JP2017226248A - Captive balloon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、係留気球に関する。 The present invention relates to a mooring balloon.
災害等で基地局の動作が停止した場合に、基地局の機能を代替する中継局を搭載した気球を係留することにより、動作を停止した基地局がカバーしていたエリアの通信障害を解消することが知られている(例えば、特許文献1及び2を参照)。 When the operation of the base station stops due to a disaster, mooring a balloon equipped with a relay station that substitutes for the function of the base station eliminates communication problems in the area covered by the stopped base station It is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、特許文献1及び2に記載される係留気球は、係留索を巻取装置から巻き出して気球を上昇させる間に係留索が絡む等の不具合が係留装置に発生した場合に、巻取装置を適切に制御することは容易ではない。 However, the mooring balloons described in Patent Documents 1 and 2 are used when the mooring line is unwound from the winder and the mooring line is entangled while the mooring line is raised. It is not easy to control properly.
本発明は、このような課題を解決するものであり、係留索を巻取装置から巻き出して気球を上昇させる間に不具合が係留装置に発生した場合に巻取装置を適切に制御することができる係留気球を提供することを目的とする。 This invention solves such a subject, and when a malfunction occurs in a mooring device while unwinding a mooring rope from a winding device and raising a balloon, it can control a winding device appropriately. The purpose is to provide a mooring balloon that can be used.
上記目的を実現するため、本発明に係る係留気球は、気球と、一端が気球の表面に接続された係留索と、係留索を巻き出し又は巻き取る巻取装置と、巻取装置から巻き出された係留索の長さを検出し、検出した係留索の長さを示す係留索長信号を出力する係留索長センサと、巻取装置が係留索を巻き出している間に、係留索の長さが減少したと判定されたときに、係留索の巻き出しの停止を示す巻出停止信号を巻取装置に出力する巻出停止指示部とを有することを特徴とする。 To achieve the above object, a mooring balloon according to the present invention includes a balloon, a mooring line having one end connected to the surface of the balloon, a winding device for unwinding or winding the mooring line, and unwinding from the winding device. A mooring line length sensor that detects the length of the mooring line that is detected and outputs a mooring line length signal indicating the length of the detected mooring line, and while the winding device unwinds the mooring line, And an unwinding stop instructing unit that outputs an unwinding stop signal indicating stoppage of unwinding of the mooring line to the winding device when it is determined that the length has decreased.
また、本発明に係る係留気球は、係留索を巻き出す速度である巻出要求速度で係留索を巻き出すことを示す巻出指示信号を巻取装置に出力する巻出開始指示部と、係留索長信号に対応する係留索の長さから巻取装置が係留索を巻き出すときの実巻出速度を演算する巻出速度演算部と、を更に有し、巻出停止指示部は、巻出要求速度と実巻出速度とが一致しないと判定されたときに、巻出停止信号を巻取装置に出力することが好ましい。 In addition, the mooring balloon according to the present invention includes a unwinding start instruction unit that outputs a unwinding instruction signal indicating that the mooring line is unwound at a unwinding request speed that is a speed for unwinding the mooring line, and a mooring line. An unwinding speed calculation unit that calculates an actual unwinding speed when the winding device unwinds the mooring line from the length of the mooring line corresponding to the cable length signal, and the unwinding stop instruction unit It is preferable to output the unwinding stop signal to the winding device when it is determined that the required unwinding speed and the actual unwinding speed do not match.
また、本発明に係る係留気球は、巻出指示信号を出力してからの経過時間が所定のしきい値巻出時間に達したときに、係留索長信号に対応する係留索の長さが巻取装置に巻出指示信号を出力したときから変化してないと判定したときに、巻出故障信号を出力する巻出故障判定部を更に有することが好ましい。 The mooring balloon according to the present invention has a length of the mooring line corresponding to the mooring line length signal when the elapsed time from the output of the unwinding instruction signal reaches a predetermined threshold unwinding time. It is preferable to further include an unwinding failure determination unit that outputs an unwinding failure signal when it is determined that there has been no change since the unwinding instruction signal is output to the winding device.
また、本発明に係る係留気球は、係留索を巻き取る速度である巻取要求速度で係留索を巻き取ることを示す巻取指示信号を巻取装置に出力する巻取開始指示部と、係留索長信号に対応する係留索の長さから巻取装置が係留索を巻き取るときの実巻取速度を演算する巻取速度演算部と、巻取要求速度と実巻取速度とが一致しないと判定されたときに、係留索の巻き取りの停止を示す巻取停止信号を巻取装置に出力する巻出停止指示部とを更に有することが好ましい。 The mooring balloon according to the present invention includes a winding start instruction unit that outputs a winding instruction signal indicating that the mooring line is to be wound at a winding request speed that is a speed at which the mooring line is wound, and a mooring line. The winding speed calculation unit that calculates the actual winding speed when the winding device winds the mooring cable from the length of the mooring cable corresponding to the cable length signal, and the required winding speed and the actual winding speed do not match It is preferable to further include a winding stop instructing unit that outputs a winding stop signal indicating the stop of winding of the mooring line to the winding device.
また、本発明に係る係留気球は、巻取装置に巻取指示信号を出力してからの経過時間が所定のしきい値巻取時間に達したときに、係留索長信号に対応する係留索の長さが巻取装置に巻出指示信号を出力したときから変化してないと判定されたときに、巻取故障信号を出力する巻取故障判定部を更に有することが好ましい。 In addition, the mooring balloon according to the present invention has a mooring line corresponding to the mooring line length signal when the elapsed time after outputting the winding instruction signal to the winding device reaches a predetermined threshold winding time. It is preferable to further include a winding failure determination unit that outputs a winding failure signal when it is determined that the length of the winding has not changed from when the winding instruction signal is output to the winding device.
また、本発明に係る係留気球では、係留索に掛かる張力を検出して、係留索に所定のしきい値張力以上の張力が掛かるか否かを示す張力信号を出力する張力センサを更に有することが好ましい。 The mooring balloon according to the present invention further includes a tension sensor that detects a tension applied to the mooring line and outputs a tension signal indicating whether the mooring line is applied with a tension equal to or higher than a predetermined threshold tension. Is preferred.
