KR20160040717A - 선회 비행과 측풍 비행 사이에서 비행체를 천이하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

선회 비행과 측풍 비행 사이에서 비행체를 천이하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

방법은 비행체를 선회 비행 방향에서 조작하는 단계를 포함할 수 있다. 비행체는 테더에 연결되고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하고, 테더는 지상국에 연결될 수 있다. 방법은 실질적으로 테더 구 상에 있는 제1 위치에 비행체를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 비행체가 테더 구로부터 이동하도록 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 방법은 상승의 각도에서 실질적으로 테더 구 상에 있는 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있을 수 있다.

Description

선회 비행과 측풍 비행 사이에서 비행체를 천이하기 위한 방법 및 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR TRANSITIONING AN AERIAL VEHICLE BETWEEN HOVER FLIGHT AND CROSSWIND FLIGHT}
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2013년 9월 16일자로 출원된 미국 특허출원 제14/028,251호의 우선권을 주장하며, 그 내용 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 본 섹션에서 설명되는 내용들은 본 명세서의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 본 섹션의 포함에 의해 종래 기술인 것으로 인정되지 않는다.
동력 발생 시스템들은 화학 및/또는 기계적 에너지(예를 들어, 운동 에너지)를 유틸리티 시스템들과 같은 다양한 애플리케이션들을 위한 전기 에너지로 변환할 수 있다. 일례로서, 풍력 에너지 시스템은 풍력 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.
운동 에너지의 전기 에너지로의 변환을 용이하게 하는, 소정 비행 모드들 사이에서 비행체를 천이하기 위한 방법들과 시스템들이 본 명세서에 설명된다. 유리하게, 본 명세서에 설명된 실시예들은 비행체에 대한 항력(drag)을 감소시킬 수 있고, 이는 비행을 위한 비행체의 추력을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들은 비행체의 추력-대-중량 비(thrust-to-weight ratio)가 감소되게 할 수 있다. 따라서, 모터들 또는 프로펠러들과 같은, 비행체의 하나 이상의 컴포넌트의 크기는 감소될 수 있고, 이는 비행체가 동력 발생 비행에 최적화되게 할 수 있다.
일 양태에서, 방법은, 비행체를 선회 비행 방향에서 조작하는 단계 - 비행체는 테더(tether)에 연결되고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구(tether sphere)를 정의하고, 테더는 지상국에 연결됨 -; 비행체가 선회 비행 방향에 있는 동안, 실질적으로 테더 구 상에 있는 제1 위치에 비행체를 배치하는 단계 - 제1 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있음 -; 비행체가 테더 구로부터 이동하도록 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계 - 비행체는 부착된 흐름을 갖고, 테더의 장력은 감소됨; 및 상승의 각도에서 실질적으로 테더 구 상에 있는 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계 - 제2 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있음 -를 포함할 수 있다.
다른 양태에서, 시스템은 지상국에 연결된 테더 - 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의함 -; 테더에 연결된 비행체; 및 제어 시스템을 포함할 수 있으며, 제어 시스템은, 비행체를 선회 비행 방향에서 조작하고; 비행체가 선회 비행 방향에 있는 동안, 실질적으로 테더 구 상에 있는 제1 위치에 비행체를 배치하고 - 제1 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향임 -; 비행체가 테더 구로부터 이동하도록 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하고 - 비행체는 부착된 흐름을 갖고, 테더의 장력은 감소됨 -; 상승의 각도에서 실질적으로 테더 구 상에 있는 제2 위치 - 제2 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있음 -로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하도록 구성된다.
또 다른 양태에서, 방법은 비행체를 측풍 비행 방향에서 조작하는 단계 - 비행체는 테더에 연결되고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하고, 테더는 지상국에 연결됨 -; 비행체가 측풍 비행 방향에 있는 동안, 실질적으로 테더 구 상에 있는 제1 위치에 비행체를 배치하는 단계 - 제1 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있음 -; 비행체가 테더 구로부터 이동하도록 측풍 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계 - 비행체는 부착된 흐름을 갖고, 테더의 장력은 감소됨; 및 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계 - 제2 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있음 -를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 시스템은 비행체를 선회 비행 방향에서 조작하기 위한 수단 - 비행체는 테더에 연결되고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하고, 테더는 지상국에 연결됨 -; 비행체가 선회 비행 방향에 있는 동안, 실질적으로 테더 구 상에 있는 제1 위치에 비행체를 배치하기 위한 수단 - 제1 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있음 -; 비행체가 테더 구로부터 이동하도록 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하기 위한 수단 - 비행체는 부착된 흐름을 갖고, 테더의 장력은 감소됨; 및 상승의 각도에서 실질적으로 테더 구 상에 있는 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하기 위한 수단 - 제2 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있음 -을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 시스템은 비행체를 측풍 비행 방향에서 조작하기 위한 수단 - 비행체는 테더에 연결되고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하고, 테더는 지상국에 연결됨 -; 비행체가 측풍 비행 방향에 있는 동안, 실질적으로 테더 구 상에 있는 제1 위치에 비행체를 배치하기 위한 수단 - 제1 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있음 -; 비행체가 테더 구로부터 이동하도록 측풍 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하기 위한 수단 - 비행체는 부착된 흐름을 갖고, 테더의 장력은 감소됨; 및 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하기 위한 수단 - 제2 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있음 -을 포함할 수 있다.
이들 양태뿐만 아니라 다른 양태들, 장점들, 및 대안들은 적절한 경우에 첨부 도면들을 참조하여 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 통상의 기술자들에게 명백해질 것이다.
도 1은 예시적 실시예에 따르는 공중 풍력 터빈(Airborne Wind Turbine)(AWT)를 도시한다.
도 2는 예시적 실시예에 따르는 AWT의 컴포넌트들을 예시하는 단순 블록도이다.
도 3a 및 3b은 예시적 실시예에 따르는, 선회 비행에서 측풍 비행으로 천이하는 비행체의 예를 도시한다.
도 4a-c는 예시적 실시예에 따르는, 상승의 각도를 포함하는 그래픽 표현들이다.
도 5a 및 5b는 예시적 실시예에 따르는 테더 구를 도시한다.
도 6a-c는 예시적 실시예에 따르는, 측풍 비행에서 선회 비행으로 천이하는 비행체의 예를 도시한다.
도 7은 예시적 실시예에 따르는 방법의 흐름도이다.
도 8은 예시적 실시예에 따르는 다른 방법의 흐름도이다.
예시적 방법들과 시스템들이 본 명세서에 설명된다. 단어 "예시적"은 본 명세서에서 "예, 사례 또는 예시의 역할을 하는"을 의미하도록 사용됨을 이해해야 한다. "전형적" 또는 "예시적"으로서 본 명세서에 설명되는 임의의 실시예 또는 특징은 반드시 다른 실시예들 또는 특징들에 비해 선호되거나 또는 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 보다 일반적으로, 본 명세서에 설명되는 실시예들은 제한적인 것을 의미하지 않는다. 개시된 방법들 및 시스템들의 소정 양태들은 매우 다양한 상이한 구성들로 배열되고 조합될 수 있으며, 그 모두가 본 명세서에서 고려됨을 쉽게 이해할 것이다.
Ⅰ. 개요
예시적 실시예들은 비행체들에 관한 것으로, 공중 풍력 터빈(AWT)과 같은 풍력 에너지 시스템에 사용될 수 있다. 특히, 예시적 실시예들은 운동 에너지의 전기 에너지로의 변환을 용이하게 하는, 소정 비행 모드들 사이에서 비행체를 천이하기 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이거나 이들의 형태를 취할 수 있다.
