JP7144047B2

JP7144047B2 - Mobile objects and high-altitude mobile systems

Info

Publication number: JP7144047B2
Application number: JP2018215489A
Authority: JP
Inventors: 敬介市毛; 充佳河上; 建深川; 英二板倉
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2038-11-16
Also published as: JP2020082788A

Description

本発明は、風力と電力を動力源として移動する移動体、及び、この移動体を備えた高空移動システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a mobile body that moves using wind power and electric power as power sources, and a high-altitude mobile system equipped with this mobile body.

近年、高空に基地を設置し、通信、観測、輸送、発電などに使用するアイデアが提案されている。例えば、特許文献１では、飛行船を成層圏プラットフォームとして活用される技術が開示されている。成層圏では、地上付近と比較して風が強いため、飛行船を滞空させるために大量のエネルギーを消費してしまう。 In recent years, the idea of setting up bases at high altitudes and using them for communication, observation, transportation, power generation, etc. has been proposed. For example, Patent Literature 1 discloses a technology that utilizes an airship as a stratospheric platform. In the stratosphere, the wind is stronger than near the ground, so a large amount of energy is consumed to keep the airship in the air.

一方、特許文献２には、高空の空気静力浮揚体と地上設備を固定用のケーブルでつなぐ技術が開示されている。地上設備に固定用ケーブルで係留することにより、高空の空気静力浮揚体を滞空させるためのエネルギー消費量を低減することができる。また、特許文献２では、輸送用ケーブルの巻き出し、巻き込みにより、輸送用ケーブルに固定したキャビンを、高空と地上の間で移動させ、乗客輸送用として用いている。 On the other hand, Patent Literature 2 discloses a technique for connecting an aerostatic float in high altitude and ground facilities with a fixing cable. By mooring the ground facility with a fixing cable, it is possible to reduce the energy consumption for keeping the aerostatic floating body in the air. Further, in Patent Document 2, a cabin fixed to a transportation cable is moved between a high altitude and the ground by unwinding and winding the transportation cable, and is used for passenger transportation.

特開２００４－０９８７２１号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-098721 特表２００１－５２６６０３号公報Japanese Patent Publication No. 2001-526603

このように、高空と地上の間で、物資や人の輸送のために移動体を移動させる場合、移動のための動力が必要であり、どのように動力を確保するかについて、工夫が必要である。 In this way, moving a mobile object between high altitude and the ground to transport goods and people requires power for movement, and it is necessary to devise ways to secure power. be.

本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、省エネルギーで、地上と高空との間を移動することが可能な移動体、及び高空移動システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an energy-saving moving object capable of moving between the ground and high altitude, and a high-altitude mobile system.

請求項１に記載の移動体は、地上または海上と高空との間に架け渡された索道に係合する移動体本体と、前記移動体本体に設けられ、前記索道に密着して前記索道へ回転駆動力を伝達し、前記移動体本体を前記索道に沿って移動させる駆動力伝達部と、前記移動体本体に設けられ、風を受けて揚力により前記移動体本体へ上方向の移動力を作用させる、揚力発生部と、前記揚力発生部からの揚力による移動中、及び、下方向への重力による移動中に、前記駆動力伝達部からの回転駆動力を受けて発電する発電部と、電力により回転駆動力を発生させ、前記駆動力伝達部を介して前記移動体本体を前記索道に沿って移動させる駆動部と、前記発電部による発電により得られた電力を蓄電すると共に、電力を前記駆動部へ供給する蓄電部と、を備えている。 The moving body according to claim 1 comprises: a moving body main body that engages with a cableway bridged between the ground or the sea and a high altitude; a driving force transmission unit for transmitting a rotational driving force to move the moving body along the cableway; a lift generating part to act on, and a power generating part that receives rotational driving force from the driving force transmitting part during movement by the lift from the lift generating part and during downward movement by gravity, and generates power; A driving unit that generates a rotational driving force from electric power and moves the mobile body along the cableway via the driving force transmission unit; and a power storage unit that supplies power to the drive unit.

請求項１に係る移動体は、移動体本体を備えている。移動体本体は、地上または海上と高空との間に架け渡された索道に係合している。移動体本体には、駆動力伝達部、揚力発生部が設けられている。駆動力伝達部は、索道に密着して索道へ回転駆動力を伝達し、移動体本体を索道に沿って移動させる。揚力発生部は、風を受けて揚力により移動体本体へ上方向の移動力を作用させる。 A moving body according to claim 1 includes a moving body main body. The mobile body is engaged with a cableway that spans between the ground or sea and high altitude. The moving body main body is provided with a driving force transmission section and a lift generation section. The driving force transmission unit is in close contact with the cableway, transmits the rotational driving force to the cableway, and moves the moving body main body along the cableway. The lift generating section receives the wind and applies an upward moving force to the moving body body by the lift.

また、移動体は、発電部、駆動部、蓄電部を備えている。発電部は、揚力発生部からの揚力による移動中、及び、下方向への重力による移動中に、駆動力伝達部からの回転駆動力を受けて発電する。駆動部は、電力により回転駆動力を発生させ、駆動力伝達部を介して移動体本体を索道に沿って移動させる。蓄電部は、発電部による発電により得られた電力を蓄電すると共に、電力を駆動部へ供給する。 In addition, the moving body includes a power generation section, a drive section, and a power storage section. The power generation unit generates power by receiving rotational driving force from the driving force transmission unit during movement due to lift from the lift generation unit and downward movement due to gravity. The driving section generates a rotational driving force by electric power, and moves the moving body main body along the cableway via the driving force transmission section. The power storage unit stores power obtained by power generation by the power generation unit, and supplies the power to the drive unit.

本発明の移動体は、揚力発生部を有しているので、風力を利用して、移動体本体を上方向へ移動させることができる。また、駆動部を有しているので、風力を利用できない時には、電力により移動体を索道に沿って移動させることができる。すなわち、風力の有無により、移動体本体を移動させるための動力源を切り換えて、省エネルギーで、地上と高空との間で移動体を移動させることができる。 Since the moving body of the present invention has the lift generating section, it is possible to move the moving body body upward using wind power. Moreover, since it has a drive unit, it is possible to move the moving body along the cableway by electric power when wind power cannot be used. That is, the power source for moving the mobile body can be switched depending on the presence or absence of wind power, and the mobile body can be moved between the ground and the high altitude while saving energy.

また、揚力発生部からの揚力による移動中、及び、下方向への重力による移動中に発電部で発電し、発電により得られた電力を蓄電部に蓄電して、当該電力を駆動部へ供給する。したがって、移動中の運動エネルギーを電力に変換して、効率的に電力を蓄えることができる。 In addition, the electric power generation unit generates electric power during movement due to lift from the lift generation unit and during downward movement due to gravity, stores the electric power obtained by the electric power generation in the electric storage unit, and supplies the electric power to the driving unit. do. Therefore, kinetic energy during movement can be converted into electric power, and electric power can be stored efficiently.

請求項２に記載の移動体は、前記駆動力伝達部は、前記索道を挟持するように外周面が配置されたローラー対と、前記ローラー対の外周面を前記索道へ押し付ける押付部と、を有する。 In the moving body according to claim 2, the driving force transmission unit includes a pair of rollers whose outer peripheral surfaces are arranged so as to sandwich the cableway, and a pressing unit that presses the outer peripheral surface of the pair of rollers against the cableway. have.

請求項２に係る移動体では、駆動力伝達部が、ローラー対と、押付部を有している。ローラー対は、索道を挟持するように外周面が配置されている。押付部でローラー対の外周面を索道へ押し付けることにより、移動体本体に駆動部からの回転駆動力を伝達することができると共に、移動体本体の移動により発生する回転駆動力を受けることもできる。 In the moving body according to claim 2, the driving force transmission section has the roller pair and the pressing section. The outer peripheral surfaces of the roller pairs are arranged so as to sandwich the cableway. By pressing the outer peripheral surface of the roller pair against the cableway with the pressing part, it is possible to transmit the rotational driving force from the driving part to the main body of the moving body, and to receive the rotational driving force generated by the movement of the main body of the moving body. .

請求項３に記載の移動体は、前記発電部及び前記駆動部は、モータジェネレータで兼用とされている。 In the moving body according to claim 3, the power generating section and the driving section are both a motor generator.

請求項３に係る移動体では、発電部及び駆動部を、モータジェネレータで兼用することにより、部品点数を少なくすることができる。 In the moving body according to claim 3, the number of parts can be reduced by using the motor generator as both the power generating section and the driving section.

請求項４に記載の移動体は、前記揚力発生部は、受ける風に対する迎角を変えて、前記移動体本体へ作用させる移動力の方向を上方向または下方向に切換える切換部を有している。 In the moving body according to claim 4, the lift generating part has a switching part that changes the angle of attack with respect to the received wind and switches the direction of the moving force acting on the body of the moving body between upward and downward. there is

請求項４に係る移動体によれば、切換部により風を動力として移動する場合の移動方向を切り換えることができる。 According to the moving body according to claim 4, the moving direction can be switched by the switching unit when the moving body is driven by the wind.