また、本発明に係る係留気球では、巻出停止指示部は、係留索の巻き出し中に張力がしきい値張力未満であることを示す張力信号を受信したときに、係留索の巻き取りの停止を示す巻取停止信号を巻取装置に出力することが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, the unwinding stop instruction unit receives the tension signal indicating that the tension is less than the threshold tension during unwinding of the mooring line, and It is preferable to output a winding stop signal indicating the stop to the winding device.
また、本発明に係る係留気球では、係留索の巻き取り中に張力がしきい値張力未満であることを示す張力信号を受信したときに、巻取停止信号を巻取装置に出力する巻取停止指示部を更に有することが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, when a tension signal indicating that the tension is lower than the threshold tension is received during winding of the mooring line, a winding stop signal is output to the winding device. It is preferable to further include a stop instruction unit.
また、本発明に係る係留気球では、巻取開始指示部は、張力信号の受信に応じて巻取停止信号が出力されてから所定の待機期間が経過した後に、巻取指示信号を巻取装置に出力することが好ましい。 Further, in the moored balloon according to the present invention, the winding start instructing unit outputs the winding instruction signal after a predetermined waiting period has elapsed since the winding stop signal was output in response to reception of the tension signal. Is preferably output.
また、本発明に係る係留気球は、係留索の張力がしきい値張力よりも大きい過負荷張力以上であると判定されたときに、巻取要求速度よりも遅い低巻取速度で係留索を巻き取ることを示す巻取減速指示信号を巻取装置に出力する減速指示部を更に有することが好ましい。 In addition, the mooring balloon according to the present invention, when it is determined that the tension of the mooring line is equal to or higher than the overload tension greater than the threshold tension, It is preferable to further include a deceleration instruction unit that outputs a winding deceleration instruction signal indicating winding to the winding device.
また、本発明に係る係留気球では、気球を係留中に係留索の張力がしきい値張力未満であると判定されたときに、気球の浮力が低下したことを示す浮力低下警報信号を出力する浮力低下警報出力部を更に有することが好ましい。 The mooring balloon according to the present invention outputs a buoyancy reduction warning signal indicating that the buoyancy of the balloon has decreased when it is determined that the tension of the mooring line is less than the threshold tension while the balloon is moored. It is preferable to further include a buoyancy reduction alarm output unit.
また、本発明に係る係留気球では、気球を係留中に係留索長信号に対応する係留索の長さが増加したと判定したときに、気球の高度を修正する指示を示す高度修正指示信号を出力する高度修正指示部を更に有することが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, when it is determined that the length of the mooring line corresponding to the mooring line length signal has increased while the balloon is being moored, an altitude correction instruction signal indicating an instruction to correct the altitude of the balloon is provided. It is preferable to further include an altitude correction instruction unit for outputting.
本発明によれば、係留索を巻取装置から巻き出して気球を上昇させる間に不具合が係留装置に発生した場合に巻取装置を適切に制御することが可能になった。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when a malfunction generate | occur | produced in the mooring device while unwinding a mooring rope from a winding device and raising a balloon, it became possible to control a winding device appropriately.
以下の図面を参照して、本発明に係る係留気球について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。 A mooring balloon according to the present invention will be described with reference to the following drawings. However, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, and extends to equivalents to the invention described in the claims.
(実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
図1は、実施形態に係る係留気球の斜視図である。
(Configuration and function of the mooring balloon according to the embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a mooring balloon according to an embodiment.
係留気球1は、気球10と、係留索20と、着陸装置30と、巻取装置40と、制御装置50とを有する。
The mooring balloon 1 includes a
