JP7122215B2 - 飛行体システム - Google Patents

飛行体システム Download PDF

Info

Publication number
JP7122215B2
JP7122215B2 JP2018193833A JP2018193833A JP7122215B2 JP 7122215 B2 JP7122215 B2 JP 7122215B2 JP 2018193833 A JP2018193833 A JP 2018193833A JP 2018193833 A JP2018193833 A JP 2018193833A JP 7122215 B2 JP7122215 B2 JP 7122215B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
parent
aircraft
flying object
rotating
cartridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018193833A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020059472A (ja
JP2020059472A5 (ja
Inventor
史人 相馬
由也 菅沼
宣天 鵜篭
靖博 福島
剛 宮原
雄俊 前田
直久 穴吹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2018193833A priority Critical patent/JP7122215B2/ja
Priority to PCT/JP2019/033730 priority patent/WO2020075407A1/ja
Priority to US17/259,737 priority patent/US20210130000A1/en
Priority to EP19870887.7A priority patent/EP3812278B1/en
Publication of JP2020059472A publication Critical patent/JP2020059472A/ja
Publication of JP2020059472A5 publication Critical patent/JP2020059472A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7122215B2 publication Critical patent/JP7122215B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/32—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on moving objects, e.g. vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports
    • B64U30/29—Constructional aspects of rotors or rotor supports; Arrangements thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/20—Transmission of mechanical power to rotors or propellers
    • B64U50/27—Transmission of mechanical power to rotors or propellers with a single motor serving two or more rotors or propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/30—Supply or distribution of electrical power
    • B64U50/37—Charging when not in flight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U70/00—Launching, take-off or landing arrangements
    • B64U70/30—Launching, take-off or landing arrangements for capturing UAVs in flight by ground or sea-based arresting gear, e.g. by a cable or a net
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U70/00—Launching, take-off or landing arrangements
    • B64U70/90—Launching from or landing on platforms
    • B64U70/99—Means for retaining the UAV on the platform, e.g. dogs or magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/32—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on moving objects, e.g. vehicles
    • F03D9/322—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on moving objects, e.g. vehicles the wind motors being supported in air by airborne structures, e.g. by kites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
    • B64U2101/31—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography for surveillance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/35—UAVs specially adapted for particular uses or applications for science, e.g. meteorology
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/55—UAVs specially adapted for particular uses or applications for life-saving or rescue operations; for medical use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/20—Remote controls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/60—Application making use of surplus or waste energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/92—Mounting on supporting structures or systems on an airbourne structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Description