請求項５に記載の移動体は、前記移動体本体に設けられ、前記索道をグリップして前記索道と前記移動体本体との相対移動を阻止して前記移動体本体の高度を保持する落下防止装置、を備えている。 The moving body according to claim 5 is provided in the moving body main body, and grips the cableway to prevent relative movement between the cableway and the moving body body, thereby maintaining the altitude of the moving body body. equipment.

請求項５に係る移動体によれば、落下防止装置により、移動体本体の落下を阻止することができる。 According to the moving body according to claim 5, the fall prevention device can prevent the moving body main body from falling.

請求項６に記載の移動体は、前記移動体本体の上端及び下端の少なくとも一方から延出されつつ前記索道に沿って配置され、前記移動体本体の前記索道と離れる方向の移動を規制する索道姿勢安定部、を備えている。 The moving body according to claim 6 is arranged along the cableway while extending from at least one of the upper end and the lower end of the moving body body, and restricts movement of the moving body body in a direction away from the cableway. A posture stabilization unit is provided.

請求項６に係る移動体によれば、索道姿勢安定部を備えているので、移動体本体が索道と離れる方向の移動が移動体本体の上端及び下端から延出された位置で規制され、索道に対する移動体本体の姿勢を安定させることができる。 According to the moving body according to claim 6, since the cableway posture stabilizing portion is provided, the movement of the moving body main body in the direction away from the cableway is restricted at the positions extending from the upper end and the lower end of the moving body main body, and the cableway It is possible to stabilize the posture of the moving body main body with respect to.

請求項７に記載の移動体は、前記揚力発生部により前記移動体本体へ上方向の移動力を作用させる風力が発生している風力有状態か否かを判断する風力判断部と、前記風力判断部により風力有状態であると判断された場合には、前記駆動部の駆動を停止すると共に前記揚力発生部からの揚力により前記移動体本体を前記索道に沿って移動させる制御部と、を備えている。 A moving object according to claim 7, further comprising: a wind force determining unit for determining whether or not a wind force is generated in which the lift generating unit applies a moving force in an upward direction to the moving object main body; a control unit that stops driving the drive unit and moves the moving body along the cableway by the lift force from the lift generation unit when the determination unit determines that the wind force is present; I have.

請求項７に記載の移動体では、風力判断部により風力有状態であると判断された場合には、駆動部の駆動を停止すると共に揚力発生部からの揚力により移動体本体を索道に沿って移動させる。したがって、風力の状態に応じて、適切に移動体の動力源を用いることができる。 In the moving body according to claim 7, when the wind force determining unit determines that the wind force is present, the driving unit stops driving and the moving body moves along the cableway by the lift force from the lift generating unit. move. Therefore, the power source of the moving body can be appropriately used according to the state of the wind force.

請求項８に記載の移動体は、前記風力判断部により風力有状態であると判断された場合、または、前記移動体本体の移動方向が下方向である場合に、前記制御部は、前記駆動力伝達部からの回転駆動力を受けて前記発電部で発電するように前記駆動力伝達部及び前記発電部を制御する。 In the moving body according to claim 8, when the wind force determining unit determines that the wind force is present or when the movement direction of the moving body main body is downward, the control unit controls the driving The driving force transmission section and the power generation section are controlled such that the power generation section receives the rotational driving force from the force transmission section and generates power.

請求項８に記載の移動体では、風力判断部により風力有状態であると判断された場合、または、移動体本体の移動方向が下方向である場合に、駆動力伝達部からの回転駆動力を受けて発電部で発電する。したがって、移動体の移動状態に応じて、適切に移動体での発電を行うことができる。 In the moving object according to claim 8, when the wind force determination unit determines that there is wind force, or when the moving direction of the moving object body is downward, the rotational driving force is transmitted from the driving force transmitting unit. is received and generated by the power generation unit. Therefore, it is possible to appropriately generate power in the mobile object according to the moving state of the mobile object.

請求項９に記載の高空移動システムは、地上または海上に設置されたベース施設と、高空に配置された高空飛翔体と、前記ベース施設と前記高空飛翔体との間に架け渡された索道と、前記索道に係合し、前記ベース施設と前記高空飛翔体との間を移動する、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の移動体と、を備えている。 The high-altitude mobile system according to claim 9 comprises a base facility installed on the ground or on the sea, a high-altitude flying object arranged at high altitude, and a cableway bridged between the base facility and the high-altitude flying object. , and the mobile body according to any one of claims 1 to 8, which engages with the cableway and moves between the base facility and the high-flying vehicle.

請求項９に記載の高空移動システムは、風力を利用して、移動体本体を上方向へ移動させると共に、風力を利用できない時には、電力により索道に沿って移動させることができる移動体を有しているので、移動体本体を移動させるための動力源を切り換えて、省エネルギーで、地上（海上）と高空との間で移動体を移動させることができる。 The high-altitude mobile system according to claim 9 uses wind power to move the mobile body upward, and has a mobile body that can move along the cableway by electric power when the wind power cannot be used. Therefore, the power source for moving the mobile body can be switched, and the mobile body can be moved between the ground (sea) and the high altitude while saving energy.

また、揚力発生部からの揚力による移動中、及び、下方向への重力による移動中に発電部で発電し、発電により得られた電力を蓄電部に蓄電して、当該電力を駆動部へ供給するので、移動中の運動エネルギーを電力に変換して、効率的に電力を蓄えることができる。 In addition, the electric power generation unit generates electric power during movement due to lift from the lift generation unit and during downward movement due to gravity, stores the electric power obtained by the electric power generation in the electric storage unit, and supplies the electric power to the driving unit. Therefore, the kinetic energy during movement can be converted into electric power and electric power can be efficiently stored.

以上説明したように、本発明によれば、省エネルギーで、地上と高空との間を移動することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to move between the ground and high altitude while saving energy.

本実施形態に係る高空移動システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a high-altitude mobile system according to the present embodiment; FIG. 本実施形態に係る移動体の正面図である。1 is a front view of a moving body according to this embodiment; FIG. 本実施形態に係る移動体の側面図である。It is a side view of the moving body concerning this embodiment. 本実施形態に係る移動体の上面図である。It is a top view of the moving body concerning this embodiment. 本実施形態に係る移動体の制御系の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a control system of a moving body according to this embodiment; FIG. 本実施形態の主翼部の（Ａ）は上昇位置に配置された状態、（Ｂ）は下降位置に配置された状態、を示す説明図である。FIG. 4A is an explanatory diagram showing a state in which the main wing portion of the present embodiment is arranged at a raised position, and FIG. 本実施形態に係る移動体の上面図であり、主翼部が移動体本体に対して回転した状態を示す図である。FIG. 4 is a top view of the mobile body according to the embodiment, showing a state in which the main wing portion is rotated with respect to the mobile body body. 本実施形態の駆動伝達部とケーブルとの関係を示す図であり、（Ａ）はケーブルの長さ方向から見た図であり、（Ｂ）はケーブルの側方から見た図である。It is a figure which shows the relationship between the drive transmission part of this embodiment, and a cable, (A) is the figure seen from the length direction of a cable, (B) is the figure seen from the side of a cable. 本実施形態のブレーキ機構の説明図である。It is an explanatory view of a brake mechanism of this embodiment. 本実施形態の駆動モードを説明する表である。It is a table|surface explaining the drive mode of this embodiment. 本実施形態の駆動モードの駆動エネルギーの流れを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the flow of drive energy in the drive mode of this embodiment; 本実施形態の移動運転処理のフローチャートである。It is a flow chart of movement operation processing of this embodiment. 本実施形態の空気力駆動非発電モード処理のフローチャートである。6 is a flow chart of aerodynamic drive non-power generation mode processing of the present embodiment. 本実施形態の空気力駆動発電モード処理のフローチャートである。4 is a flowchart of aerodynamically driven power generation mode processing of the present embodiment; 本実施形態の電気力駆動非発電モード処理のフローチャートである。4 is a flowchart of electric force drive non-power generation mode processing according to the present embodiment. 本実施形態の落下駆動発電モード処理のフローチャートである。6 is a flow chart of the fall driving power generation mode process of the present embodiment. 本実施形態の第１ローラー及び第２ローラーがケーブルとの間で相対移動する動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation|movement which the 1st roller of this embodiment and the 2nd roller relatively move between cables. 本実施形態の変形例であり、第１ローラーにケーブルが巻き架けられた状態を示す図である。It is a modification of this embodiment, and is a figure which shows the state by which the cable was wound around the 1st roller. 本実施形態の変形例の落下駆動非発電モードのフローチャートである。FIG. 10 is a flow chart of a fall drive non-power generation mode according to a modification of the present embodiment; FIG.

本実施形態の高空移動システム１０について、図面を参照して説明する。なお、図中の矢印ＵＰは鉛直上方向を示し、矢印ＤＮは鉛直下方向を示している。図1に示すように、本実施形態の高空移動システム１０は、地上ステーション１２、高空飛翔体１４、ケーブル１６、を備えている。 A high-altitude mobile system 10 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. Note that an arrow UP in the drawing indicates a vertically upward direction, and an arrow DN indicates a vertically downward direction. As shown in FIG. 1, a high-altitude mobile system 10 of this embodiment includes a ground station 12, a high-altitude flying object 14, and a cable 16. As shown in FIG.

