JP7264138B2 - インフレータブルカイト - Google Patents

Description

本発明は、インフレータブルカイトの技術分野に関する。

インフレータブルカイトとして、例えば、リーディングエッジ及びバテン部分にインナーチューブを設け、該インナーチューブに圧縮空気を注入することにより翼の成形をなすインフレータブルカイトが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３－０２６０９８号公報

インフレータブルカイトでは、翼性能を向上して比較的高い揚力を出すために、バテン部の断面積（言い換えれば、外径）が比較的大きくされることが望ましい。他方で、バテン部を所望の負荷で折れ曲がるように構成して、インフレータブルカイトが強風にさらされた場合に、インフレータブルカイトに連結されているメインテザーに入力される負荷を抑制することが求められる。バテン部が所望の負荷で折れ曲がるようにするためには、バテン部の曲げ剛性を比較的低く抑える必要があるが、バテン部の断面積を比較的大きくすると、曲げ剛性が大きくなってしまう。つまり、上記２つの要求は、相反するという技術的問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、翼性能の向上を図るとともに、強風時にメインテザーへの入力負荷を抑制することができるインフレータブルカイトを提供することを課題とする。

本発明の一態様に係るインフレータブルカイトは、カイトの前縁形状を規定するメインチューブと、前記メインチューブが延びる方向と交わる方向に延びるサブチューブとを有するインフレータブルカイトであって、前記サブチューブを構成する第１気室と、前記サブチューブを構成するとともに、前記サブチューブにおいて、前記第１気室よりも前記メインチューブから離れた位置に配置される第２気室と、前記第１気室の圧力及び前記第２気室の圧力を調圧する調圧手段と、とを備え、前記サブチューブが延びる方向に交わる一の平面で切った前記サブチューブの断面積は、前記第１気室における断面において最大となり、前記調圧手段は、当該インフレータブルカイトの定常飛行時において、前記第１気室の圧力が前記第２気室の圧力より低くなるように調圧するというものである。

ここで、「定常飛行時」とは、実践上、対気速度の時間変化がないとみなせるときを意味する。尚、「メインチューブ」及び「サブチューブ」は、夫々、上述した「リーディングエッジ」及び「バテン部」に相当する。

実施形態に係るインフレータブルカイトを示す図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。

インフレータブルカイトに係る実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１において、実施形態に係るインフレータブルカイト１（以降、適宜“カイト１”と称する）は、その前縁形状を規定するメインチューブ１１と、該メインチューブ１１が延びる方向と交わる方向（以降、適宜“コード方向”と称する）に延びるサブチューブ１２とを有する。尚、サブチューブ１２は、２本に限らず、１本であってもよいし、３本以上であってもよい。

メインチューブ１１及びサブチューブ１２各々は中空になっており、例えば空気等の気体が封入されている。ここで、図２（ａ）に示すように、サブチューブ１２は、気室１２１及び気室１２２を有している。コード方向に交わる一の平面で切ったサブチューブ１２の断面の断面積は、気室１２１における断面において最大となる。つまり、コード方向に交わる一の平面で切った気室１２１の断面の面積は、コード方向に交わる他の平面で切った気室１２２の断面の面積より大きい。言い換えれば、気室１２１の外径は、気室１２２の外径よりも大きい。

尚、上記一の平面及び他の平面は、互いに平行な平面である。コード方向に交わる平面（上記一の平面及び他の平面に相当）としては、コード方向に直交する平面、言い換えれば、コード方向を法線方向とする平面が一例として挙げられる。「コード方向に交わる一の平面で切ったサブチューブ１２の断面」は、「コード方向に対して垂直な平面で切った断面」を意味してよい。

気室１２１の外径は、気室１２２の外径よりも常に大きくなくてよく、コード方向に交わる一の平面で切ったサブチューブ１２の断面積が、気室１２１における断面において最大となる限りにおいて、図２（ｂ）に示すように、気室１２１の外径の一部が気室１２２の外径よりも小さくてもよい（図２（ｂ）の点線円Ｃ参照）。

各サブチューブ１２は、流路１３及び流路１４を有する。流路１３は、気室１２１と気室１２２とをつないでいる。流路１４は、気室１２２とメインチューブ１１とをつないでいる。尚、図２（ａ）では、流路１３及び流路１４（並びに、後述する調圧装置２１及び調圧装置２２）は、メインチューブ１１及びサブチューブ１２の外側（即ち、インフレータブル構造の外部）に配置されているが、メインチューブ１１及び／又はサブチューブ１２に内包されていてもよい。