気球10は、本体部11と、ペイロード用ドーム12と、スクープ13とを有する。本体部11は、合成繊維等の堅固、軽量且つ風を通さない材料で形成される外袋と、外袋に内包され、ヘリウムガスが充填されるヘリウム収容袋とを有し、ヘリウム収容袋にヘリウムガスが充填されると扁平球状の形状を有する。ペイロード用ドーム12は、有底の円筒状の部材であり、底部が本体部11に接するように配置される。ペイロード用ドーム12の凹部には、中継局等が配置される。中継局は、不図示の中継用アンテナ及び対移動局用アンテナを有し、通信可能なエリア内に位置する携帯端末との間の通信網を形成する。スクープ13は、姿勢安定膜とも称され、一方の面から他方の面に空気を透過するように編み込まれたポリエステルにより形成される可撓性の面を有する膜材であり、本体部11の外袋に接合される。
The
係留索20は、主係留索21と、第1副係留索22と、第2副係留索23と、第3副係留索24と、結節部25を有する。一例では、係留索20の全長は100m程度である。主係留索21の一端は、第1副係留索22、第2副係留索23及び第3副係留索24と結節部25を介して接合され、第1副係留索22、第2副係留索23及び第3副係留索24の他端は気球10の本体部11の表面に接合される。
The
着陸装置30は、着陸台31と、固定部材32と、四面ローラ33と、第1ローラ34と、第2ローラ35とを有する。着陸台31は、気球10の収容時に気球10を支持する内径4m程度のリング状の受け部と受け部を支持する脚部とを形成するエアチューブである。気球10は、収納位置に収納されるときに、着陸台31に着陸する。着陸台31の重量は30kg程度である。固定部材32は、一端が着陸台31の脚部に接続され、他端が地表等の固定面に接続され、着陸台31を固定面に固定する。
The
四面ローラ33は、内側に索通過口が形成され、気球10の上昇に伴って係留索20が巻取装置40から巻き出されるとき、及び気球10の下降に伴って係留索20が巻取装置40に巻き取られるときに、索通過口を通る係留索20を摺動自在に案内する。
The four-sided roller 33 has a cable passage inside, and when the
第1ローラ34及び第2ローラ35は、回転可能な円柱状の案内部を有し、気球10の上昇に伴って係留索20が巻取装置40から巻き出されるとき、及び気球10の下降に伴って係留索20が巻取装置40に巻き取られるときに、案内部が回転する。第1ローラ34及び第2ローラ35は、四面ローラ33と巻取装置40との間に配置され、係留索20を所望の方向に案内する。
The
図2は、巻取装置40及び制御装置50の電気的な接続関係を示す図である。図2において、一点鎖線は電気信号を通信可能なケーブルを示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an electrical connection relationship between the winding
巻取装置40は、筐体41と、巻取モータ42と、ブレーキ43と、減速機44と、ドラム45とを有する。巻取装置40の内部には、係留索長センサ46と、張力センサ47と、過電流センサ48とが配置される。筐体41は、鋼材で形成された直方体形状の枠状部材であり、巻取モータ42、減速機44、ドラム45、係留索長センサ46、張力センサ47及び過電流センサ48のそれぞれを所定の位置に固定する。
The winding
巻取モータ42は、電気信号を通信可能なケーブル49を介して制御装置50に接続され、制御装置50から送信される回転速度モータ制御信号に応じて第1方向又は第1方向と反対の第2方向に回転する。モータ制御信号は、巻取モータ42が回転する方向及び巻取モータ42が回転する速度である要求速度を示す信号である。ブレーキ43は、ケーブル49を介して制御装置50に接続され、ロック信号を受信したときに巻取モータ42の回転を強制的に停止し、解除信号を受信したときに巻取モータ42を回転可能とする。減速機44は、巻取モータ42とドラム45との間に配置され、巻取モータ42の回転を減速しながらドラム45に伝達する。ドラム45は、巻取モータ42が第1方向に回転することに応じて巻出方向に回転して係留索20を巻き出し、巻取モータ42が第2方向に回転することに応じて巻取方向に回転して係留索20を巻き取る。
The take-up
図3は係留索長センサ46及び張力センサ47を示す図である。図3(a)は気球10が着陸台31に着陸して収納された状態を示し、図3(b)は気球10を上昇させるために係留索20を巻き出している状態を示し、図3(c)は気球10を下降させるために係留索20を巻き取っている状態を示す。
FIG. 3 is a view showing the mooring
係留索長センサ46は、回転部461と、回転検出部462と、不図示のエンコーダとを有する。回転部461は、支持軸463に回転可能に支持され、係留索20の巻き出し及び巻き取りに応じて回転する。回転検出部462は、一端が支持軸に固定された支持腕464に支持され、回転部461の回転量を検出すると共に回転方向を検出する。回転検出部462は、回転部461の回転量に応じた係留索20の長さを示す係留索長信号、及び回転部461の回転方向に応じて巻出方向又は巻取方向の何れかに回転するかを示す回転方向信号を制御装置50に出力する。
The mooring
張力センサ47は、固定部471と、可動部472と、弾性部材473とを有する。固定部471は、筐体474に固定される。可動部472は、一端が弾性部材473に接合され且つ他端が回転部461を介して係留索20に接触する支持軸463に支持される。可動部472は、図3(a)に示す気球10が収納された状態では、係留索20に張力が掛からずに弾性部材473が収縮しないため、固定部471と離隔した位置に配置される。一方、図3(b)に示す係留索20の巻出状態、及び図3(c)に示す係留索20の巻取状態では、可動部472は、係留索20に所定のしきい値張力以上の張力が掛かることで弾性部材473が収縮するため、固定部471と接触した位置に配置される。固定部471は、図3(b)に示す係留索20の巻出状態、及び図3(c)に示す係留索20の巻取状態において、可動部472と接触したときに、係留索20の張力が所定のしきい値張力以上であることを示す張力信号を出力する。一方、固定部471は、可動部472と接触していないときに、係留索20の張力が所定のしきい値張力未満であることを示す張力信号を出力する。
The
過電流センサ48は、係留索20の巻き出し及び巻き取りのときに巻取モータ42に流れる電流の電流値が、所定の過電流しきい値以上になったときに、巻取モータ42に過電流が流れたことを示す過電流信号を制御装置50に出力する。
The
制御装置50は、通信部51と、記憶部52と、入力部53と、出力部54と、処理部60とを有する。制御装置50は、巻取装置40を制御して、係留索20を巻き出して気球10を所定の高度で係留する共に、係留索20を巻き取って気球10を着陸台31上の収納位置に収納する。
The
通信部51は、ケーブル49を介して巻取モータ42、ブレーキ43、係留索長センサ46、張力センサ47及び過電流センサ48に接続される。通信部51は、イーサネット(登録商標)等の通信方式に従った有線通信を行うためのインターフェース回路を有し、巻取モータ42、ブレーキ43、係留索長センサ46、張力センサ47及び過電流センサ48との間で有線通信を行う。通信部51は、係留索長センサ46から入力された係留索長信号及び回転方向信号、張力センサ47から入力された張力信号、並びに過電流センサ48から入力された過電流信号を処理部60に供給する。また、通信部51は、処理部60から取得したモータ制御信号を巻取モータ42に出力すると共に、処理部60から取得したロック信号及び解除信号をブレーキ43に出力する。
The
記憶部52は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク装置及び光ディスク装置の内の少なくとも一つを有する。記憶部52は、処理部60による処理に用いられるドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部52は、ドライバプログラムとして、通信部51を制御する通信デバイスドライバプログラム等を記憶する。また、記憶部52は、気球10を所定の高度に係留する係留処理を実行する気球係留プログラムを記憶する。さらに、記憶部52は、所定の高度に係留されていた気球10を収納する収納処理を実行する気球収納プログラムを記憶する。コンピュータプログラムは、例えばCD−ROM、DVD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部52にインストールされてもよい。