地上ステーション１２は、地上に設置されている。高空飛翔体１４は、成層圏に浮遊する飛翔体であり、成層圏プラットフォームとして機能する。ケーブル１６は、地上ステーション１２と高空飛翔体１４の間にかけ渡され、両者を接続し、高空飛翔体１４を地上ステーション１２に係留している。なお、地上ステーションは、海上に設置された海上ステーションであってもよい。 The ground station 12 is installed on the ground. The high-altitude flying object 14 is a flying object that floats in the stratosphere and functions as a stratospheric platform. A cable 16 is stretched between the ground station 12 and the high-altitude flying object 14 to connect the two and moor the high-altitude flying object 14 to the ground station 12 . Note that the ground station may be a marine station installed on the sea.

ケーブル１６には、移動体２０が係合されている。移動体２０は、図２～図４に示すように、移動体本体２２、揚力発生部３０、駆動力伝達部４０、モータジェネレータ５０、バッテリー５８、制御部６０を備えている。 A moving body 20 is engaged with the cable 16 . The moving body 20 includes a moving body main body 22, a lift generating section 30, a driving force transmitting section 40, a motor generator 50, a battery 58, and a control section 60, as shown in FIGS.

移動体本体２２は、筐体２４、ベース部２６を備えている。筐体２４は、中空の箱状とされている。筐体２４内には、駆動力伝達部４０、モータジェネレータ５０、バッテリー５８、高度計５９、制御部６０が配置されている。ベース部２６は、板状とされており、板面で筐体２４の上部開口を閉鎖するように筐体２４の上部に配置されている。筐体２４及びベース部２６には、ケーブル１６を挿通するための孔２４Ｈ、２６Ｈが、各々形成されている。 The moving body main body 22 includes a housing 24 and a base portion 26 . The housing 24 has a hollow box shape. A driving force transmission unit 40 , a motor generator 50 , a battery 58 , an altimeter 59 and a control unit 60 are arranged in the housing 24 . The base portion 26 has a plate shape and is arranged above the housing 24 so that the plate surface closes the upper opening of the housing 24 . Holes 24H and 26H for inserting the cable 16 are formed in the housing 24 and the base portion 26, respectively.

ベース部２６の上側で孔２６Ｈを避けた位置には、回転台２７が配置されている。回転台２７は、円板状とされ、円板の中心Ｏ周りに回転可能にベース部２６へ取り付けられている。 A turntable 27 is arranged above the base portion 26 at a position avoiding the hole 26H. The turntable 27 has a disc shape and is attached to the base portion 26 so as to be rotatable around the center O of the disc.

図５に示されるように、制御部６０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ：プロセッサ）６０Ａ、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）６０Ｂ、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）６０Ｃ、ストレージ６０Ｄ、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）６０Ｅ、を有する。各構成は、バス６２を介して相互に通信可能に接続されている。 As shown in FIG. 5, the control unit 60 includes a CPU (Central Processing Unit: processor) 60A, a ROM (Read Only Memory) 60B, a RAM (Random Access Memory) 60C, a storage 60D, an input/output interface (I/F) 60E. Each component is communicatively connected to each other via a bus 62 .

ＣＰＵ６０Ａは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ６０Ａは、ＲＯＭ６０Ｂまたはストレージ６０Ｄからプログラムを読み出し、ＲＡＭ６０Ｃを作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ６０Ａは、ＲＯＭ６０Ｂまたはストレージ６０Ｄに記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御および各種の演算処理を行う。 The CPU 60A is a central processing unit that executes various programs and controls each section. That is, the CPU 60A reads a program from the ROM 60B or the storage 60D and executes the program using the RAM 60C as a work area. The CPU 60A performs control of the above components and various arithmetic processing according to programs recorded in the ROM 60B or the storage 60D.

ＲＯＭ６０Ｂは、各種プログラムおよび各種データを格納する。ＲＡＭ６０Ｃは、作業領域として一時的にプログラムまたはデータを記憶する。ストレージ６０Ｄは、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、および各種データを格納する。本実施形態では、ＲＯＭ６０Ｂまたはストレージ６０Ｄには、後述する移動体運転処理を実行するためのプログラム等が格納されている。入出力Ｉ／Ｆ６０Ｅは、信号線を介して翼アクチュエーター３６、伝達アクチュエーター４６、ブレーキアクチュエーター７２、モータジェネレータ５０、スイッチ４５、バッテリー５８、風速計５７、及び高度計５９と接続されている。 The ROM 60B stores various programs and various data. RAM 60C temporarily stores programs or data as a work area. The storage 60D is configured by a HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive), and stores various programs including an operating system and various data. In this embodiment, the ROM 60B or the storage 60D stores a program or the like for executing a moving body operating process, which will be described later. Input/output I/F 60E is connected to wing actuator 36, transmission actuator 46, brake actuator 72, motor generator 50, switch 45, battery 58, anemometer 57, and altimeter 59 via signal lines.

回転台２７の上には、一対の支持部２８が立設されており、支持部２８に揚力発生部３０が取り付けられている。揚力発生部３０は、翼状とされ、図２に示されるように、正面から見て支持部２８の両外側へ延出される主翼部３２と、主翼部３２の両端部から上方へ屈曲する垂直翼部３４を有している。主翼部３２には、正面から見て左右方向の中央部に長尺円柱状の軸部３２Ａが形成されている。軸部３２Ａは、一対の支持部２８に形成された軸受孔２８Ａに挿通され、軸受孔２８Ａに回転可能に軸支持されている。 A pair of support portions 28 are erected on the turntable 27 , and a lift force generating portion 30 is attached to the support portions 28 . The lift generating part 30 is wing-shaped, and as shown in FIG. It has a portion 34 . The main wing portion 32 has a long columnar shaft portion 32A formed in the center portion in the left-right direction when viewed from the front. The shaft portion 32A is inserted through bearing holes 28A formed in the pair of support portions 28, and is rotatably supported by the bearing holes 28A.

主翼部３２の前方上部には、風速計５７が設けられている。風速計５７は、前方から受ける風速を計測する。風速計５７は、制御部６０と接続されており、制御部６０へ風速を出力する。 An anemometer 57 is provided on the upper front portion of the main wing portion 32 . The anemometer 57 measures the wind speed received from the front. The anemometer 57 is connected to the control unit 60 and outputs wind speed to the control unit 60 .

回転台２７の回転により、揚力発生部３０は、ベース部２６に対して中心Ｏ周りに回転可能となっている。揚力発生部３０における前後方向は、主翼部３２の前後方向となり、図６に矢印Ｆで前方が示され、矢印Ｒで後方が示されている。 By rotating the turntable 27 , the lift generating section 30 can rotate around the center O with respect to the base section 26 . The longitudinal direction of the lift generating section 30 corresponds to the longitudinal direction of the main wing section 32. In FIG. 6, an arrow F indicates the front and an arrow R indicates the rear.

図３に示されるように、回転台２７上には、支持部２８を挟んでベース部２６の孔２６Ｈと反対側に、翼アクチュエーター３６が設けられている。翼アクチュエーター３６は、箱状の本体部３６Ａ、及び本体部３６Ａから上方へ立設された上下動軸３６Ｂを有している。本体部３６Ａの内部には、駆動源となるアクチュエーターや配線等が配置されている。アクチュエーターとしては、例えば、電気系のソレノイドを用いることができる。翼アクチュエーター３６は、制御部６０と接続されており、制御部６０からの信号によりオン／オフが制御される。 As shown in FIG. 3, a blade actuator 36 is provided on the turntable 27 on the side opposite to the hole 26H of the base portion 26 with the support portion 28 interposed therebetween. The blade actuator 36 has a box-shaped main body portion 36A and a vertical movement shaft 36B erected upward from the main body portion 36A. Inside the body portion 36A, an actuator, wiring, and the like that serve as a driving source are arranged. For example, an electric solenoid can be used as the actuator. The wing actuator 36 is connected to a control section 60 and controlled to be on/off by a signal from the control section 60 .

上下動軸３６Ｂは、アクチュエーターによる駆動力を上下動に変換する。上下動軸３６Ｂは、連結プレート３２Ｂに取り付けられている。連結プレート３２Ｂは、図４に示されるように、一対の板で形成されており、一端が上下動軸３６Ｂに対して回転可能に取り付けられており、主翼部３２の前方へ延出されている。延出された前部は、軸部３２Ａに固定されている。上下動軸３６Ｂが上下方向に移動することにより、揚力発生部３０は軸部３２Ａを中心に回動し、主翼部３２の迎角が調整される。 The vertical movement shaft 36B converts the driving force of the actuator into vertical movement. The vertical movement shaft 36B is attached to the connection plate 32B. As shown in FIG. 4, the connecting plate 32B is formed of a pair of plates, one end of which is rotatably attached to the vertical drive shaft 36B, and extends forward of the main wing portion 32. . The extended front portion is fixed to the shaft portion 32A. By moving the vertical movement shaft 36B in the vertical direction, the lift generating section 30 rotates about the shaft section 32A, and the angle of attack of the main wing section 32 is adjusted.