本発明は、飛行体及び飛行体システムに関するものである。
近年、ドローンなどの飛行体が様々な用途に用いられている。
特許文献１には、無人飛行体にミサイルを搭載することで、防空システムの強化を図る技術が公開されている。
特許文献２には、風力発電機と、発電した電力により動作する通信装置とを備える電波塔が公開されている。
特開２００７－７８２３５号公報 国際公開第２０１２／０２３２０２号
翼を回転させることで揚力や推力を得る飛行体には、内部の蓄電池に蓄えられた電力を回転力に変換し飛行するものがある。蓄電池の電力を用いて飛行する飛行体は、蓄電池の交換または蓄電池の充電を行う必要がある。
本発明は、以上の状況を鑑みなされたものであり、メンテナンスの省力化を実現する飛行体を提供することを目的の１つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る飛行体（２０）は、回転することで揚力または推力を発生させる回転翼（２００）と、回転翼（２００）を回転する回転電機部とを備える。回転翼（２００）は、飛行しないときに、風力を受け回転する。回転電機部は、飛行しないときに、回転翼（２００）を回転させる力に基づき発電する。
本発明の第２の態様に係る飛行体システム（１）は、前述の飛行体（２０）と、親機（１０）とを備える。親機（１０）は、飛行体（２０）が脱着可能に接続される。
本発明によれば、メンテナンス頻度の少ない飛行体を提供することができる。
実施の形態に係る飛行体システムの模式図である。 図１の飛行体の模式図である。 図１の飛行体を上から見た概略図である。 図２のパワーアンプの構成を示す図である。 図１の飛行体の制御に関する構成を示す図である。 図２のカートリッジの構成を示す図である。 図１の親機の模式図である。 図１の親機の制御に関する構成を示す図である。 図７の親機カートリッジの構成を示す図である。 飛行体が親機に着陸するときの処理に関するフロー図である。 飛行体が親機から離陸するときの処理に関するフロー図である。 飛行体が親機の間を移動すること説明するための図である。 飛行体が相互に連携し動作することを説明するための図である。 回転電機部の変形例を説明するための図である。
（実施の形態）
実施の形態に係る飛行体システム１は、図１に示すように、飛行体２０と、親機１０とを備える。飛行体２０は、複数の回転翼２００（第１回転翼２００－１、第２回転翼２００－２、第３回転翼２００－３、第４回転翼２００－４）を備える。飛行体２０は、回転翼２００を回転させることで、揚力を発生させ、飛行することができる。飛行体２０は、遠隔操作または自動操作により飛行し、例えば、複数の回転翼を持つドローン、４つの回転翼を持つクアッドコプター、マルチコプターなどを含む。飛行体２０は、揚力を得るための１つの回転翼を有するヘリコプターなどを含む。また、飛行体２０は、回転翼を推力を得るために用いるプロペラ機などを含む。さらに、飛行体２０は、有人飛行体と、無人飛行体とが例示される。飛行体２０は、外部装置２からの指示に従い飛行し、上空、海上、陸上、水中などの周囲の情報を取得する。飛行体２０は、親機１０に取得した情報を送信する。飛行体２０は、取得した情報を外部装置２に送信してもよい。飛行体２０は、外部装置２と直接、情報の送受信を行ってもよい。また、飛行体２０は、親機１０を介して、外部装置２と情報の送受信を行ってもよい。外部装置２には、例えば、陸上施設、航空機、人工衛星、海上設備などが含まれる。
飛行体２０は、親機１０に離着陸することができる。本願では、着陸は、飛行体２０が親機１０の所定の位置に移動することを含むものとする。また、離陸は、飛行体２０が親機１０から飛び立つことを含むものとする。飛行体２０は、親機１０に着陸すると、親機１０に固定される。親機１０は、飛行体２０の回転翼２００の回転軸方向と風向とが平行になるように、飛行体２０を回転させる。これにより、飛行体２０の回転翼２００は、風力を受けて回転する。風力が回転翼２００を回転させることで、飛行体２０は効率よく発電することができる。飛行体２０は、発電した電力を蓄え、飛行するときに蓄えた電力により回転翼２００を回転させる。
このように、飛行体システム１は、飛行体２０の回転翼２００を、親機１０から離陸しているときは揚力や推力のために用い、親機１０に着陸しているときは発電のために用いる。これにより、飛行体システム１は、他からの電力の供給なしに、飛行体２０を飛行させることができる。つまり、飛行体２０は、充電のための整備時間を設けなくてもよく、メンテナンス頻度が少ない。このため、飛行体システム１を海３などに配置することができる。この場合、緊急時に、ユーザは、外部装置２から飛行体２０に指示を送信し、飛行体２０を目的位置に移動させることできる。この結果、外部装置２において、飛行体システム１の周囲の状況を瞬時に確認することできる。例えば、海難事故が発生した場合、飛行体２０は、現場に移動し、瞬時に状況を外部装置２に送信する。これにより、救助隊は現場の状況を確認し必要な準備を整え、救助作業に向かうことができる。
また、親機１０は、気温、湿度、風向、風力などの気象情報を取得し、外部装置２に送信してもよい。また、親機１０は、海水温、塩分濃度、波高、波の方向、波の周期などの海象情報を取得し、外部装置２に送信してもよい。親機１０は、携帯電話、無線通信などの基地局として機能してもよい。
飛行体２０は、図２に示すように、回転翼２００、回転翼２００を回転させる回転電機２１５（Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍａｃｈｉｎｅ）、回転電機２１５に電力を供給するパワーアンプ２２０、電力を蓄える蓄電装置２３０、親機１０と通信を行う通信アンテナ２５３などを備える。理解を容易にするため、回転翼２００の回転軸方向の円筒軸を有する２つの円筒座標系を用いて説明する。第１円筒座標系は、第１回転翼２００－１の第１回転軸２０１－１を円筒軸とする。この円筒軸方向をｚ１方向とし、第１回転軸２０１－１に直交する方向を半径方向のｒ１方向とし、第１回転翼２００－１の回転方向を周方向のθ１方向とする。第２円筒座標系は、飛行体２０の中心を通るｚ１方向を円筒軸のｚ２方向とし、半径方向をｒ２方向とし、周方向をθ２方向とする。
第１回転翼２００－１は、第１回転軸２０１－１と第１翼群２０２－１とを備える。第１回転軸２０１－１は、ｚ１方向に延びた柱状に形成されている。第１翼群２０２－１は、ｒ１方向に長手方向を有し、一端が第１回転軸２０１－１の側面に接続されている。第１翼群２０２－１は、複数の翼を有する。互いに隣接する翼のθ１方向の間隔は、任意に選択することができる。例えば、図３に示すように、各翼は、互いに隣接する翼のθ１方向の間隔がそれぞれ等しくなるように、第１回転軸２０１－１に接続されてもよい。この場合、第１翼群２０２－１が４つの翼を有していれば、互いに隣接する翼のθ１方向の間隔は９０度でもよい。第１翼群２０２－１が３つの翼を有していれば、互いに隣接する翼のθ１方向の間隔は１２０度でもよい。
第１回転軸２０１－１が回転することで、第１翼群２０２－１は揚力を発生させる。また、第１翼群２０２－１は、第１回転軸２０１－１の軸方向から風を受けることで、第１回転軸２０１－１を、その軸を中心に回転させる回転力を発生させる。
第２回転翼２００－２は、第２回転軸２０１－２と、第２翼群２０２－２とを備え、第１回転翼２００－１と同様の構成を有する。第３回転翼２００－３も、第３回転軸２０１－３と、第３翼群２０２－３とを備え、第１回転翼２００－１と同様の構成を有する。第４回転翼２００－４も、第４回転軸２０１－４と、第４翼群２０２－４とを備え、第１回転翼２００－１と同様の構成を有する。互いに隣接する回転翼２００の回転軸２０１のθ２方向の間隔は、任意に選択することができる。例えば、互いに隣接する回転翼２００の回転軸２０１のθ２方向の間隔は互いに等しくなるように、各回転翼２００が配置されてもよい。また、各回転軸２０１は、飛行体２０の中心からの半径方向ｒ２の距離が等しくなるように配置されてもよい。
第１歯車装置２１０－１は、第１回転軸２０１－１と、第１回転電機２１５－１とに接続されている。第１歯車装置２１０－１は、第１回転電機２１５－１が発生させる回転力を、第１回転軸２０１－１に伝達する。同様に、第１回転軸２０１－１が風から受ける回転力を、第１回転電機２１５－１に伝達する。つまり、第１回転軸２０１－１を有する第１回転翼２００－１は、第１歯車装置２１０－１を介して、第１回転電機２１５－１に接続されている。
