JP6944979B2 - ドローンポート - Google Patents

Description

本発明は、ドローン離着陸時の横風の影響を低減し、離着陸時の着陸精度と安全性を向上するドローンポートに関する。

「ドローン」とは、小型の無人ヘリコプターの一種であり、３以上のローターを搭載した回転翼機を意味する。
近年、ドローンを用いて、小型の荷物を無人で搬送することが計画されている。かかるドローンを「物流用ドローン」と呼ぶ。

ドローンが離着陸するときに、横風により揚力が失われる現象（「ブレードストール」と呼ぶ）が生じることがある。
ブレードストールが生じるとドローンの姿勢制御が困難となり、着陸精度が低下し、安全性が損なわれる、可能性があった。

そこで、横風による影響を低減する手段として、例えば特許文献１が開示されている。

特許文献１の「ドローンポートを備えた建物のバルコニー構造」は、隣り合う住戸のバルコニーの境界部分に、バルコニーの外側基準面よりも外方に張り出す突出床部を備える。ドローンポートは、突出床部とバルコニーの一部とで形成される。さらにドローンポートとドローンポートを除くバルコニー部分との境界を仕切る手摺を備える。手摺には、ドローンポートを除くバルコニー部分からドローンポートへ入退出することができる開閉扉を設ける。

特開２０１８−１１２０２９号公報

特許文献１のドローンポートは、突出床部とバルコニーの一部とで形成され、その周りが手摺と開閉扉で囲まれる。従って、手摺と開閉扉（以下「外壁Ｈ」）に隙間が無い場合、外壁の内側においてドローン離着陸時の横風による影響を低減することができる。

しかし、特許文献１の手段には、以下の問題点があった。
（１）図１に示すように、横風Ｗにより外壁Ｈの上端で強い乱気流Ｓ（例えば渦流）が発生する。そのため、ドローン１が手摺又は開閉扉の上端を上下に通過する際に、乱気流により姿勢制御が困難となる。
また、ドローン１により発生するダウンウォッシュＤ（空気の下降流）がドローンポートの床面ではね返り、外壁Ｈの内側では下降流と上昇流が混在する状態となり、姿勢制御が困難となる。
（２）離着陸時にドローンの姿勢が乱れ、ドローンの回転翼（ブレード）が外壁Ｈ（手摺又は開閉扉）と接触すると、ブレードなどの破片が飛散し利用者が怪我をする可能性がある。

本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の第１の目的は、ドローン離着陸時の横風による影響を低減することができ、かつ乱気流の発生を抑制又は低減して安定した姿勢制御を可能にするドローンポートを提供することにある。また、第２の目的は、ドローンの回転翼（ブレード）が外壁などに接触しても、利用者の安全を確保できるドローンポートを提供することにある。

本発明によれば、ドローンが離着陸可能な離着陸面を有するドローンポートであって、
前記離着陸面は、ポート支持面に支持された固定天板で構成され、
前記離着陸面の外周を囲む防護壁と、
前記防護壁の上端に設けられ横風により発生する乱気流を低減する乱気流低減装置と、
前記防護壁を前記離着陸面に対して相対的に上下動させて前記離着陸面からの前記防護壁の上端位置を調整する防護壁昇降装置と、を備える、ドローンポートが提供される。

本発明の構成によれば、防護壁がドローンの離着陸面の外周を囲んでおり、防護壁の上端に乱気流低減装置が設けられているので、防護壁の上端で横風により発生する乱気流を低減することができる。
従って、ドローン離着陸時の横風による影響を低減することができ、かつ乱気流の発生を抑制又は低減して安定した姿勢制御を可能にすることができる。

従来のドローンポートの模式図である。 本発明の第１実施形態のドローンポートを示す平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 乱気流低減装置の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態のドローンポートを示す図３と同様の断面図である。 本発明の第３実施形態のドローンポートを示す図３と同様の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図２は、本発明の第１実施形態のドローンポート１００を示す平面図である。
この図において、ドローンポート１００は、離着陸面１０、及び、防護壁２０を備える。

図２において、離着陸面１０は、防護壁２０の内側に位置し、ドローン１が離着陸可能な水平面を有する。
離着陸面１０は、ドローン１が離着陸可能な固定天板１２を有する。固定天板１２は、上面が平らな１枚板であることが好ましいが、分割可能な複数の板であってもよい。

ドローン１が、例えば平面寸法１ｍ×１ｍ以内、ペイロード２〜１０ｋｇの物流用ドローンである場合、固定天板１２の上面勾配は３度以内、平面寸法は例えば１．２ｍ×１．２ｍ、耐荷重はドローン１と荷物の重量以上（例えば５０ｋｇ以上）に設定されている。
なお、固定天板１２の大きさは、この例に限定されず、任意に設定することができる。