배경으로서, AWT는 풍력 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해, 예를 들어 실질적인 원형 경로와 같은 경로에서 비행하는 비행체를 포함할 수 있다. 예시적 구현에서, 비행체는 테더를 통해 지상국에 연결될 수 있다. 테더링되는(tethered) 동안, 비행체는, (i) 고도의 범위에서 실질적으로 경로에 따라 비행하고, 지상으로 복귀하며, (ii) 전기 에너지를 테더를 통해 지상국에 전송한다. (일부 구현에서는, 지상국이 이륙 및/또는 착륙을 위해 전기를 비행체에 전송할 수 있다.)
AWT에서, 비행체는 바람이 발전에 도움이 되지 않을 때 지상국(또는 퍼치(perch)) 내 및/또는 지상국 상에서 쉴 수 있다. 예를 들어, 풍속이 200미터(m)의 고도에서 초당 3.5미터(m/s)일 수 있을 때와 같이, 바람이 발전에 도움이 될 때, 지상국은 비행체를 전개(또는 발사)할 수 있다. 게다가, 비행체가 전개되고 바람이 발전에 도움이 되지 않을 때, 비행체는 지상국으로 복귀할 수 있다.
더욱이, AWT에서, 비행체는 선회 비행과 측풍 비행을 위해 구성될 수 있다. 측풍 비행은 실질적인 원형 움직임과 같은 움직임으로 이동하는데 이용될 수 있고, 따라서 전기 에너지를 발생하는데 사용되는 주요 기술일 수 있다. 선회 비행은 비행체가 측풍 비행을 위해 그 자신을 준비하고 배치하는데 이용될 수 있다. 특히, 비행체는 선회 비행에 적어도 부분적으로 기초하여 측풍 비행을 위한 위치로 올라갈 수 있다. 또한, 비행체는 선회 비행을 통해 이륙 및/또는 착륙할 수 있다.
선회 비행에서, 비행체의 주 날개의 스팬(span)은 실질적으로 지상에 평행하게 지향될 수 있으며, 비행체의 하나 이상의 프로펠러는 비행체가 지상 위에서 선회하게 할 수 있다. 일부 구현들에서, 비행체는 선회 비행에서 수직으로 올라가거나 내려갈 수 있다.
측풍 비행에서, 비행체는 위에 언급한 바와 같이, 풍력 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는, 경로를 실질적으로 따르는 바람에 의해 추진될 수 있다. 일부 구현들에서, 비행체의 하나 이상의 프로펠러는 입사 바람을 느리게 함으로써 전기 에너지를 발생할 수 있다.
비행체는, (i) 비행체가 부착된 흐름(예를 들어, 정상 흐름 및/또는 무실속 상태(no stall condition)(에어포일로부터 공기 흐름이 분리되지 않은 것을 지칭할 수 있다))을 가질 때; 및 (ii) 테더가 장력 상태에 있을 때, 측풍 비행에 진입할 수 있다. 더욱이, 비행체는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있는 위치에서 측풍 비행에 집입할 수 있다.
일부 구현들에서, 측풍 비행 동안 테더의 장력은 선회 비행 동안 테더의 장력보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 측풍 비행 동안 테더의 장력은 15KN(kilonewton)일 수 있고, 선회 비행 동안 테더의 장력은 1KN일 수 있다.
본 명세서에 설명되는 실시예들은 선회 비행에서 측풍 비행으로 비행체를 천이하는 것에 관한 것이다. 예시된 구현에서, 방법은 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계와, 측풍 비행을 위한 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계를 포함할 수 있다. 유리하게, 본 명세서에 설명된 실시예들은 측풍 비행을 위한 위치로 올라가는 동안 비행체에 대한 항력을 감소시킬 수 있고, 이것은 비행체의 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들은 비행체의 추력-대-중량 비가 감소되게 할 수 있다. 따라서, 모터들 또는 프로펠러들과 같은 비행체의 하나 이상의 컴포넌트의 크기는 감소될 수 있고, 이것은 비행체가 발전 비행을 위해 최적화되게 할 수 있다.
더욱이, 다른 실시예들은 비행체를 측풍 비행에서 선회 비행으로 천이하는 것에 관한 것이다. 예를 들어, 일부 구현들은 측풍-비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계와, 선회 비행을 위한 위치로 이동하기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 일부 구현들은 선회 비행을 위한 속도로 비행체를 감속시키기 위해 측풍 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계를 포함할 수 있다. 유리하게, 이런 구현들은 낮은 고도에서 비행체의 속도를 빠르게 감소시킴으로써 선회 비행에 진입하는 것을 향상시킬 수 있다.
Ⅱ. 예시적 시스템들
A. 공중 풍력 터빈(AWT)
도 1은 예시적 실시예에 따르는 AWT(100)를 도시한다. 특히, AWT(100)는 지상국(110), 테더(120) 및 비행체(130)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 테더(120)에 연결될 수 있고, 테더(120)는 지상국(110)에 연결될 수 있다. 본 예에서, 테더(120)는 지상국(110) 상의 하나의 위치에서 지상국(110)에 부착될 수 있고, 비행체(130) 상의 2개의 위치에서 비행체(130)에 부착될 수 있다. 그러나 다른 예들에서, 테더(120)는 다수의 위치에서 지상국(110) 및/또는 비행체(130)의 임의의 부분에 부착될 수 있다.
지상국(110)은 비행체(130)가 조작 모드에 있을 때까지 이를 유지하고/유지하거나 지지하는데 사용될 수 있다. 지상국(110)은 또한 디바이스의 전개가 가능하도록 비행체(130)의 재배치를 허용하기 위해 구성될 수 있다. 더욱이, 지상국(110)은 또한, 착륙 동안 비행체(130)를 수용하도록 구성될 수 있다. 지상국(110)은 선회 비행, 전방 비행, 측풍 비행 동안 비행체(130)를 적절히 지상국에 부착되고/부착되거나 고정되게 유지할 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다.
게다가, 지상국(110)은 테더(120)의 길이를 변하게 할 수 있는, 윈치(winch)와 같은 하나 이상의 컴포넌트(도시 생략)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비행체(130)가 전개될 때, 하나 이상의 컴포넌트는 테더(120)를 풀어주고(pay out)/풀어주거나 풀도록(reel out) 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 컴포넌트는 미리 결정된 길이로 테더(120)를 풀어주고/풀어주거나 풀도록 구성될 수 있다. 예들로서, 미리 결정된 길이는 테더(120)의 최대 길이 이하일 수 있다. 또한, 비행체(130)가 지상국(110)에 착륙할 때, 하나 이상의 컴포넌트는 테더(120)를 감도록 구성될 수 있다.
테더(120)는 비행체(130)에 의해 발생된 전기 에너지를 지상국(110)에 전송할 수 있다. 게다가, 테더(120)는 이륙, 착륙, 선회 비행 및/또는 전방 비행을 위해 비행체(130)에 전력을 공급하기 위해서 전기를 비행체(130)에 전송할 수 있다. 테더(120)는 비행체(130)에 의해 발생되는 전기 에너지의 전송, 전달 및/또는 활용, 및/또는 비행체(130)로의 전기의 전송을 허용할 수 있는 임의의 재료를 이용하여 임의의 형태로 구성될 수 있다. 테더(120)는 또한 비행체(130)가 조작 모드에 있을 때 비행체(130)의 하나 이상의 힘을 견디도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 테더(120)는 비행체(130)가 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행에 있을 때 비행체(130)의 하나 이상의 힘을 견디도록 구성되는 코어를 포함할 수 있다. 코어는 임의의 높은 강도 파이버들로 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 테더(120)는 고정 길이 및/또는 가변 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 그런 예에서, 테더(120)는 140미터의 길이를 가질 수 있다.