第１歯車装置２１０－１は、飛行体２０が親機１０に固定されているとき、回転速度を増速し、第１回転軸２０１－１の回転力を第１回転電機２１５－１に伝達する。これにより、風速が小さく第１回転軸２０１－１の回転速度が遅い場合でも、第１回転電機２１５－１は十分な電力を発生させることができる。また、飛行体２０が飛行しているとき、第１歯車装置２１０－１は、回転速度を減速し、第１回転電機２１５－１が発生させる回転力を第１回転軸２０１－１に伝達する。これにより、第１回転電機２１５－１は、第１回転軸２０１－１の回転速度を制御するのが容易になる。また、第１歯車装置２１０－１は、飛行体２０の飛行速度に応じて、変換する回転速度の比率を変更してもよい。例えば、飛行体２０が高速で飛行する場合に、第１歯車装置２１０－１は、同じ回転速度で、回転力を第１回転軸２０１－１に伝達してもよい。また、第１歯車装置２１０－１は、回転速度を増速し、回転力を第１回転軸２０１－１に伝達してもよい。
第１回転電機２１５－１は、パワーアンプ２２０に接続されている。飛行体２０が飛行するとき、第１回転電機２１５－１は電動機として動作する。このため、第１回転電機２１５－１は、パワーアンプ２２０からの信号に基づき、第１歯車装置２１０－１を介して、第１回転翼２００－１を回転させる。また、飛行体２０が親機１０に固定されているときは、第１回転電機２１５－１は発電機として動作する。このため、第１回転電機２１５－１は、風力により生じる第１回転翼２００－１の回転力を、電力に変換する。変換した電力は、パワーアンプ２２０に供給される。
歯車装置２１０と回転電機２１５とは、それぞれの回転翼２００に対応して接続されている。つまり、第１回転翼２００－１は、第１歯車装置２１０－１を介して第１回転電機２１５－１に接続されている。第２回転翼２００－２は、第２歯車装置２１０－２を介して第２回転電機２１５－２に接続されている。第３回転翼２００－３は、第３歯車装置２１０－３を介して第３回転電機２１５－３に接続されている。第４回転翼２００－４は、第４歯車装置２１０－４を介して第４回転電機２１５－４に接続されている。
パワーアンプ２２０は、回転電機２１５と蓄電装置２３０とに接続されている。パワーアンプ２２０は、図４に示すように、充電回路２２１と、インバータ２２２と、第１スイッチ２２３と、第２スイッチ２２４とを備える。飛行体２０が飛行するとき、パワーアンプ２２０は、蓄電装置２３０から供給される電力を、インバータ２２２を介して回転電機２１５に伝達する。つまり、回転電機２１５が電動機として動作するときは、第１スイッチ２２３は、回転電機２１５とインバータ２２２とが接続されるように設定される。また、第２スイッチ２２４は、蓄電装置２３０とインバータ２２２とが接続されるように設定される。
また、飛行体２０が親機１０に固定されているとき、回転電機２１５が発電する電力を、充電回路２２１を介して蓄電装置２３０に伝送する。つまり、回転電機２１５が発電機として動作するときは、第１スイッチ２２３は、回転電機２１５と充電回路２２１とが接続されるように設定される。また、第２スイッチ２２４は、蓄電装置２３０と充電回路２２１とが接続されるように設定される。
また、パワーアンプ２２０は、演算装置２５１に接続されている。第１スイッチ２２３と第２スイッチ２２４とは、演算装置２５１からの切替信号に基づき制御される。
インバータ２２２は、蓄電装置２３０から供給される電力を、周波数と電圧とを調整した交流電流に変換し、回転電機２１５に出力する。回転電機２１５は、交流電流の周波数に応じて、回転速度が制御される。インバータ２２２は、演算装置２５１からの回転信号に基づき、出力する周波数と電圧とを調整する。言い換えると、演算装置２５１は、回転電機２１５の回転速度を制御する。
充電回路２２１は、回転電機２１５が発電した電力を、蓄電装置２３０に充電するための回路である。充電回路２２１は、蓄電装置２３０の電圧などを監視し、蓄電装置２３０への充電を制御する。
蓄電装置２３０は、パワーアンプ２２０に電力を供給し、回転電機２１５を回転させる。また、蓄電装置２３０は、飛行体２０の演算装置２５１などの各部に電力を供給する。また、飛行体２０が親機１０に固定されているとき、回転電機２１５が発電する電力を蓄える。
飛行体２０の回転電機２１５などの制御に関する構成を説明する。演算装置２５１を含む制御装置２５０は、飛行体２０の回転電機２１５などを制御する。制御装置２５０は、図５に示すように、通信装置２５４、測位装置２５６、慣性装置２５７、電圧変換装置２５８、カートリッジ２６０（第１カートリッジ２６０－１、第２カートリッジ２６０－２）などを備える。電圧変換装置２５８は、蓄電装置２３０の出力電圧を演算装置２５１で規定された電圧に変換する。
通信装置２５４は、通信アンテナ２５３を介して、親機１０を含む外部の装置と信号の送受信を行う。通信装置２５４は、演算装置２５１に接続され、受信した信号からデータを抽出し、演算装置２５１に出力する。また、通信装置２５４は、演算装置２５１から入力されたデータを信号に変換し、通信アンテナ２５３を介して外部の装置に送信する。外部の装置には、外部装置２、他の飛行体２０など、通信を必要とする任意の装置が含まれる。
測位装置２５６は、測位アンテナ２５５を介して、自機の位置を測定するための測位信号を受信する。測位装置２５６は、測位信号に基づいて自機の位置を算出し、算出した自機の位置を演算装置２５１に出力する。例えば、測位信号には、人工衛星からのＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の信号が含まれる。
慣性装置２５７は、自機の加速度と、傾きとを計測し、演算装置２５１に出力する。計測したデータは、飛行体２０の姿勢制御などに用いられる。
飛行用記憶装置２５９は、飛行体２０の姿勢を制御する飛行用プログラムを格納する。演算装置２５１は、飛行用記憶装置２５９に格納された飛行用プログラムに基づき、飛行体２０の姿勢を制御する。
第１カートリッジ２６０－１と、第２カートリッジ２６０－２とは、演算装置２５１に接続されている。それぞれのカートリッジ２６０は、飛行体２０の役割に応じたプログラム２７０と、所望の機能を有する各種装置とを備える。プログラム２７０には、役割に応じた処理内容が示されている。このため、カートリッジ２６０に格納されたプログラム２７０に従い、演算装置２５１は処理を行う。また、カートリッジ２６０は、各種装置を用いて必要な情報を取得し、演算装置２５１に出力する。カートリッジ２６０は、図６に示すように、記憶装置２６１と、拡張ユニット２６６（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｕｎｉｔ）とを備える。拡張ユニット２６６は、任意の機能を実現する各種装置を備えることができる。拡張ユニット２６６は、例えば、気象センサ２６２と、海象センサ２６３と、光学センサ２６４と、音波センサ２６５とを備える。また、拡張ユニット２６６は、レーダ、ライト、通信機器などを備えてもよい。
記憶装置２６１には、プログラム２７０が格納されている。また、演算装置２５１の処理に必要なデータを格納する。
気象センサ２６２は、飛行体２０の周囲における気温、湿度、風向、風力などの気象情報を測定する。測定した気象情報を演算装置２５１に送信する。
海象センサ２６３は、飛行体２０の周辺における海の海象情報、例えば、水温、波高などを測定する。測定した海象情報を演算装置２５１に送信する。飛行体２０は、海象センサ２６３を海中まで降下させ、海象情報を測定してもよい。海象センサ２６３は、飛行体２０から外し、海に投下されてもよい。この場合、海象センサ２６３は、取得した海象情報を飛行体２０の通信装置２５４に送信する。海象センサ２６３は、海象情報を親機１０の親機通信装置１４４に送信してもよい。
光学センサ２６４は、飛行体２０の周囲を撮影する。撮影した情報を演算装置２５１に送信する。光学センサ２６４には、可視光センサ、赤外線センサ、紫外線センサなどが含まれる。
音波センサ２６５は、超音波または音波により、海中などの状況を取得する。例えば、飛行体２０は、音波センサ２６５を海中まで降下させ、超音波または音波を出力する。音波センサ２６５は、出力した音波の反射波を検知することで、海底の形状、魚群４などを探知する。音波センサ２６５は、探知した情報を演算装置２５１に送信する。また、音波センサ２６５は、飛行体２０から外し、海に投下されてもよい。
演算装置２５１は、飛行用記憶装置２５９に格納された飛行用プログラムを取得し、実行する。これにより、演算装置２５１は、それぞれの回転電機２１５を制御することで、飛行体２０の姿勢制御、飛行方向の制御、飛行速度の制御を行う。
また、演算装置２５１は、第１カートリッジ２６０－１と、第２カートリッジ２６０－２とに格納されたプログラム２７０を取得し実行する。これにより、カートリッジ２６０の気象センサ２６２、海象センサ２６３などから必要な情報を取得し、処理を行う。例えば、気象センサ２６２と、海象センサ２６３とで取得した情報を外部装置２に送信する。また、光学センサ２６４で撮影された映像を外部装置２に送信する。また、取得した情報を親機１０に送信してもよい。
