JP6062366B2 - 無人航空機用のライン捕捉装置、並びに関連するシステム及び方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１０年９月２７日に出願された米国仮特許出願第６１／３８６，９５６号に対して優先権を主張し、参照により本明細書に組み込まれるものとする。

本発明の開示は無人航空機用のライン捕捉装置、並びに関連するシステム及び方法について記述している。

無人航空機又は無人飛行体（ＵＡＶ）は、有人飛行作業では容認しがたいほどコスト高及び／又は危険となる領域に対し、改良された経済的な方法によるアクセスを可能にする。例えば、遠隔操作カメラを装着した無人航空機は、漁業用の魚群探査、気象状況の監視、政府による国境警備、並びに軍事作戦中及び／又は軍事作戦前後における軍事偵察の実施などを含む、多種多様な偵察ミッションを実施することができる。

既存の無人航空機システムは様々な欠点に悩まされている。例えば、既存の「無人航空機システム（航空機自体に加えて、発射装置、回収装置、格納装置を含みうる）は通常、相当大きな空間を必要とする。したがって、これらのシステムは、小型漁船、陸上車両、又は他の航空機のデッキなど、狭い後方部分での設置及び操作は困難になることがある。一部の既存の無人航空機に関する別の欠点として、無人航空機は小型で軽量であるため大型の有人航空機よりも大きな加速力と減速力を受けることがあり、特にうねる船のデッキなどの過酷な環境で、回収及び発射操作の際に手動で操作されるときには損傷を受けがちである。一部の既存の無人航空機システムに関するさらなる別の欠点として、これらのシステムは、航空機または航空機が発射及び／又は回収されるプラットフォームを損傷することなく、狭い後方部分で航空機を回収することに適していないことが挙げられる。

本開示の実施形態により無人航空機を回収するように構成されている装置の図解である。 本開示の実施形態により無人航空機を回収するように構成されている装置の図解である。 本開示の実施形態により無人航空機を捕捉するプロセスでの捕捉装置の拡大図である。 本開示の実施形態により無人航空機を捕捉するプロセスでの捕捉装置の拡大図である。 図２Ａ及び図２Ｂに示したライン捕捉装置、及び該装置のコンポーネントの実施形態の図解である。 図２Ａ及び図２Ｂに示したライン捕捉装置、及び該装置のコンポーネントの実施形態の図解である。 図２Ａ及び図２Ｂに示したライン捕捉装置、及び該装置のコンポーネントの実施形態の図解である。 図２Ａ及び図２Ｂに示したライン捕捉装置、及び該装置のコンポーネントの実施形態の図解である。 本開示の実施形態によるマルチコンポーネントローターを有するライン捕捉装置の図解である。 本開示のさらなる実施形態による捕捉ゲートを有するライン捕捉装置の図解である。 本開示のさらなる実施形態による捕捉ゲートを有するライン捕捉装置の図解である。 本開示のさらなる実施形態による捕捉ゲートを有するライン捕捉装置の図解である。 本開示の実施形態によるスライディングリンケージゲートを有するライン捕捉装置の図解である。 本開示の実施形態による平行移動固定器具を有するライン捕捉装置の図解である。 本開示の実施形態による平行移動固定器具を有するライン捕捉装置の図解である。

図１Ａ、１Ｂは、本開示の実施形態により無人航空機を捕捉するための装置及び方法の全体図を示している。まず図１Ａでは、代表的な無人航空機１１０は、支持プラットフォーム１０１上に配置された航空機操作システム１００によって捕捉可能である。一実施形態では、支持プラットフォーム１０１はボート、船舶、又は他の水上輸送機１０２を含みうる。他の実施形態では、支持プラットフォーム１０１は、建物、トラック又は他の陸上輸送機、又は気球などの空中輸送機を含む、他の構造物を含みうる。これらの実施形態の多くでは、航空機操作システム１００は航空機１１０の回収のみを行うように構成可能であるか、特定の実施形態では、航空機１１０の発射及び回収の双方を行うように構成可能である。航空機１１０は胴体１１１及び翼１１３（又は翼／胴体の融合体）を含み、推進システム１１２（例えば、ピストン駆動式プロペラ）によって推進されうる。

ここで図１Ｂを参照するに、航空機操作システム１００は、発射システム１７０を組み込んだ回収システム１３０を含みうる。この実施形態の一態様では、回収システム１３０は複数のセグメント１３２を有する伸縮式ブーム１３１を含みうる。ブーム１３１は回転式台座１３６又は位置決めを容易にするターレット上に据付可能である。セグメント１３２は初めに入れ子、すなわち順次はめ込まれた状態で配置されており、図１Ｂに示すように外へ向かって延びるように展開される。他の実施形態では、伸縮式ブーム１３１はシザーズ型配置、平行連結配置、又はナックルブーム配置など、他の配置形式を有することができる。これらの実施形態のいずれかでは、伸縮式ブーム１３１は重力又は他の力によって伸ばされた回収ライン１３３を含みうる。一実施形態では、回収ライン１３３は直径０．２５インチのポリエステルロープを含みうるが、他の実施形態では、回収ライン１３３は他の材料を含むこと、及び／又は他の寸法（例えば、直径０．３１２５インチ）を含むことがある。これらの実施形態のいずれかでは、回収ライン１３３の端部のスプリング又はおもり１３４が回収ライン１３３に張力を与えることができる。航空機操作システム１００は、航空機回収操作が完了したのちにおもり１３４の収納及びおもり１３４の動きの制御に役立つよう、おもり１３４に接続された収納ライン１３５を含むこともできる。別の実施形態では、回収ライン１３３及びおもり１３４の代わりに、別の回収ライン１３３ａ（破線で示す）をブーム１３１の一部から垂らし、ブーム１３１の別の点に取付けることができる。

