JP6357494B2 - Moored balloon - Google Patents
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本発明は、係留気球に関する。 The present invention relates to a mooring balloon.
気球と、気球を係留するために気球に接続された係留索とを有する係留気球が知られている。係留気球は、風力発電装置等の大型構造物を建設するときの上空の風速調査、風速及び気温等の鉛直分布の調査、及び災害時の被害状況の確認のための映像撮影等に使用されることが知られている。しかしながら、係留気球は、強風を受けると姿勢を維持できないおそれがある。 Mooring balloons having a balloon and a mooring line connected to the balloon for mooring the balloon are known. Moored balloons are used for surveying the wind speed in the sky when constructing large structures such as wind power generators, surveying the vertical distribution of wind speed and temperature, etc., and taking pictures to check the damage situation at the time of disaster It is known. However, the moored balloon may not be able to maintain its posture when subjected to strong winds.
特許文献1には、空中に位置するときに風下に位置する係留索に、伸縮自在な弾性部材と、弾性部材に並列接続された停止索が接続された係留気球が記載される。特許文献1に記載される係留気球は、風下の係留索に伸縮自在な弾性部材が接続されることにより、気球が風上から風を受けたときに、風力に応じて弾性部材が伸びることにより気球の姿勢を維持することができる。また、特許文献1に記載される係留気球では、弾性部材に直列接続された停止索は、弾性部材が伸びる長さを制限するリミッタとして機能して、弾性部材が伸び過ぎることを防止できる。 Patent Document 1 describes a mooring balloon in which a stretchable elastic member and a stop rope connected in parallel to the elastic member are connected to a mooring line that is located leeward when located in the air. The mooring balloon described in Patent Literature 1 is connected to a mooring line on the leeward side by an elastic member that can be expanded and contracted, so that when the balloon receives wind from the windward side, the elastic member extends according to the wind force. The posture of the balloon can be maintained. Moreover, in the mooring balloon described in Patent Document 1, the stop rope connected in series with the elastic member functions as a limiter that limits the length of the elastic member to extend, and the elastic member can be prevented from extending too much.
しかしながら、特許文献1に記載される係留気球では、弾性部材のばね定数が均一なので、風速の二乗に比例する弾性体の伸びは、風速の変化に追従しない。特許文献1に記載される係留気球では、弾性体の伸びが風速の変化に追従しないため、ある風速で気球の姿勢を維持するようなばね定数を有する弾性部材では、所定の範囲を超えた風速を有する風を受けたときに、気球が所望の姿勢を維持できないおそれがある。 However, in the moored balloon described in Patent Document 1, since the spring constant of the elastic member is uniform, the elongation of the elastic body proportional to the square of the wind speed does not follow the change in the wind speed. In the mooring balloon described in Patent Document 1, since the elastic body does not follow the change in wind speed, the elastic member having a spring constant that maintains the attitude of the balloon at a certain wind speed, the wind speed exceeding a predetermined range. There is a possibility that the balloon cannot maintain a desired posture when it receives a wind having
例えば、弾性部材のばね定数が比較的小さく、弾性部材が風力によって伸び易い場合、気球は、風力が比較的小さいときは係留気球が受ける風力に応じて姿勢を制御できるものが、風力が大きくなると弾性部材が伸び切って姿勢を制御できないおそれがある。一方、弾性部材のばね定数が比較的大きく、弾性部材が風力によって伸び難い場合、気球は、風力が比較的大きいときは係留気球が受ける風力に応じて姿勢を制御できるものの、風力が小さいときは弾性部材が十分に伸びずに姿勢を制御できないおそれがある。 For example, if the spring constant of the elastic member is relatively small and the elastic member is easily extended by wind force, the balloon can control the attitude according to the wind force received by the mooring balloon when the wind force is relatively small. There is a possibility that the posture cannot be controlled because the elastic member is fully extended. On the other hand, when the elastic member has a relatively large spring constant and the elastic member is difficult to extend by wind force, the balloon can control the attitude according to the wind force received by the mooring balloon when the wind force is relatively large, but when the wind force is small There is a possibility that the posture cannot be controlled without the elastic member extending sufficiently.
本発明は、係留気球が受ける風の風力に応じて気球の姿勢を維持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。 It is an object of the present invention to provide a moored balloon that can maintain the attitude of the balloon according to the wind force of the wind received by the moored balloon.
上記目的を実現するため、本発明に係る係留気球は、内部に気体が充填されたときに扁平形状になる気球と、それぞれの一端が気球の表面に接続された複数の係留索と、複数の係留索の何れか1つに接続された弾性部材群とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a mooring balloon according to the present invention includes a balloon that has a flat shape when filled with gas, a plurality of mooring lines each having one end connected to the surface of the balloon, and a plurality of mooring lines. And an elastic member group connected to any one of the mooring lines.
本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、並列接続された複数の弾性部材を含むことが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, the elastic member group preferably includes a plurality of elastic members connected in parallel.
また、本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、長さが異なる複数の弾性部材を含むことが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, the elastic member group preferably includes a plurality of elastic members having different lengths.
本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、ばね定数が異なる複数の弾性部材を含むことが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, the elastic member group preferably includes a plurality of elastic members having different spring constants.
また、本発明に係る係留気球では、複数の弾性部材の長さは、複数の弾性部材のばね定数が大きいほど短くなることが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, the length of the plurality of elastic members is preferably shorter as the spring constant of the plurality of elastic members is larger.
また、本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、直列接続された複数の弾性部材を含むことが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, the elastic member group preferably includes a plurality of elastic members connected in series.
また、本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、ばね定数が異なる複数の弾性部材を含むことが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, the elastic member group preferably includes a plurality of elastic members having different spring constants.
また、本発明に係る係留気球では、複数の弾性部材のぞれぞれの両端は、係留索に接続されることが好ましい。 In the mooring balloon according to the present invention, it is preferable that both ends of each of the plurality of elastic members are connected to the mooring line.
また、本発明に係る係留気球では、複数の弾性部材のぞれぞれの両端に接続される間の係留索の長さは、複数の弾性部材のばね定数が大きいほど長くなることが好ましい。 Further, in the mooring balloon according to the present invention, it is preferable that the length of the mooring line while being connected to both ends of each of the plurality of elastic members is longer as the spring constant of the plurality of elastic members is larger.
本発明によれば、係留気球が受ける風の風力に応じて気球の姿勢を維持することができる係留気球が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mooring balloon which can maintain the attitude | position of a balloon according to the wind force of the wind which a mooring balloon receives is provided.
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概要)
実施形態に係る係留気球は、内部に気体が充填されたときに扁平形状になる気球の一端に接続された複数の係留索の何れか1つに接続された複数の弾性部材を含む弾性部材群を有する。実施形態に係る係留気球では、弾性部材群に含まれる複数の弾性部材の何れかが、係留気球が受ける風速より生じる風力に応じたばね定数で伸縮するため、気球の姿勢を一定に維持することができる。なお、本明細書で使用する場合、用語「ばね定数」は、金属製ばね、プラスティク性ばね、及びゴム等の弾性部材に印加される張力と弾性部材の伸びの間の比例関係を規定する定数を意味する。すなわち、ばね定数は、フックの法則のkに相当する定数である。
(Outline of the mooring balloon according to the embodiment)
The mooring balloon according to the embodiment includes an elastic member group including a plurality of elastic members connected to any one of a plurality of mooring lines connected to one end of a balloon that becomes flat when the inside is filled with gas. Have In the mooring balloon according to the embodiment, any one of the plurality of elastic members included in the elastic member group expands and contracts with a spring constant corresponding to the wind force generated by the wind speed received by the mooring balloon, so that the attitude of the balloon can be maintained constant. it can. As used herein, the term “spring constant” defines a proportional relationship between tension applied to an elastic member such as a metal spring, a plastic spring, and rubber and the elongation of the elastic member. Means a constant. That is, the spring constant is a constant corresponding to k in Hooke's law.