The
入力部53は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。オペレータは、入力部53を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部53は、オペレータにより操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、オペレータの指示として、処理部60に供給される。
The
出力部54は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機EL(Electro−Luminescence)ディスプレイ等である。出力部54は、処理部60から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。
The
処理部60は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を備える。処理部60は、制御装置50の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えばCPUである。処理部60は、制御装置50の各種処理が記憶部52に記憶されているプログラム等に基づいて適切な手順で実行されるように、通信部51等の動作を制御する。処理部60は、記憶部52に記憶されているオペレーティングシステムプログラムやドライバプログラム、アプリケーションプログラム等のプログラムに基づいて処理を実行する。また、処理部60は、アプリケーションプログラム等の複数のプログラムを並列に実行することができる。
The processing unit 60 includes one or a plurality of processors and their peripheral circuits. The processing unit 60 controls the overall operation of the
処理部60は、指示取得部61と、巻出開始指示部62と、巻出故障判定部63と、係留索喰込監視部64と、巻出速度演算部65と、巻出速度判定部66と、巻出張力判定部67と、巻出停止指示部68と、待機時間計時部69とを有する。また、処理部60は、浮力低下検知部71と、浮力低下警報出力部72と、高度修正指示部73とを有する。さらに、処理部60は、巻取開始指示部81と、巻取故障判定部82と、巻取速度演算部83と、巻取速度判定部84と、巻取張力判定部85と、減速指示部86と、巻取停止指示部87とを有する。処理部60が有するこれらの各部は、処理部60が有するプロセッサ上で実行されるプログラムによって実装される機能モジュールである。あるいは、処理部60が有するこれらの各部は、独立した集積回路、マイクロプロセッサ、又はファームウェアとして制御装置50に実装されてもよい。
The processing unit 60 includes an instruction obtaining unit 61, an unwinding start instructing unit 62, an unwinding failure determining unit 63, a mooring cable biting monitoring unit 64, an unwinding
図4は気球10を係留するために係留索20を巻き出す係留索巻出処理のフローチャートであり、図5は気球10の係留中の気球係留処理のフローチャートであり、図6は気球10を収納するために係留索20を巻き取る係留索巻取処理のフローチャートである。図4に示す係留索巻出処理、図5に示す気球係留処理及び図6に示す係留索巻取処理は一連の処理として実行される。
4 is a flowchart of the mooring line unwinding process for unwinding the
(気球10を係留するために係留索20を巻き出す係留索巻出処理)
まず、指示取得部61は、気球10を所定の高度に係留するためのオペレータによる操作に応じて入力部53から入力される気球係留指示信号を取得したか否かを判定する(S101)。気球係留指示信号を取得したと判定される(S101−YES)と、巻出開始指示部62は、気球10を上昇させるために、巻取モータ42を所定の速度で第1方向に回転させることを示す制御信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S102)。ドラム45は、巻取モータ42が第1方向に回転することに応じて巻出方向に回転して係留索20を巻出要求速度で巻き出す。
(Mooring line unwinding process for unwinding the
First, the instruction acquisition unit 61 determines whether or not a balloon mooring instruction signal input from the
次いで、巻出故障判定部63は、巻出開始指示部62が巻出指示信号を出力してからの経過時間が所定のしきい値巻出時間に達したときに、巻出指示信号を出力したときから気球10と巻取装置40との間の係留索の長さが変化したか否かを判定する(S103)。具体的には、巻出故障判定部63は、巻出開始指示部62が巻出指示信号を出力してから経過した時間が所定のしきい値巻出時間に達するまでに、係留索20の長さが変化したことを示す係留索長信号が係留索長センサ46から入力されたか否かを判定する。巻出故障判定部63は、巻出開始指示部62が巻出指示信号を出力してからの経過時間が所定のしきい値巻出時間に達するまでに係留索長信号が入力されたときに、係留索の長さが変化したと判定する。一方、巻出故障判定部63は、巻出開始指示部62が巻出指示信号を出力してからの経過時間が所定のしきい値巻出時間に達するまでに係留索長信号が入力されなかったときに、係留索の長さが変化していないと判定する。
Next, the unwinding failure determination unit 63 outputs an unwinding instruction signal when an elapsed time after the unwinding start instruction unit 62 outputs the unwinding instruction signal reaches a predetermined threshold unwinding time. It is determined whether or not the length of the mooring line between the
巻出故障判定部63は、係留索の長さが変化していないと判定する(S103−NO)と、係留索20の巻き出しが開始しないことを示す巻出故障信号を出力部54に出力する(S104)。出力部54は、巻出故障信号が入力されると、係留索20の巻き出しが開始しないことを示す画像を表示する。例えば、係留索20に引掛り等がある場合、巻取装置40が巻取モータ42を回転させても係留索20の巻き出しは開始しない。
When the unwinding failure determination unit 63 determines that the length of the mooring line has not changed (S103-NO), the unwinding failure determination unit 63 outputs an unwinding failure signal indicating that the unwinding of the
係留索の長さが変化したと判定される(S103−YES)と、係留索喰込監視部64は、係留索20の巻出長が減少したか否かを判定する(S105)。例えば、図7(a)に示すようにドラム45に巻き回された係留索20に喰い込みジャム等がある場合、ドラムが係留索20を巻き出す巻出方向に回転した場合でも、係留索20が巻き取られることがある。図7(a)において、無張力領域701は、係留索20に張力が掛っていない状態で巻き取られたために互いの間隔が粗な状態で巻き取られた係留索20を含む領域を示す。また、係留索702は、無張力領域701に位置することで、喰い込みジャムの原因となった係留索を示す。係留索702は、互いの間隔が粗な状態で巻き取られた無張力領域701に配置され、且つ巻き出し時に係留索20に掛かる張力により無張力領域701に位置する他の係留索の間に喰い込むことにより巻き出されずにドラム45の内部に固定される。係留索702がドラム45の内部に固定されるため、ドラム45は巻出方向に回転するにもかかわらず、係留索20は、係留索702を基点としてドラム45に巻き取られる。ドラム45は巻出方向に回転するにもかかわらず、係留索20がドラム45に巻き取られると、係留索長センサ46は係留索20の巻出長が減少することを検出する。