비행체(130)는 전기 에너지를 발생하기 위해 실질적으로 경로(150)를 따라 비행하도록 구성될 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 "실질적으로 따르는" 용어는 본 명세서에 설명된 전기 에너지의 발생, 및/또는 본 명세서에 설명된 소정 비행 모드들 사이에서 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 것을 따르는 것을 정확히 지칭하고/지칭하거나 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
비행체(130)는 다른 가능성들 중에서 특히, 카이트(kite), 헬리콥터, 날개 및/또는 비행기와 같은, 여러 유형의 디바이스들의 형태를 포함하거나 취할 수 있다. 비행체(130)는 금속, 플라스틱 및/또는 다른 폴리머들의 고체 구조들로 형성될 수 있다. 비행체(130)는 유틸리티 애플리케이션들에 사용될 수 있는, 전기 에너지의 발생과 높은 추력-대-중량 비를 허용하는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 또한, 재료들은 풍속 및 풍향에서 크고/크거나 급격한 시프트들을 다룰 수 있는, 번개와 같은 경화, 중복 및/또는 고장 허용 설계를 허용하도록 선택될 수 있다. 다른 재료들도 물론 가능할 수 있다.
경로(150)는 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형상들일 수 있다. 예를 들어, 경로(150)는 실질적으로 원형일 수 있다. 적어도 하나의 그런 예에서, 경로(150)는 최대 265미터의 반경을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "실질적으로 원형"이라는 용어는 본 명세서에 설명된 전기 에너지의 발생에 크게 영향을 미치지 않는 원형을 정확히 지칭하고/지칭하거나 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다. 경로(150)에 대한 다른 형상들은 타원, 젤리 빈의 형상, 8의 수의 형상 등과 같은 타원형일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 주 날개(131), 전면부(132), 로터 커넥터들(133A-B), 로터들(134A-D), 테일 붐(tail boom)(135), 꼬리 날개(136) 및 수직 안정판(vertical stabilizer)(137)을 포함할 수 있다. 이들 컴포넌트는 어느 것이나 양력의 성분들을 사용하여 중력에 견디고/견디거나 비행체(130)를 전방으로 이동시키는 것을 허용하는 임의의 형태로 형성될 수 있다.
주 날개(131)는 기본 양력을 비행체(130)에 제공할 수 있다. 주 날개(131)는 하나 이상의 경질 또는 연성 에어 포일(flexible air foil)들일 수 있고, 윙릿(winglet)들, 플랩(flap)들, 러더(rudder)들, 엘리베이터들 등과 같은 다양한 제어 표면들을 포함할 수 있다. 제어 표면들은 비행체(130)를 안정화시키고/안정화시키거나 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행 동안 비행체(130)에 대한 항력을 감소시키는데 사용될 수 있다.
주 날개(131)는 비행체(130)가 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행에 관여하기 위한 임의의 적절한 재료일 수 있다. 예를 들어, 주 날개(131)는 탄소 섬유 및/또는 e-글래스를 포함할 수 있다. 더욱이, 주 날개(131)는 다양한 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 주 날개(131)는 종래의 풍력 터빈 블레이드에 대응하는 하나 이상의 치수를 가질 수 있다. 또 다른 예로서, 주 날개(131)는 8미터의 스팬, 4 제곱미터의 넓이, 및 15의 종횡비를 가질 수 있다. 전면부(132)는 비행 동안 비행체(130)에 대한 항력을 감소시키기 위해, 노즈(nose)와 같은 하나 이상의 컴포넌트를 포함할 수 있다.
로터 커넥터들(133A-B)은 로터들(134A-D)을 주 날개(131)에 연결할 수 있다. 일부 예들에서, 로터 커넥터들(133A-B)은 하나 이상의 파일론(pylon)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다. 본 예에서, 로터 커넥터들(133A-B)은 로터들(134A-D)이 주 날개(131) 사이에서 이격되도록 배열된다. 일부 예들에서, 대응하는 로터들 사이(예를 들어, 로터(134A)와 로터(134B) 사이, 또는 로터(134C)와 로터(134D) 사이)의 수직 간격은 0.9미터일 수 있다.
로터들(134A-D)은 전기 에너지를 발생할 목적으로 하나 이상의 발전기를 구동하도록 구성된다. 본 예에서, 로터들(134A-D)은 각각 하나 이상의 블레이드, 예를 들어 3개의 블레이드를 포함할 수 있다. 하나 이상의 로터 블레이드는 바람과 상호작용을 통해 회전할 수 있으며, 이는 하나 이상의 발전기를 구동하는데 사용될 수 있다. 게다가, 로터들(134A-D)은 또한 비행 동안 추력을 비행체(130)에 제공하기 위해 구성될 수 있다. 이 배열로 인해, 로터들(134A-D)은 프로펠러와 같은 하나 이상의 추진 유닛으로서 작용할 수 있다. 로터들(134A-D)이 본 예에서 4개의 로터로 도시되어 있지만, 다른 예들에서 비행체(130)는 4개 미만의 로터들 또는 4개보다 많은 로터들과 같은, 임의의 수의 로터들을 포함할 수 있다.
테일 붐(135)은 주 날개(131)를 꼬리 날개(136)에 연결할 수 있다. 테일 붐(135)은 다양한 치수들을 가질 수 있다. 예를 들어, 테일 붐(135)은 2 미터의 길이를 가질 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 테일 붐(135)은 비행체(130)의 바디 및/또는 동체의 형태를 취할 수 있다. 그런 구현들에서, 테일 붐(135)은 페이로드를 운반할 수 있다.
꼬리 날개(136) 및/또는 수직 안정판(137)은 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행 동안 비행체를 안정화시키고/안정화시키거나 비행체(130)에 대한 항력을 감소시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 꼬리 날개(136) 및/또는 수직 안정판(137)은 선회 비행, 전방 비행 및/또는 측풍 비행 동안 비행체(130)의 피치를 유지하는데 사용될 수 있다. 본 예에서, 수직 안정판(137)은 테일 붐(135)에 부착될 수 있고, 꼬리 날개(136)는 수직 안정판(137)의 상부에 위치한다. 꼬리 날개(136)는 다양한 치수들을 가질 수 있다. 예를 들어, 꼬리 날개(136)는 2미터의 길이를 가질 수 있다. 더욱이, 일부 예들에서, 꼬리 날개(136)는 0.45 제곱미터의 표면 넓이를 가질 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 꼬리 날개(136)는 비행체(130)의 무게 중심 1미터 위에 위치할 수 있다.
비행체(130)가 위에 설명되었다 할지라도, 본 명세서에 설명된 방법들과 시스템들이 테더(120)와 같은 테더에 연결되는 임의의 적절한 비행체를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
B. AWT의 예시적 컴포넌트들
도 2는 AWT(200)의 컴포넌트들을 예시하는 단순 블록도이다. AWT(200)는 AWT(100)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다. 특히, AWT(200)는 지상국(210), 테더(220) 및 비행체(230)를 포함한다. 지상국(210)은 지상국(110)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있고, 테더(220)는 테더(120)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있고, 비행체(230)는 비행체(130)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지상국(210)은 하나 이상의 프로세서(212), 데이터 스토리지(214) 및 프로그램 명령어들(216)을 포함할 수 있다. 프로세서(212)는 범용 프로세서 또는 특수 목적 프로세서(예를 들어, 디지털 신호 프로세서들, 주문형 집적 회로들 등)일 수 있다. 하나 이상의 프로세서(212)는 데이터 스토리지(214)에 저장되고 본 명세서에 설명된 기능 중 적어도 일부를 제공하도록 실행 가능한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어들(216)을 실행하도록 구성될 수 있다.
