JP2019516616A - 空気より軽量な高高度プラットフォームのためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、空気より軽量な高高度プラットフォームのためのシステム及び方法という名称で、2016年5月17日に出願された米国特許出願番号第15/157,132号の国際出願であり、その全ての開示は参照により本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。
Claims (21)
- 膨張可能な本体と、
前記本体を貫通するダクトと、
前記ダクトに配設されたプロペラと、
を備える高高度プラットフォームであって、
前記本体は、乗物が50,000フィートの最小高度に到達することができるように揚力を与えるのに効果的な量の気体を内部に受容するように構成されており、
前記本体は、膨張時に、第1の開口部を有する前部と、第2の開口部を有する後部と、を前記本体の両端部に備え、
前記前部から前記後部までの距離によって、膨張した本体長さが画定され、前記膨張した本体長さは、膨張した前記本体の最大幅より大きく、
前記ダクトは、少なくとも前記本体の前記前部における前記第1の開口部又はその近傍から、前記本体の前記後部における前記第2の開口部又はその近傍まで延びる長さを有し、
前記ダクトは複数の断面積を有し、当該複数の断面積は、前記第1の開口部から前記ダクトの中間領域の前方部分まで減少し、
前記中間領域は、前記第2の開口部よりも前記第1の開口部に近接して位置しており、
前記複数の断面積は、前記中間領域の後方部分から前記第2の開口部まで増加し、
前記プロペラは、前記第1の開口部と前記第2の開口部の間において前記ダクトに配設されている、ことを特徴とする高高度プラットフォーム。 - 前記本体は、膨張時に、前記本体に対して約20メートル毎秒(m/s)の流速を有するフリーストリームフローにおいて約0.002の表面積抗力係数を有し、約4.8×106のレイノルズ数を有することを特徴とする請求項1に記載の高高度プラットフォーム。
- 前記高高度プラットフォームに対する抵抗力は、高度約65,000フィートで前記本体に対して約20メートル毎秒(m/s)の流速を有するフリーストリームフローにおいて約14ポンド(lbs)未満である、ことを特徴とする請求項1に記載の高高度プラットフォーム。
- 高高度プラットフォームは、少なくとも約410kgの揚力を有する、ことを特徴とする請求項3に記載の高高度プラットフォーム。
- 前記乗物に接続されたソーラパネルをさらに備え、
前記ソーラパネルは、電気エネルギー貯蔵部と協働して前記乗物に電力を供給するように構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の高高度プラットフォーム。 - 前記前部がフリーストリームフローに面するため前記乗物を方向づけるように構成された操舵面をさらに備える、ことを特徴とする請求項5に記載の高高度プラットフォーム。
- 前記乗物に接続され、通信システムを含むペイロードをさらに備える、ことを特徴とする請求項6に記載の高高度プラットフォーム。
- 前記プロペラは、前記第1の開口部と前記第2の開口部の間であって、前記中間領域の後方部分から前記ダクトの長さの約10%以下の距離を隔てた位置において前記ダクト内に配設されている、ことを特徴とする請求項1に記載の高高度プラットフォーム。
- 前部と、当該前部から距離Lの位置にある後部と、を有する膨張可能な本体と、
前記前部から前記後部まで前記本体を貫通するダクトと、
前記ダクトの中間領域に配設された第1のプロペラと、
を備える高高度プラットフォームであって、
前記本体は、揚力を提供するため少なくとも3,000立方メートルの浮力気体を受容するように構成されており、
前記浮力気体は、水素、ヘリウム又はこれらの混合物から選択され、
前記本体は、膨張時に、前記前部からLの約35%〜45%の位置に最大幅を有し、
前記ダクトは、前記本体の前記前部における第1の断面積を有する第1の開口部と、前記本体の前記後部における第2の断面積を有する第2の開口部と、前記ダクトの中間領域と、を有し、
前記中間領域は、前記第2の開口部よりも前記第1の開口部の近傍に位置する前方部分を有し、前記中間領域は、第3の断面積と等しい最小断面積を有し、前記第1の断面積及び前記第2の断面積の各々は、前記第3の断面積断面積より大きい、ことを特徴とする高高度プラットフォーム。 - 前記第1の断面積から前記第3の断面積まで、複数の縮小する断面積をさらに備え、
前記複数の縮小する断面積は、前記第1の断面積から前記第3の断面積まで連続して減少する、ことを特徴とする請求項9に記載の高高度プラットフォーム。 - 前記第3の断面積から前記第2の断面積まで複数の拡大する断面積をさらに備え、
前記複数の拡大する断面積は、前記第3の断面積から前記第2の断面積まで連続的に増加する、ことを特徴とする請求項10に記載の高高度プラットフォーム。 - 前記中間領域から前記第2の開口部までの前記ダクトの発散角は、少なくとも約1.3°である、ことを特徴とする請求項11に記載の高高度プラットフォーム。
- 乗物に接続されたソーラパネルをさらに備え、
前記ソーラパネルは、電気エネルギー貯蔵部と協働して前記乗物に電力を供給するように構成されている、ことを特徴とする請求項11に記載の高高度プラットフォーム。 - 前記前部がフリーストリームフローに面するため前記乗物を方向づけるように構成された操舵面をさらに備える、ことを特徴とする請求項13に記載の高高度プラットフォーム。
- 前記乗物に接続され、通信及び/又は監視システムを含むペイロードをさらに備える、ことを特徴とする請求項14に記載の高高度プラットフォーム。
- 前記第1のプロペラの近傍で、前記ダクトに配設された一つ又は複数のさらなるプロペラをさらに備え、
前記第1のプロペラ及び前記一つ又は複数のさらなるプロペラは、作動時の前記第1のプロペラ及び前記一つ又は複数のさらなるプロペラの合計角運動量が前記プラットフォームの制御システムの制御範囲内にある正味トルクを前記プラットフォームに発生させるように構成されている、ことを特徴とする請求項11に記載の高高度プラットフォーム。 - 前記本体は、約0.1インチ未満の平均厚さを有する薄肉構造で形成されている、ことを特徴とする請求項11に記載の高高度プラットフォーム。
- 空気より軽量な航空機による持続的な高高度飛行を提供する方法であって、
少なくとも3,000立方メートルの空気より軽い気体で薄壁の本体を膨張させるステップと、
前記航空機を少なくとも50,000フィートの高さまで飛行させるステップと、
前記本体の前部がフリーストリームフローに面するように前記航空機を方向づけるステップと、
を含み、
膨張可能な前記本体は、前記前部と、当該前部から距離Lの位置にある後部と、を有し、
前記本体は、膨張時に、前記前部からLの約35%〜45%の位置に最大幅を有し、
前記前部から前記後部に亘って前記本体を貫通するダクトに一つ又は複数のプロペラが配設されている、ことを特徴とする方法。 - 前記航空機が少なくとも50,000フィートの高さで地面に対して略静止するように、前記フリーストリームフローにおいて前記航空機を作動させるステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 少なくとも50,000フィートの高さにおいて、少なくとも30日間に亘って前記航空機を静止状態に維持するステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記航空機に搭載された通信装置を用いて通信を行うステップをさらに含む、ことを特徴とする請求項18に記載の方法。
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