When it is determined that the length of the mooring line has changed (S103-YES), the mooring line entrapment monitoring unit 64 determines whether the unwinding length of the
係留索20の巻出長が減少していないと判定される(S105−NO)と、巻出速度演算部65は、係留索長信号に対応する係留索の長さから巻取装置40が係留索20を巻き出すときの実巻出速度を演算する(S106)。次いで、巻出速度判定部66は、S102で巻取装置40に出力された制御信号に対応する巻出要求速度と、S106で演算された実巻出速度とが一致するか否かを判定する(S107)。例えば、係留索長センサ46の不図示のエンコーダが故障した場合、巻出要求速度と実巻出速度とが一致しないことがある。
When it is determined that the unwinding length of the
巻出要求速度と実巻出速度とが一致すると判定される(S107−YES)と、巻出張力判定部67は、係留索20を巻き出すときの張力が所定のしきい値張力以上であるか否かを判定する(S108)。具体的には、巻出張力判定部67は、係留索20の張力が所定のしきい値張力以上であることを示す張力信号が張力センサ47から入力されているときに、係留索20の張力がしきい値張力以上であると判定する(S108−YES)。一方、巻出張力判定部67は、係留索20の張力が所定のしきい値張力未満であることを示す張力信号が張力センサ47から入力されたときに、係留索20の張力がしきい値張力未満であると判定する(S108−NO)。例えば、係留索20を巻き出す間に気球10の周囲に下降気流が生じたとき、又は気球10に収容されたヘリウムが漏出したときに、気球10の浮力が減少して係留索20を巻き出すときの張力が低下する。気球10の浮力が減少して係留索20を巻き出すときの張力が低下すると、図7(b)に示すように巻取装置40から巻き出された係留索20が巻取装置40の周囲に滞留してジャムの原因になる。
When it is determined that the unwinding request speed matches the actual unwinding speed (YES in S107), the unwinding
係留索20の張力がしきい値張力以上であると判定される(S108−YES)と、巻出停止指示部68は、係留索長信号に対応する係留索の長さが、気球10が係留される高度に対応する係留長と一致したか否かを判定する(S109)。すなわち、係留索長信号に対応する係留索の長さが、気球10が係留される高度に対応する係留長と一致するとき、気球10は所望の高度に係留される。係留索長信号に対応する係留索の長さが所定の係留長と一致していないと判定される(S109−NO)と、処理はS105に戻る。以降、巻出長の減少(S105−YES)、巻出速度の不一致(S107−NO)、張力がしきい値張力以下(S108−NO)、又は係留索の長さの一致(S109−YES)が判定されるまでS105〜S109の処理が繰り返される。
When it is determined that the tension of the
係留索喰込監視部64は、巻出長が減少したと判定される(S105−YES)と、係留索20の喰い込みジャムがドラム45で発生したことを示す係留索喰込警報信号を出力部54に出力する(S110)。出力部54は、係留索喰込警報信号が入力されると、係留索20の喰い込みジャムがドラム45で発生したことを示す画像を表示する。次いで、巻出停止指示部68は、係留索20の巻き出しを停止する指示を示す巻出停止指示信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S111)。巻取モータ42は、巻出停止指示信号が入力されると、係留索20の巻き出しを停止し、処理は終了する。
When it is determined that the unwinding length has decreased (S105-YES), the mooring cable encroachment monitoring unit 64 outputs a mooring cable encroaching alarm signal indicating that the entrapment jam of the
巻出速度判定部66は、巻出要求速度と実巻出速度とが一致しないと判定する(S107−NO)と、エンコーダ等の係留索長センサ46の構成要素が故障したことを示す係留索長センサ故障信号を出力部54に出力する(S112)。出力部54は、係留索長センサ故障信号が入力されると、係留索長センサの46の構成要素が故障したことを示す画像を表示する。次いで、巻出停止指示部68は、係留索20の巻き出しを停止する指示を示す巻出停止指示信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S111)。巻取モータ42は、巻出停止指示信号が入力されると、係留索20の巻き出しを停止し、係留索巻出処理は終了する。
When the unwinding
巻取張力がしきい値未満であると判定される(S108−NO)と、巻出停止指示部68は、係留索20の巻き出しを停止する指示を示す巻出停止指示信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S113)。巻取モータ42は、巻出停止指示信号が入力されると、係留索20の巻き出しを停止する。次いで、待機時間計時部69は、S113の処理で巻出停止信号が出力されてから所定の待機期間が経過することを計時する(S114)。S113の処理で巻出停止信号が出力されてから所定の待機期間が経過した後に、処理はS102に戻って、巻出開始指示部62は、巻出指示信号を巻取装置40に出力する(S102)。
When it is determined that the winding tension is less than the threshold value (S108-NO), the unwinding
巻き出した係留索の長さが気球10を係留する高度に相当する係留長と一致すると判定される(S109−YES)と、巻出停止指示部68は、係留索20の巻き出しを停止する指示を示す巻出停止指示信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S112)。また、巻出停止指示部68は、ロック信号をブレーキ43に出力する。巻取モータ42は、巻出停止指示信号が入力されると、係留索20の巻き出しを停止し、ロック信号が入力されるとブレーキ43は巻取モータ42の回転を停止する。ブレーキ43が巻取モータ42の回転を停止することで、気球10は係留長に対応する高度に係留され、係留索20を巻き出す係留索巻出処理は終了する。
When it is determined that the length of the mooring line that has been unwound matches the mooring length corresponding to the altitude at which the
(気球10の係留中の気球係留処理)
次いで、浮力低下検知部71は、気球10を係留中に係留索20の張力がしきい値張力以上であるか否かを判定する(S116)。具体的には、浮力低下検知部71は、係留索20の張力が所定のしきい値張力以上であることを示す張力信号が張力センサ47から入力されているときに、係留索20の張力がしきい値張力以上であると判定する(S116−YES)。一方、浮力低下検知部71は、係留索20の張力が所定のしきい値張力未満であることを示す張力信号が張力センサ47から入力されたときに、係留索20の張力がしきい値張力未満であると判定される(S116−NO)。浮力低下警報出力部72は、張力信号が張力センサ47から入力されて係留索20の張力がしきい値張力未満であると判定される(S116−NO)毎に、気球10の浮力が低下したことを示す浮力低下警報信号を出力部54に出力する(S117)。出力部54は、浮力低下警報信号が入力されると、気球10の浮力が低下したことを示す画像を表示する。