(関連する係留気球の課題)
実施形態に係る係留気球について説明する前に、実施形態に係る係留気球に関連する係留気球の課題について、簡単に説明する。
(Related mooring balloon issues)
Before describing the mooring balloon according to the embodiment, the problem of the mooring balloon related to the mooring balloon according to the embodiment will be briefly described.
図1(a)は実施形態に係る係留気球に関連する第1係留気球の第1の状態を示す図であり、図1(b)は図1(a)に示す第1係留気球の第2の状態を示す図である。図1(c)は実施形態に係る係留気球に関連する第2係留気球の第1の状態を示す図であり、図1(d)は図1(c)に示す第2係留気球の第2の状態を示す図である。図1では、第1の状態において第1係留気球が受ける風の風速は、第2の状態において第1係留気球が受ける風の風速よりも小さい。 Fig.1 (a) is a figure which shows the 1st state of the 1st mooring balloon relevant to the mooring balloon which concerns on embodiment, FIG.1 (b) is 2nd of the 1st mooring balloon shown to Fig.1 (a). It is a figure which shows the state of. FIG.1 (c) is a figure which shows the 1st state of the 2nd mooring balloon relevant to the mooring balloon which concerns on embodiment, FIG.1 (d) is the 2nd of the 2nd mooring balloon shown in FIG.1 (c). It is a figure which shows the state of. In FIG. 1, the wind speed received by the first mooring balloon in the first state is lower than the wind speed received by the first mooring balloon in the second state.
第1係留気球901及び第2係留気球902のそれぞれは、内部に気体が充填されたときに扁平形状になる気球910と、気球の風下に位置するスクープ920と、気球910と不図示の係留装置とを接続する係留索930とを有する。係留索は、それぞれの一端が気球910に接合された第1係留副索931、第2係留副索932及び第3係留副索933と、第1係留副索931、第2係留副索932及び第3係留副索933に結節点934を介して接続された係留主索935とを有する。不図示の係留装置が係留主索935を巻き出し、又は巻き取ることにより、気球910が係留される位置が決定される。
Each of the
第1係留気球901は、図1(a)に示すように、第1係留気球901が受ける風の風速が略ゼロ又は微風のときに気球910の長手方向が水平方向と略平行になるように第1係留副索931、第2係留副索932及び第3係留副索933の長さが規定される。第1係留気球901は、第1係留気球901が受ける風の風速の増加に従って、スクープ920が受ける風圧が増加して、図1(b)に示すように、気球910の長手方向が水平方向に対して傾斜角を有する姿勢になり、気球910の姿勢が不安定になるおそれがある。
As shown in FIG. 1A, the
一方、第2係留気球902は、第2係留気球902が比較的大きな風速を有する風を受けたときに、気球910の長手方向が水平方向と略平行になるように、第1係留気球901の第3係留副索933よりも長い第3係留副索933が配置される。第2係留気球902は、図1(d)に示すように、第2係留気球902が受ける風の風速が比較的大きいときに気球910の長手方向が水平方向と略平行になるように第1係留副索931、第2係留副索932及び第3係留副索933の長さが規定される。しかしながら、第2係留気球902は、第2係留気球902が受ける風の風速が略ゼロ又は微風のとき、図1(c)に示すように、気球910の長手方向が水平方向に対して傾斜角を有する姿勢になり、気球910の姿勢が不安定になるおそれがある。
On the other hand, when the
次に、係留時に風下に位置する係留副索に弾性部材を接続する係留気球について説明する。図2(a)は弾性部材が接続された第1構成例を示す図であり、図2(b)は弾性部材が接続された第2構成例を示す図であり、図2(c)は弾性部材が接続された第3構成例を示す図であり、図2(d)は弾性部材が接続された第4構成例を示す図である。図3(a)は図2(a)の弾性部材に張力が印加された状態を示す図であり、図3(b)は図2(b)の弾性部材に張力が印加された状態を示す図である。図3(c)は図2(c)の弾性部材に張力が印加された状態を示す図であり、図3(d)は図2(d)の弾性部材に張力が印加された状態を示す図である。 Next, a mooring balloon in which an elastic member is connected to a mooring subline that is located leeward when mooring will be described. 2A is a diagram showing a first configuration example in which an elastic member is connected, FIG. 2B is a diagram showing a second configuration example in which an elastic member is connected, and FIG. It is a figure which shows the 3rd structural example to which the elastic member was connected, FIG.2 (d) is a figure which shows the 4th structural example to which the elastic member was connected. 3A is a diagram showing a state in which tension is applied to the elastic member in FIG. 2A, and FIG. 3B shows a state in which tension is applied to the elastic member in FIG. 2B. FIG. 3C is a diagram showing a state in which tension is applied to the elastic member in FIG. 2C, and FIG. 3D is a diagram in which tension is applied to the elastic member in FIG. 2D. FIG.
図2(a)及び3(a)に示す第1構成例では、張力が印加される前の弾性部材の長さは、第1係留副索及び第2係留副索の長さと同一である。図2(b)〜2(d)及び3(b)〜3(d)に示す第2構成例〜第4構成例では、張力が印加される前の弾性部材の長さは、第1係留副索及び第2係留副索の長さよりも短い。第2構成例では、弾性部材の一端は第1副係留索〜第3副係留索の結節点に接続され、弾性部材の他端は第3副係留索の他端及びに気球に補助係留索を介して接続される。第3構成例では、弾性部材の一端は第1副係留索〜第3副係留索の結節点に補助係留索を介して接続され、弾性部材の他端は第3副係留索の他端及びに気球に接続される。第4構成例では、弾性部材の一端は第1副係留索〜第3副係留索の結節点に第1補助係留索を介して接続され、弾性部材の他端は第3副係留索の他端及びに気球に第2補助係留索を介して接続される。以下、第4構成例に基づいて、係留時に風下に位置する係留副索に弾性部材を接続する係留気球について説明する。 In the first configuration example shown in FIGS. 2 (a) and 3 (a), the length of the elastic member before the tension is applied is the same as the lengths of the first mooring subline and the second mooring subline. In the second configuration example to the fourth configuration example shown in FIGS. 2B to 2D and 3B to 3D, the length of the elastic member before the tension is applied is the first mooring. It is shorter than the length of the sub rope and the second mooring sub rope. In the second configuration example, one end of the elastic member is connected to the node of the first sub mooring line to the third sub mooring line, and the other end of the elastic member is the auxiliary mooring line to the other end of the third sub mooring line and the balloon. Connected through. In the third configuration example, one end of the elastic member is connected to a node between the first sub mooring line to the third sub mooring line via an auxiliary mooring line, and the other end of the elastic member is the other end of the third sub mooring line and Connected to the balloon. In the fourth configuration example, one end of the elastic member is connected to the node of the first sub mooring line to the third sub mooring line via the first auxiliary mooring line, and the other end of the elastic member is other than the third sub mooring line. Connected to the end and the balloon via a second auxiliary mooring line. Hereinafter, based on the fourth configuration example, a mooring balloon in which an elastic member is connected to a mooring subline positioned in the lee during mooring will be described.
