JP6442679B2 - 係留気球システム - Google Patents
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Description
い。また、2本の係留索は、気球本体の内部で接続されていることが好ましい。
好ましい。ここで、気球本体は、外皮と外皮内部の2つの内皮から構成され、係留索は、2つの内皮の間を通って外皮を貫通するように構成することが好ましい。2本の係留索の接続は、係留索同士が直接接続されてもよいし、それぞれの係留索が共通の部材に接続されることで間接的に接続されてもよい。係留索を気球本体に接続すると、張力を大きくした場合に気球本体が破損する恐れがあるが、係留索同士を接続することにより係留索の耐久強度の限界まで張力をかけることが可能となる。
図1は、本発明の実施形態にかかる係留気球システムの運用時の構成を示す概要図である。図2は、係留気球システムの機能構成を示すブロック図である。図3は、気球本体100の拡大斜視図である。図4は、気球本体100の拡大下面図である。なお、図3,図4は、気球本体100の外皮102を外した状態を描写している。また、図3では見やすさのために係留索150を強調して描写している。
気球本体100は、外皮102および2つの内皮103を備える。内皮103にはヘリウムガスなどの軽量気体が充填され浮力を生じる。2つの内皮103は外皮102の内部に配される。外皮102内部は、擬似的なバロネット(空気室)としても機能する。
次に、気球本体100は、空中の係留位置(定点)に固定するための制御について説明する。なお、本明細書では「定点に固定」といった文言を用いて説明をするが、これは気球本体100が完全に静止することを意味するわけではなく、気球本体100が許容範囲より外に移動しないようにすることを意味する。
気球本体100の前後方向(y方向)の風が吹く場合の制御について説明する。図5(A)は、気球本体100を横方向(x方向)から見た図であり、無風時における力の釣り合いを示している。無風時には、気球本体100の浮力が、係留索150による張力および気球本体にかかる重力(不図示)と釣り合っている。
気球本体100の左右方向(x方向)の風が吹く場合の制御について説明する。図6(A)は、気球本体100を前後方向(y方向)から見た図であり、無風時における力の釣り合いを示している。無風時には、気球本体100の浮力が、係留索150による張力および気球本体にかかる重力(不図示)と釣り合っている。
気球本体100に対して下向きの風が吹く場合には、推進装置110の推力を上向きとすればよい。また、気球本体に対して上向きの風が吹く場合には、係留索150の張力を大きくすればよい。推力または張力が風による力とバランスし、気球本体100が安定する。
風が弱いとき(風力が所定の閾値以下のとき)には、推進装置110の推力を利用せずに、係留索150の張力制御のみによって気球本体100の位置を安定させてもよい。上述の閾値は、風力がそれよりも小さければ張力制御のみによって気球本体を固定できる程度の値として、事前に決定された値である。このようにすれば、弱風時には推進装置110をオフにでき、電力消費を抑制できる。
上記の説明では、気球本体100を所定の位置に固定することを述べた。しかしながら、本実施形態において、気球本体100を目標とする位置に移動させることができる。例えば、推進装置110の推力の大きさや向きあるいは係留索150の張力の少なくともいずれかを制御することによって、気球本体を目標位置に移動させてもよい。また、気球本体100が目標位置に移動した後は、この目標位置に留まるように推力や張力を制御してもよい。
突風時や緊急時には特別な制御を行うことも好ましい。例えば、突風時には、許容される範囲内で気球本体100を泳がせ、風が弱くなった時点で係留索を巻き取ったり、気球本体100を移動させたりして、気球本体100を定点(係留位置)に戻す制御を行ってもよい。また、緊急時(非常時)には、ウィンチ200は係留索の強制巻取をおこない緊急帰着させることが好ましい。
本実施形態によれば、2本のみの係留索によって気球本体を係留する場合であっても、推進装置による推力を利用することで空中に安定して固定することができる。特に本実施形態では、前後方向の風(係留索によって張られる面に垂直な方向の風)が吹いている場合に、上向きの推力を印加することで安定させている。推力を風上方向とするとオーバーシュートさらには振動が発生して制御が不安定化する恐れがあるが、本実施形態の手法であればオーバーシュートを発生させることなく気球本体の位置を安定させることができる。
上記の実施形態は、本発明の実施するための例示的な一実施例であり、本発明を上記の実施形態に限定するものではない。
110:推進装置
120:ゴンドラ
150:係留索
155:電源・通信ケーブル
200:ウィンチ
210:ウィンチ
220:制御用PC
Claims (8)
- 気球本体と係留装置が係留索を介して接続された係留気球システムであって、
外皮と複数の内皮を含む気球本体と、
係留索を操出および巻取可能な張力制御装置を有する係留装置と、
前記気球本体と前記係留装置を接続する2本の係留索であって、前記気球本体の外皮を貫通して、前記複数の内皮の間を通って、直接または間接的に互いに接続される2本の係留索と、
前記気球本体に設けられ、推力の向きを変更可能な推進装置と、
前記気球本体に対する風力に応じて、前記推力の上方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する推力制御手段と、
を備える、係留気球システム。 - 前記2本の係留索の方向を左右方向とし、左右方向に垂直な水平方向を前後方向としたときに、
前記推力制御手段は、前記風力の前後方向成分および下方向成分に応じて前記推力の上方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する、
請求項1に記載の係留気球システム。 - 前記推力制御手段は、前記風力の左右方向成分に応じて前記推力の左右方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する、
請求項2に記載の係留気球システム。 - 前記張力制御装置は、前記風力の左右方向成分に応じて前記係留索の張力を制御する、
請求項2または3に記載の係留気球システム。 - 風力が所定の閾値以下であるときは、前記推進装置をオフにして、前記係留索の張力制御によって前記気球本体の位置を保持する、
請求項4に記載の係留気球システム。 - 前記推進装置の推力の大きさ及び向き並びに前記係留索の張力の少なくともいずれかを制御することにより、前記気球本体を目標位置に移動させる、
請求項5に記載の係留気球システム。 - 前記推進装置は、前記気球本体に2つ設けられており、
2つの推進装置を結ぶ方向は、前記2本の係留索の方向と直交する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の係留気球システム。 - 気球本体と係留装置が係留索を介して接続された係留気球システムであって、
気球本体と、
係留索を操出および巻取可能な張力制御装置を有する係留装置と、
前記気球本体と前記係留装置を接続する2本の係留索と、
前記気球本体に設けられ、推力の向きを変更可能な推進装置と、
前記気球本体に対する風力に応じて、前記推力の上方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する推力制御手段と、
を備え、
前記推進装置は、前記気球本体に2つ設けられており、
2つの推進装置を結ぶ方向は、前記2本の係留索の方向と直交する、
係留気球システム。
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JP2017093230A JP6442679B2 (ja) | 2017-05-09 | 2017-05-09 | 係留気球システム |
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