(Balloon mooring process during
Next, the buoyancy reduction detection unit 71 determines whether or not the tension of the
次いで、高度修正指示部73は、気球10と巻取装置40との間の係留索20の長さが、気球10を係留する高度に相当する係留長から増加したか否かを判定する(S118)例えば、ブレーキ43が故障しているときに、係留中の気球10の高度が上昇する。具体的には、高度修正指示部73は、気球10の係留中に、係留索長センサ46から係留索長信号及び巻出方向に回転したことを示す回転方向信号が入力されたか否かを判定する。高度修正指示部73は、係留索長センサ46から係留索長信号及び巻出方向に回転したことを示す回転方向信号が入力されたと判定したときに、係留索20の長さが気球10を係留する高度に相当する係留長から増加したと判定する(S118−YES)。また、係留索長信号及び巻出方向に回転したことを示す回転方向信号が入力さていないと判定したときに、係留索20の長さが気球10を係留する高度に相当する係留長から増加していないと判定する(S118−NO)。高度修正指示部73は、係留索20の長さが気球10を係留する高度に相当する係留長から増加したと判定する(S118−YES)と、気球10の高度を修正する指示を示す高度修正指示信号を出力部54に出力する(S119)。出力部54は、高度修正指示信号が入力されると、気球10の高度を修正する指示を示す画像を表示する。
Next, the altitude correction instruction unit 73 determines whether the length of the
次いで、指示取得部61は、気球10を収納するためのオペレータによる操作に応じて入力部53から入力される気球収納指示信号を取得したか否かを判定する(S120)。気球収納指示信号を取得していないと判定される(S120−NO)と、処理はS116に戻る。以降、気球収納指示信号を取得したと判定される(S120−YES)まで、気球10は係留され続けて、S116〜S120の処理が繰り返される。
Next, the instruction acquisition unit 61 determines whether or not a balloon storage instruction signal input from the
(気球10を収納するために係留索20を巻き取る係留索巻取処理)
気球収納指示信号を取得したと判定される(S120−YES)と、巻取開始指示部81は、気球10を下降させるために巻取モータ42を所定の速度で第2方向に回転させることを示す制御信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S121)。また、巻出停止指示部68は、解除信号をブレーキ43に出力する。ブレーキ43は解除信号が入力されると、巻取モータ42を回転可能とする。ドラム45は、巻取モータ42が第2方向に回転することに応じて巻出方向に回転して係留索20を巻取要求速度で巻き取る。
(Mooring cable winding process for winding the
When it is determined that the balloon storage instruction signal has been acquired (S120—YES), the winding
次いで、巻取故障判定部82は、巻取開始指示部81が巻取指示信号を出力してからの経過時間が所定のしきい値巻取時間に達したときに、巻取指示信号を出力したときから気球10と巻取装置40との間の係留索の長さが変化したか否かを判定する(S122)。具体的には、巻取故障判定部82は、巻取開始指示部81が巻取指示信号を出力してからの経過時間が所定のしきい値巻出時間に達するまでに、係留索20の長さが変化したことを示す係留索長信号が係留索長センサ46から入力されたか否かを判定する。巻取故障判定部82は、巻取開始指示部81が巻取指示信号を出力してからの経過時間が所定のしきい値巻取時間に達するまでに係留索長信号が入力されたときに、係留索の長さが変化したと判定する(S122−YES)。一方、巻取故障判定部82は、巻取開始指示部81が巻取指示信号を出力してからの経過時間が所定のしきい値巻取時間に達するまでに係留索長信号が入力されなかったときに、係留索の長さが変化していないと判定する(S122−NO)。
Next, the winding
巻取故障判定部82は、係留索の長さが変化していないと判定する(S122−NO)と、係留索20の巻き取りが開始しないことを示す巻取故障信号を出力部54に出力する(S123)。出力部54は、巻取故障信号が入力されると、係留索20の巻き取りが開始しないことを示す画像を表示する。係留索20に引掛り等がある場合、巻取装置40が巻取モータ42を回転させても係留索20の巻き取りは開始しない。
When the winding
係留索の長さが変化したと判定される(S122−YES)と、巻取速度演算部83は、係留索長信号に対応する係留索の長さから巻取装置40が係留索20を巻き取るときの実巻取速度を演算する(S124)。次いで、巻取速度判定部84は、S121で巻取装置40に出力された制御信号に対応する巻取要求速度と、S124で演算された実巻取速度とが一致するか否かを判定する(S125)。
When it is determined that the length of the mooring line has changed (S122—YES), the winding
巻取要求速度と実巻取速度とが一致すると判定される(S125−YES)と、巻取張力判定部85は、係留索20を巻き取るときの張力が所定のしきい値張力以上であるか否かを判定する(S126)。具体的には、巻取張力判定部85は、係留索20の張力が所定のしきい値張力以上であることを示す張力信号が張力センサ47から入力されているときに、係留索20の張力がしきい値張力以上であると判定する(S126−YES)。一方、巻取張力判定部85は、係留索20の張力が所定のしきい値張力未満であることを示す張力信号が張力センサ47から入力されたときに、係留索20の張力がしきい値張力未満であると判定する(S126−NO)。例えば、係留索20を巻き取る間に気球10の周囲に下降気流が生じたとき、降雪により気球10に着雪したとき、降雨により気球10が大量の水分を含んだとき等に、気球の浮力が低下して係留索20を巻き取るときの張力が低下する。係留索20を巻き取るときの張力が低下すると、ドラム45が巻き取った係留索20を順序良く配列することができなくなり、ドラム45の内部で係留索20の喰い込みジャムが発生するおそれがある。
When it is determined that the winding request speed and the actual winding speed match (S125—YES), the winding
係留索20の張力がしきい値張力以上であると判定される(S126−YES)と、減速指示部86は、係留索20の張力がしきい値張力よりも大きい過負荷張力以上であるか否かを判定する(S127)。具体的には、減速指示部86は、巻取モータ42に過電流が流れたことを示す過電流信号が過電流センサ48から入力されているときに、係留索20の張力が過過負荷張力以上であると判定する(S127−YES)。一方、減速指示部86は、過電流信号が過電流センサ48から入力されていないときに、係留索20の張力が過負荷張力未満であると判定する(S127−NO)。例えば、係留索20を巻き取る間に気球10が強風を受けるとき、係留索に掛かる張力が大きくなることがある。係留索に掛かる張力が大きくなると、ドラム45を回転する巻取モータ42に過電流が流れて焼損するおそれがある。
If it is determined that the tension of the