図4(a)は実施形態に係る係留気球に関連する第3係留気球の第1の状態を示す図であり、図4(b)は図4(a)に示す第3係留気球の第2の状態を示す図である。図4(c)は図4(a)に示す状態での第3係留気球の係留副索の長さを示す図であり、図4(d)は図4(b)に示す状態での第3係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図である。図4では、図1と同様に、第1の状態において第2係留気球902が受ける風の風速は、第2の状態において第2係留気球902が受ける風の風速よりも小さい。
FIG. 4A is a diagram showing a first state of the third mooring balloon related to the mooring balloon according to the embodiment, and FIG. 4B is a second state of the third mooring balloon shown in FIG. It is a figure which shows the state of. 4 (c) is a diagram showing the length of the mooring sub-line of the third mooring balloon in the state shown in FIG. 4 (a), and FIG. 4 (d) is a diagram showing the length in the state shown in FIG. 4 (b). It is a figure which shows the length of the mooring sub rope of 3 mooring balloons, and an elastic member. In FIG. 4, similarly to FIG. 1, the wind speed received by the
第3係留気球903は、第3係留副索933に接続された弾性部材950を有することが第1係留気球901及び第2係留気球902と相違する。図4(a)に示すように、第3係留気球903が受ける風の風速が略ゼロ又は微風のとき、弾性部材950に並列に接続される第3係留副索933の長さは、弾性部材950の長さよりも長く、気球910の長手方向が水平方向と略平行になる。第3係留気球903は、第3係留気球903が受ける風の風速の増加に従って長くなる。第3係留気球903は、図4(b)に示すように、第3係留気球903が受ける風の風速の増加に従って弾性部材950の長さが長くなることにより、気球910の長手方向が水平方向と略平行になる。
The
しかしながら、第3係留気球903は、弾性部材950のばね定数の選択が容易ではないという課題がある。第3係留気球903は、弾性部材950のばね定数が小さく風速の増加に伴う弾性部材950の伸び幅が大きいとき、弾性部材950が伸び切る風速以上の風を第3係留気球903が受けた場合、気球910の長手方向が水平方向に対して傾斜角を有する姿勢になる。一方、第3係留気球903は、弾性部材950のばね定数が大きく風速の増加に伴う弾性部材950の伸び幅が小さいとき、比較的風速が小さい風を第3係留気球903が受けた場合、気球910の長手方向が水平方向に対して傾斜角を有する姿勢になる。
However, the
図5は、弾性部材950のばね定数が小さく風速の増加に伴う弾性部材950の伸び幅が大きい場合の係留気球903の動作を説明する図である。図5(a)は第3係留気球の第1の状態を示す図であり、図5(b)は第3係留気球の第2の状態を示す図であり、図5(c)は第3係留気球の第3の状態を示す図であり、図5(d)は第3係留気球の第4の状態を示す図である。図5(e)は図5(a)に示す状第1の態での第3係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図であり、図5(f)は図5(b)に示す第2の状態での第3係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図である。図5(g)は図5(c)及び5(d)に示す第3及び第4の状態での第3係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図である。図5に示す第3係留気球903の弾性部材950のばね定数は比較的小さい。図5(b)に示す第2の状態において第3係留気球903が受ける風の風速は、図5(a)に示す第1の状態において気球910が受ける風の風速よりも大きい。また、図5(c)に示す第3の状態において気球910が受ける風の風速は、図5(b)に示す第2の状態において第3係留気球903が受ける風の風速よりも大きい。そして、図5(d)に示す第4の状態において第3係留気球903が受ける風の風速は、図5(c)に示す第3の状態において第3係留気球903が受ける風の風速よりも大きい。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the
図5に示す例では、第3係留気球903は、第1の状態から第3の状態までは、風速の増加に応じて弾性部材950の長さが長くなることにより、気球910の長手方向が水平方向と略平行になる姿勢を維持する。しかしながら、第3係留気球903は、第4の状態では、弾性部材950が伸び切る風速以上の風を第3係留気球903が受けることにより、気球910の長手方向が水平方向と略平行になる姿勢を維持できなくなる。
In the example shown in FIG. 5, the
図6は、弾性部材950のばね定数が大きく風速の増加に伴う弾性部材950の伸び幅が小さい場合の係留気球903の動作を説明する図である。図6(a)は第3係留気球の第1の状態を示す図であり、図6(b)は第3係留気球の第2の状態を示す図であり、図6(c)は第3係留気球の第3の状態を示す図であり、図6(d)は第3係留気球の第4の状態を示す図である。図4に示す第3係留気球903の弾性部材950のばね定数は比較的大きい。図6(a)〜6(d)において、第3係留気球903が受ける風の風速は、図5(a)〜5(d)と同様に、第1の状態が一番小さく、第2の状態、第3の状態及び第4の順で大きくなり、第4の状態が一番大きい。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the
図6に示す例では、第3係留気球903は、第3係留気球903が受ける風の風速が略ゼロ又は微風の第1の状態及び風速が一番大きい第4の状態では、気球910の長手方向が水平方向と略平行になる姿勢を維持する。しかしながら、第3係留気球903は、第2の状態及び第3の状態では、第3係留気球903が受ける風速に応じた弾性部材910の伸びの長さが十分ではなく、気球910の長手方向が水平方向と略平行になる姿勢を維持することができない。
In the example shown in FIG. 6, the
図3〜6を参照して説明されたように、第3係留気球903は、弾性部材950のばね定数の選択が容易ではないという課題を有する。実施形態の係る係留気球は、第3係留気球903の課題を解決するものである。
As described with reference to FIGS. 3 to 6, the
(第1実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
図7は、空中に位置する第1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 first embodiment)
FIG. 7 is a perspective view of the mooring balloon according to the first embodiment located in the air.