데이터 스토리지(214)는 적어도 하나의 프로세서(212)에 의해 판독되거나 액세스될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함하거나 그 형태를 취할 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 휘발성 및/또는 비휘발성 스토리지 컴포넌트들, 예를 들어 하나 이상의 프로세서(212) 중 적어도 하나와 전체적으로 또는 부분적으로 일체화될 수 있는 광, 자기, 유기, 또는 다른 메모리 또는 디스크 스토리지를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서 데이터 스토리지(214)는 단일 물리적 디바이스(예를 들어, 하나의 광, 자기, 유기, 또는 다른 메모리 또는 디스크 스토리지 유닛)을 이용하여 구현될 수 있는 반면, 다른 실시예에서 데이터 스토리지(214)는 2개 이상의 물리적 디바이스를 이용하여 구현될 수 있다.
언급한 바와 같이, 데이터 스토리지(214)는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어들(216)과, 지상국(210)의 진단 데이터와 같은 아마도 추가 데이터를 포함할 수 있다. 이와 같이, 데이터 스토리지(214)는 본 명세서에 설명되는 일부 또는 모든 기능을 수행하거나 용이하게 하기 위한 프로그램 명령어들을 포함할 수 있다.
추가 양상에서, 지상국(210)은 통신 시스템(218)을 포함할 수 있다. 통신 시스템(218)은 하나 이상의 무선 인터페이스 및/또는 하나 이상의 유선 인터페이스를 포함할 수 있고, 이들은 지상국(210)이 하나 이상의 네트워크를 통해 통신하게 한다. 이런 무선 인터페이스들은 블루투스, WiFi(예를 들어, IEEE 802.11 프로토콜), 롱-텀 에볼루션(LTE)(Long-Term Evolution), WiMAX(예를 들어, IEEE 802.16 표준), 무선 주파수 ID(RFID)(Radio Frequency ID) 프로토콜, 근거리 통신(NFC)(Near Field Communication) 및/또는 다른 무선 통신 프로토콜들과 같은, 하나 이상의 무선 통신 프로토콜 하에서 통신을 제공할 수 있다. 이런 유선 인터페이스들은 이더넷 인터페이스, 범용 직렬 버스(USB)(Universal Serial Bus) 인터페이스, 또는 와이어, 연선(twisted pair of wires), 동축 케이블, 광 링크, 광섬유 링크, 또는 유선 네트워크와의 다른 물리적 연결을 포함할 수 있다. 지상국(210)은 통신 시스템(218)을 통해 비행체(230), 다른 지상국들 및/또는 다른 엔티티들(예를 들어, 명령 센터)과 통신할 수 있다.
예시적 실시예에서, 지상국(210)은 단거리 통신 및 장거리 통신 양자를 허용하는 통신 시스템들(218)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지상국(210)은 블루투스를 이용하는 단거리 통신과, CDMA 프로토콜 하의 장거리 통신을 위해 구성될 수 있다. 그러한 실시예에서, 지상국(210)은 "핫 스폿"으로서: 환언하면, 원격 지지 디바이스(예를 들어, 테더(220), 비행체(230), 및 다른 지상국들)과, 셀룰러 네트워크 및/또는 인터넷과 같은 하나 이상의 데이터 네트워크 사이의 게이트웨이 또는 프록시로서 작용하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성되어, 지상국(210)은 원격 지지 디바이스가 그렇지 않으면 그 자신에 의해 수행될 수 없을 데이터 통신을 용이하게 할 수 있다.
예를 들어, 지상국(210)은 WiFi 연결을 원격 디바이스에 제공하고 셀룰러 서비스 제공자의 데이터 네트워크에 대한 프록시 또는 게이트웨이로서 작용할 수 있으며, 지상국(210)은 예를 들어, LTE 또는 3G 프로토콜 하에서 이런 셀룰러 서비스 제공자의 데이터 네트워크에 연결할 수 있다. 지상국(210)은 또한 다른 지상국들 또는 명령 스테이션에 대한 프록시 또는 게이트웨이로서 작용할 수 있으며, 그렇지 않으면 원격 디바이스는 이들에게 액세스할 수 없을 수 있다.
더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이, 테더(220)는 전송 컴포넌트들(222)과 통신 링크(224)를 포함할 수 있다. 전송 컴포넌트들(222)은 비행체(230)로부터의 전기 에너지를 지상국(210)에 전송하고/하거나 지상국(210)으로부터의 전기 에너지를 비행체(230)에 전송하도록 구성될 수 있다. 전송 컴포넌트들(222)은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 전송 컴포넌트들(222)은 전기를 전송하도록 구성되는 하나 이상의 도전체를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 그런 예에서, 하나 이상의 도전체는 알루미늄, 및/또는 전류의 전도를 허용하는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 구현들에서, 전송 컴포넌트들(222)은 테더(220)의 코어(도시 생략)를 둘러쌀 수 있다.
지상국(210)은 통신 링크(224)를 통해 비행체(230)와 통신할 수 있다. 통신 링크(224)는 양방향일 수 있고, 하나 이상의 유선 및/또는 무선 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 하나 이상의 라우터, 스위치, 및/또는 통신 링크(224)의 적어도 일부를 구성하는 다른 디바이스들 또는 네트워크들이 있을 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 비행체(230)는 하나 이상의 센서(232), 전력 시스템(234), 전력 발생/변환 컴포넌트들(236), 통신 시스템(238), 하나 이상의 프로세서(242), 데이터 스토리지(244), 프로그램 명령어들(246), 및 제어 시스템(248)을 포함할 수 있다.
센서들(232)은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서들(232)은 GPS(Global Positioning System) 수신기를 포함할 수 있다. GPS 수신기는 비행체(230)의 GPS 좌표들과 같은, 잘 알려진 GPS 시스템들(GNNS(Global Navigation Satellite System)로서 지칭될 수 있음)에 전형적인 데이터를 제공하도록 구성될 수 있다. 그런 GPS 데이터는 본 명세서에 설명되는 다양한 기능들을 제공하기 위해 AWT(200)에 의해 이용될 수 있다.
다른 예로서, 센서들(232)은 하나 이상의 피토 튜브(pitot tube)와 같은 하나 이상의 풍속 센서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 풍속 센서는 겉보기 바람(apparent wind) 및/또는 상대 바람(relative wind)을 검출하도록 구성될 수 있다. 이런 바람 데이터는 본 명세서에 설명되는 다양한 기능들을 제공하기 위해 AWT(200)에 의해 이용될 수 있다.
또 다른 예로서, 센서들(232)은 관성 측정 유닛(IMU)(Inertial Measurement Unit)을 포함할 수 있다. IMU는 비행체(230)의 방향을 결정하기 위해 함께 이용될 수 있는, 가속도계 및 자이로스코프 양자를 포함할 수 있다. 특히, 가속도계는 지상에 대한 비행체(230)의 방향을 측정할 수 있고, 반면에 자이로스코프는 비행체(230)의 중심선과 같은 축 주위의 회전의 레이트를 측정한다. IMU들은 저비용, 저전력 패키지들로 상업적으로 구입 가능하다. 예를 들어, IMU는 초소형 미세전자기계시스템(MEMS)(MicroElectroMechanical System) 또는 나노전자기계시스템(NEMS)(NanoElectroMechanical System)의 형태를 취하거나 이를 포함할 수 있다. 다른 유형의 IMU들도 이용될 수 있다. IMU는 가속도계들 및 자이로스코프들뿐만 아니라, 위치를 더 잘 결정하는데 도움이 될 수 있는 다른 센서들을 포함할 수 있다. 이런 센서들의 2가지 예들은 자력계들과 압력 센서들이다. 다른 예들도 가능하다.