飛行体２０は、カートリッジ２６０に格納されたプログラム２７０に従い、気象情報、海象情報などを取得し、外部装置２などに送信する。例えば、カートリッジ２６０には、拡張ユニット２６６として、赤外線カメラなどが搭載され、船舶、他の飛行体などを監視してもよい。また、カートリッジ２６０は、拡張ユニット２６６として、赤外線カメラ、サーチライト、浮き輪、通信機器などを備え、海難救助を支援してもよい。また、カートリッジ２６０は、拡張ユニット２６６として、ミサイル、レーダーセンサなどが搭載されてもよい。
また、カートリッジ２６０は、脱着可能に飛行体２０に接続されている。このため、飛行体２０の役割に応じて、カートリッジ２６０を交換することができる。カートリッジ２６０を交換することで、飛行体２０の処理を変更することができる。
図１に示すように、飛行体２０は、親機１０に着陸すると、固定され、発電機として動作する。親機１０は、図７に示すように、飛行体２０が離着陸する離着装置１８０と、親機頭部１３０と、親機脚部１２０とを備える。理解を容易にするため、親機脚部１２０と親機頭部１３０との中心を通る上下方向の直線を円筒軸とする円筒座標系を用いて説明する。円筒座標系は、上下方向をｚ３方向とし、半径方向をｒ３方向とし、周方向をθ３方向とする。また、＋ｚ３方向は上方向を、＋ｒ３方向は半径外側方向を示す。
親機脚部１２０の上側、つまり＋ｚ３方向に、親機頭部１３０がθ３方向に回転可能に接続されている。親機頭部１３０は、側面、つまり＋ｒ３方向に離着装置１８０が接続されている。離着装置１８０は、ｒ３方向に延びた柱状に形成された回転装置１１０と、飛行体２０を固定する離着台１００とを備える。回転装置１１０の一端は親機頭部１３０に接続され、他端は離着台１００に回転可能に接続されている。
詳細な親機１０の構成を説明する。離着台１００の上部は、例えば、凹形状に形成されている。凹形状の底面には、ｒ３方向に直交する法線を有する離着面１００ａが形成されている。飛行体２０は、離着面１００ａの上方に着陸する。飛行体２０は、離着台１００に着陸できる方向に、回転翼２００の回転軸方向を制御し、離着台１００に着陸する。例えば、飛行体２０は、回転翼２００の回転軸方向が離着面１００ａの法線方向、つまりｚ３方向になるように、離着台１００に着陸する。
また、離着台１００は、飛行体２０を固定する固定装置１０１を備える。親機１０は、飛行体２０の着陸を検知すると、固定装置１０１を用いて飛行体２０を固定する。これにより、飛行体２０は、親機１０に固定されるため、回転翼２００を用いて発電することができる。ここで、親機１０は、飛行体２０が上方から固定装置１０１で固定できる位置まで離着面１００ａに近づいたときに、飛行体２０が着陸したと検知する。また、飛行体２０が離着面１００ａに接触したときに、親機１０は飛行体２０が着陸したと検知してもよい。また、飛行体２０が離陸するとき、固定装置１０１は、飛行体２０の固定を解除する。
さらに、離着台１００は、飛行体２０のカートリッジ２６０を交換するカートリッジ交換装置１０３を備える。カートリッジ交換装置１０３は、外部装置２からの指示に基づき、飛行体２０に接続されているカートリッジ２６０を外し、役割に応じたカートリッジ２６０を接続する。また、飛行体２０のカートリッジ２６０は、外部装置２で交換してもよい。この場合、外部装置２からの指示に基づき、飛行体２０は陸上施設まで移動する。
回転装置１１０は、ｒ３方向の軸を中心に離着台１００を回転する。ここで、離着面１００ａの法線方向は、ｒ３方向に直交するため、ｒ３方向に直交する面内で回転する。このため、例えば、回転装置１１０は、離着面１００ａの法線方向を、上下方向から水平方向に回転することができる。例えば、飛行体２０が離着台１００に固定されると、回転翼２００の回転軸方向は、離着面１００ａの法線方向になる。このため、回転装置１１０は、離着台１００を回転することで、回転翼２００の回転軸方向を、水平方向に回転することができる。このように、回転翼２００の回転軸方向が風力により回転翼２００が効率よく回転する方向を向くように、回転装置１１０は、離着台１００を回転することができる。回転装置１１０は、台回転軸１１１と、親機歯車装置１１２と、電動機１１３と、親機パワーアンプ１１４とを備える。
台回転軸１１１の＋ｒ３方向の端部は、離着台１００の離着面１００ａに直交する側面に接続されている。台回転軸１１１がｒ３方向の軸を中心に回転することで、離着台１００が回転する。
電動機１１３は、親機歯車装置１１２を介して、台回転軸１１１を回転する。電動機１１３の回転力は、親機歯車装置１１２により回転速度を減速され、台回転軸１１１に伝達される。
親機パワーアンプ１１４は、電動機１１３に電力を供給し、離着台１００の回転する角度を制御する。このため、親機パワーアンプ１１４は、電動機１１３を制御し、離着面１００ａの法線方向の向きを変更する。親機パワーアンプ１１４は、飛行体２０が離着陸するとき、飛行体２０が離着面１００ａに着陸できるように、離着面１００ａの法線方向を、例えば鉛直上向きに変更する。これにより、飛行体２０は、離着台１００の上方から近づき、親機１０に着陸することができる。また、飛行体２０が発電するときは、回転翼２００が風力により効率よく回転できるように、離着面１００ａの法線方向を、例えば水平方向に変更する。これにより、回転翼２００の回転軸方向は水平方向を向き、飛行体２０は、風力を効率よく電気に変換することができる。ここで、親機パワーアンプ１１４は、親機演算装置１４１からの信号に基づき、電動機１１３を制御する。
親機頭部１３０は、側面に２つの回転装置１１０が接続され、２つの回転装置１１０を支持する。例えば、２つの回転装置１１０は、親機頭部１３０の両側に配置されている。この場合、２つの回転装置１１０のθ３方向の間隔は、１８０度である。また、親機頭部１３０は、親機演算装置１４１と、親機通信アンテナ１４３と、第１親機カートリッジ１６０－１と、充放電装置１３１とを備える。
充放電装置１３１は、親機蓄電装置１２１と飛行体２０の蓄電装置２３０との間の電力の伝送を制御する。蓄電装置２３０が十分に充電されている場合、充放電装置１３１は、蓄電装置２３０から親機蓄電装置１２１に電力を伝送する。また、蓄電装置２３０を充電する必要があるときに、親機蓄電装置１２１から蓄電装置２３０に電力を伝送する。ここで、蓄電装置２３０と親機蓄電装置１２１とを電気的に接続するために、飛行体２０は送受電装置２３５を、親機１０は親機送受電装置１０２を備える。送受電装置２３５と親機送受電装置１０２とは、非接触で、電力の伝送を行う。また、送受電装置２３５と、親機送受電装置１０２とに端子を設け、互いの端子を接触させて電力の伝送を行ってもよい。
親機演算装置１４１と、親機通信アンテナ１４３と、第１親機カートリッジ１６０－１との詳細は、後述する。
親機脚部１２０は、上部に首振り装置１２２を備える。首振り装置１２２は親機頭部１３０を支持し、飛行体２０の回転翼２００の回転軸方向を調整する。具体的には、首振り装置１２２は、θ３方向に親機頭部１３０を回転する。首振り装置１２２は、親機頭部１３０を回転することで、離着装置１８０をθ３方向に旋回させる。このため、首振り装置１２２は、離着装置１８０に固定された飛行体２０をθ３方向に旋回させる。結果として、回転翼２００の回転軸方向が、飛行体２０の旋回に応じて回転する。このように、首振り装置１２２は、回転翼２００の回転軸方向を制御することができる。例えば、首振り装置１２２は、風向に対して、回転装置１１０の長手方向が直交するように、親機頭部１３０を回転する。この結果、離着装置１８０に固定されている飛行体２０は、θ３方向に旋回する。飛行体２０が発電するときに回転翼２００の回転軸方向が水平方向になる場合、飛行体２０がθ３方向に旋回すると、回転翼２００の回転軸方向もθ３方向に旋回する。このように、首振り装置１２２は、回転翼２００の回転軸方向を、風向に対して平行になるように回転させることができる。
親機脚部１２０は、親機蓄電装置１２１を備える。親機蓄電装置１２１は、親機演算装置１４１などに電力を供給する。また、親機蓄電装置１２１は、外部の施設に電力を供給してもよい。
また、親機脚部１２０は、推進装置を備える。このため、親機１０は、外部装置２からの指示に基づき、自律移動する。また、親機１０は、飛行体２０からの指示に基づき、移動してもよい。例えば、親機１０が海３に配置する場合、親機１０は、水上に浮き、スクリューなどの推進装置を備える。親機１０が陸上を走行する場合、推進装置には、道路やレール上を走行する車輪などが含まれる。また、親機１０が飛行する場合、推進装置には、ジェットエンジンなどが含まれる。
親機１０の電動機１１３の回転角度、固定装置１０１による飛行体２０の固定などの制御に関する構成を説明する。図８に示すように、親機演算装置１４１を含む親機制御装置１４０が、親機１０の電動機１１３などを制御する。親機制御装置１４０は、親機通信装置１４４、親機測位装置１４６、親機慣性装置１４７、親機電圧変換装置１４８、親機カートリッジ１６０（第１親機カートリッジ１６０－１、第２親機カートリッジ１６０－２）などを備える。親機電圧変換装置１４８は、親機蓄電装置１２１の出力電圧を親機演算装置１４１で規定された電圧に変換する。