この実施形態の一態様では、伸縮式ブーム１３１の端部は局所表面（例えば、図１Ｂに示した水面）から高さＥの位置、及び局所表面から突出する最も近い垂直構造物から距離Ｄの位置に配置することができる。この実施形態の一態様では、高さＥは約１５メートルで距離Ｄは約１０メートルとなることがある。他の実施形態では、Ｅ及びＤは具体的な設置に応じて異なる値を有することがある。例えば、１つの具体的な実施形態では、高さＥはブーム１３１を延長した場合には約１７メートル、ブーム１３１を格納した場合には約４メートルとなることがある。例えば、１つの具体的な実施形態では、距離Ｄはブーム１３１を延長した場合には約８メートル、ブームを格納した場合には約４メートルとなることがある。この実施形態のさらなる具体的な態様では、ブーム１３１は回収ラインを介して、垂直荷重及び横方向荷重を共に保持するように構成することができる。例えば、一実施形態では、ブーム１３１は約３０ポンドの重量を有する航空機１１０を捕捉するように構成可能であり、また、適切な安全率のもとで航空機１１０と回収ライン１３３との間の衝撃力に相当する、約４００ポンドの横方向荷重に耐えるように構成可能である。

前述の実施形態のいずれかでは、航空機１１０が回収ライン１３３へ向かって飛行する場合に、航空機１１０は捕捉される。捕捉されると、航空機１１０は翼１１３によって回収ラインから吊り下げられる。航空機１１０を捕捉するための装置及び方法のさらなる詳細は、図２Ａ〜７Ｂを参照して以下に詳述される。

図２Ａは、図１Ｂに示した航空機１１０の翼１１３の外側部分の部分概略等角図である。翼１１３は図解されている実施形態では小翼１１６を含むことが可能であるが、他の実施形態では小翼を含まないことがある。例示的な実施形態の一態様では、翼１１３は前縁１１４（スイープ可能であるが、必ずしもスイープされる必要はない）、外側縁１１５、及び外側縁１１５の位置又は近傍に配置されるライン捕捉装置１４０を含む。他の実施形態では、各翼１１３は、翼１１３の翼幅に沿って配置される複数のライン捕捉装置１４０、又は外側縁１１５から離れた位置に配置される単一のライン捕捉装置を含むことができる。これらの実施形態のいずれかでは、ライン捕捉装置１４０は索止め形式の構成を有することができる。ライン捕捉装置１４０は、翼１１３に取り付けられたフランジ１５３を有するライン捕捉装置本体１４１を含むことができる。操作中には、ライン捕捉装置１４０は回収ライン１３３に嵌合して、取り外し可能でなおかつ確実に航空機１１０を回収ライン１３３に取付けることができる。装置１４０は、本体１４１に配置されるラインスロット１４４、及び本体１４１に可動に取り付けられる固定器具１４６を含むことができる。航空機１１０が回収ライン１３３に向かって（矢印Ａで示すように）飛行するとき、回収ライン１３３は、翼前縁１１４に衝突して航空機１１０を回収ライン１３３の側へ傾け、ライン捕捉装置１４０に向かって（矢印Ｂで示すように）前縁１１４に沿って外側をスライドする。回収ライン１３３はラインスロット１４４に入り、以下でさらに詳細に述べるように、固定器具１４６によって、ラインスロット１４４に保持される。他の実施形態では、ラインスロット１４４に回収ライン１３３を固定するため、固定器具は別の方法でも動作可能である。

接近中に航空機１１０が回収ライン１３３に対して適切に位置合わせされていないと、回収ライン１３３は前縁１１４ではなくライン捕捉デバイス１４０に衝突することがある。一実施形態では、本体１４１は、回収ライン１３３を航空機１１０から逸らすために、後方へスイープされる本体前縁１６０を含む。これによりライン１３３の絡まりを防止し、航空機１１０に発生する偏揺れモーメントを低減し、航空機１１０が捕捉の失敗から回復して次の捕捉操作に戻れるようにする。

捕捉操作中、回収ライン１３３がライン捕捉装置１４０のラインスロット１４４に配置されるように、回収ライン１３３は翼前縁１１４に沿って外側へ移動する。この実施形態の一態様では、固定器具１４６は、ピボットジョイント（例えば、ピン又は軸１４９）によってロータースロット１４５内で本体１４１に対して回転するローター１４７を含む。ローター１４７は複数のローターアーム１４８、図２Ａではローターアーム１４８ａ、ローターアーム１４８ｂ、ローターアーム１４８ｃ、及びローターアーム１４８ｄとして示される４本のローターアームを含む。ライン捕捉装置１４０が回収ライン１３３に嵌合する前に、ローターアームの１つ（例えば、第１ローターアーム１４８ａ）はラインスロット１４４に対して（例えば、垂直に）横断するように配置されていて、残りのローターアームは１本もラインスロット１４４の中へ延伸していない。したがって、第１ローターアーム１４８ａは、ラインスロット１４４を完全に又は少なくとも部分的に横断するように延びることができる。ローター１４７はこの向きに手動で配置することが可能である。あるいは、ローターアーム１４８の１つがラインスロット１４４を横断するように延びる位置でのみローター１４７が停止するように、ラチェット機構が保証することができる。回収ライン１３３がラインスロット１４４に沿って中へ進むと、回収ラインは第１ローターアーム１４８ａを圧迫し、矢印Ｃで示したようにローター１４７を時計回りに回転させる。ローター１４７が回転すると、回収ライン１３３はラインスロット１４４の終端まで通過することができる。同時に、第２ローターアーム１４８ｂは、図２Ｂに示すように先ほどまで第１ローターアーム１４８ａが占めていた位置まで回転する。この実施形態の一態様では、ラインスロット１４４（テーパー処理することが可能）は回収ライン１３３の直径を下回る幅を有する。従って、回収ライン１３３は、航空機の外側及び後方に進むにつれてラインスロット１４４に挟みこまれるため、航空機１１０を回収ライン１３３に固定することができる。回収ライン１３３に対する航空機の運動量は、回収ライン１３３をライン捕捉装置１４０に確実に嵌合する力を提供する。