가속도계와 자이로스코프가 비행체(230)의 방향을 결정하는데 효과적일 수 있지만, 측정의 경미한 오차들이 시간의 경과에 따라 섞여서 더 큰 오차를 야기할 수 있다. 그러나 예시적 비행체(230)는 방향을 측정하기 위해 자력계를 이용하여 그런 오차들을 완화하거나 감소시킬 수 있다. 자력계의 한 예는 저전력, 디지털 3축 자력계이고, 이것은 정확한 기수 방위(heading) 정보를 위한 방향 독립 전자식 나침반을 구현하는데 사용될 수 있다. 그러나 다른 유형의 자력계들도 물론 이용될 수 있다.
비행체(230)는 또한 압력 센서 또는 기압계를 포함할 수 있고, 이것은 비행체(230)의 고도를 결정하는데 사용될 수 있다. 대안적으로, 음향 고도계들 또는 레이더 고도계들과 같은 다른 센서들은 고도의 표시를 제공하는데 사용될 수 있고, 이것은 IMU의 정확도를 향상하고/향상하거나 드리프트를 방지하는데 도움이 될 수 있다.
언급된 바와 같이, 비행체(230)는 전력 시스템(234)을 포함할 수 있다. 전력 시스템(234)은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 전력 시스템(234)은 전력을 비행체(230)에 제공하기 위해 하나 이상의 배터리를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 배터리는 재충전 가능하고, 각각의 배터리는 배터리와 전원 사이의 유선 연결들, 및/또는 무선 충전 시스템, 예를 들어 외부 시변 자계를 내부 배터리에 인가하는 유도성 충전 시스템 및/또는 하나 이상의 태양 전지판에서 수집되는 에너지를 이용하는 충전 시스템을 통해 재충전될 수 있다.
또 다른 예로서, 전력 시스템(234)은 전력을 비행체(230)에 제공하기 위한 하나 이상의 모터 또는 엔진을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 모터 또는 엔진은 탄화수소계 연료와 같은 연료에 의해 전력이 공급될 수 있다. 그런 구현들에서, 연료는 비행체(230)에 저장되고 파이핑(piping)과 같은 하나 이상의 유체 도관을 통해 하나 이상의 모터 또는 엔진에 전달될 수 있다. 일부 구현들에서, 전력 시스템(234)은 지상국(210)의 전체 또는 일부에 구현될 수 있다.
언급된 바와 같이, 비행체(230)는 전력 발생/변환 컴포넌트들(236)을 포함할 수 있다. 전력 발생/변환 컴포넌트들(236)은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 전력 발생/변환 컴포넌트들(236)은 고속 직접 구동 발전기와 같은 하나 이상의 발전기를 포함할 수 있다. 이런 배열로 인해, 하나 이상의 발전기는 로터들(134A-D)과 같은 하나 이상의 로터에 의해 구동될 수 있다. 적어도 하나의 이런 예에서, 하나 이상의 발전기는 60퍼센트를 초과할 수 있는 커패시티 팩터(capacity factor)에서 초당 11.5미터의 정격 풍력 속도로 동작할 수 있고, 하나 이상의 발전기는 40킬로와트와 600메가와트 사이의 전력을 발생할 수 있다.
더욱이, 언급한 바와 같이, 비행체(230)는 통신 시스템(238)을 포함할 수 있다. 통신 시스템(238)은 통신 시스템(218)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다. 비행체(230)는 통신 시스템(238)을 통해 지상국(210), 다른 비행체들 및/또는 다른 엔티티들(예를 들어, 명령 센터)과 통신할 수 있다.
일부 구현들에서, 비행체(230)는 "핫 스폿"으로서: 환언하면, 원격 지지 디바이스(예를 들어, 지상국(210), 테더(220), 및 다른 비행체들)과, 셀룰러 네트워크 및/또는 인터넷과 같은 하나 이상의 데이터 네트워크 사이의 게이트웨이 또는 프록시로서 작용하도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성되어, 비행체(230)는 원격 지지 디바이스가 그렇지 않으면 그 자신에 의해 수행될 수 없을 데이터 통신을 용이하게 할 수 있다.
예를 들어, 비행체(230)는 WiFi 연결을 원격 디바이스에 제공하고 셀룰러 서비스 제공자의 데이터 네트워크에 대한 프록시 또는 게이트웨이로서 작용할 수 있으며, 비행체(230)는 예를 들어, LTE 또는 3G 프로토콜 하에서 이런 셀룰러 서비스 제공자의 데이터 네트워크에 연결할 수 있다. 비행체(230)는 또한 다른 비행체들 또는 명령 스테이션에 대한 프록시 또는 게이트웨이로서 작용할 수 있으며, 그렇지 않으면 원격 디바이스는 이들에게 액세스할 수 없을 수 있다.
언급된 바와 같이, 비행체(230)는 하나 이상의 프로세서(242), 프로그램 명령어들(244), 및 데이터 스토리지(246)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(242)는 데이터 스토리지(244)에 저장되고 본 명세서에 설명된 기능 중 적어도 일부를 제공하도록 실행 가능한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어들(246)을 실행하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 프로세서(242)는 하나 이상의 프로세서(212)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있으며, 데이터 스토리지(244)는 데이터 스토리지(214)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있으며, 프로그램 명령어들(246)은 프로그램 명령어들(216)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다.
더욱이, 언급된 바와 같이, 비행체(230)는 제어 시스템(248)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 시스템(248)은 본 명세서에 설명되는 하나 이상의 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템(248)은 기계적 시스템들, 및/또는 하드웨어, 펌웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 일례로서, 제어 시스템(248)은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체상에 저장되는 프로그램 명령어들과 명령어들을 실행하는 프로세서의 형태를 취할 수 있다. 제어 시스템(248)은 비행체(230), 및/또는 지상국(210)과 같은, 비행체(230)로부터 원격에 위치하는 적어도 하나의 엔티티 상에 전체 또는 일부로 구현될 수 있다. 일반적으로, 제어 시스템(248)이 구현되는 방식은 특정한 애플리케이션에 따라 변할 수 있다.
비행체(230)가 위에 설명되었지만, 본 명세서에 설명되는 방법들과 시스템들이 테더(230) 및/또는 테더(110)와 같은 테더에 연결되는 임의의 적절한 비행체를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
C. 선회 비행에서 측풍 비행으로의 비행체의 천이
도 3a 및 3b는 예시적 실시예에 따르는, 비행체를 선회 비행에서 측풍 비행으로 천이하는 예(300)를 도시한다. 예(300)는 일반적으로 도 1과 관련하여 상술한 비행체(130)에 의해 수행되는 예로서 설명된다. 설명의 목적을 위해, 예(300)가 임의의 수의 액션들 및/또는 그 액션들의 조합으로 수행될 수 있을지라도, 예(300)는 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같은 일련의 액션들로 설명된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 테더(120)에 연결되고, 테더(120)는 지상국(110)에 연결된다. 지상국(110)은 지상(302)에 위치한다. 더욱이, 도 3에 도시된 바와 같이, 테더(120)는 그것이 늘어질 때의 테더(120)의 길이와 같은 테더(120)의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구(304)를 정의한다. 예(300)는 테더 구(304)의 일부(304A)에서 수행되고/되거나 실질적으로 그것에 대해 수행될 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 "실질적으로 그것에 대해" 용어는 본 명세서에 설명된 소정 비행 모드들 사이에서 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 것을 정확히 지칭하고/지칭하거나 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
예(300)는 비행체(130)를 지상국(110)으로부터 선회 비행 방향에 전개하는 지점(306)에서 시작한다. 이런 배열로 인해, 테더(120)는 풀어지고/풀어지거나 풀릴 수 있다. 일부 구현들에서, 비행체(130)는 풍속이 임계 고도(예를 들어, 지상(302) 위의 200미터 이상)에서 임계 속도(예를 들어, 3.5m/s)보다 크게 증가할 때 전개될 수 있다.