親機通信装置１４４は、親機通信アンテナ１４３を介して、飛行体２０、外部装置２、他の親機１０などの外部の装置と信号の送受信を行う。親機通信装置１４４は、親機演算装置１４１に接続され、受信した信号からデータを抽出し、親機演算装置１４１に出力する。また、親機通信装置１４４は、親機演算装置１４１から入力されたデータを信号に変換し、親機通信アンテナ１４３を介して外部の装置に送信する。外部の装置には、通信を必要とする任意の装置が含まれる。
親機測位装置１４６は、親機測位アンテナ１４５を介して、自機の位置を測定するための測位信号を受信する。親機測位装置１４６は、測位信号に基づき自機の位置を算出し、算出した自機の位置を親機演算装置１４１に出力する。
親機慣性装置１４７は、自機の加速度と、傾きとを計測し、親機演算装置１４１に出力する。計測したデータと、親機測位装置１４６で算出した情報とから、自機の傾きを計測する。
移動用記憶装置１４９は、親機１０の移動を制御する移動用プログラムを格納する。親機演算装置１４１は、移動用記憶装置１４９に格納された移動用プログラムに基づき、親機１０の姿勢などを制御する。
第１親機カートリッジ１６０－１と、第２親機カートリッジ１６０－２とは、親機演算装置１４１に接続されている。それぞれの親機カートリッジ１６０は、親機１０の役割に応じた親機プログラム１７０と、各種装置とを備える。親機プログラム１７０には自機の処理が示されている。このため、親機カートリッジ１６０に格納された親機プログラム１７０に従い、親機演算装置１４１は処理を行う。また、親機カートリッジ１６０は、各種装置を用いて必要な情報を取得し、親機演算装置１４１に出力する。親機カートリッジ１６０は、図９に示すように、親機記憶装置１６１と、親機拡張ユニット１６６とを備える。親機拡張ユニット１６６は、拡張ユニット２６６と同様に、任意の機能を実現する各種装置を備えることができる。親機拡張ユニット１６６は、例えば、親機気象センサ１６２と、親機海象センサ１６３と、親機光学センサ１６４と、親機音波センサ１６５とを備える。親機気象センサ１６２は、気象センサ２６２と同様に機能する。また、親機海象センサ１６３は海象センサ２６３と、親機光学センサ１６４は光学センサ２６４と同様に機能する。また、親機拡張ユニット１６６は、レーダ、ライト、通信機器などを備えてもよい。
親機音波センサ１６５は、海面に接触するように設けられている。このため、親機音波センサ１６５は、超音波または音波により、海中などの状況を取得する。
親機演算装置１４１は、電動機１１３の制御、充放電装置１３１の制御など、親機１０の各種装置を制御する。また、親機演算装置１４１は、第１親機カートリッジ１６０－１と、第２親機カートリッジ１６０－２とに格納された親機プログラム１７０を取得し実行する。これにより、親機カートリッジ１６０の親機気象センサ１６２、親機海象センサ１６３などから必要な情報を取得し、処理を行う。例えば、親機気象センサ１６２と、親機海象センサ１６３とで取得した情報を外部装置２に送信する。また、親機光学センサ１６４で撮影された映像を外部装置２に送信する。
また、親機カートリッジ１６０は、脱着可能に親機１０に接続されている。このため、親機１０の役割に応じて、親機カートリッジ１６０を交換することができる。例えば、図１に示すように、親機１０は、魚群４を探知し、外部装置２にその結果を送信してもよい。
（飛行体が着陸するときの処理）
飛行体２０が、親機１０に着陸するときの処理を説明する。飛行体２０は、親機１０の位置を取得し、親機１０の離着台１００に移動する。親機演算装置１４１は、図１０に示すように、飛行体２０が離着台１００に着陸したかを判定する（ステップＳ１００）。離着台１００には、飛行体２０が、固定装置１０１が固定できる位置に存在することを検知する着陸センサが設けられている。着陸センサは、飛行体２０を検知すると、親機演算装置１４１に着陸信号を出力する。親機演算装置１４１は、着陸信号を受信すると、飛行体２０が離着台１００に着陸したと判定する。飛行体２０が着陸した場合、処理は、ステップＳ１１０に移行する。飛行体２０が離着台１００に着陸していない場合、親機演算装置１４１は、ステップＳ１００を繰り返し、飛行体２０が着陸するまで待つ。
ステップＳ１１０において、親機演算装置１４１は、固定装置１０１に飛行体２０を固定することを示す固定信号を出力する。固定装置１０１は、固定信号を受信すると、飛行体２０を固定する。固定装置１０１は、飛行体２０を固定すると、親機演算装置１４１に飛行体２０を固定したことを示す信号を出力する。親機演算装置１４１は、固定装置１０１から信号を受信すると、飛行体２０を固定したことを示す信号を、親機通信装置１４４を介して、飛行体２０に送信する。飛行体２０の演算装置２５１は、通信装置２５４を介して、この信号を受信する。
飛行体２０が固定されると、ステップＳ１２０において、演算装置２５１は、パワーアンプ２２０の第１スイッチ２２３と第２スイッチ２２４とを切り替える。これにより、回転電機２１５は、充電回路２２１を介して蓄電装置２３０に接続される。また、演算装置２５１は、回転電機２１５が発電機として動作するように切り替える。このため、回転翼２００が風力を受けて回転電機２１５で発電した電力が、充電回路２２１を介して、蓄電装置２３０に蓄えられる。
飛行体２０が着陸した直後において、回転翼２００の回転軸方向は、回転翼２００が風を受けて効率よく回転する方向と異なる場合がある。例えば、回転翼２００の回転軸方向は、ｚ３方向、つまり鉛直方向であるため、風向に対して直交している場合がある。このため、ステップＳ１３０において、親機演算装置１４１は、離着台１００を回転することを示す台回転信号を生成し、親機パワーアンプ１１４に送信する。親機パワーアンプ１１４は、台回転信号を受信すると、電動機１１３を起動し、離着台１００を回転する。親機パワーアンプ１１４は、回転翼２００の回転軸方向が、回転翼２００が風を受けて効率よく回転する方向を向くまで、離着台１００の離着面１００ａを回転させる。例えば、親機パワーアンプ１１４は、離着台１００の離着面１００ａの法線方向が水平方向になるまで、離着台１００を回転させると、電動機１１３を停止する。これにより、回転翼２００の軸は水平方向を向く。このため、回転翼２００の軸は風向に対して平行になり、風力により回転翼２００を回転させる力は強くなる。さらに、親機１０の首振り装置１２２は、飛行体２０が風力を効率よく電気に変換することができるように、台回転軸１１１を旋回する。例えば、首振り装置１２２は、台回転軸１１１の軸方向が風向に対して、直交するように親機頭部１３０を回転する。これにより、回転翼２００の回転軸方向は、風向と平行にすることができる。
（飛行体が離陸するときの処理）
飛行体２０が、親機１０から離陸するときの処理を説明する。飛行体２０は、親機１０に着陸しているときは、発電装置として動作する。このため、回転翼２００の回転軸方向は、離陸できる方向と異なる場合がある。例えば、回転翼２００の回転軸方向は水平方向を向いている。そこで、飛行体２０が離陸できるように、回転翼２００の回転軸方向を、例えば垂直方向に変更する必要がある。図１１に示すように、ステップＳ２００において、親機演算装置１４１は、離着台１００を回転することを示す台回転信号を生成し、親機パワーアンプ１１４に送信する。親機パワーアンプ１１４は、回転翼２００の回転軸方向が離陸できる方向を向くまで、離着台１００を回転させる。例えば、親機パワーアンプ１１４は、離着面１００ａの法線方向が鉛直上向きになるように、離着台１００を回転する。これにより、回転翼２００の軸方向は鉛直方向になるため、飛行体２０は離陸することができるようになる。
次に、ステップＳ２１０において、親機演算装置１４１は、飛行体２０の固定を解除する解除信号を生成し、固定装置１０１に送信する。固定装置１０１は、解除信号に基づき、飛行体２０の固定を解除する。固定の解除が完了すると、固定装置１０１は、その旨を示す信号を親機演算装置１４１に送信する。親機演算装置１４１は、固定装置１０１からの信号を受信すると、親機通信装置１４４を介して、飛行体２０の固定を解除したことを示す信号を、飛行体２０に送信する。飛行体２０の演算装置２５１は、通信装置２５４を介して、この信号を受信する。
飛行体２０の固定が解除されると、ステップＳ２２０において、演算装置２５１は、パワーアンプ２２０の第１スイッチ２２３と第２スイッチ２２４とを切り替える。これにより、回転電機２１５は、インバータ２２２を介して蓄電装置２３０に接続される。また、演算装置２５１は、回転電機２１５が発電機として動作するように切り替える。その後、演算装置２５１は、インバータ２２２に回転信号を送信し、回転電機２１５を制御する。この結果、回転翼２００が回転し、飛行体２０は離陸する。