図６（Ａ）に示すように、上下動軸３６Ｂが下方向に移動して、主翼部３２が矢印Ｚ１方向へ回転して前側が上向きとなると、前方からの風Ｗを受けて主翼部３２へ鉛直方向上向きの空気力（揚力）（矢印ＵＰ）が作用する。一方、図６（Ｂ）に示すように、上下動軸３６Ｂが上方向に移動して、主翼部３２が矢印Ｚ２方向へ回転しての前側が下向きとなると、前方からの風Ｗを受けて主翼部３２へ鉛直方向下向きの空気力（矢印ＤＮ）が作用する。主翼部３２へ鉛直方向上向きの空気力（揚力）を作用させる主翼部３２の位置を「上昇位置Ｐ１」と称し、主翼部３２へ鉛直方向下向きの空気力を作用させる主翼部３２の位置を「下降位置Ｐ２」と称する。なお、上昇位置Ｐ１、下降位置Ｐ２は、迎角を調整することで、各々風の強さに応じて複数の位置をとることができる。 As shown in FIG. 6A, when the vertical drive shaft 36B moves downward and the main wing section 32 rotates in the direction of the arrow Z1 so that the front side faces upward, the main wing section 32 receives the wind W from the front. A vertically upward aerodynamic force (lift) (arrow UP) acts. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the vertical drive shaft 36B moves upward and the main wing 32 rotates in the direction of the arrow Z2 so that the front side faces downward, the wind W from the front is received. A vertically downward aerodynamic force (arrow DN) acts on the main wing portion 32 . The position of the main wing section 32 that applies a vertically upward aerodynamic force (lift) to the main wing section 32 is referred to as "rising position P1", and the position of the main wing section 32 that applies a vertically downward aerodynamic force to the main wing section 32 is referred to as " This position is referred to as "lowered position P2". By adjusting the angle of attack, the raised position P1 and the lowered position P2 can take a plurality of positions depending on the strength of the wind.

垂直翼部３４は、主翼部３２に対して、回転台２７の中心Ｏよりも後方に配置されている。垂直翼部３４には、風に対して正対するように空気力が作用し、回転台２７が中心Ｏを中心に回転する。すなわち、垂直翼部３４により、主翼部３２が風に対して常に正対する方向へ向くように、ヨーモーメントが発生する。例えば、図７に示されるように、矢印Ｗ１方向の風向きであった場合、ベース部２６に対して位置Ｙ１に配置されていた主翼部３２は、矢印Ｙ方向に回転して、位置Ｙ２に配置される。 The vertical wing portion 34 is arranged behind the center O of the rotary table 27 with respect to the main wing portion 32 . Aerodynamic force acts on the vertical wings 34 so as to face the wind, and the turntable 27 rotates about the center O. As shown in FIG. That is, the vertical wings 34 generate a yaw moment so that the main wings 32 always face the wind. For example, as shown in FIG. 7, when the wind direction is in the direction of arrow W1, the main wing section 32, which was arranged at position Y1 with respect to the base section 26, rotates in the direction of arrow Y and is arranged at position Y2. be done.

図２及び図３に示されるように、ケーブル１６は、筐体２４及びベース部２６を貫通し、駆動力伝達部４０は、筐体２４の内部でケーブル１６を保持している。図８（Ａ）（Ｂ）に示されるように、駆動力伝達部４０は、第１ローラー４２、第２ローラー４３、ローラー保持部４４、伝達アクチュエーター４６、コイルスプリング４８、を備えている。第１ローラー４２は、後述するモータジェネレータ５０の軸部５２に取り付けられており、当該軸部５２を中心に軸部５２と共に回転可能となっている。第１ローラー４２は、外周に溝４２Ａが形成されており、溝４２Ａにケーブル１６が係合されている。 As shown in FIGS. 2 and 3 , the cable 16 passes through the housing 24 and the base portion 26 , and the driving force transmission section 40 holds the cable 16 inside the housing 24 . As shown in FIGS. 8A and 8B, the driving force transmission section 40 includes a first roller 42, a second roller 43, a roller holding section 44, a transmission actuator 46, and a coil spring 48. The first roller 42 is attached to a shaft portion 52 of a motor generator 50 to be described later, and is rotatable about the shaft portion 52 together with the shaft portion 52 . A groove 42A is formed on the outer periphery of the first roller 42, and the cable 16 is engaged with the groove 42A.

第２ローラー４３は、第１ローラー４２と外周が対向するように配置されており、第１ローラー４２の外周と第２ローラー４３の外周との間で、ケーブル１６を挟持する。第２ローラー４３の回転軸４３Ａは、ローラー保持部４４に軸支持されている。ローラー保持部４４は、互いに離間配置された一対の受部４４Ａ、一対の受部４４Ａ同士を連結する保持本体４４Ｂを有している。 The second roller 43 is arranged so that its outer circumference faces the first roller 42 , and sandwiches the cable 16 between the outer circumference of the first roller 42 and the outer circumference of the second roller 43 . A rotation shaft 43A of the second roller 43 is axially supported by the roller holding portion 44 . The roller holding portion 44 has a pair of receiving portions 44A spaced apart from each other and a holding body 44B connecting the pair of receiving portions 44A.

保持本体４４Ｂの第１ローラー４２と反対側には、伝達アクチュエーター４６が配置されている。伝達アクチュエーター４６は、一例として、電気系アクチュエーターとして、ソレノイドを用いることができる。伝達アクチュエーター４６は、アクチュエーター本体部４６Ａ、及び軸部４６Ｂを有している。アクチュエーター本体部４６Ａは、筐体２４に固定されている。軸部４６Ｂは、伝達アクチュエーター４６の駆動により、第１ローラー４２と近づく方向及び離間する方向に移動可能となっている。軸部４６Ｂの一端側は、アクチュエーター本体部４６Ａに固定され、軸部４６Ｂの他端側は、保持本体４４Ｂに固定されている。 A transmission actuator 46 is arranged on the side of the holding body 44B opposite to the first roller 42 . As an example, the transmission actuator 46 can use a solenoid as an electrical actuator. The transmission actuator 46 has an actuator body portion 46A and a shaft portion 46B. The actuator main body 46A is fixed to the housing 24. As shown in FIG. By driving the transmission actuator 46, the shaft portion 46B can move in a direction toward and away from the first roller 42. As shown in FIG. One end side of the shaft portion 46B is fixed to the actuator main body portion 46A, and the other end side of the shaft portion 46B is fixed to the holding main body 44B.

軸部４６Ｂの外周には、コイルスプリング４８が配置されている。コイルスプリング４８は、軸部４６Ｂの軸方向に弾性変形可能とされており、一端側がアクチュエーター本体部４６Ａに固定され、他端側が保持本体４４Ｂに固定されている。コイルスプリング４８により、保持本体４４Ｂは、アクチュエーター本体部４６Ａと離れる方向、すなわち、第１ローラー４２へ近づく方向へ付勢される。アクチュエーターがオフ状態のとき、軸部４６Ｂは、コイルスプリング４８により付勢され、保持本体４４Ｂに当接されている。 A coil spring 48 is arranged on the outer circumference of the shaft portion 46B. The coil spring 48 is elastically deformable in the axial direction of the shaft portion 46B, and has one end fixed to the actuator body portion 46A and the other end fixed to the holding body 44B. The coil spring 48 urges the holding body 44B in a direction away from the actuator body 46A, that is, in a direction toward the first roller 42 . When the actuator is in the OFF state, the shaft portion 46B is biased by the coil spring 48 and is in contact with the holding body 44B.

アクチュエーター本体部４６Ａは、作動により、第１ローラー４２側へ移動された状態が維持される。これにより、ローラー保持部４４が軸部４６Ｂにより、第２ローラー４３と共に第１ローラー４２側へ押圧され、第１ローラー４２の外周と第２ローラー４３の外周との間で、ケーブル１６が挟持される。この状態において、第１ローラー４２及び第２ローラー４３が回転すると、ケーブル１６と第１ローラー４２及び第２ローラー４３の間にはトラクションが発生し、移動体本体２２がケーブル１６に沿って移動する。当該状態を「伝達オン状態Ｓ－ＯＮ」と称する。一方、伝達アクチュエーター４６が非作動の状態で、ケーブル１６と第１ローラー４２及び第２ローラー４３の間にトラクションが発生しない状態を「伝達オフ状態Ｓ－ＯＦＦ」と称する。伝達アクチュエーター４６は、制御部６０と接続されており、制御部６０からの信号によりオン／オフが制御される。 The actuator main body 46A is maintained in a state of being moved toward the first roller 42 by the operation. As a result, the roller holding portion 44 is pressed toward the first roller 42 together with the second roller 43 by the shaft portion 46B, and the cable 16 is sandwiched between the outer circumference of the first roller 42 and the outer circumference of the second roller 43. be. In this state, when the first roller 42 and the second roller 43 rotate, traction is generated between the cable 16 and the first roller 42 and the second roller 43, and the moving body main body 22 moves along the cable 16. . This state is called "transmission ON state S-ON". On the other hand, a state in which the transmission actuator 46 is inactive and no traction is generated between the cable 16 and the first roller 42 and the second roller 43 is referred to as "transmission OFF state S-OFF". The transmission actuator 46 is connected to the control section 60 and controlled to be on/off by a signal from the control section 60 .