係留気球1は、気球10と、スクープ20と、係留索30と、中継局40と、弾性部材群50とを有する。係留索30は、第1係留副索31〜第3係留副索33と、結節点34を介して第1係留副索31〜第3係留副索33と接続される係留主索35とを有する。弾性部材群50は、第1弾性部材51〜第3弾性部材53を有する。
The mooring balloon 1 includes a
図8(a)は内部に気体が充填された気球10の部分断面側面図であり、図8(b)は内部に気体が充填された気球10の底面図である。
FIG. 8A is a partial sectional side view of the
気球10は、外袋11と、ヘリウム収納袋12と、空気収納袋13と、ペイロード用ドーム14と、3つの係留索取付け部15とを有する。気球10は、ヘリウム収納袋12及び空気収納袋13と外袋11との二重構造となっているので、外袋11は、ガスバリア性を有する材料で形成される必要はない。外袋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。ヘリウム収納袋12は、ヘリウムを充填する袋であり、外袋11と比較して強度及び耐久性が低く且つ軽量な材料により形成される。例えば、ヘリウム収納袋12は、プラスチックフィルムを溶着することにより形成される。空気収納袋13は、外袋11と比較して強度及び耐久性が低く且つ軽量な材料により形成される。空気収納袋13は、ヘリウム収納袋12と同様に、プラスチックフィルムを溶着することにより形成される。ペイロード用ドーム14は、有底の円筒状の部材であり、底部が空気収納袋13に接するように配置される。ペイロード用ドーム14は、発泡スチロール等の堅固且つ軽量な素材により形成される。ペイロード用ドーム14の凹部には、中継局40が配置される。
The
気球10は、ヘリウム収納袋12にヘリウムが充填され且つ空気収納袋13に空気が充填されているとき、高さ方向に短軸を有する回転楕円体状の形状を有する。すなわち、内部に気体が充填されているとき、気球10は、円形状の平面形状を有し且つ楕円状の正面形状を有する扁平形状となる。一例では、気球10は、直径4.6[m]の円状の平面形状を有し且つ、長径4.6[m]、短径2.66[m]の楕円状の正面形状を有する。
The
3つの係留索取付け部15は、正面から見たときに長径に沿うように気球10の表面に配置される。3つの係留索取付け部15のそれぞれは、第1係留副索31〜第3係留副索33の何れか1つの一端に接続される。スクープ20が接合される部分に近接する位置に配置される係留索取付け部15には、第3係留副索33の一端が接続され、他の2つの係留索取付け部15には、第1係留副索31及び第2係留副索32の一端がそれぞれ接続される。気球10は、気球10が空中に係留されているとき、スクープ20が風下に位置する姿勢を維持する。気球10が空中で係留されるときにスクープ20が風下に位置する姿勢を維持するため、第3係留副索33は、第1係留副索31及び第2係留副索32の風下に位置する。
The three mooring
図9は、スクープ20の平面図である。
FIG. 9 is a plan view of the
スクープ20は、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とう性の面21を有する膜材である。スクープ20は、姿勢安定膜とも称される。スクープ20は、底辺23と、底辺23の反対に位置する頂角28で一端が接続された第1等辺24及び第2等辺25と、底辺23の両端から第1等辺24及び第2等辺25の他端にそれぞれ伸びる第1切欠辺26及び第2切欠辺27とにより囲まれた形状を有する。第1等辺24及び第2等辺25は互いに長さが等しく、第1切欠辺26及び第2切欠辺27は互いに長さが等しい。すなわち、スクープ20は、底角部分が切欠された二等辺三角形状に形成される。スクープ20の底辺23、第1切欠辺26及び第2切欠辺27のそれぞれの近傍で、気球10に接合される。スクープ20の頂角28には、スクープ20と第3係留副索33とを接続する接続索29が接続される。スクープ20の頂角28と第3係留副索33とが接続索29を介して接続されることにより、留気球10が空中に上げられたときに、ヨットの帆のようにスクープ20が風を受けて、気球10は、スクープ20が風下となるように風見安定する。
The
第1係留副索31〜第3係留副索33のそれぞれは、係留気球1が空中にあるときに受ける風による張力で切断されない材料で形成される。第3係留副索33の一端はスクープ20が接合される部分に近接する位置に配置される係留索取付け部15に接続され、第1係留副索31及び第2係留副索32のそれぞれの一端は他の2つの係留索取付け部15に接続される。第1係留副索31〜第3係留副索33のそれぞれの他端は、結節点34において、係留主索33の一端と接続される。一例では、結節点34における第1係留副索31〜第3係留副索33のそれぞれの他端と係留主索33の一端とは、接続金具を介して接続される。第3係留副索33は、スクープ20の頂角と接続索29を介して接続される。一例では、第3係留副索33と接続索29とは、接続金具を介して接続される。
Each of the 1st mooring subline 31-the
第3係留副索33の長さは、第1係留副索31及び第2係留副索32の長さよりも長く、第1係留副索31及び第2係留副索32の長さは互いに等しい。
The length of the
係留主索35は、第1係留副索31〜第3係留副索33と同様に、係留気球1が空中にあるときに受ける風による張力で切断されない材料で形成される。係留主索35の他端は、不図示の係留装置に接続される。係留主索35の他端に接続される係留装置から係留主索35が巻き出されるとき、気球10は巻出量に応じて空中に上昇し、係留装置から係留主索35が巻き取られるとき、気球10は巻取量に応じて空中から下降する。
The mooring
中継局40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、移動体通信網に接続される基地局と、基地局がカバーしていた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。
The
次に、第1弾性部材51〜第3弾性部材53について説明する。図10(a)は第1弾性部材51〜第3弾性部材53の第1構成例を示す図であり、図10(b)は第1弾性部材51〜第3弾性部材53の第2構成例を示す図である。図10(c)は第1弾性部材51〜第3弾性部材53の第3構成例を示す図であり、図10(d)は第1弾性部材51〜第3弾性部材53の第4構成例を示す図である。
Next, the first
図10(a)に示す第1構成例では、張力が印加される前の第1弾性部材〜第3弾性部材の長さは、第1係留副索及び第2係留副索の長さと同一である。図10(b)〜10(d)に示す第2構成例〜第4構成例では、張力が印加される前の第1弾性部材〜第3弾性部材の長さは、第1係留副索及び第2係留副索の長さよりも短い。第2構成例では、第1弾性部材〜第3弾性部材の一端は第1副係留索〜第3副係留索の結節点に接続され、第1弾性部材〜第3弾性部材の他端は第3副係留索の他端及びに気球に第3副係留索を介して接続される。第3構成例では、第1弾性部材〜第3弾性部材の一端は第1副係留索〜第3副係留索の結節点に第3副係留索を介して接続され、第1弾性部材〜第3弾性部材の他端は第3副係留索の他端及びに気球に接続される。第4構成例では、第1弾性部材〜第3弾性部材の一端は第1副係留索〜第3副係留索の結節点に第3副係留索を介して接続され、第1弾性部材〜第3弾性部材の他端は第3副係留索の他端及びに気球に第3副係留索を介して接続される。以下、第4構成例に基づいて、第1弾性部材51〜第3弾性部材53について説明する。
In the first configuration example shown in FIG. 10A, the lengths of the first elastic member to the third elastic member before the tension is applied are the same as the lengths of the first mooring subline and the second mooring subline. is there. In the second configuration example to the fourth configuration example shown in FIGS. 10B to 10D, the lengths of the first elastic member to the third elastic member before the tension is applied are the first mooring subline and It is shorter than the length of the second mooring subline. In the second configuration example, one end of the first elastic member to the third elastic member is connected to a node of the first sub mooring line to the third sub mooring line, and the other end of the first elastic member to the third elastic member is the second one. The balloon is connected to the other end of the three sub mooring lines and the balloon via the third sub mooring lines. In the third configuration example, one end of the first elastic member to the third elastic member is connected to a node of the first sub mooring line to the third sub mooring line via the third sub mooring line, and the first elastic member to the first elastic member The other end of the three elastic members is connected to the balloon at the other end of the third sub mooring line. In the fourth configuration example, one end of the first elastic member to the third elastic member is connected to a node of the first sub mooring line to the third sub mooring line via the third sub mooring line, and the first elastic member to the first elastic member The other end of the three elastic members is connected to the other end of the third sub mooring line and the balloon via the third sub mooring line. Hereinafter, the first