演算装置２５１は、飛行体２０が離陸すると、飛行用記憶装置２５９から飛行用プログラムを読み出し、カートリッジ２６０の記憶装置２６１からプログラム２７０を読み出す。その後、演算装置２５１は、飛行用プログラムと自機の役割に応じたプログラム２７０とに沿って、回転電機２１５、カートリッジ２６０に搭載された気象センサ２６２、海象センサ２６３などを制御する。
以上のように、飛行体２０は、親機１０に着陸することで、発電装置として動作することができる。
また、飛行体システム１は、図１２に示すように、第１親機１０－１、第２親機１０－２などの複数の親機１０を備えてもよい。この場合、第１親機１０－１に駐機していた飛行体２０は、他の第２親機１０－２に着陸してもよい。
また、複数の飛行体２０が互いに連携してもよい。例えば、図１３に示すように、第１飛行体２０－１と、第２飛行体２０－２と、第３飛行体２０－３とが互いに連携し、海難事故の救助支援を行う。第１飛行体２０－１の第２カートリッジ２６０－２は、ライト３００を照射するサーチライトを備える。第２飛行体２０－２の第２カートリッジ２６０－２は、難破船４００などを探知する赤外線カメラ３１０を備える。第３飛行体２０－３の第２カートリッジ２６０－２は、要救助者４１０の救助支援をするための浮き輪３２０を備える。第２飛行体２０－２は、赤外線カメラ３１０などを用いて、難破船４００、要救助者４１０などを検知する。第２飛行体２０－２は、難破船４００、要救助者４１０などを検知すると、その位置を示す位置情報を第１飛行体２０－１と第３飛行体２０－３に送信する。第１飛行体２０－１は、第２飛行体２０－２から受信した位置情報に基づき、ライト３００を照射する。また、第３飛行体２０－３は、要救助者４１０の位置情報に基づき、浮き輪３２０を投下する。また、第２飛行体２０－２が赤外線カメラ３１０で撮影した映像情報を外部装置２に送信してもよい。第１飛行体２０－１と、第２飛行体２０－２と、第３飛行体２０－３とを１つの群として、制御してもよい。
また、通信装置２５４と親機通信装置１４４とは、通信アンテナ２５３、親機通信アンテナ１４３のほか、有線通信を行うコネクタなど、複数の通信手段を有してもよい。例えば、飛行体２０が親機１０に着陸しているとき、通信装置２５４と親機通信装置１４４とは有線接続されもよい。また、飛行体２０が親機１０に着陸しているとき、近距離用の無線通信手段により、通信装置２５４と親機通信装置１４４との間で情報の送受信をしてもよい。この場合、固定装置１０１が飛行体２０を固定したときに、有線または近距離用の無線通信を用いて、親機１０は飛行体２０にその旨を示す信号を送信してもよい。また、固定装置１０１が飛行体２０の固定を解除することを示す信号を、有線または近距離用の無線通信を用いて、親機１０は飛行体に送信してもよい。
（変形例）
上記実施の形態では、飛行体２０は、回転翼２００の回転軸方向が離着面１００ａの法線方向になるように、上方から着陸する例を示したが、これに限定されない。親機１０は、飛行体２０が離陸できる方向になるように離着面１００ａを回転できればよく、回転翼２００の回転軸方向と離着面１００ａの法線方向との角度は任意に選択することができる。言い換えると、親機１０は、回転翼２００の回転軸方向を、飛行体２０が離陸できる方向に回転できればよい。例えば、離着面１００ａが離着台１００の下側に設けられてもよい。この場合、飛行体２０は、下方から離着面１００ａに近づき、固定装置１０１に固定される。また、離着台１００、離着面１００ａの形状も任意に選択することができる。
また、上記実施の形態では、親機１０は、回転装置１１０を用いて、回転翼２００の回転軸方向を水平方向に制御する例を示したが、これに限定されない。親機１０は、回転軸方向を、風力により回転翼２００が効率よく回転する方向に制御できればよく、任意の角度を選択することができる。
また、回転翼２００の回転軸方向を調整するための機構である台回転軸１１１、首振り装置１２２も、任意に選択することができる。例えば、台回転軸１１１は離着台１００の下面に接続されてもよい。
上記実施の形態では、飛行体２０を固定したことを示す信号を、親機１０が飛行体２０に送信する例を示したが、これに限定されない。飛行体２０が、親機１０に固定されたことを確認できればよく、任意の方法を選択することができる。例えば、飛行体２０は、固定されたことを検知するセンサを備えてもよい。この場合、このセンサが固定されたことを検知すると、飛行体２０がパワーアンプ２２０の第１スイッチ２２３と第２スイッチ２２４とを切り替える。
上記実施の形態では、回転電機２１５が発電した電力を親機蓄電装置１２１に、蓄電装置２３０を介して伝送する例を示したが、これに限定されない。回転電機２１５が発電した電力を親機蓄電装置１２１に直接伝送してもよい。
上記実施の形態では、親機１０は、海３に配置する例を示したが、陸上に配置してもよい。
上記実施の形態では、親機脚部１２０が推進装置を備える例を示したが、これに限定されない。親機１０が自律移動する必要がない場合、親機脚部１２０は推進装置を省略することができる。例えば、親機１０は、他の船舶、車両などに牽引されてもよい。また、親機１０は、陸上、海底などに固定されてもよい。
上記実施の形態では、回転電機部２１６として、１つの回転電機２１５を備える例を示したが、これに限定されない。回転電機部２１６は、図１４に示すように、発電機２１７と、飛行用電動機２１８とを別々に備えてもよい。この場合、歯車装置２１０は、飛行体２０が親機１０に着陸しているときは、回転翼２００が風を受けて回転する力を発電機２１７に伝達する。また、歯車装置２１０は、飛行体２０が飛行しているときは、飛行用電動機２１８が発生させる回転力を回転翼２００に伝達する。
以上において説明した処理は一例であり、各ステップの順番、処理内容は、機能を阻害しない範囲で変更してもよい。また、説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよい。例えば、離着台１００、回転装置１１０の形状など任意に変更してもよい。また、飛行体２０が親機１０から離陸するときのステップＳ２１０とステップＳ２２０との順番を入れ替えてもよい。この場合、親機１０は、飛行体２０の揚力が予め決められた値を超えたときに、固定を解除してもよい。また、回転電機２１５が発電した電力を外部装置に、直接または蓄電装置２３０を介して、供給してもよい。また、カートリッジ２６０の拡張ユニット２６６と、親機カートリッジ１６０の親機拡張ユニット１６６とは、各種センサ、ライト、通信機器などから必要な装置だけを備えてもよい。
１ 飛行体システム
２ 外部装置
３ 海
４ 魚群
１０ 親機
１０－１ 第１親機
１０－２ 第２親機
２０ 飛行体
２０－１ 第１飛行体
２０－２ 第２飛行体
２０－３ 第３飛行体
１００ 離着台
１００ａ 離着面
１０１ 固定装置
１０２ 親機送受電装置
１０３ カートリッジ交換装置
１１０ 回転装置
１１１ 台回転軸
１１２ 親機歯車装置
１１３ 電動機
１１４ 親機パワーアンプ
１２０ 親機脚部
１２１ 親機蓄電装置
１２２ 首振り装置
１３０ 親機頭部
１３１ 充放電装置
１４０ 親機制御装置
１４１ 親機演算装置
１４３ 親機通信アンテナ
１４４ 親機通信装置
１４５ 親機測位アンテナ
１４６ 親機測位装置
１４７ 親機慣性装置
１４８ 親機電圧変換装置
１４９ 移動用記憶装置
１６０ 親機カートリッジ
１６０－１ 第１親機カートリッジ
１６０－２ 第２親機カートリッジ
１６１ 親機記憶装置
１６２ 親機気象センサ
１６３ 親機海象センサ
１６４ 親機光学センサ
１６５ 親機音波センサ
１６６ 親機拡張ユニット
１７０ 親機プログラム
１８０ 離着装置
２００ 回転翼
２００－１ 第１回転翼
２００－２ 第２回転翼
２００－３ 第３回転翼
２００－４ 第４回転翼
２０１ 回転軸
２０１－１ 第１回転軸
２０１－２ 第２回転軸
２０１－３ 第３回転軸
２０１－４ 第４回転軸
２０２－１ 第１翼群
２０２－２ 第２翼群
２０２－３ 第３翼群
２０２－４ 第４翼群
２１０ 歯車装置
２１０－１ 第１歯車装置
２１０－２ 第２歯車装置
２１０－３ 第３歯車装置
２１０－４ 第４歯車装置
２１５ 回転電機
２１５－１ 第１回転電機
２１５－２ 第２回転電機
２１５－３ 第３回転電機
２１５－４ 第４回転電機
２１６ 回転電機部
２１７ 発電機
２１８ 飛行用電動機
２２０ パワーアンプ
２２１ 充電回路
２２２ インバータ
２２３ 第１スイッチ
２２４ 第２スイッチ
２３０ 蓄電装置
２３５ 送受電装置
２５０ 制御装置
２５１ 演算装置
２５３ 通信アンテナ
２５４ 通信装置
２５５ 測位アンテナ
２５６ 測位装置
２５７ 慣性装置
２５８ 電圧変換装置
２５９ 飛行用記憶装置
２６０ カートリッジ
２６０－１ 第１カートリッジ
２６０－２ 第２カートリッジ
２６１ 記憶装置
２６２ 気象センサ
２６３ 海象センサ
２６４ 光学センサ
２６５ 音波センサ
２６６ 拡張ユニット
２７０ プログラム
３００ ライト
３１０ 赤外線カメラ
３２０ 浮き輪
４００ 難破船
４１０ 要救助者