또한, 지점(306)에서, 비행체(130)는 선회 비행 방향에서 조작될 수 있다. 비행체(130)가 선회 비행 방향에 있을 때, 비행체(130)는 선회 비행에 관여할 수 있다. 예를 들어, 비행체가 선회 비행에 관여할 때, 비행체(130)는 지상(302) 위에서 상승, 하강 및/또는 선회할 수 있다. 비행체(130)가 선회 비행 방향에 있을 때, 비행체(130)의 주 날개(131)의 스팬은 지상(302)에 실질적으로 수직하게 지향될 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 "실질적으로 수직"이라는 용어는 본 명세서에 설명된 소정 비행 모드들 사이에서 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 수직을 정확히 지칭하고/지칭하거나 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
예(300)는, 비행체(130)가 선회 비행 방향에 있는 동안 실질적으로 테더 구(304) 상에 있는 제1 위치(310)에 비행체(130)를 배치하는 지점(308)에서 계속된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1 위치(310)는 공중에 있을 수 있으며, 실질적으로 지상국(110)의 순풍 방향에 있을 수 있다.
본 개시 내용에 사용되는 "실질적으로 순풍 방향"이라는 용어는, 본 명세서에 설명된 소정 비행 모드들 사이에서 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 순풍 방향을 정확히 지칭하고/지칭하거나 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
예를 들어, 제1 위치(310)는 실질적으로 지상(302)에 평행하는, 지상국(110)에서 연장하는 축으로부터 제1 각도에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 각도는 축으로부터 30도일 수 있다. 일부 상황들에서, 제1 각도는 방위로서 언급될 수 있고, 제1 각도는 축으로부터 시계 방향으로 30도와 축으로부터 시계 방향으로 330도 사이, 예를 들어, 축으로부터 시계 방향으로 15도 또는 축으로부터 시계 방향으로 345도일 수 있다.
다른 예로서, 제1 위치(310)는 축으로부터 제2 각도에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 각도는 축으로부터 10도일 수 있다. 일부 상황들에서, 제2 각도는 고도로서 언급될 수 있고, 제2 각도는 축 위의 방향에서 10도와 축 아래의 방향에서 10도 사이에 있을 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 용어 "실질적으로 평행"이라는 용어는 본 명세서에 설명된 소정 비행 모드들 사이에서 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 평행을 정확히 지칭하고/지칭하거나 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
지점(308)에서, 비행체(130)는 선회 비행 방향에서 가속할 수 있다. 예를 들어, 지점(308)에서, 비행체(130)는 초당 수 미터까지 가속할 수 있다. 게다가, 지점(308)에서, 테더(120)는 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 도 3a에 도시된 바와 같이, 지점(308)에서 테더(120)는 늘어질 수 있다. 이런 배열로 인해, 테더(120)는 커티너리 구성(catenary configuration)에 있을 수 있다. 더욱이, 지점(306 및 308)에서, 테더(120)의 하부는 지상(302) 위의 미리 결정된 고도(312)일 수 있다. 이런 배열로 인해, 지점(306 및 308)에서, 테더(120)는 지상(302)과 접촉하지 않을 수 있다.
예(300)는, 비행체(130)가 테더 구(304)로부터 이동하도록 비행체(130)를 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 천이하는 지점(314)에서 시작된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 테더 구(304)로부터 지상국(110)을 향하는 위치(테더 구(304) 내부에 있는 것으로서 언급될 수 있음)로 이동할 수 있다.
비행체(130)가 전방 비행 방향에 있을 때, 비행체(130)는 전방 비행(항공기 유사 비행으로서 언급될 수 있음)에 관여할 수 있다. 예를 들어, 비행체(130)가 전방 비행에 관여할 때, 비행체(130)는 올라갈 수 있다. 비행체(130)의 전방 비행 방향은 수평 비행 중인 고정익 항공기(fixed wing aircraft)(예를 들어, 비행기)의 방향의 형태를 취할 수 있다. 일부 예에서, 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체(130)를 천이하는 것은 전방 피칭(pitching forward)과 같은 비행 기동(flight maneuver)을 포함할 수 있다. 그러한 예에서, 비행 기동은 예를 들어, 1초 미만의 기간 내에서 실행될 수 있다.
지점(314)에서, 비행체(130)는 부착된 흐름을 달성할 수 있다. 또한, 지점(314)에서, 테더(120)의 장력은 감소될 수 있다. 이런 배열로 인해, 지점(314)에서의 테더(120)의 곡률은 지점(308)에서의 테더(120)의 곡률보다 더 클 수 있다. 일례로서, 지점(314)에서, 테더(120)의 장력은, 예를 들어 500뉴턴(N)과 같은 1KN 미만일 수 있다.
예(300)는 상승의 각도 AA1에서, 실질적으로 테더 구(304) 상에 있는 제2 위치(320)로 올라가기 위해 비행체(130)를 전방 비행 방향에서 조작하는 하나 이상의 지점(318)에서 계속된다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 하나 이상의 지점(318)에서의 상승 동안 경로(316)를 따라 실질적으로 비행할 수 있다. 본 예에서, 하나 이상의 지점(318)은 3개의 지점, 지점(318A), 지점(318B) 및 지점(318C)으로 도시된다. 그러나 다른 예들에서, 하나 이상의 지점(318)은 3개 미만 또는 4개 이상의 지점을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상승의 각도 AA1은 경로(316)와 지상(302) 사이의 각도일 수 있다. 또한, 경로(316)는 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 경로(316)는 테더 구(304)의 시위(chord)와 같은 선분일 수 있다.
일부 구현들에서, 비행체(130)는 상승 동안 부착된 흐름을 가질 수 있다. 더욱이, 그러한 구현에서, 비행체(130)의 하나 이상의 제어 표면의 유효성은 유지될 수 있다. 또한, 그러한 구현에서, 예(300)는 비행체(130)가 상승 동안 부착된 흐름을 갖도록, 상승의 최대 각도를 선택하는 것을 포함할 수 있다. 더욱이, 그러한 구현에서, 예(300)는 상승의 최대 각도에 기초하여 비행체(130)의 피치 각도를 조절하고/하거나 상승의 최대 각도에 기초하여 비행체(130)의 추력을 조절하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 비행체(130)의 추력을 조절하는 것은 비행체(130)의 로터들(134A-D) 중 하나 이상의 차동 추력을 이용하는 것을 포함할 수 있다. 피치 각도는 비행체(130)와, 지상(302)에 실질적으로 수직한 수직축 사이의 각도일 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 지점(314)에서 비행체(130)는 속도 V31과 피치 각도 PA31을 가질 수 있고; 지점(318A)에서 비행체(130)는 속도 V32와 피치 각도 PA32를 가질 수 있고; 지점(318B)에서 비행체(130)는 속도 V33과 피치 각도 PA33을 가질 수 있고; 지점(318C)에서 비행체(130)는 속도 V34와 피치 각도 PA34를 가질 수 있다.