モータジェネレータ５０は、電気モーター（電動機）としての機能を有し、回転子、固定子、回転軸、軸受などの一般的なモータの部材を備えている。直流モータであっても交流モータであってもよい。モータジェネレータ５０は、軸部５２が回転することにより発電機としても機能する。図８（Ａ）に示されるように、モータジェネレータ５０には、充電路５１Ａ及び電力供給路５１Ｂを介してバッテリー５８が接続されている。充電路５１Ａは、モータジェネレータ５０が発電する際に、モータジェネレータ５０からの電力をバッテリー５８へ送って充電するためのラインである。一方、電力供給路５１Ｂは、バッテリー５８からモータジェネレータ５０へ電力を供給するためのラインである。モータジェネレータ５０は、制御部６０と接続されており、制御部６０からの信号により、電気の供給を受けて駆動する電力駆動モードと、軸部５２を外部からの力を受けて回転させることにより発電する発電モードと、に切り換えられる。 The motor generator 50 functions as an electric motor (electric motor), and includes general motor members such as a rotor, stator, rotating shaft, and bearings. It may be a DC motor or an AC motor. The motor generator 50 also functions as a generator as the shaft portion 52 rotates. As shown in FIG. 8A, the motor generator 50 is connected to a battery 58 via a charging path 51A and a power supply path 51B. The charging path 51A is a line for sending electric power from the motor generator 50 to the battery 58 to charge the battery 58 when the motor generator 50 generates electric power. On the other hand, power supply path 51B is a line for supplying power from battery 58 to motor generator 50 . The motor-generator 50 is connected to the control unit 60, and in accordance with a signal from the control unit 60, the motor-generator 50 is driven in a power drive mode in which it is driven by being supplied with electricity, and in which it rotates the shaft portion 52 by receiving an external force. It can be switched to a power generation mode for generating power.

充電路５１Ａ及び電力供給路５１Ｂは、切り換え用のスイッチ４５を介してモータジェネレータ５０と接続されている。スイッチ４５は、制御部６０と接続されている。モータジェネレータ５０とバッテリー５８は、制御部６０からの指示に応じて、スイッチ４５が切り換えられ、充電路５１Ａまたは電力供給路５１Ｂのいずれか一方を介して接続される。バッテリー５８は、モータジェネレータ５０が発電モードの時には、モータジェネレータ５０からの電力を蓄える。一方、モータジェネレータ５０が電力駆動モードの時には、モータジェネレータ５０へ駆動のための電力を供給する。 The charging path 51A and the power supply path 51B are connected to the motor generator 50 via a switch 45 for switching. The switch 45 is connected to the control section 60 . The motor generator 50 and the battery 58 are connected via either the charging path 51A or the power supply path 51B by switching the switch 45 according to an instruction from the control unit 60 . The battery 58 stores electric power from the motor generator 50 when the motor generator 50 is in the power generation mode. On the other hand, when the motor-generator 50 is in the electric power drive mode, the power for driving is supplied to the motor-generator 50 .

バッテリー５８は、制御部６０と接続されており、バッテリー５８の残量が制御部６０へ出力される。また、バッテリー５８は、翼アクチュエーター３６、伝達アクチュエーター４６、ブレーキアクチュエーター７２と接続されており、これらの作動に必要な電力を供給している。 The battery 58 is connected to the control section 60 and the remaining amount of the battery 58 is output to the control section 60 . The battery 58 is also connected to the wing actuator 36, the transmission actuator 46 and the brake actuator 72 to supply power necessary for their operation.

高度計５９は、移動体２０の高度を計測する。高度計５９は、制御部６０と接続されており、計測した高度データを制御部６０へ出力する。 The altimeter 59 measures the altitude of the mobile object 20 . The altimeter 59 is connected to the control unit 60 and outputs measured altitude data to the control unit 60 .

ベース部２６の上部で穴２６Ｈに対応する部分には、ブレーキ機構７０が設けられている。図９に示されるように、ブレーキ機構７０は、ブレーキアクチュエーター７２及びブレーキパッド７４を備えている。ブレーキアクチュエーター７２は、一例として電気系アクチュエーター、例えばソレノイドを用いることができる。ブレーキアクチュエーター７２は、ブレーキアクチュエーター本体部７２Ａ及び軸部７２Ｂを有している。ブレーキパッド７４は、筐体７６内に配置されている。筐体７６には、ケーブル１６を挿通するための孔７６Ａ、７６Ｂが形成されている。ケーブル１６は、筐体７６を貫通するように配置されており、一対のブレーキパッド７４でケーブル１６を挟持可能とされている。 A brake mechanism 70 is provided at a portion of the upper portion of the base portion 26 corresponding to the hole 26H. As shown in FIG. 9, the brake mechanism 70 has a brake actuator 72 and a brake pad 74 . As an example, the brake actuator 72 can be an electrical actuator such as a solenoid. The brake actuator 72 has a brake actuator body portion 72A and a shaft portion 72B. A brake pad 74 is disposed within the housing 76 . The housing 76 is formed with holes 76A and 76B through which the cables 16 are inserted. The cable 16 is arranged so as to pass through the housing 76 and can be held between the pair of brake pads 74 .

一対のブレーキパッド７４の一方（パッド７４Ａ）は、筐体７６に固定されており、他方（パッド７４Ｂ）は、ブレーキアクチュエーター７２の軸部７２Ａに固定されている。軸部７２Ｂは、ブレーキアクチュエーター７２の駆動により、パッド７４Ａと近づく方向及び離間する方向に移動可能となっている。 One of the pair of brake pads 74 (pad 74A) is fixed to the housing 76 and the other (pad 74B) is fixed to the shaft portion 72A of the brake actuator 72 . Driven by the brake actuator 72, the shaft portion 72B can move toward and away from the pad 74A.

軸部７２Ｂの外周には、コイルスプリング７８が配置されている。コイルスプリング７８は、軸部７２Ｂの軸方向に弾性変形可能とされており、一端側がブレーキアクチュエーター本体部７２Ａに固定され、他端側がパッド７４Ｂに固定されている。コイルスプリング７８により、パッド７４Ｂは、ブレーキアクチュエーター本体部７２Ａと離れる方向、すなわち、ケーブル１６へ近づく方向へ付勢される。アクチュエーターがオフ状態のとき、軸部７２Ｂは、コイルスプリング７８により付勢され、パッド７４Ａは、ケーブル１６に近い非接触位置に配置されている。 A coil spring 78 is arranged on the outer circumference of the shaft portion 72B. The coil spring 78 is elastically deformable in the axial direction of the shaft portion 72B, and has one end fixed to the brake actuator body portion 72A and the other end fixed to the pad 74B. The coil spring 78 urges the pad 74B in the direction away from the brake actuator body 72A, that is, in the direction toward the cable 16 . When the actuator is in the OFF state, the shaft portion 72B is biased by the coil spring 78 and the pad 74A is arranged in a non-contact position close to the cable 16. As shown in FIG.

ブレーキアクチュエーター７２が作動すると、軸部７２Ｂの移動により、パッド７４Ｂがパッド７４Ａ側へ移動された状態が維持される。これにより、パッド７４Ａ、７４Ｂの間にケーブル１６が挟持され、移動体本体２２とケーブル１６との相対移動が阻止される。当該状態を「落下防止オン状態Ｄ－ＯＮ」と称する。一方、ブレーキアクチュエーター７２が非作動の時のブレーキアクチュエーター７２の状態を「落下防止オフ状態Ｄ－ＯＦＦ」と称する。ブレーキアクチュエーター７２を作動させることにより、移動体２０の落下を防止することができる。 When the brake actuator 72 operates, the movement of the shaft portion 72B keeps the pad 74B moved toward the pad 74A side. As a result, the cable 16 is sandwiched between the pads 74A and 74B, and relative movement between the moving body main body 22 and the cable 16 is prevented. This state is referred to as "drop prevention ON state D-ON". On the other hand, the state of the brake actuator 72 when the brake actuator 72 is inactive is referred to as "drop prevention OFF state D-OFF". By operating the brake actuator 72, the moving body 20 can be prevented from falling.

筐体７６の孔７６Ａに対応する部分には、ガイドパイプ８０が立設されている。ガイドパイプ８０は、長尺筒状とされ、筐体７６に固定されている。ガイドパイプ８０の内部に、ケーブル１６が挿通されている。ガイドパイプ８０により、ケーブル１６に対する移動体２０の水平方向に対して傾く動き（図２の矢印Ｃ参照）が抑制され、姿勢の安定化を図ることができる。 A guide pipe 80 is erected at a portion of the housing 76 corresponding to the hole 76A. The guide pipe 80 has a long tubular shape and is fixed to the housing 76 . The cable 16 is passed through the guide pipe 80 . The guide pipe 80 suppresses the tilting movement of the moving body 20 relative to the cable 16 with respect to the horizontal direction (see arrow C in FIG. 2), thereby stabilizing the posture.