第1弾性部材51〜第3弾性部材53のそれぞれは、第3係留索33の結節点34の近接する位置に第3係留索33の一部と並列接続される。第1弾性部材51〜第3弾性部材53のそれぞれの一端は共に第3係留索33に接続され、第1弾性部材51〜第3弾性部材53のそれぞれの他端は共に第3係留索33に接続される。一例では、第1弾性部材51〜第3弾性部材53は、平ゴム又はコールゴムとも称される平板状のゴムひもから形成されてよく、またばね等の他の弾性部材から形成されてもよい。
Each of the first
第1弾性部材51のばね定数は第2弾性部材52のばね定数よりも小さく、第2弾性部材52のばね定数は第3弾性部材53のばね定数よりも小さい。第1弾性部材51のばね定数が第2弾性部材52のばね定数よりも小さいので、同一の張力が印加された場合、第1弾性部材51の伸びは第2弾性部材52の伸びよりも大きい。また、第2弾性部材52のばね定数が第3弾性部材53のばね定数よりも小さいので、同一の張力が印加された場合、第2弾性部材52の伸びは第3弾性部材53の伸びよりも大きい。
The spring constant of the first
第1弾性部材51の長さは第2弾性部材52の長さよりも短く、第2弾性部材52の長さは第3弾性部材53の長さよりも短い。第1弾性部材51〜第3弾性部材53のばね定数及び長さの関係は、ばね定数が一番小さい第1弾性部材51の長さが一番短く、ばね定数が二番目に小さい第1弾性部材51の長さが二番目に短く、ばね定数が最も大きい第3弾性部材53の長さが一番長くなる。また、第1弾性部材51〜第3弾性部材53のぞれぞれの両端に接続される間の第3係留副索33の長さは、第3弾性部材53の長さよりも長い。一例では、第1弾性部材51〜第3弾性部材53の間は、金属製のリングにより接続される。
The length of the first
図11は、第1係留副索31〜第3係留副索33及び第1弾性部材51〜第3弾性部材53の長さを示す図である。図8において、双方向矢印L1は張力がゼロのときの第1弾性部材51の長さを示し、双方向矢印L2は張力がゼロのときの第2弾性部材51の長さを示し、双方向矢印L3は張力がゼロのときの第3弾性部材53の長さを示す。また、双方向矢印L4は、第1弾性部材51〜第3弾性部材53のぞれぞれの両端に接続される間の第3弾係留副索33の長さを示す。
FIG. 11 is a diagram illustrating the lengths of the
張力がゼロのときの第1弾性部材51〜第3弾性部材53のそれぞれの長さは、第3係留副索33の長さよりも短い。第1弾性部材51は、張力がゼロのときの長さL1から第1弾性部材51〜第3弾性部材53のぞれぞれの両端に接続される間の第3弾性部材53の長さL4まで伸びる。第2弾性部材52は、張力がゼロのときの長さL2から第1弾性部材51〜第3弾性部材53のぞれぞれの両端に接続される間の第3弾性部材53の長さL4まで伸びる。第3弾性部材53は、張力がゼロのときの長さL3から第1弾性部材51〜第3弾性部材53のぞれぞれの両端に接続される間の第3弾性部材53の長さL4まで伸びる。
The lengths of the first
図12は係留気球1が風を受けたときの姿勢を示す図であり、図13は図12の第1弾性部材51〜第3弾性部材53を含む部分拡大図である。図12(a)及び13(a)は第1弾性部材51〜第3弾性部材53の何れも伸びていない第1の状態を示し、図12(b)及び13(b)は第1弾性部材51のみが伸びる第2の状態を示す。図12(c)及び13(c)は第1弾性部材51及び第2弾性部材52が伸びる第3の状態を示し、図12(d)及び13(d)は第1弾性部材51〜第3弾性部材53の全てが伸びる第4の状態を示す。
12 is a view showing a posture when the mooring balloon 1 receives wind, and FIG. 13 is a partially enlarged view including the first
第1の状態では、第1弾性部材51〜第3弾性部材53の何れも伸びていないので、図13(a)において双方向矢印Laで示される第1弾性部材51〜第3弾性部材53の両端の間の距離は、張力がゼロのときの第1弾性部材51の長さL1と等しい。
In the first state, none of the first
第2の状態では、第1弾性部材51のみが伸びて、第2弾性部材52及び第3弾性部材53は弛んでいる。図13(b)において双方向矢印Lbで示される第1弾性部材51〜第3弾性部材53の両端の間の長さは、張力がゼロのときの第1弾性部材51の長さL1と張力がゼロのときの第2弾性部材52の長さL2との間の長さになる。第2の状態では、第2弾性部材52及び第3弾性部材53は弛んでいるので、スクープ20が受ける風により生じる張力は、第1弾性部材51のみに印加される。第2の状態では、図13(b)において双方向矢印Lbで示される第1弾性部材51〜第3弾性部材53の両端の間の距離は、スクープ20が受ける風により生じる張力及び第1弾性部材51のばね定数によって規定される。
In the second state, only the first
第3の状態では、第1弾性部材51及び第2弾性部材52が伸びて、第3弾性部材53は弛んでいる。図13(c)において双方向矢印Lcで示される第1弾性部材51〜第3弾性部材53の両端の間の長さは、張力がゼロのときの第2弾性部材52の長さL2と張力がゼロのときの第3弾性部材53の長さL3との間の長さになる。第3の状態では、第3弾性部材53は弛んでいるので、スクープ20が受ける風により生じる張力は、第1弾性部材51及び第2弾性部材52に印加される。第3の状態では、図13(c)において双方向矢印Lcで示される第1弾性部材51〜第3弾性部材53の両端の間の距離は、スクープ20が受ける風により生じる張力及び第1弾性部材51及び第2弾性部材52のばね定数によって規定される。
In the third state, the first
第4の状態では、第1弾性部材51〜第3弾性部材53の全てが伸びている。図13(d)において双方向矢印Ldで示される第1弾性部材51〜第3弾性部材53の両端の間の長さは、張力がゼロのときの第3弾性部材52の長さL3と第1弾性部材51〜第3弾性部材53が接続される間の第3弾性部材53の長さL4との間の長さになる。第4の状態では、スクープ20が受ける風により生じる張力は、第1弾性部材51〜第3弾性部材53の全てに印加される。第3の状態では、図13(d)において双方向矢印Ldで示される第1弾性部材51〜第3弾性部材53の両端の間の距離は、スクープ20が受ける風により生じる張力及び第1弾性部材51〜第3弾性部材53のばね定数によって規定される。
In the fourth state, all of the first
(第1実施形態に係る係留気球の作用効果)
係留気球1は、並列接続された第1弾性部材51〜第3弾性部材53を係留気球1の風下に位置する第3係留副索33に並列に接続することにより、風速の変化に追従して伸びる弾性機能を実現できる。
(Operational effect of the mooring balloon according to the first embodiment)
The mooring balloon 1 follows the change in the wind speed by connecting the first
図14(a)は風速と風力の関係を示す図であり、図14(b)は風速、風力及び弾性部材の伸びとの関係を示す第1の図であり、図14(c)は風速、風力及び弾性部材の伸びとの関係を示す第2の図である。図14(b)及び図14(c)のそれぞれにおいて、K1〜K3は風力に応じた弾性部材の伸びを示す。 FIG. 14A is a diagram showing the relationship between the wind speed and the wind force, FIG. 14B is a first diagram showing the relationship between the wind speed, the wind force, and the elongation of the elastic member, and FIG. 14C is the wind velocity. It is a 2nd figure which shows the relationship between wind force and the elongation of an elastic member. In each of Drawing 14 (b) and Drawing 14 (c), K1-K3 shows extension of an elastic member according to wind power.