Claims (4)

  1. 飛行体と、
    前記飛行体が脱着可能に接続される親機と、
    を備え、
    前記飛行体は、
    回転することで揚力または推力を発生させる回転翼と、
    前記回転翼を回転させる回転電機部と、
    を備え、
    前記回転翼は、飛行しないときに、風力を受け回転し、
    前記回転電機部は、飛行しないときに、前記回転翼を回転させる力に基づき発電し、
    前記親機は、水平方向の軸を中心に前記飛行体を回転させる離着装置を備える
    飛行体システム。
  2. 前記離着装置は、
    前記回転電機部が発電するときに、前記回転翼の回転軸方向を、前記風力を受けて前記回転翼が回転する方向に回転させ、
    前記飛行体が離陸するときに、前記回転軸方向を、前記飛行体が離陸できる方向に回転させる
    請求項１に記載の飛行体システム。
  3. 前記親機は、前記回転電機部が発電した電気を蓄える親機蓄電装置を備える
    請求項１または２に記載の飛行体システム。
  4. 前記飛行体は、所望の機能を有する脱着可能に接続されたカートリッジを備え、
    前記親機は、前記カートリッジを交換するカートリッジ交換装置を備える
    請求項１から３のいずれか１項に記載の飛行体システム。
JP2018193833A 2018-10-12 2018-10-12 飛行体システム Active JP7122215B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018193833A JP7122215B2 (ja) 2018-10-12 2018-10-12 飛行体システム
PCT/JP2019/033730 WO2020075407A1 (ja) 2018-10-12 2019-08-28 飛行体及び飛行体システム
US17/259,737 US20210130000A1 (en) 2018-10-12 2019-08-28 Flying object and flying object system
EP19870887.7A EP3812278B1 (en) 2018-10-12 2019-08-28 Flight body system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018193833A JP7122215B2 (ja) 2018-10-12 2018-10-12 飛行体システム