流路１３には調圧装置２１が配置されている。調圧装置２１は、気室１２１の圧力と気室１２２の圧力とを調圧可能に構成されている。流路１４には調圧装置２２が配置されている。調圧装置２２は、気室１２２の圧力とメインチューブ１１の圧力とを調圧可能に構成されている。尚、調圧装置２１及び調圧装置２２の一例としては、圧力レギュレータ、調圧弁、ポンプ等が挙げられる。

調圧装置２１及び調圧装置２２は、例えば無線通信、有線通信等により地上側設備（図示せず）から送られてくる信号に基づいて制御されてよい。或いは、調圧装置２１及び調圧装置２２は、カイト１に搭載された制御部（図示せず）により制御されてよい。

カイト１の定常飛行時において、調圧装置２１は、気室１２１の圧力が気室１２２の圧力よりも低くなるように調圧する。このように構成すれば、気室１２１に係る曲げ剛性が、気室１２２に係る曲げ剛性よりも小さくなる。このため、カイト１の定常飛行時に、カイト１が突風を受けた場合、気室１２１に相当する部分でサブチューブ１２が折れ曲がり、カイト１全体にかかる空気力を低減することができる。

カイト１が対気速度の設計値よりも高速の気流にさらされている場合、或いは、カイト１が、今後、上記設計値よりも高速の気流にさらされるおそれがある場合、調圧装置２１及び調圧装置２２の少なくとも一方は、気室１２１の圧力が気室１２２の圧力よりも高くなるように調圧する。ここで、「対気速度の設計値よりも高速」とは、「設計上想定される対気速度範囲の上限値よりも高速」という意味である。

例えば、調圧装置２１は、気室１２２に封入されている気体を、流路１３を介して、気室１２１に送り、気室１２１を加圧するとともに、気室１２２を減圧することにより、気室１２１の圧力を気室１２２の圧力よりも高くしてよい。また、調圧装置２２は、気室１２２に封入されている気体を、流路１４を介して、メインチューブ１１に送り、気室１２２を減圧することにより、気室１２１の圧力を気室１２２の圧力よりも高くしてよい。このとき、気室１２１は、メインチューブ１１の圧力と同等となるまで加圧されてよい。気室１２２は、大気圧と同程度まで減圧されてよい。

このように構成すれば、カイト１の有効翼面積を低減することができ、もって、カイト１（更には、カイト１に連結されているメインテザー等）にかかる負荷を低減することができる。

尚、カイト１が設計値よりも高速の気流にさらされているか否かは、例えば地上側設備に設けられた各種センサの出力や、天気予報等に基づいて判定されてよい。同様に、カイト１が、今後、設計値よりも高速の気流にさらされるおそれがあるか否かも、例えば地上側設備に設けられた各種センサの出力や、天気予報等に基づいて予測されてよい。

図１に示すように、カイト１がサブチューブ１２を２本有する場合、調圧装置２１及び調圧装置２２の少なくとも一方は、カイト１の姿勢を制御するために、２本のサブチューブ１２の一方のサブチューブ１２の圧力と、２本のサブチューブ１２の他方のサブチューブ１２の圧力とを異ならしめてよい。尚、サブチューブ１２の圧力は、例えば気室１２１の圧力と気室１２２の圧力との平均値等とすればよい。一方のサブチューブ１２の圧力と他方のサブチューブ１２の圧力とに差をつけることにより、カイト１の左右の翼の剛性に差が生じる。この結果、カイト１の左右に異なる揚力と抗力とが生じ、カイト１に姿勢を変える（即ち、制御する）ことができる。

このように構成すれば、例えばカイト１に連結されたメインテザーが切れた場合等のフェール時に、カイト１の姿勢を所望の姿勢に誘導することができ、実用上非常に有用である。更に、調圧装置２１及び調圧装置２２は、フェール時に、各サブチューブ１２内の気体を完全に抜気してもよい。このように構成すれば、カイト１の揚力の大部分を失わせることができるので、フェール時にカイト１を速やかに地上に帰還させることができる。