図14(a)に示すように、風力は風速の二乗に比例して増加する一方、弾性部材の伸びはフックの法則に従って弾性部材に印加される力、すなわち係留気球1が受ける風力の二乗に比例して増加する。 As shown in FIG. 14A, while the wind force increases in proportion to the square of the wind speed, the elongation of the elastic member is the force applied to the elastic member in accordance with Hooke's law, that is, the square of the wind force received by the mooring balloon 1. Increase proportionally.
図14(b)に示すように、単一のばね定数を有する弾性部材により、係留気球の姿勢を維持する場合、係留気球の姿勢を維持するため、風速の変化に弾性部材の伸びを追従させることはできない。一方、係留気球1は、長さが相違する複数の弾性部材により形成される一群の弾性部材群を使用することにより、風速の変化に弾性部材の伸びを追従させることが可能になる。係留気球1は、風速が比較的低いときには第1弾性部材51のみが伸びて、風速が大きくなったときに第1弾性部材51及び第2弾性部材52が伸びる。係留気球1は、風速が更に大きくなったときに、第1弾性部材51〜第3弾性部材53の全てが伸びる。係留気球1では、伸びる弾性部材の数を風速の増加に従って増加させることにより、風速の変化に弾性部材の伸びを追従させることが可能になる。
As shown in FIG. 14B, when the attitude of the mooring balloon is maintained by the elastic member having a single spring constant, the elastic member is allowed to follow the change in the wind speed in order to maintain the attitude of the mooring balloon. It is not possible. On the other hand, the mooring balloon 1 can make the elastic member follow the change in the wind speed by using a group of elastic members formed by a plurality of elastic members having different lengths. In the mooring balloon 1, only the first
例えば、図14(c)に示すように、係留気球が受ける風の風速が比較的小さいときは、風速の変化の変化に対して伸びK1の弾性部材に伸びるようする。そして、風速が大きくなるに従って、伸びる弾性部材を増加させることにより弾性部材群の伸びをK2、K3と大きくすることができる。また、係留気球1では、第1弾性部材51〜第3弾性部材53のばね定数は、長さに応じて大きくなるように規定されるので、風速が大きくなるに従って、ばね定数が大きい弾性部材が順次伸びに寄与することになる。係留気球1では、風速が大きくなるに従って、ばね定数が大きい弾性部材が順次伸びに寄与することで、風速の二乗に比例する風力の増加量に応じて弾性部材群の伸びを規定することができる。例えば、複数の弾性部材のばね定数は、風速が1m/sのときに弾性部材群のばね定数を1N/mとし、風速が2m/sのときに弾性部材群のばね定数を4N/mとし、風速が3m/sのときに弾性部材群のばね定数を9N/mとするように、規定されてもよい。
For example, as shown in FIG. 14 (c), when the wind speed of the wind received by the mooring balloon is relatively small, the elastic member having the elongation K1 is extended with respect to the change in the wind speed. Then, as the wind speed increases, the elastic members that extend can be increased to increase the elongation of the elastic member group to K2 and K3. In the mooring balloon 1, since the spring constants of the first
(第2実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
図15は、空中に位置する第2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 second embodiment)
FIG. 15 is a perspective view of a mooring balloon according to the second embodiment located in the air.
係留気球2は、弾性部材群50の代わりに、弾性部材群60が第3係留副索33に並列接続されることが第1実施形態に係る係留気球1と相違する。弾性部材群60は、直列接続された第1弾性部材61〜第3弾性部材63を有する。弾性部材群60以外の係留気球2の構成要素は、同一符号が付された係留気球1の構成要素と同一の構成及び機能を有するので、ここでは詳細な説明は省略する。
The
図16(a)は第1弾性部材61〜第3弾性部材63の第1構成例を示す図であり、図16(b)は第1弾性部材61〜第3弾性部材63の第2構成例を示す図である。図16(c)は第1弾性部材61〜第3弾性部材63の第3構成例を示す図であり、図16(d)は第1弾性部材61〜第3弾性部材63の第4構成例を示す図である。
FIG. 16A is a diagram illustrating a first configuration example of the first
図16(a)に示す第1構成例では、張力が印加される前の第1弾性部材〜第3弾性部材の合計の長さは、第1係留副索及び第2係留副索の長さと同一である。図16(b)〜16(d)に示す第2構成例〜第4構成例では、張力が印加される前の第1弾性部材〜第3弾性部材の合計の長さは、第1係留副索及び第2係留副索の長さよりも短い。第2構成例では、第1弾性部材の一端は第1副係留索〜第3副係留索の結節点に接続され、第3弾性部材の一端は第3副係留索の他端及びに気球に第3副係留索を介して接続される。第3構成例では、第1弾性部材の一端は第1副係留索〜第3副係留索の結節点に第3副係留索を介して接続され、第3弾性部材の一端は第3副係留索の他端及びに気球に接続される。第4構成例では、第1弾性部材の一端は第1副係留索〜第3副係留索の結節点に第3副係留索を介して接続され、第3弾性部材の一端は第3副係留索の他端及びに気球に第3副係留索を介して接続される。以下、第4構成例に基づいて、第1弾性部材61〜第3弾性部材63について説明する。
In the first configuration example shown in FIG. 16A, the total length of the first elastic member to the third elastic member before the tension is applied is the length of the first mooring subline and the second mooring subline. Are the same. In the second configuration example to the fourth configuration example shown in FIGS. 16B to 16D, the total length of the first elastic member to the third elastic member before the tension is applied is the first mooring subordinate. It is shorter than the length of the cable and the second mooring sub cable. In the second configuration example, one end of the first elastic member is connected to the node of the first sub mooring line to the third sub mooring line, and one end of the third elastic member is connected to the other end of the third sub mooring line and a balloon. Connected via third sub mooring line. In the third configuration example, one end of the first elastic member is connected to a node of the first sub mooring line to the third sub mooring line via the third sub mooring line, and one end of the third elastic member is the third sub mooring line. Connected to the balloon at the other end of the cord. In the fourth configuration example, one end of the first elastic member is connected to a node of the first sub mooring line to the third sub mooring line via the third sub mooring line, and one end of the third elastic member is the third sub mooring line. The other end of the cord and the balloon are connected to the balloon via a third sub mooring cord. Hereinafter, the first