일부 구현들에서, 상승의 각도 AA1은 지점(318A) 이전에 선택될 수 있다. 이런 배열로 인해, 피치 각도 PA31 및/또는 피치 각도 PA32는 상승의 각도 AA1에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 피치 각도 PA32, 피치 각도 PA33 및/또는 피치 각도 PA34는 피치 각도 PA31과 동일할 수 있다. 그러나, 다른 예들에서, 피치 각도들 PA31, PA32, PA33 및/또는 PA34는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 피치 각도 PA31은 피치 각도들 PA32, PA33 및/또는 PA34보다 더 크거나 작을 수 있고; 피치 각도 PA32는 피치 각도들 PA33, PA34 및/또는 PA31보다 더 크거나 작을 수 있고; 피치 각도 PA33은 피치 각도들 PA34, PA31 및/또는 PA32보다 더 크거나 작을 수 있고; 피치 각도 PA34는 피치 각도들 PA31, PA32 및/또는 PA33보다 더 크거나 작을 수 있다. 또한, 피치 각도 PA33 및/또는 PA34는 상승 동안 선택되고/되거나 조절될 수 있다. 또한, 피치 각도 PA31 및/또는 PA32는 상승 동안 조절될 수 있다.
더욱이, 일부 구현들에서, 속도 V31 및/또는 속도 V32는 상승의 각도 AA1에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 속도 V32, 속도 V33 및 속도 V34는 속도 V31과 동일할 수 있다. 그러나, 다른 예들에서, 속도들 V31, V32, V33, 및 V34는 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 속도 V34는 속도 V33보다 더 클 수 있고, 속도 V33은 속도 V32보다 더 클 수 있고, 속도 V32는 속도 V31보다 더 클 수 있다. 또한, 속도들 V31, V32, V33, 및/또는 V34는 상승 동안 선택되고/되거나 조절될 수 있다.
일부 구현들에서, 속도들 V31, V32, V33, 및/또는 V34의 모두 또는 이들 중 어느 하나는 비행체(130)의 최대(또는 풀) 스로틀(throttle)에 대응하는 속도일 수 있다. 또한, 일부 구현들에서, 속도 V32에서, 비행체(130)는 전방 비행 방향에서 올라갈 수 있다. 더욱이, 속도 V32에서, 상승의 각도 AA1은 수렴될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 위치(320)는 공중에 있을 수 있고 실질적으로 지상국(110)의 순풍 방향에 있을 수 있다. 제2 위치(320)는, 제1 위치(310)가 지상국(110)에 대해 지향되는 방식과 유사하게 지상국(110)에 대해 지향될 수 있다.
예를 들어, 제2 위치(320)는 지상(302)에 실질적으로 평행하는, 지상국(110)에서 연장되는 축으로부터 제1 각도에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 제1 각도는 축으로부터 30도일 수 있다. 일부 상황들에서, 제1 각도는 방위로서 언급될 수 있고, 각도는 축으로부터 시계 방향으로 30도와 축으로부터 시계 방향으로 330도 사이, 예를 들어, 축으로부터 시계 방향으로 15도 또는 축으로부터 시계 방향으로 345도일 수 있다.
게다가, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제2 위치(320)는 제1 위치(310)의 실질적인 순풍 방향에 있을 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 "실질적인 순풍 방향"이라는 용어는 본 명세서에 설명된 소정 비행 모드들 사이에서 비행체의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 순풍 방향을 정확히 지칭하고/지칭하거나 이로부터의 하나 이상의 편차를 지칭한다.
하나 이상의 지점(318)에서, 테더(120)의 장력은 상승 동안 증가할 수 있다. 예를 들어, 지점(318C)에서 테더(120)의 장력은 지점(318B)에서 테더(120)의 장력보다 더 클 수 있고, 지점(318B)에서 테더(120)의 장력은 지점(318A)에서 테더(120)의 장력보다 더 클 수 있다. 더욱이, 지점(318A)에서 테더(120)의 장력은 지점(314)에서 테더의 장력보다 더 클 수 있다.
이런 배열로 인해, 테더(120)의 곡률은 상승 동안 감소할 수 있다. 예를 들어, 지점(318C)에서 테더(120)의 곡률은 지점(318B)에서 테더의 곡률보다 작을 수 있고, 지점(318B)에서 테더(120)의 곡률은 지점(318A)에서 테더의 곡률보다 작을 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 지점(318A)에서 테더(120)의 곡률은 지점(314)에서 테더(120)의 곡률보다 작을 수 있다 .
더욱이, 일부 예들에서, 비행체(130)가 GPS 수신기를 포함할 때, 상승의 각도에서 올라가기 위해 전방 비행 방향에서 비행체(130)를 조작하는 것은 GPS 수신기를 이용하여 비행체(130)의 상승을 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 배열로 인해, 상승 동안 비행체(130)의 궤도의 제어는 향상될 수 있다. 그 결과, 비행체(130)가 경로(316)의 하나 이상의 부분 및/또는 지점을 추종하는 능력은 향상될 수 있다.
또한, 일부 예들에서, 비행체(130)가 적어도 하나의 피토 튜브를 포함할 때, 상승의 각도에서 올라가기 위해 비행체(130)를 전방 비행 방향에서 조작하는 것은 적어도 하나의 피터 튜브를 이용하여 상승 동안 비행체(130)의 받음각(angle of attack) 또는 비행체(130)의 사이드 슬립을 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 배열로 인해, 상승 동안 비행체의 궤도의 제어는 향상될 수 있다. 그 결과, 비행체(130)가 경로(316)의 하나 이상의 부분 및/또는 지점을 추종하는 능력은 향상될 수 있다. 받음각은 비행체(130)의 바디 축과 곁보기 바람 벡터 사이의 각도일 수 있다. 또한, 사이드 슬립은 비행체(130)의 기수 방위(heading)에 실질적으로 수직한 방향과 곁보기 바람 벡터 사이의 각도일 수 있다.
예(300)는 비행체(130)를 전방 비행 방향에서 측풍 비행 방향으로 천이하는 지점(322)에서 계속된다. 일부 예에서, 비행체(130)를 전방 비행 방향에서 측풍 비행 방향으로 천이하는 것은 비행 기동을 포함할 수 있다.
비행체(130)가 측풍 비행 방향에 있을 때, 비행체(130)는 측풍 비행에 관여할 수 있다. 예를 들어, 비행체(130)가 측풍 비행에 관여할 때, 비행체(130)는 전기 에너지를 발생하기 위해, 경로(150)와 같은 경로를 따라 실질적으로 비행할 수 있다. 일부 구현들에서, 비행체(130)의 자연 롤(natural roll) 및/또는 요(yaw)는 측풍 비행 동안 발생할 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 지점들(314-322)에서, 테더(120)의 하부는 지상(302) 위의 미리 결정된 고도(324)일 수 있다. 이런 배열로 인해, 지점들(314-322)에서, 테더(120)는 지상(302)과 접촉하지 않을 수 있다. 일부 예들에서, 미리 결정된 고도(324)는 미리 결정된 고도(312)보다 낮을 수 있다. 일부 구현들에서, 미리 결정된 고도(324)는 지상국(110)의 높이의 절반보다 더 클 수 있다. 그리고 적어도 하나의 그런 구현에서, 미리 결정된 고도(324)는 6미터일 수 있다.
따라서, 예(300)는 테더(120)가 지상(302)과 접촉하지 않을 수 있도록 수행될 수 있다. 그런 배열로 인해, 테더(120)의 기계적 무결성은 향상될 수 있다. 예를 들어, 테더(120)는 지상(302) 위에 위치한 객체들에 붙잡히지(또는, 엉키지) 않아야 있다. 다른 예로서, 테더 구(304)가 수역(예를 들어, 대양, 바다, 호수, 강 등) 위에 위치할 때, 테더(120)는 물속에 잠기지 않아야 있다. 게다가, 그러한 배열로 인해, 지상국(110) 근처(예를 들어, 테더 구(304)의 일부(304A) 내)에 위치한 하나 이상의 사람의 안전성은 향상될 수 있다.