図３Ａ〜３Ｄは、図２Ａ〜２Ｂを参照して述べたライン捕捉装置１４０の具体的な実施形態のさらなる態様を図解している。図３Ａには、上方から見たライン捕捉装置１４０が示されている。この実施形態の本体１４１は２つのコンポーネント、すなわち、ベース又はベース部分１４２及びベース１４２に密閉可能に取り付けられるカバー又はカバー部分１４３から形成される。ベース１４２及びカバー１４３はいずれも、切り欠きを有しており、これらの切り欠きは共同でラインスロット１４４を画定する。ラインスロット１４４は開放端１４４ａと閉鎖端１４４ｂを有することができる。ベース１４２及びカバー１４３は共に、それぞれに対応するフランジ部分１５３ａと１５３ｂを有し、この２つが合わさることによって、ライン捕捉装置１４０を航空機１１０（図２Ｂ）に固定するために使用される取付フランジ１５３を形成する。ベース１４２及びカバー１４３の中央部分は互いに離れるように間隔が空けられており、ローター１４７が回転するロータースロット１４５を少なくとも部分的に画定する。したがって、ローター１４７は環境要因から保護することが可能で、回収ライン１３３（図２Ｂ）がローターアーム１４８に衝突する際に大きく曲がったり逸れることがないように、ベース１４２とカバー１４３によって適切な位置に保持される。カバー１４３は、加工又は形成された溝によって画定されたラチェットタブ１６４などのラチェット装置を含む。初めて使用する前には、ラチェットタブ１６４はベース１４２に向かって下方に（図３Ａの平面内へ）曲げられる。これによって、タブ１６４は、ロータースロット１４５に向かうように内向きに、ローター１４７の回転方向とほぼ接する方向に傾斜させることができる。その結果、ラチェットタブ１６４には抵抗力が生じるがローター１４７による時計回りの回転が可能となり、反時計回りの大きな回転は防止される。このようにして、ラチェットタブ１６４は、ローター１４７が回収ライン１３３を捕捉する際、ローター１４７を回転させ、オペレータが能動的に装置１４０を操作するまでは、ローター１４７が回収ライン１３３から外れるのを防止することができる。

図３Ｂは、ベース１４２の実施形態の上から見た等角図である。上述のように、ベース１４２は、部分的にラインスロット１４４を画定する切り欠き、及び部分的にロータースロット１４５を画定する切り欠きを含む。ベース１４２はまた、図３Ａに示したピン又は軸１４９の一端を受け止めるピン開口部１５１を含む。ベース１４２はまた、カバー１４３へのベース１４２の位置合わせ及び固定に役立つ機能を含むことができる。例えば、ベース１４２は、図３Ｂに第１位置合わせスロット１５２ａ、第２位置合わせスロット１５２ｂ、及び第３位置合わせスロット１５２ｃとして示した、複数の位置合わせスロット１５２を含みうる。位置合わせスロット１５２ａ〜１５２ｃは、図３Ｃを参照して以下でさらに説明するように、カバー１４３によって保持される対応するタブと合致する。図３Ｂに示した実施形態の一態様では、少なくとも１つの位置合わせスロット（例えば、第２位置合わせスロット１５２ｂ)は、対応するタブがスロットから図３Ｂの平面にほぼ垂直な方向に抜け出るのを防止するようにテーパー処理されている。ベース１４２は、捕捉操作が完了した後、オペレータが回収ライン１３３（図３Ａ）を解放できるようにするための解放開口部１６５又は他の機能を含むことができる。一実施形態では、解放開口部１６５は、オペレータがロータースロット１４５にツールを挿入するために配置される。ツールは、オペレータがローターを反時計回りに回転して回収ライン１３３を解放できるように、ラチェットタブ１６４（図３Ａ）を外向きに押し出す。

図３Ｃはカバー１４３の下から見た等角図で、図３Ｂを参照して前述した位置合わせスロット１５２ａ〜１５２ｃに受け止められる対応するタブ１５４（第１タブ１５４ａ、第２タブ１５４ｂ、及び第３タブ１５４ｃとして示されている）を図解している。第２タブ１５４ｂは第２位置合わせスロット１５２ｂに滑り込み、カバー１４３とベース１４２との間の図３Ｃの平面に垂直な方向の相対運動に抵抗するようにテーパー処理されている。カバー１４３はまた、軸又はピン１４９の一端を受け止めるピン開口部１５１を含み、これによりピンをカバー１４３とベース１４２の間に固定し、ロータースロット１４５内にローター１４７を捕捉する。

図３Ｄはローター１４７の等角図である。ローター１４７は、ハブ１５０、４本のローターアーム１４８ａ〜１４８ｄ、及び上述のようにピン１４９を受け止めるピン開口部１５１を含む。特定の実施形態では、ローター１４７は、対応するラインスロット１４４内に一度に１本のローターアームのみが確実に配置されるように、４本のローターアームを含む。他の実施形態では、例えば、ラインスロットが他の形状又は幾何学的配置を有する場合には、ローター１４７は異なる数のローターアーム１４８を有することができる。１つの代表的な実施例が、図４を参照して以下に詳述される。