第1弾性部材61の一端は第3係留索33に接続され、第1弾性部材61の他端は第2弾性部材62の一端に接続される。第2弾性部材62の他端は第3弾性部材63の一端に接続され、第3弾性部材の他端は第3係留索33に接続される。一例では、第1弾性部材61〜第3弾性部材63は、第1弾性部材51〜第3弾性部材53と同様に、平ゴム又はコールゴムとも称される平板状のゴムひもから形成されてよく、またばね等の他の弾性部材から形成されてもよい。第1弾性部材61のばね定数は第2弾性部材62のばね定数よりも小さく、第2弾性部材62のばね定数は第3弾性部材63のばね定数よりも小さい。
One end of the first
図17は、第1係留副索31〜第3係留副索33及び第1弾性部材61〜第3弾性部材63の長さを示す図である。図18は係留気球2が風を受けたときの姿勢を示す図である。図18(a)は第1弾性部材61〜第3弾性部材63の何れも伸びていない第1の状態を示し、図18(b)は第1弾性部材61が支配的に伸びる第2の状態を示す。図18(c)は第2弾性部材62が支配的に伸びる第3の状態を示し、図18(d)は第3弾性部材63が支配的に伸びる第4の状態を示す。図17において、双方向矢印L1は張力がゼロのときの第1弾性部材61〜第3弾性部材63の長さを示す。また、双方向矢印L4は、第1弾性部材61〜第3弾性部材63のぞれぞれの両端に接続される間の第3弾係留副索33の長さを示す。
FIG. 17 is a diagram illustrating the lengths of the
係留気球2が受ける風の風速が略ゼロのときの第1弾性部材61〜第3弾性部材63のそれぞれは、第3係留副索33の長さよりも短い。係留気球2が受ける風の風速が略ゼロ又は微風である第1の状態では、第1弾性部材61〜第3弾性部材63のそれぞれの長さは略L1であり、互いに略等しい。
Each of the first
係留気球2が受ける風の風速が徐々に大きくなると、図17において矢印Aで示すように、ばね定数が最も小さい第1弾性部材61が、ばね定数が比較的大きい第2弾性部材62及び第3弾性部材63と比較して大きく伸びる。この状態は、図18(b)に示す第2の状態に対応する。
When the wind speed of the wind received by the
係留気球2が受ける風の風速が更に大きくなると、図17において矢印Bで示すように、ばね定数が最も小さい第1弾性部材61は伸び切り、ばね定数が次に小さい第2弾性部材62が伸びる。この状態は、図18(c)に示す第3の状態に対応する。
When the wind speed of the wind received by the
また、係留気球2が受ける風の風速が更に大きくなると、図17において矢印Cで示すように、第2弾性部材62は伸び切り、ばね定数が最も大きい第3弾性部材63が伸びる。この状態は、図18(d)に示す第4の状態に対応する。そして、第1弾性部材61〜第3弾性部材63の合計の長さが、第1弾性部材61〜第3弾性部材63のぞれぞれの両端に接続される間の第3弾係留副索33の長さL4と等しくなるまで、第3弾性部材63は伸びる。
Further, when the wind speed of the wind received by the
(第2実施形態に係る係留気球の作用効果)
係留気球2は、直列接続された第1弾性部材61〜第3弾性部材63を係留気球2の風下に位置する第3係留副索33に並列に接続することにより、係留気球1と同様に、風速の変化に追従して伸びる弾性機能を実現できる。
(Operational effect of the mooring balloon according to the second embodiment)
The
(第3実施形態に係る係留気球の構成及び機能)
図19は、空中に位置する第3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 third embodiment)
FIG. 19 is a perspective view of a mooring balloon according to a third embodiment located in the air.
係留気球3は、弾性部材群60の代わりに、弾性部材群70が第3係留副索33に並列接続されることが第1実施形態に係る係留気球2と相違する。弾性部材群60以外の係留気球3の構成要素は、同一符号が付された係留気球の構成要素と同一の構成及び機能を有するので、ここでは詳細な説明は省略する。
The
弾性部材群70は、直列接続された第1弾性部材71〜第3弾性部材73を有する。第1弾性部材71〜第3弾性部材73のそれぞれは、両端が第3係留副索33に接続されることが第2実施形態に係る第1弾性部材61〜第3弾性部材63と相違する。第1弾性部材71〜第3弾性部材73のそれぞれは、第1弾性部材61〜第3弾性部材63と同様に図16(a)〜16(d)に示す第1構成例〜第4構成例としてもよいが、ここでは第4構成例に基づいて、第1弾性部材71〜第3弾性部材73について説明する。
The
図20は、第1係留副索31〜第3係留副索33及び第1弾性部材71〜第3弾性部材73の長さを示す図である。図21は係留気球3が風を受けたときの姿勢を示す図である。図21(a)は第1弾性部材71〜第3弾性部材73の何れも伸びていない第1の状態を示し、図21(b)は第1弾性部材71が支配的に伸びる第2の状態を示す。図21(c)は第2弾性部材72が支配的に伸びる第3の状態を示し、図21(d)は第3弾性部材73が支配的に伸びる第4の状態を示す。図20において、双方向矢印L1は張力がゼロのときの第1弾性部材71〜第3弾性部材73の長さを示す。また、双方向矢印L4は、第1弾性部材71〜第3弾性部材73のぞれぞれの両端に接続される間の第3弾係留副索33の長さを示す。
FIG. 20 is a diagram illustrating the lengths of the
係留気球3が受ける風の風速が略ゼロのときの第1弾性部材71〜第3弾性部材73のそれぞれは、第3係留副索33の長さよりも短い。係留気球3が受ける風の風速が略ゼロ又は微風である第1の状態では、第1弾性部材71〜第3弾性部材73のそれぞれの長さは略L1であり、互いに略等しい。
Each of the first
係留気球3が受ける風の風速が徐々に大きくなると、図20において矢印Aで示すように、ばね定数が最も小さい第1弾性部材71が、ばね定数が比較的大きい第2弾性部材72及び第3弾性部材73と比較して大きく伸びる。この状態は、図21(b)に示す第2の状態に対応する。
When the wind speed of the wind received by the
係留気球3が受ける風の風速が更に大きくなると、図20において矢印Bで示すように、第1弾性部材61の長さは、第1弾性部材71の両端に接続される間の第3係留副索33の長さL2と等しくなる。第1弾性部材61の長さが第1弾性部材71の両端に接続される間の第3係留副索33の長さL2と等しくなったので、第1弾性部材71は風速が増加してもL2以上に伸びることはない。この状態では、第1弾性部材71は風速が増加してもL2以上に伸びることはないので、ばね定数が次に小さい第2弾性部材72が伸びる。この状態は、図21(c)に示す第3の状態に対応する。
When the wind speed of the wind received by the
また、係留気球3が受ける風の風速が更に大きくなると、図20において矢印Cで示すように、第2弾性部材62の長さは、第2弾性部材72の両端に接続される間の第3係留副索33の長さL3と等しくなる。第2弾性部材62の長さが第2弾性部材72の両端に接続される間の第3係留副索33の長さL3と等しくなったので、第2弾性部材72は風速が増加してもL3以上に伸びることはない。この状態では、第1弾性部材71及び第2弾性部材72のそれぞれは風速が増加してもL1及びL2以上に伸びることはないので、ばね定数が最も大きい第3弾性部材73が伸びる。この状態は、図21(d)に示す第4の状態に対応する。そして、第1弾性部材61〜第3弾性部材63の合計の長さが、第1弾性部材61〜第3弾性部材63のぞれぞれの両端に接続される間の第3弾係留副索33の長さL4と等しくなるまで、第3弾性部材63は伸びる。
Further, when the wind speed of the wind received by the
(第3実施形態に係る係留気球の作用効果)
係留気球3は、直列接続された第1弾性部材71〜第3弾性部材73を係留気球3の風下に位置する第3係留副索33に並列に接続することにより、係留気球1と同様に、風速の変化に追従して伸びる弾性機能を実現できる。
(Operational effect of the mooring balloon according to the third embodiment)
