JP2019206235A - 高高度到達装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の好ましい態様は、前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに燃料を供給するポンプ装置を含み、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記燃料を燃焼させることにより回転翼またはロータを回転させる内燃機関を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンにジェット燃料を供給するポンプ装置を含み、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記ジェット燃料を燃焼させることにより推力を得るジェットエンジンを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに固体燃料を供給するポンプ装置を含み、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記固体燃料を燃焼させることにより推力を得る固体ロケットエンジンを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに液体燃料および液体酸化剤を供給するポンプ装置を含み、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記液体燃料および前記液体酸化剤の混合燃料を燃焼させることにより推力を得る液体ロケットエンジンを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに加圧流体を供給するポンプ装置を含み、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記加圧流体を噴射することにより推力を得る噴射ノズルを有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数のドローンは、前記トップドローンおよび前記中継ドローンを前記有線ケーブルによって直列に連結した主ドローン群と、該主ドローン群の途中から分岐して、少なくとも1つの副ドローンを有線ケーブルによって連結した副ドローン群とから構成されることを特徴とすることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数のドローンは、前記トップドローンおよび前記中継ドローンを前記有線ケーブルによって直列に連結した主ドローン群と、該主ドローン群の途中から分岐して、少なくとも1つの補助ドローンを有線ケーブルによって連結した補助ドローン群とから構成され、前記補助ドローンは、前記物体に連結されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記トップドローンを、地表からの距離が100km以上の空間である宇宙空間まで飛行させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記トップドローンに連結される物体は、ステージであり、前記ステージに、地上から物資を搬送するための昇降機構が連結されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ステージには、飛翔体を射出するための発射装置が配置されており、前記発射装置は、前記飛翔体を地球周回軌道に乗せるための円軌道速度以上の速度を前記飛翔体に与えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ステージには、前記宇宙空間を飛翔する飛翔体を捕獲するためのドッキング機構が配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記受信装置で受信された電力を利用して、水を電気分解する水素・酸素発生装置をさらに備え、前記動力供給装置は、前記水素・酸素発生装置で得られた水素および酸素を前記トップドローンに供給するポンプ装置を含み、前記トップドローンは、前記水素および前記酸素の混合燃料を燃焼させることにより推力を得る気体ロケットエンジンを有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、該トップドローンおよび/または中継ドローンが高速で地上に落下することを防止するための安全機構を備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記安全機構は、パラシュートまたはグライダー翼であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記有線ケーブルに配置された中継ポンプをさらに備え、前記中継ポンプは、前記有線ケーブルを流れる前記燃料を昇圧させることを特徴とする。
図1は、一実施形態に係る高高度到達装置を示す模式図である。図1に示される高高度到達装置100は、任意の物体11を、航空機では到達できない高高度領域に搬送するために用いられる。図1に示される物体11は、気象観測用または地表観測用の撮像装置である。
(1)主ドローン80の最大積載重量は、50kmの長さを有する主有線ケーブル83の重量と等しい。
(2)各従ドローン81の最大積載重量は、主ドローン80の最大積載重量と等しい。
(3)各従有線ケーブル84は、主有線ケーブル80と同一のケーブルである。すなわち、主有線ケーブル83の単位体積あたりの重量は、従有線ケーブル84の単位体積あたりの重量と等しい。
これらの条件下では、従ドローン81は、50kmの長さを有する主有線ケーブル83、または50kmの長さを有する従有線ケーブル84に相当する重量を負担して飛行することができる。
3 動力供給装置
4 有線ケーブル
6 中継ドローン
8 制御装置
9 副ドローン
11 物体
12 電源
13 内燃機関
17 連結具(ワイヤ)
18 太陽電池パネル
19 連結具(ワイヤ)
20 昇降機構
21 吊り具(ワイヤ)
22 マウント
30 補助ドローン
34 気球
35 エンジン
37 噴射ノズル
39 中継ポンプ
40 飛翔体
41 発射装置
42 発射台
45 安全機構
48 昇降機構
49 構造物
70 受信装置
74 ケーブル
78 地上施設
79 水素・酸素発生装置
80 主ドローン
81A,81B,81C,81D,81E,81F,81G 従ドローン
83 主有線ケーブル
84A,84B,84C,84D,84E,84F,84G 従有線ケーブル
86A,86B,86C,86D,86E,86F,86G 連結具
90 動力供給ユニット
100 高高度到達装置
Claims (24)
- 物体に連結されるトップドローンと、少なくとも1つの中継ドローンとを含む複数のドローンと、
前記複数のドローンを直列に連結する有線ケーブルと、
前記複数のドローンのそれぞれを飛行させる動力または燃料を、前記有線ケーブルを介して供給するための動力供給装置と、を備えることを特徴とする高高度到達装置。 - 前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに電力を供給する電源を含み、