次に、本実施形態の移動体２０の移動の動作モードについて説明する。 Next, operation modes for movement of the moving body 20 of this embodiment will be described.

移動体２０は、図１０に示されるように、移動時において、駆動源、移動の方向、及び発電の有無により、電気力駆動非発電モードＭ１、空気力駆動非発電モードＭ２、空気力駆動発電モードＭ３、落下駆動発電モードＭ４、の４つの動作モードを有している。電気力駆動非発電モードＭ１は、バッテリー５８からの電力を駆動源とし、移動の方向は上昇及び下降のいずれにも適用され、移動中の発電は行われない。空気力駆動非発電モードＭ２は、自然の風力を駆動源とし、移動の方向は上昇及び下降のいずれにも適用され、移動中の発電は行われない。空気力駆動発電モードＭ３は、自然の風力を駆動源とし、移動の方向は上昇及び下降のいずれにも適用され、移動中の発電が行われる。落下駆動発電モードＭ４は、位置エネルギーを駆動源都市、移動の方向は下降、移動中の発電が行われる。 As shown in FIG. 10, the moving object 20 is in an electric drive non-generation mode M1, an air drive non-generation mode M2, and an aerodynamic power generation mode depending on the drive source, the direction of movement, and the presence or absence of power generation during movement, as shown in FIG. It has four operation modes, a mode M3 and a drop driving power generation mode M4. The electric power drive non-generation mode M1 uses power from the battery 58 as a driving source, applies to both upward and downward movement directions, and does not generate electricity during movement. Air-driven non-power generation mode M2 uses natural wind power as a driving source, applies to both upward and downward movement directions, and does not generate electricity during movement. Air-driven power generation mode M3 uses natural wind power as the driving source, applies to both ascending and descending directions of movement, and performs power generation during movement. In the fall driving power generation mode M4, potential energy is used as the driving source city, the direction of movement is downward, and power generation is performed during movement.

図１１（Ａ）～（Ｄ）には、各動作モードについて、エネルギーの流れの概略が示されている。図１１（Ａ）に示されるように、電気力駆動非発電モードＭ１では、バッテリー５８からの電力でモータジェネレータ５０が駆動し、駆動力伝達部４０によりモータジェネレータ５０の回転駆動力がケーブル１６に伝達される。これにより、移動体２０は、ケーブル１６との間でトラクションを発生させることにより移動（上昇または下降）する。図１１（Ｂ）に示されるように、空気力駆動非発電モードＭ２では、風力を受けた揚力発生部３０は、空気力を発生させ、空気力により、駆動力伝達部４０を介することなく移動体２０が移動（上昇または下降）する。 Figures 11(A)-(D) show schematics of the energy flow for each operating mode. As shown in FIG. 11A, in the electric force drive non-generation mode M1, the motor generator 50 is driven by electric power from the battery 58, and the rotational driving force of the motor generator 50 is transmitted to the cable 16 by the driving force transmission section 40. transmitted. Thereby, the moving body 20 moves (rises or descends) by generating traction with the cable 16 . As shown in FIG. 11(B), in the aerodynamic drive non-power generation mode M2, the lift generator 30 receiving the wind force generates aerodynamic force and moves by the aerodynamic force without passing through the driving force transmission unit 40. Body 20 moves (raises or lowers).

図１１（Ｃ）に示されるように、空気力駆動発電モードＭ３では、風力を受けた揚力発生部３０は、空気力を発生させ、空気力により、移動体２０が移動（上昇または下降）する。移動により駆動力伝達部４０を介して、モータジェネレータ５０の軸部５２を回転させ、モータジェネレータ５０で発電が行われ、得られた電力がバッテリー５８に充電される。図１１（Ｄ）に示されるように、落下駆動発電モードＭ４では、位置エネルギー（重力）により、移動体２０が下降する。下降により駆動力伝達部４０を介して、モータジェネレータ５０の軸部５２を回転させ、モータジェネレータ５０で発電が行われ、得られた電力がバッテリー５８に充電される。 As shown in FIG. 11(C), in the aerodynamic power generation mode M3, the lift generator 30 that receives the wind force generates aerodynamic force, and the moving body 20 moves (rises or descends) due to the aerodynamic force. . The movement rotates the shaft portion 52 of the motor generator 50 via the driving force transmission portion 40 , the motor generator 50 generates electric power, and the battery 58 is charged with the obtained electric power. As shown in FIG. 11(D), in the fall driving power generation mode M4, the moving object 20 descends due to potential energy (gravitational force). The descent causes the shaft portion 52 of the motor generator 50 to rotate via the driving force transmission portion 40 , the motor generator 50 generates electric power, and the battery 58 is charged with the obtained electric power.

次に、移動体２０の動作について説明する。
移動体２０の運転が開始されると、制御部６０により、図１２に示される移動体運転処理が実行される。 Next, the operation of the moving body 20 will be described.
When the operation of the moving body 20 is started, the moving body operation process shown in FIG. 12 is executed by the control unit 60 .

まず、ステップＳ１０で移動するかどうかの判断を行う。移動を行わないと判断した場合には、ステップＳ１９で、ブレーキアクチュエーター７２を作動させ、「落下防止オン状態Ｄ－ＯＮ」とする。これにより、パッド７４Ａ、７４Ｂの間にケーブル１６が挟持され、移動体本体２２とケーブル１６との相対移動が阻止される。 First, it is determined whether or not to move in step S10. If it is determined not to move, in step S19, the brake actuator 72 is operated to set the "drop prevention ON state D-ON". As a result, the cable 16 is sandwiched between the pads 74A and 74B, and relative movement between the moving body main body 22 and the cable 16 is prevented.

移動すると判断した場合には、ステップＳ１２で、風速計５７から取得した風速が所定の値Ｖ［ｍ／ｓ］よりも大きいかどうかを判断する。ここでの風速Ｖ［ｍ／ｓ］は、揚力発生部３０により移動体２０を上昇させることができる揚力を発生させることができる程度の風速が設定される。風速がＶ［ｍ／ｓ］よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ１４へ進み、バッテリー５８から得られる残量データに基づき、バッテリー５８の残量がＸ［％］よりも大きいかどうかを判断する。バッテリー５８の残量がＸ［％］よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ２０へ進み、空気力駆動非発電モードＭ２処理が実行される。 If it is determined to move, it is determined in step S12 whether the wind speed obtained from the anemometer 57 is greater than a predetermined value V [m/s]. The wind speed V [m/s] here is set to such a degree that the lift generating unit 30 can generate a lift that can raise the moving body 20 . If it is determined that the wind speed is greater than V [m/s], the process advances to step S14 to determine whether the remaining amount of the battery 58 is greater than X [%] based on the remaining amount data obtained from the battery 58. to judge. When it is determined that the remaining amount of the battery 58 is greater than X [%], the process proceeds to step S20, and the aerodynamic drive non-generation mode M2 processing is executed.

空気力駆動非発電モードＭ２処理は、図１３に示されるように、ステップＳ２２で移動方向が上かどうかを判断する。移動方向が上であると判断された場合には、ステップＳ２４で、翼アクチュエーター３６へ信号を出力し、主翼部３２が上昇位置Ｐ１へ配置されるように制御する。ステップＳ２２で移動方向が上でない、すなわち、移動方向が下であると判断された場合には、ステップＳ２６で、翼アクチュエーター３６へ信号を出力し、主翼部３２が下降位置Ｐ２へ配置されるように制御する。 In the aerodynamic drive non-power generation mode M2 process, as shown in FIG. 13, it is determined in step S22 whether the movement direction is upward. When it is determined that the direction of movement is upward, in step S24, a signal is output to the wing actuator 36 to control the main wing section 32 to be positioned at the raised position P1. If it is determined in step S22 that the moving direction is not upward, that is, if the moving direction is downward, then in step S26, a signal is output to the wing actuator 36 so that the main wing section 32 is positioned at the lowered position P2. to control.

次に、ステップＳ２８で、伝達アクチュエーター４６へ信号を出力し、伝達アクチュエーター４６をオフにして、伝達オフ状態Ｓ－ＯＦＦとする。これにより、上昇の場合には、ケーブル１６と第１ローラー４２及び第２ローラー４３の間にトラクションが発生しない状態で、主翼部３２が風を受けることによる揚力で、移動体２０がケーブル１６に沿って上昇する。また、下降の場合には、ケーブル１６と第１ローラー４２及び第２ローラー４３の間にトラクションが発生しない状態で、主翼部３２が風を受けることによる空気力、及び重力により、移動体２０がケーブル１６に沿って下降する。 Next, in step S28, a signal is output to the transmission actuator 46 to turn off the transmission actuator 46 to set the transmission OFF state S-OFF. As a result, in the case of ascent, in a state where traction is not generated between the cable 16 and the first roller 42 and the second roller 43, the main wing portion 32 receives the wind and the lifting force causes the moving body 20 to move to the cable 16. rise along. In the case of descent, in a state in which no traction is generated between the cable 16 and the first roller 42 and the second roller 43, the main wing 32 receives the wind and the aerodynamic force and gravity cause the moving body 20 to move. Descend along cable 16 .