図４は、本開示の他の実施形態により構成される、ライン捕捉装置４４０の部分概略等角図である。この実施形態の一態様では、ライン捕捉装置４４０は本体４４１及び本体４４１を航空機１１０（図１Ａ）に固定するためのフランジ４５３を含む。本体４４１は、図２Ａ〜３Ｄを参照して上述された方法と概して同様な方法で動作するライン捕捉スロット４４４を有する。ライン捕捉装置４４０は、ピン又は軸（図４には図示せず）によって本体４４１に対して回転するローター４４７を有する固定器具４４６をさらに含む。ローター４４７は、本体４４１の表面に上向きに隣接して配置される第１の又は上方ローター部分４４７ａ、及び本体４４１の反対側にある面に隣接して配置される第２の又は下方部分４４７ｂを含むことができる。第１部分４４７ａ及び第２部分４４７ｂはピンによって互いに接続されており、ピンは本体４４１の対応するピン開口部を貫通する。したがって、図３Ａ〜３Ｄを参照して上述した配置とは異なり、ライン捕捉装置４４０は、本体とカバーの間に配置された単一のローター部分ではなく、間に本体４４１が配置されている２つのローター部分を有する。

図４に示す固定器具４４６は、ローター４４７によって保持される任意のローターアーム４４８に嵌合するように成形されたラチェットスプリング４４５を含むラチェット装置をさらに含むことができる。ラチェットスプリング４４５は、図４の左方向に向かう付勢力を提供するように成形されており、図４に示すように２本のローターアーム４４８を同時に支えている。これにより、ラチェットスプリング４４５はローターアーム４４８のこれらの端部に嵌合することができる。ラチェットスプリング４４５は、ローター４４７が反時計回りに回転するのを制限若しくは防止するため、アーム４４８の１つを反対向きに支えるくの字型又は湾曲した形状４４９を含むことができる。この配置は、回収ライン１３３がローター４４７に衝突して、回収ライン１３３がライン捕捉スロット４４４の長さ方向に沿って通過し、第１の方向、すなわち反時計回りに（矢印Ｃ１で示したように）ローターを回転するまでローター４４７を所定の位置に留める。ローター４４７は少なくとも、第２の方向、例えば時計回りに（矢印Ｃ２で示したように）回転することが制限されている。ローター４４７はライン捕捉スロット４４４の端部に向かって配置されているため、５本以上のローターアーム４４８（例えば、５本のローターアーム４４８）を含むことが可能で、ローターアーム４４８の１本のみがライン捕捉スロット４４４を横断するように配置されている。

図４に示したライン捕捉装置４４０の１つの特徴は、ラチェットの配置によって、捕捉操作中に回収ライン１３３がゆるんでも、回収ライン１３３がライン捕捉スロット４４４から引き抜かれないように保つことである。この実施形態の別の特徴は、使用前に設定の必要がないことである。すなわち、ラチェットスプリング４４５は、常にローター４４７を捕捉に適した位置に配置するように動作する。さらなる特徴は、例えば、（ａ）ローター４４７が時計回りの方向Ｃ２に自由に回転できるように、ラチェットスプリングをローター４４７から押し離すこと（矢印Ｆで示される）、その後（ｂ）ライン捕捉スロット４４４から回収ライン１３３を引き出すことによって、ライン捕捉装置４４０が回収ライン１３３から容易に離脱可能となることである。

図５Ａは、本開示のさらに別の実施形態により構成される、ライン捕捉装置５４０ａの部分概略等角上面図である。この実施形態では、ライン捕捉装置５４０ａはラインスロット５４４ａ及びフランジ５５３を有する本体５４１を含む。ライン捕捉装置５４０ａはまた、独立に動作可能な複数のゲート５５６（図５では第１ゲート５５６ａと第２ゲート５５６ｂとして２つのゲートを示す）を今度は含む固定器具５４６を含む。ゲート５５６は、ラインスロット５４４ａを横断して延びる位置に付勢されるように本体５４１に取り付けられる、可撓性があるが弾性のあるワイヤ又はワイヤ形状の要素を含むことができる。回収ライン１３３はラインスロット５４４ａに入ると、ゲート５５６ａ、５５６ｂのうちの１つ又は２つを強く押し込み、ゲートはスプリングによって所定の位置に戻ることができ、これによって回収ラインをラインスロット５４４ａ内に確保することができる。ゲート５５６ａ、５５６ｂは独立に動作するため、冗長性のある機構を提供する。前述のように、ゲート５５６ａ、５５６ｂは好適な高強度ワイヤから形成することが可能で、本体５４１に堅固に結合することができる。したがって、回収ライン１３３が衝突すると、ゲート５５６は図５Ａの平面に対してほぼ垂直な軸の周りに捻転する。本体５４１は、各ゲートを（連続して）回収ライン１３３が通過するにつれて、回収ライン１３３を完全にラインスロット５４４ａから除去できるように、対応するゲート５５６ａ、５５６ｂの端部を受け止める２つのレセプタクル５４６ａ、５４６ｂを含むことができる。ねじれた状態にあるワイヤ（又はゲート５５６ａ、５５６ｂを形成する他の弾性材料）のスプリング力は、回収ライン１３３がラインスロット５４４ａを通過した後、ゲートを図５Ａに示した位置に復元させる。本体５４１は、本体５４１の互いに反対側にある面上に同軸の開口部を有し、ゲート５５６を形成するワイヤ形状の要素の近位端を受け止める貫通孔５５７を有して、要素を本体に固定することができる。図５Ａに示した配置は、必要となる部品数が比較的少ないため、単純であるという利点を有する。