係留索20の張力が過負荷張力未満であると判定される(S127−NO)と、巻取停止指示部87は、係留索長信号に対応する係留索の長さが、気球10が収納されたときの長さである収納長と一致したか否かを判定する(S128)。係留索長信号に対応する係留索の長さが所定の収納長と一致していないと判定される(S128−NO)と、処理はS124に戻る。以降、巻取速度の不一致(S125−NO)、張力がしきい値未満(S126−NO)又は過負荷張力以上(S127−YES)、若しくは係留索の長さの一致(S128−YES)が判定されるまでS124〜S128の処理が繰り返される。
When it is determined that the tension of the
巻取速度判定部84は、巻取要求速度と実巻取速度とが一致しないと判定する(S125−NO)と、エンコーダ等の係留索長センサ46の構成要素が故障したことを示す係留索長センサ故障信号を出力部54に出力する(S129)。出力部54は、係留索長センサ故障信号が入力されると、係留索長センサの46の構成要素が故障したことを示す画像を表示する。次いで、巻取停止指示部87は、係留索20の巻き取りを停止する指示を示す巻取停止指示信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S130)。巻取モータ42は、巻取停止指示信号が入力されると、係留索20の巻き取りを停止し、係留索巻出処理は終了する。
When the winding
巻出張力がしきい値未満であると判定される(S126−NO)と、巻取停止指示部87は、係留索20の巻き取りを停止する指示を示す巻取停止指示信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S131)。巻取モータ42は、巻取停止指示信号が入力されると、係留索20の巻き取りを停止する。次いで、待機時間計時部69は、S131の処理で巻取停止信号が出力されてから所定の待機期間が経過することを計時する(S132)。S131の処理で巻取停止信号が出力されてから所定の待機期間が経過した後に、処理はS121に戻って、巻取開始指示部81は、巻取指示信号を巻取装置40に出力する(S121)。
When it is determined that the unwinding tension is less than the threshold value (S126-NO), the winding stop instructing
張力が過負荷張力以上であると判定される(S127−YES)と、減速指示部86は、巻取要求速度よりも遅い低巻取速度で係留索20を巻き取ることを示す巻取減速指示信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S133)。巻取モータ42は、巻取減速指示信号が入力されると、係留索20の巻取速度を巻取要求速度から低巻取速度に変更する。次いで、減速指示部86は、S133の処理で巻取減速指示信号が出力されてから所定の減速継続期間が経過することを計時する(S134)。減速指示部86は、S130の処理で巻取減速指示信号が出力されてから所定の減速継続期間が経過した後に、係留索20の巻取速度を低巻取速度から巻取要求速度に加速することを示す巻取加速指示信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S135)。巻取モータ42は、巻取加速指示信号が入力されると、係留索20の巻取速度を低巻取速度から巻取要求速度に変更する。そして、処理はS124に戻る。
When it is determined that the tension is equal to or greater than the overload tension (S127-YES), the
巻き出した係留索の長さが気球10を係留する高度に相当する収納長と一致すると判定される(S128−YES)と、巻取停止指示部87は、係留索20の巻き取りを停止する指示を示す巻取停止指示信号を巻取装置40の巻取モータ42に出力する(S136)。巻取モータ42は、巻取停止指示信号が入力されると、係留索20の巻き取りを停止し、係留索20を巻き取る係留索巻取処理は終了する。
When it is determined that the length of the unwinding mooring line matches the storage length corresponding to the altitude at which the
(実施形態に係る係留気球の作用効果)
図8は、係留気球1における気球10の状態、発生事象、係留索長センサ46の動作、張力センサ47の状態、及び制御装置50の制御動作を示す図である。
(Operational effect of the mooring balloon according to the embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing the state of the
係留気球1は、気球10の上昇を開始するときに、ドラム45における係留索20の引掛り等により係留索20が巻き出されずに所定のしきい値巻出時間以内に係留索長センサ46が係留索20の巻き出しを検出できないときに、巻出故障信号を出力する。係留気球1は、気球10の上昇を開始するときに係留索20が巻き出されない場合に巻出故障信号を出力するので、ドラム45における係留索20の引掛り等の故障が早期に発見可能である。
When the mooring balloon 1 starts to ascend the
また、係留気球1は、気球10を上昇する間に、ドラム45における係留索20の喰い込みジャム等によりドラム45が巻出方向に回転するにもかかわらず、係留索20がドラム45に巻き取られるときに、係留索喰込警報を出力すると共に巻出動作を停止する。不図示のオペレータは、係留気球1が係留索20の巻出動作を停止した後に、喰い込みジャム等の故障の原因を解消して、気球10を上昇するために係留索20の巻き出し動作を再開する。係留気球1は、ドラム45が巻出方向に回転するにもかかわらず、係留索20がドラム45に巻き取られるときに巻出動作を停止するので、ドラム45に巻き回された係留索20の巻回配置が錯綜することなく、喰い込みジャム等の故障の原因を解消できる。
Further, the mooring balloon 1 is wound around the
また、係留気球1は、気球10を上昇する間に、設定した巻出速度と実際の巻出速度が相違したときに、係留索長センサ46の故障を示す警報を出力する共に巻出動作を停止する。係留気球1は、設定した巻出速度と実際の巻出速度が相違したときに巻出動作を停止するので、係留索長センサ46の故障の早期発見が可能になると共に、所望の高度と異なる高度に気球10が係留されることを防止できる。
The mooring balloon 1 outputs an alarm indicating a failure of the mooring
また、係留気球1は、気球10を上昇する間に、気球10の周囲に下降気流が生じる等により係留索20に掛かる張力が所定のしきい値張力未満になったときに、係留索20の巻出動作を一時的に停止する。係留気球1は、係留索20に掛かる張力がしきい値張力未満になったときに係留索20の巻出動作を一時的に停止するので、小さな張力で巻取装置40から巻き出された係留索20が巻取装置40の周囲に滞留してジャムの原因になることを防止できる。
In addition, the mooring balloon 1 is moved when the tension applied to the
また、係留気球1は、気球10の係留中に、気球10の浮力が低下する毎に警報信号を出力するので、気球10が係留中に気球10の浮力が低下したことを不図示のオペレータが認識することができる。
In addition, the mooring balloon 1 outputs an alarm signal every time the buoyancy of the
また、係留気球1は、気球10の係留中に、気球10の高度が変化したことに応じて警報信号を出力するので、ブレーキ43の故障を早期に発見できると共に、係留中の気球10の高度を修正することができる。
The mooring balloon 1 outputs an alarm signal in response to the change in altitude of the
