により前記複数の調節ワイヤの長さを調節するように前記駆動定着ユニットを制御するコントロールユニットをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項33に記載の飛行体運用システム。
- 前記コントロールユニットは、
前記飛行体の位置を検出するためのGPSモジュールと、
前記GPSモジュールの検出位置が設定された制限範囲内にあるか否か及び前記制限範囲の離脱方向と距離を判別して、前記駆動定着ユニットに備えられたワインダーを駆動させる駆動コントローラーとを含んで構成されることを特徴とする請求項34に記載の飛行体運用システム。 - 前記コントロールユニットは、地上から観測されて送信された位置情報から飛行体の位置を把握することを特徴とする請求項34に記載の飛行体運用システム。
- 前記駆動定着ユニットは、前記飛行体の前後左右側を含んで4つ以上設置されることを特徴とする請求項34に記載の飛行体運用システム。
- 前記制限範囲は、前記飛行体の機能を安定的に行うための前記飛行体の位置の限界範囲であることを特徴とする請求項20〜37の中の何れか一項に記載の飛行体運用システム。
- 前記飛行体は、前記飛行体の運用のための自家動力を生産するためのソーラーパネルまたは風力発電ユニットの中の何れか1つ以上をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項20〜37の中の何れか一項に記載の飛行体運用システム。
- 前記ワイヤユニットは、前記飛行体に電源を供給するための電力線及びグラウンド線を含んで構成されることを特徴とする請求項20〜37の中の何れか一項に記載のに記載の飛行体運用システム。
- 前記グラウンドユニットは複数が互いに所定間隔に離隔して設置されて、前記飛行体を互いに異なる方向に引張支持するように構成され、
前記ワイヤユニットは、電力線またはグラウンド線の中の何れか1つを含んで構成されることを特徴とする請求項20〜37の中の何れか一項に記載の飛行体運用システム。 - 前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ2つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、2つの電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする請求項41に記載の飛行体運用システム。 - 前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ3つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、電力線及びグラウンド線がそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする請求項41に記載の飛行体運用システム。 - 前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ3つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、3相電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする請求項41に記載の飛行体運用システム。
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