図５Ｂは２つのライン捕捉装置５４０ｂ（１つは右翼１１３用のもので、もう１つは左翼１１３用のものである）を図解したもので、それぞれ本開示の別の実施形態による構成を有している。この具体的な実施形態では、ライン捕捉装置５４０ｂは、図５Ａを参照して上述したライン捕捉装置５４０ａと概して同様に動作する。加えて、ライン捕捉装置５４０ｂは、第１ゲート５５６ａと第２ゲート５５６ｂとの間の領域にある狭いラインスロット５４４ｂを含む。したがって、この配置は第１ゲート５５６ａを通過するが第２ゲート５５６ｂを通過しない回収ラインをより確実に捕捉するであろう。図５Ａ及び５Ｂに示した実施形態では、ゲート５５６ａ、５５６ｂは互いに捕捉ライン１３３（図５Ａ）を収容するのに十分な距離だけ間隔を空けることが可能であり、且つ第２ゲート５５６ｂはラインスロット５４４ａ、５４４ｂの閉鎖端１４４ｂから捕捉ライン１３３を収容するのに十分な距離だけ間隔を空けることが可能である。図５Ｂに示した実施形態の具体的な態様では、ゲート５５６ａ、５５６ｂを形成するワイヤ形状の要素の近位端はオフセット可能で、本体５４１の対応するオフセットされた孔５５７ａ、５５７ｂで受け止められることができる。これらの孔は貫通孔とすること、又は本体５４１の互いに反対側にある面を結ぶような貫通の途中まで延ばすことができる。

図５Ｃは別のライン捕捉装置５４０ｃを図解している。ライン捕捉装置５４０ｃは、対応するラインスロット５４４ｃを横断して延びる位置まで付勢されるように、上述の第１ゲート５５６ａ及び第２ゲート５５６ｂと構造的に同様で、概して同様な方法で対応する本体５４１に取り付けられる単一ゲート５５６ｃを有する。ラインスロット５４４ｃの縁の途中にあるレセプタクル５４６ｃは、ゲートが開くとゲート５５６ｃの端部を受け止める。前述の配置は、図５Ａ及び５Ｂを参照して上述した配置よりも単純であるという利点を有する。逆に、図５Ａ及び５Ｂを参照して上述した配置は、回収ラインの捕捉に関して冗長性と高いレベルの安全性を提供することができる。

図６は、ラインスロット６４４を有する本体６４１を含むさらに別のライン捕捉装置６４０を図解している。本体６４１は、捕捉時に本体６４１に対してスライドする固定器具６４６を保持する。具体的には、固定器具６４６は受け座６８０及び閉鎖タブ６８２を含むことができる。受け座６８０は、第１ピボットジョイント６８１ａで本体６４１に枢動可能に結合され、第２ピボットジョイント６８１ｂで閉鎖タブ６８２に枢動可能に結合されている。受け座６８０はまた、閉鎖タブ６８２の対応するガイドスロット６８２で受け止められるガイドピン６６１を保持する。操作時には、閉鎖タブ６８２は回収ライン６３３を誘導して、スプリング付勢された受け座６８０に当てることができる。回収ライン１３３が衝突すると、受け座６８０は第１ピボットジョイント６８１aの周りに時計回りに回転し、ラインスロット６４４を開いて、回収ライン６３３がラインスロット６４４まで通過できるようにする。受け座６８０が回転すると、受け座６８０は第２ピボットジョイント６８１ｂを介して、ラインスロット６４４の入り口を横切るように閉鎖タブ６８２を引っ張る。閉鎖タブ６８２の動きは、ガイドスロット６６２に受け止められているガイドピン６６１によって誘導される。

図７Ａ及び７Ｂは、本開示の実施形態によるさらに別のライン捕捉装置７４０を図解している。まず図７Ａを参照するに、ライン捕捉装置７４０は取付フランジ７５３を保持する本体７４１を含む。本体７４１はまた、ガイドスロット７６２を含む。固定器具７４６は、各々が本体７４１の互いに反対側にある面の周囲に広がる２つの耳部分７６３を有する。一又は複数（例えば、２本）のガイドピン７６１が、２つの耳部分７６３を共に結合させ、ガイドスロット７６２を貫通する。その結果、固定器具７４６は、本体７４１に対して矢印Ｇで示すように前後に平行移動することができる。固定器具７４６は、回収／捕捉プロセス時に、回収ライン１３３が通過するラインスロット７４４を含む。固定器具７４６はまた、図７Ｂを参照して以下でさらに説明するように、回収ライン１３３が捕捉された際に、本体７４１の対応する本体タブ７５８を受け止める固定器具スロット７５７を含む。

図７Ｂは、ライン捕捉装置７４０が首尾よく回収ライン１３３に嵌合した後のライン捕捉装置７４０を図解している。回収ライン１３３はラインスロット７４４の端部まで通過しており、固定器具７４６上での回収ライン１３３の力は、ガイドスロット７６２のガイドピン７６１によって与えられる誘導により、矢印Ｇ１で示したように固定器具を右方向に駆動する。この閉鎖位置に入ると、本体７４１によって保持されているラチェットスプリング７５５は、固定器具７４６によって保持されているラチェット歯７５９の１つと嵌合し、固定器具が左方向へ移動するのを防止する。これにより、固回収ライン１３３はラインスロット７４４から抜け出すことができる。固定器具７４６が矢印Ｇ１で示したように右方向に移動すると、本体タブ７５８は固定器具スロット７５７の中へ通過する。この動作は、固定器具７４６が図７Ｂの平面から外向きに曲がる又は逸れるのを防止する。そうでない場合には回収ライン１３３はスロット７４４の位置で外へ通過する可能性がある。回収ライン１３３の嵌合を解除するため、この操作はラチェットスプリングを矢印Ｒ１で示したように回転し、又固定器具７４６を矢印Ｇ２で示したようにスライドさせることができる。