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2020059472A JP2020059472A (ja) 2020-04-16
JP2020059472A5 JP2020059472A5 (ja) 2021-10-21
JP7122215B2 true JP7122215B2 (ja) 2022-08-19

Family

ID=70164500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018193833A Active JP7122215B2 (ja) 2018-10-12 2018-10-12 飛行体システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210130000A1 (ja)
EP (1) EP3812278B1 (ja)
JP (1) JP7122215B2 (ja)
WO (1) WO2020075407A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102275532B1 (ko) * 2019-03-11 2021-07-09 배원직 자동 포획 낚시장치
KR102192769B1 (ko) * 2020-05-26 2020-12-21 하상균 드론을 이용한 고기잡이장치
KR102487530B1 (ko) * 2022-09-29 2023-01-11 (주)드림엔지니어링 부유식 해상 풍력 발전장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170225574A1 (en) 2016-02-10 2017-08-10 Qualcomm Incorporated Structures for charging a multicopter
JP2018095236A (ja) 2016-09-19 2018-06-21 ロッキード マーティン コーポレイションＬｏｃｋｈｅｅｄ Ｍａｒｔｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 重量移動式同軸回転翼ヘリコプタのための風力充電

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2768290B2 (ja) * 1995-01-27 1998-06-25 日本電気株式会社 空中移動体
JP3942570B2 (ja) * 2003-09-09 2007-07-11 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 長期間滞空機とその飛行制御システムならびにその通信および観測システム
JP4476910B2 (ja) 2005-09-13 2010-06-09 株式会社東芝 防空システム
JP4987872B2 (ja) * 2006-09-01 2012-07-25 パイオニア株式会社 情報記録装置、情報記録方法、情報記録プログラムおよびコンピュータに読み取り可能な記録媒体
JPWO2012023202A1 (ja) 2010-08-20 2013-12-12 株式会社Ｗｉｎｐｒｏ 自然エネルギー利用電源装置を含む電波塔
JP3182162U (ja) * 2012-09-18 2013-03-14 千冬 船着 風力発電装置
US9704409B2 (en) * 2014-08-05 2017-07-11 Qualcomm Incorporated Piggybacking unmanned aerial vehicle
CN105981258A (zh) * 2014-08-08 2016-09-28 深圳市大疆创新科技有限公司 用于无人飞行器电池能源备用的系统及方法
JP6512873B2 (ja) * 2015-03-09 2019-05-15 三菱電機株式会社 ソナーセンサシステム用感度変更装置
JP6602614B2 (ja) * 2015-09-09 2019-11-06 公立大学法人会津大学 ドローンおよびドローン群
US10502188B2 (en) * 2016-03-30 2019-12-10 Lockheed Martin Corporation Wind-powered recharging for a weight-shifting coaxial helicopter
JP2018193833A (ja) 2017-05-22 2018-12-06 Ykk Ap株式会社 建具

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170225574A1 (en) 2016-02-10 2017-08-10 Qualcomm Incorporated Structures for charging a multicopter
JP2018095236A (ja) 2016-09-19 2018-06-21 ロッキード マーティン コーポレイションＬｏｃｋｈｅｅｄ Ｍａｒｔｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 重量移動式同軸回転翼ヘリコプタのための風力充電

Also Published As

Publication number Publication date
US20210130000A1 (en) 2021-05-06
EP3812278A1 (en) 2021-04-28
EP3812278A4 (en) 2021-08-04
EP3812278B1 (en) 2023-04-19
JP2020059472A (ja) 2020-04-16
WO2020075407A1 (ja) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK201900074Z6 (da) Systemer og fremgangsmåder til stabilitet ved ophængt last
CN107600398B (zh) 无人机、无人机控制系统及无人机控制方法
US10683069B2 (en) Underwater exploration system
JP7122215B2 (ja) 飛行体システム
US11021223B2 (en) Versatile flexible and reconfigurable vehicle systems
US20160376000A1 (en) Submersible unmanned aerial vehicles and associated systems and methods
Venkatesan AUV for Search & Rescue at sea-an innovative approach
KR102355753B1 (ko) 수중 운행 변환 구조의 드론
WO2019204319A1 (en) Underwater free space optical communication systems
Matos et al. Development of an Unmanned Capsule for large-scale maritime search and rescue
KR20170096460A (ko) 수중 운행 변환 구조의 드론
CN112429175A (zh) 一种飞行救生圈
KR20200075942A (ko) 항로표지용 드론 착륙 균형유지 장치 및 방법
JP2021041863A (ja) 水中調査装置
Aissi et al. Autonomous solar USV with an automated launch and recovery system for UAV: State of the art and Design
KR102169721B1 (ko) 해상 스테이션에서 충전되는 드론을 이용한 해상 감시 시스템
CN213921429U (zh) 一种飞行救生圈
Marques et al. REX 2014-Robotic Exercises 2014 Multi-robot field trials
KR20160043832A (ko) 해난 구조 및 감시 시스템
Machado et al. Water jet based autonomous surface vehicle for coastal waters operations
Cruz et al. DART—A portable deep water hovering AUV
Lehmenhecker et al. Flying drone for AUV under-ice missions
Liu et al. Explorer1000: A long endurance AUV with variable ballast systems
Ferreira et al. Marine operations with the swordfish autonomous surface vehicle
Gray et al. The NaviGator Autonomous Maritime System

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20191209

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210913

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210913

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220720

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220808

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7122215

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150