前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記電力により回転する回転翼またはロータを有することを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに燃料を供給するポンプ装置を含み、
前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記燃料を燃焼させることにより回転翼またはロータを回転させる内燃機関を有することを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンにジェット燃料を供給するポンプ装置を含み、
前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記ジェット燃料を燃焼させることにより推力を得るジェットエンジンを有することを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに気体燃料および気体酸化剤を供給するポンプ装置を含み、
前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記気体燃料および前記気体酸化剤の混合燃料を燃焼させることにより推力を得る気体ロケットエンジンを有することを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに固体燃料を供給するポンプ装置を含み、
前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記固体燃料を燃焼させることにより推力を得る固体ロケットエンジンを有することを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに液体燃料および液体酸化剤を供給するポンプ装置を含み、
前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記液体燃料および前記液体酸化剤の混合燃料を燃焼させることにより推力を得る液体ロケットエンジンを有することを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記動力供給装置は、前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに加圧流体を供給するポンプ装置を含み、
前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、前記加圧流体を噴射することにより推力を得る噴射ノズルを有することを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記トップドローンには、太陽電池パネルが配置されており、
前記太陽電池パネルは、前記トップドローンに配置された機器に必要な電力の少なくとも一部を供給することを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記複数のドローンは、前記トップドローンおよび前記中継ドローンを前記有線ケーブルによって直列に連結した主ドローン群と、該主ドローン群の途中から分岐して、少なくとも1つの副ドローンを有線ケーブルによって連結した副ドローン群とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。
- 前記複数のドローンは、前記トップドローンおよび前記中継ドローンを前記有線ケーブルによって直列に連結した主ドローン群と、該主ドローン群の途中から分岐して、少なくとも1つの補助ドローンを有線ケーブルによって連結した補助ドローン群とから構成され、
前記補助ドローンは、前記物体に連結されることを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンに連結される補助飛行体をさらに備え、
前記補助飛行体は、気球または飛行船であることを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 前記トップドローンを、地表からの距離が100km以上の空間である宇宙空間まで飛行させることを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。
- 前記トップドローンに連結される物体は、ステージであり、
前記ステージに、地上から物資を搬送するための昇降機構が連結されていることを特徴とする請求項13に記載の高高度到達装置。 - 前記ステージには、飛翔体を射出するための発射装置が配置されており、
前記発射装置は、前記飛翔体を地球周回軌道に乗せるための円軌道速度以上の速度を前記飛翔体に与えることを特徴とする請求項14に記載の高高度到達装置。 - 前記ステージには、ロケットを発射するための発射台が設置されていることを特徴とする請求項14または15に記載の高高度到達装置。
- 前記ステージには、前記宇宙空間を飛翔する飛翔体を捕獲するためのドッキング機構が配置されていることを特徴とする請求項14乃至16のいずれか一項に記載の高高度到達装置。
- 前記トップドローンに連結される物体は、ステージであり、
前記ステージに、太陽光発電衛星で発電された電力を受信するための受信装置が配置されていることを特徴とする請求項13に記載の高高度到達装置。 - 前記受信装置で受信された電力を利用して、水を電気分解する水素・酸素発生装置をさらに備え、
前記動力供給装置は、前記水素・酸素発生装置で得られた水素および酸素を前記トップドローンに供給するポンプ装置を含み、
前記トップドローンは、前記水素および前記酸素の混合燃料を燃焼させることにより推力を得る気体ロケットエンジンを有していることを特徴とする請求項18に記載の高高度到達装置。 - 前記トップドローンおよび/または前記中継ドローンは、該トップドローンおよび/または中継ドローンが高速で地上に落下することを防止するための安全機構を備えていることを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。
- 前記安全機構は、パラシュートまたはグライダー翼であることを特徴とする請求項20に記載の高高度到達装置。
- 前記有線ケーブルに配置された中継ポンプをさらに備え、
前記中継ポンプは、前記有線ケーブルを流れる前記燃料を昇圧させることを特徴とする請求項1に記載の高高度到達装置。 - 物体に連結される主ドローンと、複数の従ドローンとを含む複数のドローンと、
前記主ドローンに連結される主有線ケーブルと、
前記主ドローンを飛行させる動力または燃料を、前記主有線ケーブルを介して供給するための主動力供給装置と、
前記複数の従ドローンのそれぞれに連結される従有線ケーブルと、
各従ドローンを飛行させる動力または燃料を、前記従有線ケーブルを介して供給するための従動力供給装置と、を備え、
前記従ドローンは、該従ドローンに連結された前記従有線ケーブルの重量の少なくとも一部と、前記主有線ケーブルの重量の一部または他の従ドローンに連結された前記従有線ケーブルの重量の一部と、を負担して飛行することを特徴とする高高度到達装置。 - 前記主動力供給装置と前記従動力供給装置とは、一体化された動力供給ユニットとして構成されることを特徴とする請求項23に記載の高高度到達装置。
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