また、離着陸面１０及び防護壁２０の平面形状は、この例では矩形（正方形）であるが、本発明はこれに限定されず、矩形、多角形、円形、楕円形、その他の形状、又はこれらの組合せであってもよい。

図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
この図において、ドローン１は、複数の回転翼２を有し、遠隔操縦でき、空中で静止飛行が可能な無人マルチコプターである。

ドローンポート１００は、ドローン１が離着陸可能な離着陸面１０を有する。
離着陸面１０は、固定天板１２で構成されている。固定天板１２は、平板でも中央部が上方又は下方に湾曲した曲面であってもよい。また、固定天板１２は、上面の空気を下方に流す開口を有してもよい。
なお、この例で固定天板１２は天板支持部材１４を介してポート支持面１６に支持されている。

防護壁２０は、外側に位置する強度壁２１と内側に位置するソフト壁２２とを有する。
強度壁２１は、ドローン１の回転翼２が防護壁２０に直接当接し或いは飛散して衝突しても破損しない強度を有する。強度壁２１は、例えば金属（鉄、アルミニウム等）又はＦＲＰ（ＣＦＲＰ）からなる。
ソフト壁２２は、強度壁２１の内側に設けられ回転翼２が当接又は衝突しても回転翼２が破損しない材質からなる。ソフト壁２２は強度壁２１の内側に密着していても、その間に隙間を設けてもよい。ソフト壁２２は、例えば、発泡スチロールなどの発泡材、バルーン、紙、又はこれらの組合せからなる。

防護壁２０の上端の離着陸面１０からの高さは、離着陸面１０に着陸したドローン１の回転翼２より上であることが好ましい。

図３において、ドローンポート１００は、さらに、乱気流低減装置３０を備える。
乱気流低減装置３０は、防護壁２０の上端に設けられ横風Ｗにより発生する乱気流を低減する機能を有する。

図４は、乱気流低減装置３０の一例を示す図である。この図において、（Ａ）は強度壁２１の外方から見た側面図、（Ｂ）は強度壁２１の内方から見た側面図、（Ｃ）は、図４（Ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。
この図に示すように、乱気流低減装置３０は、防護壁２０の内側に流入する横風Ｗを上下方向又は複数の異なる方向に分散させる横風分散部３１を有する。

この例で、横風分散部３１は、防護壁２０の上端に設けられ横風Ｗに直交する山形部３１ａを有する。この構成により、山形部３１ａの高さに相当する範囲で、横風Ｗを上下方向に分散させ、横風Ｗにより発生する乱気流を低減することができる。

また、この例で、山形部３１ａの上面は、水平に対し傾斜したテーパ面３１ｂを有する。この構成により、異なる方向のテーパ面３１ｂで、横風Ｗを複数の異なる方向に分散させ、横風Ｗにより発生する乱気流を低減することができる。

図２と図３において、ドローンポート１００は、さらに、ドローン１によるダウンウォッシュＤを防護壁２０の下方から下向き又は斜め下向きに外部に流すダウンウォッシュ排気口４０を有する。
この例において、ダウンウォッシュ排気口４０は、防護壁２０の内面に沿って設けられた長方形の開口である。なお、ダウンウォッシュ排気口４０の位置はこの例に限定されず、その他の位置、例えば固定天板１２に設けてもよい。

この構成により、ドローン１によるダウンウォッシュＤを下向きに外部に流すことができ、ダウンウォッシュＤのはね返りを低減し、防護壁２０の内側の上昇流を減らすことができる。

また、防護壁２０の下端は、ダウンウォッシュ排気口４０より下方に位置することが好ましい。
この構成により、横風Ｗがダウンウォッシュ排気口４０より逆流（流入）するのを防止することができる。

図２と図３において、ドローンポート１００は、さらに、防護壁２０を上下動させる防護壁昇降装置５０を備える。防護壁昇降装置５０は、例えば直動シリンダであるが、その他の構成、例えば、ラックとピニオン、チェーンとスプロケットであってもよい。
この構成により、横風Ｗの上下方向の速度分布に応じて、防護壁２０の上端位置を調整することができ、横風Ｗの影響を抑制することができる。

図５は、本発明の第２実施形態のドローンポート１００を示す図３と同様の断面図である。
この図において、横風分散部３１は、防護壁２０の上端に設けられ横風Ｗに直交する穴開板３２を有し、穴開板３２は上下方向に間隔を隔てた複数の水平貫通穴３２ａを有する。水平貫通穴３２ａの形状は、円形に限られず、矩形でもスリットでもよい。
この構成によっても、横風分散部３１の高さに相当する範囲で、横風Ｗを上下方向に分散させ、横風Ｗにより発生する乱気流を低減することができる。