図１Ａ〜７Ｂを参照して上述されている実施形態の１つの特徴は、ライン捕捉装置が回収ラインを捕捉できるだけでなく、捕捉操作中に航空機が捻転及び回転する際に、回収スロットがラインスロットから離脱する傾向を阻止又は不能にすることができることである。したがって、本開示の実施形態は、航空機を他の装置よりも高い信頼性で確保できると期待される。

前述のことから、本開示の特定の実施形態は説明を目的とするものであって、本開示から逸脱することなく種々の修正が可能であることを理解されたい。例えば、回収ラインを捕捉するためのスロットは、他の実施形態では別の方向、形状、及び／又はサイズを有することができる。スロット内に回収ラインを保持するために使用される装置は、閉鎖位置で付勢される回収ラインを保つため他の配置を含むことがある。このような配置は他の種類のスプリングを含むことがある。装置は他の実施形態で、他のコンポーネント又はコンポーネントの他の配置を含むことができる。固定器具は、既述のものとは異なる第１の位置（ラインスロットへのアクセスを制限する位置）と第２の位置（ラインスロットへのアクセスを可能にする位置）との間で移動することができる。ローターの回転方向は上述で明示的に開示されている方向と異なっていてもよい。これらの実施形態の多くでは、回収ラインは固定器具を第１の位置から第２の位置に移動するように力を及ぼす。他の実施形態では、他の力がこの運動を引き起こすことができる。回収ラインを支持するブーム及び／又は他の要素は、他の実施形態では他の構成を有することができる。