また、係留気球1は、気球10の下降を開始するときに、ドラム45における係留索20の引掛り等により係留索20が巻き取られずに所定のしきい値巻出時間以内に係留索長センサ46が係留索20の巻き取りを検出できないときに、巻出故障信号を出力する。係留気球1は、気球10の下降を開始するときに係留索20が巻き取られない場合に巻取故障信号を出力するので、ドラム45における係留索20の引掛り等の故障が早期に発見可能である。
Further, when the mooring balloon 1 starts to descend the
また、係留気球1は、気球10を下降する間に、設定した巻取速度と実際の巻取速度が相違したときに、係留索長センサ46の故障を示す警報を出力する共に巻取動作を停止する。係留気球1は、設定した巻取速度と実際の巻取速度が相違したときに巻取動作を停止するので、係留索長センサ46の故障の早期発見が可能になると共に、気球10を収納したときの係留索20の長さが所望の長さと相違することを防止できる。
The mooring balloon 1 outputs a warning indicating a failure of the mooring
また、係留気球1は、気球10を下降する間に、気球10の周囲に下降気流が生じる等により係留索20に掛かる張力が所定のしきい値張力未満になったときに、係留索20の巻取動作を一時的に停止する。係留気球1は、係留索20に掛かる張力がしきい値張力以上のときに巻取動作をするので、ドラム45が巻き取った係留索20を順序良く配列することが可能となり、不規則は配列に起因する喰い込みジャムの発生を防止できる。
In addition, the mooring balloon 1 is moved when the tension applied to the
また、係留気球1は、気球10を下降する間に、気球10が強風を受ける等により係留索20に掛かる張力が過負荷しきい値以上になったときに、巻取速度を遅くするので、ドラム45を回転する巻取モータ42に過電流が流れて焼損することを防止できる。
In addition, the mooring balloon 1 slows the winding speed when the tension applied to the
1 係留気球
10 気球
20 係留索
30 着陸装置
40 巻取装置
42 巻取モータ
43 ブレーキ
45 ドラム
46 係留索長センサ
47 張力センサ
48 過電流センサ
50 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (13)
一端が前記気球の表面に接続された係留索と、
前記係留索を巻き出し又は巻き取る巻取装置と、
前記巻取装置から巻き出された前記係留索の長さを検出し、検出した前記係留索の長さを示す係留索長信号を出力する係留索長センサと、
前記巻取装置が前記係留索を巻き出している間に、前記係留索の長さが減少したと判定されたときに、前記係留索の巻き出しの停止を示す巻出停止信号を前記巻取装置に出力する巻出停止指示部と、
を有することを特徴とする係留気球。 With balloons,
A mooring line with one end connected to the surface of the balloon;
A winding device for unwinding or winding the mooring line;
A mooring line length sensor that detects the length of the mooring line unwound from the winding device and outputs a mooring line length signal indicating the detected length of the mooring line;
When it is determined that the length of the mooring line has decreased while the winding device is unwinding the mooring line, an unwinding stop signal indicating a stop of unwinding of the mooring line is transmitted to the winding line. An unwinding stop instructing unit that outputs to the device;
A mooring balloon characterized by comprising:
前記係留索長信号に対応する前記係留索の長さから前記巻取装置が前記係留索を巻き出すときの実巻出速度を演算する巻出速度演算部と、を更に有し、
前記巻出停止指示部は、前記巻出要求速度と前記実巻出速度とが一致しないと判定されたときに、前記巻出停止信号を前記巻取装置に出力する、請求項1に記載の係留気球。 An unwinding start instruction unit that outputs an unwinding instruction signal indicating unwinding of the mooring line at an unwinding request speed that is a speed of unwinding the mooring line;
An unwinding speed calculation unit that calculates an actual unwinding speed when the winding device unwinds the mooring line from the length of the mooring line corresponding to the mooring line length signal;
The unwinding stop instruction unit outputs the unwinding stop signal to the winding device when it is determined that the unwinding request speed and the actual unwinding speed do not match. Moored balloon.
前記係留索長信号に対応する前記係留索の長さから前記巻取装置が前記係留索を巻き取るときの実巻取速度を演算する巻取速度演算部と、
前記巻取要求速度と前記実巻取速度とが一致しないと判定されたときに、前記係留索の巻き取りの停止を示す巻取停止信号を前記巻取装置に出力する巻出停止指示部と、を更に有する、請求項2又は3に記載の係留気球。 A winding start instruction unit that outputs a winding instruction signal indicating winding of the mooring line to the winding device at a winding request speed that is a speed of winding the mooring line;
A winding speed calculation unit that calculates an actual winding speed when the winding device winds the mooring line from the length of the mooring line corresponding to the mooring line length signal;
A winding stop instruction unit that outputs a winding stop signal indicating a stop of winding of the mooring line to the winding device when it is determined that the winding required speed does not match the actual winding speed; The mooring balloon according to claim 2, further comprising:
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