図５において、防護壁２０は鉛直でなく、下端が内側に位置する傾斜面になっている。図５のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

図５の構成により、ドローン１によるダウンウォッシュＤを外部に斜め下向きかつ内向きに排気することができ、ダウンウォッシュＤのはね返りを低減し、防護壁２０の内側の上昇流を減らすことができる。
また、ダウンウォッシュ排気口４０からの横風Ｗの逆流（流入）をより効果的に防止することができる。

図６は、本発明の第３実施形態のドローンポート１００を示す図３と同様の断面図である。
図６において、防護壁２０は鉛直でなく、下端部が内側に湾曲した「おわん型」になっている。図６のその他の構成は、第１実施形態と同様である。

図６の構成により、ドローン１によるダウンウォッシュＤを外部に内向きかつ斜め下向き又は水平に排気することができ、ダウンウォッシュＤのはね返りを低減し、防護壁２０の内側の上昇流を減らすことができる。
また、ダウンウォッシュ排気口４０からの横風Ｗの逆流（流入）をより効果的に防止することができる。

上述した本発明の実施形態によれば、防護壁２０がドローン１の離着陸面１０の外周を囲んでおり、防護壁２０の上端に乱気流低減装置３０が設けられているので、防護壁２０の上端で横風Ｗにより発生する乱気流を低減することができる。

また、上述したダウンウォッシュ排気口４０を設けることにより、ダウンウォッシュＤのはね返りを低減し、防護壁２０の内側の上昇流を減らすことができる。
従って、ドローン離着陸時の横風Ｗによる影響を低減することができ、かつ乱気流の発生を抑制又は低減して安定した姿勢制御を可能にすることができる。

また、防護壁２０が、外側に位置する強度壁２１と内側に位置するソフト壁２２とを有するので、ドローン１の回転翼２が直接当接し或いは飛散して衝突しても強度壁２１により防護壁２０の破損を防止できる。

さらに、回転翼２が当接又は衝突してもソフト壁２２により回転翼２の破損を防止できる。
従って、ドローン１の回転翼２（ブレード）が防護壁２０に接触しても、利用者の安全を確保できる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

Ｄ ダウンウォッシュ（下降流）、Ｈ 外壁、Ｓ 乱気流、Ｗ 横風、
１ ドローン、２ 回転翼、１０ 離着陸面、１２ 固定天板、
１４ 天板支持部材、１６ ポート支持面、２０ 防護壁、
２１ 強度壁、２２ ソフト壁、３０ 乱気流低減装置、
３１ 横風分散部、３１ａ 山形部、３１ｂ テーパ面、
３２ 穴開板、３２ａ 水平貫通穴、４０ ダウンウォッシュ排気口、
５０ 防護壁昇降装置、１００ ドローンポート

Claims (8)

1. ドローンが離着陸可能な離着陸面を有するドローンポートであって、
   前記離着陸面は、ポート支持面に支持された固定天板で構成され、
   前記離着陸面の外周を囲む防護壁と、
   前記防護壁の上端に設けられ横風により発生する乱気流を低減する乱気流低減装置と、
   前記防護壁を前記離着陸面に対して相対的に上下動させて前記離着陸面からの前記防護壁の上端位置を調整する防護壁昇降装置と、を備える、ドローンポート。
2. 前記乱気流低減装置は、前記防護壁の内側に流入する前記横風を上下方向又は複数の異なる方向に分散させる横風分散部を有する、請求項１に記載のドローンポート。
3. 前記横風分散部は、前記防護壁の上端に設けられ前記横風に直交する山形部を有する、請求項２に記載のドローンポート。
4. 前記山形部の上面は、水平に対し傾斜したテーパ面を有する、請求項３に記載のドローンポート。
5. 前記横風分散部は、前記防護壁の上端に設けられ前記横風に直交する穴開板を有し、該穴開板は上下方向に間隔を隔てた複数の水平貫通穴を有する、請求項２に記載のドローンポート。
6. 前記ドローンによるダウンウォッシュを前記防護壁の下方から下向き又は斜め下向きに外部に流すダウンウォッシュ排気口を有する、請求項１に記載のドローンポート。
7. 前記防護壁は、前記ドローンの回転翼が直接当接し或いは飛散して衝突しても破損しない強度を有する強度壁と、該強度壁の内側に設けられ前記回転翼が当接又は衝突しても該回転翼が破損しない材質からなるソフト壁と、を有する、請求項１に記載のドローンポート。
8. 前記ソフト壁は、発泡材、バルーン、紙、又はこれらの組合せからなる、請求項７に記載のドローンポート。
   

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