具体的な実施形態との関係において説明される本開示のある種の態様は、他の実施形態と結合されること又は他の実施形態の中で削除されることがある。例えば、ライン回収装置は、図１Ａ及び１Ｂに示されている代表的な無人飛行体との関係において説明されている。他の実施形態では、前述のライン捕捉装置のいずれかは、他の構成を有する好適な航空機に搭載することができる。図３Ｂ及び３Ｃでそれぞれベース及びカバーに関連して既述されている位置合わせスロット及びタブは、「交換」可能で、それぞれカバー及びベース上で入れ替えることができる。さらに、ある種の実施形態に関連する利点がこれらの実施形態に関連して説明されている一方で、他の実施形態もまたこのような利点を提示することがあり、且つこのような利点を提示しない実施形態が必ずしもすべて本開示の範囲内に入らないわけではない。したがって、本開示は、本明細書に明示的に記述又は提示されていない他の実施形態を網羅することができる。
また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
ラインスロットを有するライン捕捉装置本体であって、該ラインスロットが開放端と閉鎖端を有するライン捕捉装置本体と、
前記ラインスロットの近位に配置された固定器具であって、前記ローターが前記本体に対して回転する際に、前記ラインスロットを少なくとも部分的に横断して延在するように配置される複数のローターアームを有するローターを含む固定器具と、
前記ローターを前記本体に回転可能に結合するジョイントと、
前記ローターが第１の方向に回転し、前記ローターが第１の方向とは反対の第２の方向に回転するのを少なくとも制限するように操作可能に結合されたラチェット装置と
を備える航空機システム。
（態様２）
前記ライン捕捉装置本体はベース部分及び該ベース部分によって保持されるカバー部分を含み、前記ベース部分の少なくとも一部がロータースロットを少なくとも部分的に画定するため、前記カバー部分の少なくとも一部から間隔が空けられており、前記ローターが前記ロータースロットのベース部分とキャップ部分との間に回転可能に配置されている、態様１に記載のシステム。
（態様３）
前記ラチェット装置が、前記ベース部分及び前記カバー部分のうちの少なくとも１つから前記ロータースロットへ内向きに突出するタブであって、前記第１の方向に概して接する方向で前記ロータースロットへ内向きに傾斜するタブを含む、態様２に記載のシステム。
（態様４）
前記ベース部分及び前記カバー部分のうちの少なくとも１つはタブを含み、前記ベース部分及び前記カバー部分のうちの他方は前記タブを受け止めて前記カバー部分と前記ベース部分との間の相対運動に抵抗するように配置された位置合わせスロットを含む、態様２に記載のシステム。
（態様５）
前記ライン捕捉装置本体は第１面及び前記第１面とは反対側にある第２面を有し、前記ローターは前記第１面に隣接するように配置された第１ローターであって、前記システムはさらに前記第１面に隣接するように配置され、前記ライン捕捉装置本体に回転可能に結合された第２ローターであって、前記ライン捕捉装置本体に対して回転する際に、ラインスロットを少なくとも部分的に横断して延在するように配置される複数のローターアームを有する第２ローターを備える、態様１に記載のシステム。
（態様６）
個々のローターアームは前記ピンから外向きに放射状に配置された端部を有し、前記ラチェット装置は前記ローターが前記ライン捕捉装置本体に対して回転する際に、対応する個々のローターアームの端部に連続的に嵌合するように配置されたスプリングを含む、態様１に記載のシステム。
（態様７）
ラインスロットを有するライン捕捉装置本体であって、該ラインスロットが開放端と閉鎖端を有するライン捕捉装置本体と、
ライン捕捉装置本体に結合された固定器具であって、前記ラインスロットを横断して配置される第１のワイヤ形状の要素及び前記ラインスロットを横断して配置される第２のワイヤ形状の要素を含み、該第１及び第２のワイヤ形状の要素はそれぞれ第１の位置と第２の位置との間で独立に移動可能であり、前記ワイヤ形状の要素は第１の位置にあるときには前記ラインスロットへのアクセスを少なくとも制限するように配置され、第２の位置にあるときには可撓性のある回収ラインが前記ラインスロットに入ることが可能なように配置されており、前記第１及び第２の要素は前記回収ラインを受け止めるのに十分な距離だけ間隔が空けられており、前記第２の要素は前記スロットの閉鎖端から前記回収ラインを受け止めるのに十分な距離だけ間隔が空けられている固定器具と
を備える航空機システム。
（態様８）
前記第１及び第２の要素の各々は前記ライン捕捉装置本体に堅固に取り付けられ、第１及び第２の位置の間で捻転する、態様７に記載のシステム。
（態様９）
前記ラインスロットは前記開放端に向かうよりも前記閉鎖端に向かうにつれて狭くなる、態様７に記載のシステム。
（態様１０）
前記ライン捕捉装置本体は前記第１要素が第２の位置にあるときに前記第１要素を受け止めるように前記ラインスロットに配置された第１レセプタクルを含み、前記ライン捕捉装置本体は前記第２要素が第２の位置にあるときに前記第２要素を受け止めるように前記ラインスロットに配置された第２レセプタクルを含む、態様７に記載のシステム。
（態様１１）
胴体及び翼を有する航空機をさらに備え、前記ライン捕捉装置本体が前記翼に取り付けられている、態様７に記載のシステム。
（態様１２）
前記ライン捕捉装置本体は第１面及び該第１面とは反対側にある第２面を有し、前記第１及び第２の要素のうちの少なくとも１つが第１端及び第２端を有し、前記第１端は前記第１面の第１開口部で受け止められ、前記第２端は前記第２面の第２開口部で受け止められる、態様７に記載のシステム。
（態様１３）
前記第１及び第２開口部は前記第１面とほぼ平行な平面内で互いに間隔を空けて配置される、態様１２に記載のシステム。
（態様１４）
前記第１及び第２開口部は前記第１面とほぼ平行な平面内で同軸である、態様１２に記載のシステム。
（態様１５）
前記ライン捕捉装置本体は前縁を有し、該前縁は前記胴体に対して後方にスイープされる、態様１２に記載のシステム。
（態様１６）
前記回収ラインと、
前記回収ラインを保持する支持体と
をさらに備える、態様７に記載のシステム。
（態様１７）
ラインスロットを有するライン捕捉装置本体であって、該ラインスロットが開放端と閉鎖端を有するライン捕捉装置本体と、
ライン捕捉装置本体に結合された固定器具であって、前記ラインスロットを横断して配置される単一のワイヤ形状の要素を含み、該ワイヤ形状の要素は第１の位置にあるときには前記ラインスロットへのアクセスを少なくとも制限するように配置されており、第２の位置にあるときには可撓性のある回収ラインが前記ラインスロットに入ることが可能なように配置されており、前記ワイヤ形状の要素は前記ラインスロットの閉鎖端から前記回収ラインを受け止めるのに十分な距離だけ間隔を空けて配置されている固定器具と
を備える航空機システム。
（態様１８）
前記ワイヤ形状の要素は前記ライン捕捉装置本体に堅固に取り付けられ、前記第１及び第２の位置の間で捻転する、態様１７に記載のシステム。
（態様１９）
胴体及び翼を有する航空機をさらに備え、前記索止め本体が前記翼に取り付けられる、態様１７に記載のシステム。
（態様２０）
前記ライン捕捉装置本体は前縁を有し、該前縁は前記胴体に対して後方にスイープされる、態様１９に記載のシステム。
（態様２１）
前記回収ラインと、
前記回収ラインを保持する支持体と
をさらに備える、態様１７に記載のシステム。
（態様２２）
前記ライン捕捉装置本体は、前記ワイヤ形状の要素が第２の位置にあるときに該要素を受け止めるように、前記ラインスロットに配置されたレセプタクルを含む、態様１７に記載のシステム。
（態様２３）
ライン捕捉装置本体と、
前記ライン捕捉装置本体にスライド可能に結合された固定器具であって、前記固定器具と前記ライン捕捉装置本体のうち少なくとも１つはラインスロットを有し、前記ラインスロットは開放端及び閉鎖端を有し、前記固定器具は第１の位置と第２の位置との間にある前記ライン捕捉装置本体に対してスライド可能であり、前記固定器具は第１の位置にあるときには前記ラインスロットへの又は前記ラインスロットからのアクセスを少なくとも制限するように配置されており、第２の位置にあるときには可撓性のある回収ラインが前記ラインスロットに入ることが可能なように配置されている固定器具と
を備える航空機システム。
（態様２４）
前記ラインスロットは前記ライン捕捉装置本体によって保持されている、態様２３に記載のシステム。
（態様２５）
前記ライン捕捉装置本体によって保持されるガイドピンをさらに備え、前記固定器具が
前記ライン捕捉装置本体と枢動可能に結合される受け座と、
前記ガイドピンが受け止められるスロットを有する閉鎖タブと、
前記受け座と前記閉鎖タブとの間のピボットジョイントと
を含む、態様２４に記載のシステム。
（態様２６）
前記ラインスロットが前記固定器具によって保持されている、態様２３に記載のシステム。
（態様２７）
前記ライン捕捉装置本体はガイドスロットを有し、前記固定器具は前記ガイドスロットに受け止められる少なくとも１つのガイドピンを保持し、前記固定器具は前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記ガイドスロットに沿ってスライド可能である、態様２６に記載のシステム。
（態様２８）
前記ライン捕捉装置本体はタブを含み、前記固定器具は間隔が空けられた２つの耳部分を含み、前記耳部分は前記固定器具が前記第１の位置にあるときには前記開放端を通って前記ラインスロットにアクセスできるように配置されており、前記耳部分は前記固定器具が前記第２の位置にあるときには前記開放端を通って前記スロットにアクセスすることを少なくとも制限するように前記タブの互いに反対にある側に配置されている、態様２７に記載のシステム。
（態様２９）
前記固定器具と前記ライン捕捉装置本体との間の相対的な運動を解放可能に制限するため、前記ライン捕捉装置本体と前記固定器具との間に操作可能に結合されるラチェット装置をさらに備える、態様２３に記載のシステム。