空気力駆動非発電モードＭ２処理によれば、風により得られる空気力により、移動体２０をケーブル１６に沿って上昇または下降させることができ、省エネルギーでの移動を実現することができる。 According to the aerodynamic drive non-power generation mode M2 process, the moving body 20 can be raised or lowered along the cable 16 by the aerodynamic force obtained by the wind, and energy-saving movement can be realized.

ステップＳ１４で、バッテリーの残量がＸ［％］よりも多くないと判断された場合には、ステップＳ３０で、空気力駆動発電モードＭ３処理が実行される。空気力駆動発電モードＭ３処理は、図１４に示されるように、ステップＳ２２、ステップＳ２４、ステップＳ２６が、空気力駆動非発電モードＭ２と同様に行われる。次に、ステップＳ３２で、伝達アクチュエーター４６へ信号を出力し、伝達アクチュエーター４６をオンにして、伝達オン状態Ｓ－ＯＮとする。 If it is determined in step S14 that the remaining amount of the battery is not more than X [%], in step S30, the aerodynamic power generation mode M3 process is executed. As shown in FIG. 14, in the aerodynamically driven power generation mode M3 process, steps S22, S24, and S26 are performed in the same manner as in the aerodynamically driven non-generation mode M2. Next, in step S32, a signal is output to the transmission actuator 46 to turn on the transmission actuator 46 to set the transmission ON state S-ON.

これにより、上昇の場合には、ケーブル１６と第１ローラー４２及び第２ローラー４３の間にトラクションを発生させながら、主翼部３２が風を受けることによる揚力で、移動体２０がケーブル１６に沿って上昇する。また、下降の場合には、ケーブル１６と第１ローラー４２及び第２ローラー４３の間にトラクションを発生させながら、主翼部３２が風を受けることによる空気力、及び重力により、移動体２０がケーブル１６に沿って下降する（図１７参照）。 As a result, in the case of ascent, while traction is generated between the cable 16 and the first roller 42 and the second roller 43, the main wing portion 32 receives the wind and the lifting force causes the moving body 20 to move along the cable 16. to rise. In the case of descent, while traction is generated between the cable 16 and the first roller 42 and the second roller 43, the main wing 32 receives the wind and the aerodynamic force and gravity force the moving body 20 to move the cable. 16 (see FIG. 17).

次に、ステップＳ３４で、スイッチ４５へ信号を出力し、充電路５１Ａを介してモータジェネレータ５０とバッテリー５８が接続されるように、スイッチ４５を切り換える。そして、ステップＳ３６で、モータジェネレータ５０を、発電モードに切り換える。これにより、移動体２０の移動によって生じるケーブル１６との間のトラクションにより、第１ローラー４２と共にモータジェネレータ５０の軸部５２が回転し、これにより発電が行われる。発電により得られた電力は、充電路５１Ａを経てバッテリー５８に蓄えられる。 Next, in step S34, a signal is output to the switch 45 to switch the switch 45 so that the motor generator 50 and the battery 58 are connected via the charging path 51A. Then, in step S36, the motor generator 50 is switched to the power generation mode. As a result, the shaft portion 52 of the motor generator 50 rotates together with the first roller 42 due to the traction between the cable 16 and the moving body 20, thereby generating power. Electric power obtained by the power generation is stored in the battery 58 through the charging path 51A.

空気力駆動発電モードＭ３処理によれば、風により得られる揚力により、移動体２０をケーブル１６に沿って上昇または下降させることができ、省エネルギーでの移動を実現することができる。さらに、上昇または下降の際に、移動のエネルギーをモータジェネレータ５０へ伝達して発電し、バッテリー５８へ蓄電する。したがって、移動体２０の運転に必要な電力の外部からの供給量を少なくする、または、供給をなくして自己発電で賄うことができる。 According to the aerodynamic power generation mode M3 process, the moving body 20 can be lifted or lowered along the cable 16 by the lift force obtained by the wind, and energy-saving movement can be realized. Furthermore, when ascending or descending, the energy of the movement is transmitted to the motor generator 50 to generate electricity, which is stored in the battery 58 . Therefore, the amount of power supplied from the outside required for the operation of the mobile body 20 can be reduced, or the supply can be eliminated and covered by self-power generation.

ステップＳ１２で、風速がＶ［ｍ／ｓ］よりも大きくないと判断された場合には、ステップＳ１６へ進み、バッテリー５８から得られる残量データに基づき、バッテリー５８の残量がＸ［％］よりも大きいかどうかを判断する。バッテリー５８の残量がＸ［％］よりも大きいと判断された場合には、ステップＳ４０へ進み、電気力駆動非発電モードＭ１処理が実行される。 If it is determined in step S12 that the wind speed is not greater than V [m/s], the process proceeds to step S16, where the remaining amount of the battery 58 is X [%] based on the remaining amount data obtained from the battery 58. Determine if greater than When it is determined that the remaining amount of the battery 58 is greater than X [%], the process proceeds to step S40, and the electric force drive non-generation mode M1 process is executed.

電気力駆動非発電モードＭ１処理は、図１５に示されるように、ステップＳ２２、ステップＳ２４、ステップＳ２６が、空気力駆動非発電モードＭ２処理と同様に行われ、ステップＳ３２が、電気力駆動発電モードＭ３処理と同様に行われる。ステップＳ４２で、スイッチ４５へ信号を出力し、電力供給路５１Ｂを介してモータジェネレータ５０とバッテリー５８が接続されるように、スイッチ４５を切り換える。そして、ステップＳ４４で、モータジェネレータ５０を、駆動モードに切り換える。これにより、第１ローラー４２及び第２ローラー４３の間でケーブル１６が挟持された状態で、第１ローラー４２及び第２ローラー４３が回転し、トラクションにより、移動体２０がケーブル１６に沿って移動する。 15, steps S22, S24, and S26 are performed in the same manner as the aerodynamic drive non-generation mode M2 processing, and step S32 It is performed in the same manner as the mode M3 processing. In step S42, a signal is output to the switch 45 to switch the switch 45 so that the motor generator 50 and the battery 58 are connected via the power supply path 51B. Then, in step S44, the motor generator 50 is switched to the drive mode. As a result, the first roller 42 and the second roller 43 rotate while the cable 16 is sandwiched between the first roller 42 and the second roller 43, and the moving body 20 moves along the cable 16 due to traction. do.

電気力駆動非発電モードＭ１処理によれば、風力が得られない場合でも、電力により、移動体２０をケーブル１６に沿って上昇または下降させることができる。 According to the electric force drive non-generating mode M1 process, the moving object 20 can be raised or lowered along the cable 16 by electric power even when wind power is not available.

ステップＳ１６で、バッテリー５８の残量がＸ［％］よりも大きくないと判断された場合には、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、高度計５９からの高度データに基づき、移動体２０の高度がＨ［ｍ］よりも高いかどうかを判断する。移動体２０の高度がＨ［ｍ］よりも高いと判断された場合には、ステップＳ５０へ進み、落下駆動発電モードＭ４処理が実行される If it is determined in step S16 that the remaining amount of the battery 58 is not greater than X [%], the process proceeds to step S18. In step S18, based on altitude data from the altimeter 59, it is determined whether the altitude of the mobile object 20 is higher than H[m]. If it is determined that the altitude of the moving body 20 is higher than H [m], the process proceeds to step S50, and the fall driving power generation mode M4 process is executed.

落下駆動発電モードＭ４処理は、図１６に示されるように、ステップＳ２６で、空気力駆動非発電モードＭ２処理と同様に、主翼部３２を下降位置Ｐ２に配置する。ステップＳ３２で、電気力駆動発電モードＭ３処理と同様に、伝達アクチュエーター４６を伝達オン状態Ｓ－ＯＮとし、ステップＳ３４で、スイッチ４５へ信号を出力し、充電路５１Ａを介してモータジェネレータ５０とバッテリー５８が接続されるように、スイッチ４５を切り換える。そして、ステップＳ３６で、モータジェネレータ５０を、発電モードに切り換える。 As shown in FIG. 16, in the drop driven power generation mode M4 process, in step S26, the main wing 32 is placed at the lowered position P2, similar to the aerodynamic drive non-power generation mode M2 process. In step S32, the transmission actuator 46 is set to the transmission ON state S-ON in the same manner as in the electric power drive generation mode M3 process. Switch 45 is switched so that 58 is connected. Then, in step S36, the motor generator 50 is switched to the power generation mode.

落下駆動発電モードＭ４処理によれば、風力が得られない場合でも、位置エネルギーにより落下させることにより、移動体２０を下降させることができる。また、移動体２０を、位置エネルギーにより下降させつつ、バッテリー５８の充電を行うことができる。 According to the drop drive power generation mode M4 process, even if wind power is not available, the moving body 20 can be lowered by dropping it using potential energy. Also, the battery 58 can be charged while the moving body 20 is lowered by the potential energy.