上述したように、気室１２１の外径は気室１２２の外径よりも大きい。つまり、カイト１のサブチューブ１２は、比較的大きな外径（言い換えれば、断面積）を有する。このため、カイト１は、翼性能を向上することができる。他方で、上述したように、定常飛行時において、気室１２１の圧力は気室１２２の圧力よりも低い。このため、カイト１では、サブチューブ１２内の圧力が均一である場合に比べて、サブチューブ１２の曲げ剛性を部分的に低く抑えることができる。この結果、カイト１が強風にさらされた場合に、サブチューブ１２が所望の負荷で折れ曲がるように構成することができ、もって、カイト１に連結されているメインテザーへの入力負荷を抑制することができる。このように、当該カイト１によれば、翼性能の向上を図るとともに、強風時にメインテザーへの入力負荷を抑制することができる。

尚、上述した実施形態では、調圧装置２１が流路１３に設けられ、調圧装置２２が流路１４に設けられているが、調圧装置２１及び調圧装置２２に代えて、例えば、メインチューブ１１を調圧する調圧装置、気室１２１を調圧する調圧装置、及び、気室１２２を調圧する調圧装置が設けられていてもよい。

以上に説明した実施形態から導き出される発明の態様を以下に説明する。

発明の一態様に係るインフレータブルカイトは、カイトの前縁形状を規定するメインチューブと、前記メインチューブが延びる方向と交わる方向に延びるサブチューブとを有するインフレータブルカイトであって、前記サブチューブを構成する第１気室と、前記サブチューブを構成するとともに、前記サブチューブにおいて、前記第１気室よりも前記メインチューブから離れた位置に配置される第２気室と、前記第１気室の圧力及び前記第２気室の圧力を調圧する調圧手段と、とを備え、前記サブチューブが延びる方向に交わる一の平面で切った前記サブチューブの断面積は、前記第１気室における断面において最大となり、前記調圧手段は、当該インフレータブルカイトの定常飛行時において、前記第１気室の圧力が前記第２気室の圧力より低くなるように調圧するというものである。

上述の実施形態においては、「気室１２１」が「第１気室」の一例に相当し、「気室１２２」が「第２気室」の一例に相当し、「調圧装置２１及び調圧装置２２」が「調圧手段」の一例に相当する。

当該インフレータブルカイトの一態様では、前記調圧手段は、当該インフレータブルカイトの高風速下での飛行時において、前記第１気室の圧力が前記第２気室の圧力より高くなるように調圧する。上述の実施形態における「カイト１が対気速度の設計値よりも高速の気流にさらされている場合」が「高風速下での飛行時」の一例に相当する。

当該インフレータブルカイト他の態様では、当該インフレータブルカイトは、前記サブチューブを複数備え、前記調圧手段は、当該インフレータブルカイトの姿勢を制御するために、前記複数のサブチューブのうち一のサブチューブの圧力と、前記複数のサブチューブのうち他のサブチューブの圧力とを、異ならしめる。

本発明に係るインフレータブルカイトは、例えば風力発電、太陽光発電、通信等の分野に適用可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うインフレータブルカイトもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…インフレータブルカイト、１１…メインチューブ、１２…サブチューブ、１３、１４…流路、２１、２２…調圧装置、１２１、１２２…気室

Claims (3)

1. カイトの前縁形状を規定するメインチューブと、前記メインチューブが延びる方向と交わる方向に延びるサブチューブとを有するインフレータブルカイトであって、
   前記サブチューブを構成する第１気室と、
   前記サブチューブを構成するとともに、前記サブチューブにおいて、前記第１気室よりも前記メインチューブから離れた位置に配置される第２気室と、
   前記第１気室の圧力及び前記第２気室の圧力を調圧する調圧手段と、
   とを備え、
   前記サブチューブが延びる方向に交わる一の平面で切った前記サブチューブの断面積は、前記第１気室における断面において最大となり、
   前記調圧手段は、当該インフレータブルカイトの定常飛行時において、前記第１気室の圧力が前記第２気室の圧力より低くなるように調圧する
   ことを特徴とするインフレータブルカイト。
2. 前記調圧手段は、当該インフレータブルカイトの高風速下での飛行時において、前記第１気室の圧力が前記第２気室の圧力より高くなるように調圧することを特徴とする請求項１に記載のインフレータブルカイト。
3. 当該インフレータブルカイトは、前記サブチューブを複数備え、
   前記調圧手段は、当該インフレータブルカイトの姿勢を制御するために、前記複数のサブチューブのうち一のサブチューブの圧力と、前記複数のサブチューブのうち他のサブチューブの圧力とを、異ならしめる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインフレータブルカイト。

Images