Claims (9)

1. ライン捕捉装置本体と、
   前記ライン捕捉装置本体に剛的に取り付けられた固定器具とを備え、
   前記ライン捕捉装置本体は、
   第１の開口が形成された第１の面と、
   前記第１の面とは反対側にあり、第２の開口が形成された第２の面と、
   航空機操作システムの可撓性回収ラインを受け入れるラインスロットとを有しており、前記ラインスロットは開放端と閉鎖端を有しており、
   前記固定器具は第１の近位端と第２の近位端を有するワイヤ形状の要素を有しており、前記第１の近位端は前記ライン捕捉装置本体の前記第１の開口に受け入れられ、前記第２の近位端は前記ライン捕捉装置本体の前記第２の開口に受け入れられ、前記ワイヤ形状の要素は、前記第１の近位端と前記第２の近位端を中心として、第１の位置と第２の位置の間で捻転可能であり、前記ワイヤ形状の要素は、前記第１の位置にある時に前記ラインスロットを横断するよう配置されて前記可撓性回収ラインを前記ラインスロットに保持し、前記ワイヤ形状の要素は、前記第２の位置にある時に前記可撓性回収ラインが前記ラインスロットに入ることを許容するよう配置され、前記ワイヤ形状の要素は前記可撓性回収ラインを受け入れるのに十分な距離、前記ラインスロットの前記閉鎖端から離れて配置されている、
   航空機システム。
2. 胴体及び翼を有する航空機をさらに備え、前記ライン捕捉装置本体が前記翼に取り付けられる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ライン捕捉装置本体は前縁を有し、前記前縁は前記胴体に対して後方にスイープされる、請求項２に記載のシステム。
4. 前記ライン捕捉装置本体は、前記ラインスロットの一辺に凹部として形成されたレセプタクルを有しており、前記ワイヤ形状の要素が前記第２の位置にある時に、前記レセプタクルが前記ワイヤ形状の要素の遠位端を受け入れる、請求項１から３のいずれか１項に記載のシステム。
5. 前記ワイヤ形状の要素が第１のワイヤ形状の要素であって、前記システムがさらに第２のワイヤ形状の要素を備えており、前記第２のワイヤ形状の要素は、前記第１のワイヤ形状の要素とは別個に前記ライン捕捉装置本体に対して捻転可能であって、前記ラインスロットを閉塞および開放し、前記第１のワイヤ形状の要素と前記第２のワイヤ形状の要素は、前記可撓性回収ラインを受け入れるのに十分な距離、離れて配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 前記第２のワイヤ形状の要素は、前記ライン捕捉装置本体の前記第１の面と前記第２の面にそれぞれ取り付けられる第１の近位端と第２の近位端を有しており、前記第１のワイヤ形状の要素の前記第１の近位端と前記第２の近位端は、前記第２のワイヤ形状の要素の前記第１の近位端と前記第２の近位端からずれている、請求項５に記載のシステム。
7. 支持プラットフォームに位置した航空機操作システムと、請求項１から４のいずれか１項に記載の航空機システムを用いて無人航空機を捕捉する方法であって、
   前記可撓性回収ラインを前記ライン捕捉装置本体の前記ワイヤ形状の要素で受けるステップ、
   前記可撓性回収ラインで前記ライン捕捉装置本体の前記ワイヤ形状の要素を押し込んで、前記ワイヤ形状の要素を前記第１の位置から前記第２の位置に向けて捻転させて、前記可撓性回収ラインが前記ラインスロットに入るのを許容するステップ、
   前記ライン捕捉装置本体の前記ワイヤ形状の要素をスプリングによって前記第１の位置にもどすことにより、前記航空機操作システムの前記可撓性回収ラインを前記ライン捕捉装置本体のラインスロット内に確保するステップを備える方法。
8. 前記ワイヤ形状の要素を押し込むことは、前記ワイヤ形状の要素を前記ライン捕捉装置本体が存在する平面に対して垂直な軸の周りに捻転させることを備える、請求項７に記載の方法。
9. 前記ワイヤ形状の要素が第１のワイヤ形状の要素であって、前記航空機システムがさらに第２のワイヤ形状の要素を備えており、前記第２のワイヤ形状の要素は、前記第１のワイヤ形状の要素とは別個に前記ライン捕捉装置本体に対して捻転可能であって、前記ラインスロットを閉塞および開放し、前記第１のワイヤ形状の要素と前記第２のワイヤ形状の要素は、前記可撓性回収ラインを受け入れるのに十分な距離、離れて配置されており、
   前記方法が、前記第２のワイヤ形状の要素を捻転させて、前記可撓性回収ラインを前記第２のワイヤ形状の要素で保持することをさらに備える、請求項７に記載の方法。

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