ステップＳ１８で、高度がＨ［ｍ］よりも高くないと判断された場合には、ステップＳ１９へ進む。前述のように、ステップＳ１９では、ブレーキアクチュエーター７２を作動させ、「落下防止オフ状態Ｄ－ＯＦＦ」とする。これにより、パッド７４Ａ、７４Ｂの間にケーブル１６が挟持され、移動体本体２２とケーブル１６との相対移動が阻止される。 If it is determined in step S18 that the altitude is not higher than H[m], the process proceeds to step S19. As described above, in step S19, the brake actuator 72 is operated to set the "fall prevention OFF state D-OFF". As a result, the cable 16 is sandwiched between the pads 74A and 74B, and relative movement between the moving body main body 22 and the cable 16 is prevented.

ステップＳ２０、Ｓ３０、Ｓ４０、Ｓ５０、Ｓ１９の後、ステップＳ６０で運転を終了するかどうかを判断し、運転を終了しない場合には、ステップＳ１０へ戻る。運転を終了する場合には、本移動体運転処理を終了する。 After steps S20, S30, S40, S50, and S19, it is determined in step S60 whether or not to end the operation, and if not, the process returns to step S10. When the operation is finished, the moving body operation processing is finished.

上記の移動体運転処理によれば、風力が利用できるときには、風力を利用して移動体２０を移動させ、風力が利用できないときには、電力を利用してモータジェネレータ５０を駆動することにより、移動体２０を移動させる。このように、風力の有無により、移動体２０を移動させるための動力源を切り換えることにより、省エネルギーで、地上と高空との間で移動体２０を移動させることができる。 According to the moving body operation process described above, the moving body 20 is moved by using the wind power when the wind power is available, and by driving the motor generator 50 by using the electric power when the wind power is not available. Move 20. In this way, by switching the power source for moving the moving body 20 depending on the presence or absence of wind power, the moving body 20 can be moved between the ground and the high altitude while saving energy.

また、風力や位置エネルギーを利用して移動体２０を移動させている時に、モータジェネレータ５０により、運動エネルギーを電力に変換し、得られた電力をバッテリー５８に蓄電するので、効率的に電力を蓄えることができる。 Further, when moving the moving body 20 using wind power or potential energy, the motor generator 50 converts the kinetic energy into electric power, and the obtained electric power is stored in the battery 58, so electric power can be efficiently supplied. can be stored.

なお、本実施形態では、モータジェネレータ５０を用いたが、モータとジェネレータを別々に備えていてもよい。本実施形態のモータジェネレータ５０は、駆動部として機能すると共に、発電部としても機能するので、移動体２０に搭載する部品点数を少なくすることができる。 Although the motor generator 50 is used in this embodiment, the motor and generator may be provided separately. Since the motor generator 50 of this embodiment functions as a driving unit and also functions as a power generation unit, the number of parts mounted on the moving body 20 can be reduced.

また、本実施形態では、第１ローラー４２にケーブル１６を巻き架けないで第１ローラー４２と第２ローラー４３との間にケーブル１６を挟持したが、第１ローラー４２にケーブル１６を巻き架けてもよい。この場合には、図１８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１ローラー４２の溝４２Ａを螺旋状に形成し、第１ローラー４２の溝４２Ａにケーブル１６を巻き架けることができる。 Further, in the present embodiment, the cable 16 is clamped between the first roller 42 and the second roller 43 without being wound around the first roller 42, but the cable 16 is wound around the first roller 42. good too. In this case, as shown in FIGS. 18A and 18B, the groove 42A of the first roller 42 can be formed spirally, and the cable 16 can be wound around the groove 42A of the first roller 42. FIG.

また、本実施形態では、風力がＶ［ｍ／ｓ］以下で、バッテリー５８の残量がＸ［％］より多い場合、移動方向が下降する場合でも、電力駆動非発電モードＭ１で運転を行ったが、下降する場合には、落下駆動非発電モードＭ５で運転してもよい。落下駆動非発電モードＭ５は、図１９に示されるように、ステップＳ２６で、主翼部３２を下降位置Ｐ２へ配置し、ステップＳ２８で、伝達オフ状態Ｓ－ＯＦＦとする。これにより、ケーブル１６と第１ローラー４２及び第２ローラー４３の間にトラクションが発生しない状態で、重力により、移動体２０がケーブル１６に沿って下降する。落下駆動非発電モードＭ５では、電力を用いることなく、重力により移動体２０を移動させるので、バッテリー５８の残量が確保され、省エネルギーで運転を行うことができる。 Further, in this embodiment, when the wind force is V [m/s] or less and the remaining amount of the battery 58 is more than X [%], the operation is performed in the power drive non-generation mode M1 even when the movement direction is downward. However, when descending, the operation may be performed in the fall drive non-power generating mode M5. In the fall drive non-power generation mode M5, as shown in FIG. 19, the main wing portion 32 is placed at the lowered position P2 in step S26, and the transmission OFF state S-OFF is set in step S28. As a result, the moving body 20 descends along the cable 16 due to gravity while no traction is generated between the cable 16 and the first and second rollers 42 , 43 . In the fall drive non-power generating mode M5, the moving body 20 is moved by gravity without using electric power, so that the battery 58 has a sufficient remaining amount, and energy-saving operation can be performed.

１０高空移動システム
１２地上ステーション（ベース施設）
１４高空飛翔体
１６ケーブル（索道）
２０移動体
２２移動体本体
３０揚力発生部
３６翼アクチュエーター（切換部）
４０駆動力伝達部
４２第１ローラー（ローラー）
４３第２ローラー（ローラー）
４６伝達アクチュエーター（押付部）
４６Ａアクチュエーター本体部
５０モータジェネレータ（駆動部、発電部）
５７風速計（風力判断部）
５８バッテリー（蓄電部）
６０制御部（風力判断部）
７０ブレーキ機構（落下防止装置）
８０ガイドパイプ（索道姿勢安定部） 10 high-altitude mobile system 12 ground station (base facility)
14 high flying object 16 cable (cableway)
20 moving body 22 moving body main body 30 lift generating section 36 wing actuator (switching section)
40 driving force transmission unit 42 first roller (roller)
43 second roller (roller)
46 transmission actuator (pressing part)
46A Actuator main body 50 Motor generator (driving part, power generating part)
57 Anemometer (wind force judgment part)
58 Battery (storage unit)
60 control unit (wind force determination unit)
70 brake mechanism (fall prevention device)
80 guide pipe (cableway posture stabilization part)

Claims

a mobile body engaged with a cableway bridged between the ground or sea and high altitude;
a driving force transmission unit provided in the moving body main body and in close contact with the cableway to transmit a rotational driving force to the cableway and move the moving body body along the cableway;
a lift generating unit provided in the moving body main body for receiving wind and applying a lifting force to the moving body main body in an upward direction;
a power generation unit that receives rotational driving force from the driving force transmission unit and generates power during movement due to the lift force from the lift generation unit and during downward movement due to gravity;
a driving unit that generates a rotational driving force by electric power and moves the moving body main body along the cableway via the driving force transmission unit;
a power storage unit that stores power obtained by power generation by the power generation unit and that supplies the power to the driving unit;
A mobile object with

2. The moving body according to claim 1, wherein the driving force transmission unit includes a pair of rollers whose outer peripheral surfaces are arranged so as to sandwich the cableway, and a pressing unit that presses the outer peripheral surfaces of the pair of rollers against the cableway. .

2. The moving body according to claim 1, wherein said power generating unit and said driving unit are a motor generator.

The lifting force generation unit has a switching unit that changes the angle of attack with respect to the received wind and switches the direction of the moving force acting on the moving body main body to an upward direction or a downward direction. The moving body according to any one of items 1 and 2.

A fall prevention device provided on the moving body main body and gripping the cableway to prevent relative movement between the cableway and the moving body body to maintain the altitude of the moving body body. 5. The moving body according to any one of 4.

A cableway posture stabilizing section extending from at least one of an upper end and a lower end of said mobile body body and arranged along said cableway for restricting movement of said mobile body body in a direction away from said cableway. 6. The moving body according to any one of 1 to 5.

a wind force determination unit that determines whether or not a wind force is generated in which the lift force generation unit applies an upward moving force to the moving body main body, and whether or not the wind force is present;
a control unit that, when the wind force determining unit determines that the wind force is present, stops driving the driving unit and moves the mobile body along the cableway by the lift force from the lift generating unit; ,
The moving body according to any one of claims 1 to 6, comprising:

When the wind force determination unit determines that the wind force is present, or when the movement direction of the moving body main body is downward, the control unit receives the rotational driving force from the driving force transmission unit. 8. The moving body according to claim 7, wherein the driving force transmission unit and the power generation unit are controlled so that the power generation unit generates power by using the power transmission unit.

a base facility located on land or at sea;
A high-flying object placed high in the sky,
a cableway spanning between the base facility and the high-altitude flying object;
The moving body according to any one of claims 1 to 8, which engages with the cableway and moves between the base facility and the high-flying vehicle;
A high-altitude movement system with