The
また、係留気球3では、第1弾性部材71〜第3弾性部材73のそれぞれの両端に接続された第3係留副索33は、第1弾性部材71〜第3弾性部材73のそれぞれが伸び過ぎることを防止することができる。係留気球3では、第3係留副索33が第1弾性部材71〜第3弾性部材73のそれぞれが伸び過ぎることを防止することができるので、第1弾性部材71〜第3弾性部材73が伸び過ぎて弾性を失う又は切断するおそれは低い。
Further, in the
(実施形態に係る係留気球の変形例)
係留気球1〜3では、弾性部材群50、60及び70は、気球10が気球10の長径の方向が水平方向になるように機能する。しかしながら、実施形態に係る係留気球では、弾性部材群50、60及び70は、気球が気球10の長径の方向が水平方向に対して所定の傾斜を有するようにしてもよい。
(Modification example of the mooring balloon according to the embodiment)
In the mooring balloons 1 to 3, the
係留気球1〜3では、気球10は、内部に気体が充填されているときに高さ方向に短軸を有する回転楕円体状の形状を有し且つスクープ20が接合されているが、気球の実施形態は、このような実施形態に限定されない。例えば、気球の形状は、流線形でもよく、ドーナッツ状でもよく、風見安定するように垂直尾翼を有する形状、又は垂直尾翼及び水平尾翼を有する形状としてもよい。スクープ20、垂直尾翼及び水平尾翼のような風見安定するための構造を有する場合、弾性部材群50、60及び70は、第3係留副索33等の風下に配置される係留索に並列接続してもよい。風見安定するための構造を有しない場合、弾性部材群50、60及び70は、第1係留副索31〜第3係留副索33の全てに並列接続してもよい。
In the mooring balloons 1 to 3, the
係留気球1〜3では、第1係留副索31〜第3係留副索33によって気球10が係留されるが、第1係留副索31〜第3係留副索33の代わりに2本、又は4本以上の係留索を配置してもよい。この場合、弾性部材群50、60及び70は、2本、又は4本以上の係留索の何れかに並列接続される。また、係留主索33を有さずに、第1係留副索31〜第3係留副索33によって、気球10がウインチに係留されてもよい。
In the mooring balloons 1 to 3, the
係留気球1〜3では、ばね定数が互いに相違する複数の弾性部材が配置されるが、ばね定数が互いに相違する複数の弾性部材のそれぞれは、単一の弾性部材で形成されてもよく、複数の弾性部材で形成されてもよい。 In the mooring balloons 1 to 3, a plurality of elastic members having different spring constants are arranged, but each of the plurality of elastic members having different spring constants may be formed of a single elastic member. The elastic member may be used.
図22は、ばね定数が異なる複数の弾性部材を含む弾性部材群の形成の例を示す図であり、図22(a)は第1の例を示し、図22(b)は第2の例を示し、図22(c)は第3の例を示す。 FIG. 22 is a diagram illustrating an example of formation of an elastic member group including a plurality of elastic members having different spring constants. FIG. 22A illustrates a first example, and FIG. 22B illustrates a second example. FIG. 22 (c) shows a third example.
弾性部材群81は、ばね定数が一番小さい第1弾性部材811と、ばね定数が二番目に小さい第2弾性部材812と、ばね定数が最も大きい第3弾性部材813とを有する。第1弾性部材811の一端は金属製リング814を介して係留索と接続され、第1弾性部材811の他端は金属製リング815を介して第2弾性部材812の一端と接続される。第2弾性部材812の他端は金属製リング816を介して第3弾性部材813の一端と接続され、第3弾性部材813の他端は金属製リング817を介して不図示の係留索と接続される。
The
弾性部材群82は、第1弾性部材821と、第2弾性部材822と、第3弾性部材833とを有する。第2弾性部材822は、第1弾性部材821とばね定数が同一である第21弾性部材8221及び第22弾性部材8222で形成される。第3弾性部材823は、第1弾性部材821とばね定数が同一である第31弾性部材8231、第32弾性部材8232及び第33弾性部材8233で形成される。第1弾性部材821の一端は金属製リング824を介して係留索と接続され、第1弾性部材821の他端は金属製リング825を介して第2弾性部材822の一端と接続される。第2弾性部材822の他端は金属製リング826を介して第3弾性部材823の一端と接続され、第3弾性部材823の他端は金属製リング827を介して不図示の係留索と接続される。
The
弾性部材群83は、第1弾性部材831と、第2弾性部材832と、第3弾性部材833とを有する。第2弾性部材832は、第1弾性部材831とばね定数が同一である第21弾性部材8321と、ばね定数が第1弾性部材831よりも大きい第22弾性部材8322とで形成される。第3弾性部材833は、第1弾性部材831とばね定数が同一である第31弾性部材8331と、第22弾性部材8322とばね定数が同一である第32弾性部材8332と、ばね定数が第32弾性部材8332よりも大きい第33弾性部材8333とで形成される。第1弾性部材831の一端は金属製リング834を介して係留索と接続され、第1弾性部材831の他端は金属製リング835を介して第2弾性部材832の一端と接続される。第2弾性部材832の他端は金属製リング836を介して第3弾性部材833の一端と接続され、第3弾性部材833の他端は金属製リング837を介して不図示の係留索と接続される。
The
1〜3 係留気球
10 気球
20 スクープ
31〜33 係留副索
35 係留主索
50、60、70 弾性部材群
1 to 3 Moored
Claims (2)
それぞれの一端が前記気球の表面に接続された複数の係留索と、
長さが異なり且つ並列接続された複数の弾性部材を含み、前記複数の係留索の何れか1つに接続された弾性部材群と、を有し、
前記複数の弾性部材の長さは、前記複数の弾性部材のばね定数が大きいほど長くなる、ことを特徴とする係留気球。 A balloon that becomes flat when filled with gas,
A plurality of mooring lines, one end of which is connected to the surface of the balloon;
A plurality of elastic members having different lengths and connected in parallel, and an elastic member group connected to any one of the plurality of mooring lines ,
The mooring balloon characterized in that the length of the plurality of elastic members becomes longer as the spring constant of the plurality of elastic members is larger .
それぞれの一端が前記気球の表面に接続された複数の係留索と、
長さが異なり且つ直列接続された複数の弾性部材を含み、前記複数の係留索の何れか1つに前記複数の弾性部材のそれぞれの両端が接続された弾性部材群と、を有し、
前記複数の弾性部材のぞれぞれの両端に接続される間の前記係留索の長さは、前記複数の弾性部材のばね定数が大きいほど短くなる、ことを特徴とする係留気球。 A balloon that becomes flat when filled with gas,
A plurality of mooring lines, one end of which is connected to the surface of the balloon;
An elastic member group including a plurality of elastic members having different lengths and connected in series , each end of each of the plurality of elastic members being connected to any one of the plurality of mooring lines ;
The mooring balloon , wherein a length of the mooring line while being connected to both ends of each of the plurality of elastic members is shorter as a spring constant of the plurality of elastic members is larger .
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