게다가, 예(300)는 테더(120)의 하부가 미리 결정된 고도(324) 위로 유지되도록 수행될 수 있다. 그러한 배열로 인해, 테더(120)의 기계적 무결성은 본 명세서에 설명되는 바와 같이 향상될 수 있고/있거나, 지상국(110) 근처(예를 들어, 테더 구(304)의 일부(304A) 내)에 위치한 하나 이상의 사람의 안전성은 향상될 수 있다.
더욱이, 지점들(306-322)에 대응하는 하나 이상의 액션은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 기간에 수행될 수 있다. 예를 들어, 지점(306)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제1 기간에 수행될 수 있고, 지점(308)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제2 기간에 수행될 수 있고, 지점(314)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제3 기간에 수행될 수 있고, 지점(318A)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제4 기간에 수행될 수 있고, 지점(318B)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제5 기간에 수행될 수 있고, 지점(318C)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제6 기간에 대응할 수 있고, 지점(322)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제7 기간에 수행될 수 있다. 그러나 다른 예에서, 지점들(306-322)에 대응하는 하나 이상의 액션중 적어도 일부의 액션은 동시에 수행될 수 있다.
도 4a-c는 예시적 실시예에 따르는, 상승의 각도를 포함하는 그래픽 표현들이다. 특히, 도 4a는 그래픽 표현(402)이고, 도 4b는 그래픽 표현(404)이고, 도 4c는 그래픽 표현(406)이다. 그래픽 표현들(402, 404 및 406)의 각각은 예(300)를 기초로 할 수 있다.
보다 상세하게, 도 4a-c에서, 선회 비행에서 측풍 비행으로 비행체를 천이하는 예에서 비행체는 1.3의 추력-대-중량 비(T/W)와, 수학식 3 + (CL 2/eARп)와 동일한 항력의 계수(CD)를 가질 수 있으며, 여기서 CL은 양력의 계수이고, e는 비행체의 스팬 효율이고, AR은 비행체의 종횡비이다. 그러나 다른 예들에서, 본 명세서에 설명되는 비행체들은 예를 들어, 1.2보다 큰 추력-대-중량 비와 같은 다양한 다른 추력-대-중량 비들을 가질 수 있다. 또한, 다른 예들에서, 본 명세서에 설명되는 비행체들은 예를 들어, 0.1과 0.2 사이의 CD의 값과 같은 CD의 다양한 다른 값들을 가질 수 있다.
언급된 바와 같이, 도 4a는 그래픽 표현(402)이다. 특히, 그래픽 표현(402)은 대기 속도와 관련하여 비행체의 상승의 각도를 도시한다. 그래픽 표현(402)에서, 상승의 각도는 도 단위로 측정될 수 있고, 대기 속도는 m/s로 측정될 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 그래픽 표현(402) 상의 지점(402A)은 예를 들어, 예(300)의 하나 이상의 지점(318)에서 상승 동안 부착된 흐름에 대한 비행체의 상승의 최대 각도를 나타낼 수 있다. 그래픽 표현(402)에서, 상승의 최대 각도는 약 65도일 수 있고, 상승의 최대 각도에 대응하는 대기 속도는 약 11m/s일 수 있다.
더욱이, 언급된 바와 같이, 도 4b는 그래픽 표현(404)이다. 특히, 그래픽 표현(404)은 비행체의 CL와 관련하여 비행체의 상승의 각도를 도시한다. 그래픽 표현(404)에서, 상승의 각도는 도 단위로 측정될 수 있고, CL은 측정의 단위가 없는 값일 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 그래픽 표현(404) 상의 지점(404A)은 예를 들어, 예(300)의 하나 이상의 지점(318)에서 상승 동안 부착된 흐름에 대한 비행체의 상승의 최대 각도를 나타낼 수 있다. 그래픽 표현(404)에서, 상승의 최대 각도는 약 65도일 수 있고, 상승의 최대 각도에 대응하는 CL은 약 0.7일 수 있다.
또한, 언급된 바와 같이, 도 4c는 그래픽 표현(406)이다. 특히, 그래픽 표현(406)은 비행체의 속도의 제1 컴포넌트를 비행체의 속도의 제2 컴포넌트와 관련지어 도시한다. 그래픽 표현(406)에서, 비행체의 속도의 제1 및 제2 컴포넌트들은 m/s로 측정될 수 있다. 일부 예들에서, 비행체의 속도의 제1 컴포넌트는 실질적으로 지상에 평행한 방향에 있을 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 비행체의 속도의 제2 컴포넌트는 지상에 실질적으로 수직한 방향에 있을 수 있다.
도 4c에 도시된 바와 같이 그래픽 표현(406) 상의 지점(406A)은, 비행체가 예를 들어 예(300)의 하나 이상의 지점(318)에서 비행체가 상승 동안 부착된 흐름에 대한 상승의 최대 각도에 있을 때 비행체의 속도의 제1 및 제2 컴포넌트를 나타낼 수 있다. 그래픽 표현(406)에서, 상승의 최대 각도에 대응하는 비행체의 속도의 제1 컴포넌트는 약 5m/s일 수 있고, 상승의 최대 각도에 대응하는 비행체의 속도의 제2 컴포넌트는 약 10.25m/s일 수 있다.
도 5a 및 5b는 예시적 실시예에 따르는 테더 구(504)를 도시한다. 특히, 테더 구(504)는 예를 들어, 이것이 늘어질 때의 테더(520)의 길이와 같은 테더(520)의 길이에 기초하는 반경을 갖는다. 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 테더(520)는 지상국(510)에 연결되고, 지상국(510)은 지상(502)에 위치한다. 또한, 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 상대 바람(503)은 테더 구(504)와 접촉한다. 도 5a 및 5b에서는, 지상(502) 위에 있는 테더 구(504)의 일부만이 도시된다. 그 일부는 테더 구(504)의 절반으로 설명될 수 있다.
지상(502)은 지상(302)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있고, 테더 구(504)는 테더 구(304)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있고, 지상국(510)은 지상국(110) 및/또는 지상국(210)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있고, 테더(520)는 테더(120) 및/또는 테더(220)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다.
본 명세서에 설명되는 선회 비행과 측풍 비행 사이에 비행체를 천이하는 예들은 테더 구(504)의 제1 부분(504A)에서 실행되고/되거나 이에 대해 실질적으로 실행될 수 있다. 도 5a 및 5b에 도시된 바와 같이, 테더 구(504)의 제1 부분(504A)은 실질적으로 지상국(510)의 순풍 방향에 있다. 제1 부분(504A)은 테더 구(504)의 1/4로 설명될 수 있다. 테더 구(504)의 제1 부분(504A)은 테더 구(304)의 일부(304A)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다.
더욱이, 본 명세서에 설명된, 선회 비행과 측풍 비행 사이에 비행체를 천이하는 예들은 여러 위치에서 수행될 수 있고/있거나 테더 구(504)의 제1 부분(504A)에 대해 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 비행체가 선회 비행 방향에 있는 동안, 비행체는 실질적으로 테더 구(504)의 제1 부분(504A) 상에 있는 지점(508)에 배치될 수 있다.
또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 비행체가 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 천이할 때, 비행체는 테더 구(504)의 제1 부분(504A) 내부에 있는 지점(514)에 배치될 수 있다. 또한, 도 5b에 도시된 바와 같이, 비행체가 전방 비행 방향에서, 실질적으로 테더 구(504)의 제1 부분(504A) 상에 있는 지점(518)으로 올라갈 때, 비행체는 경로(516)를 추종할 수 있다. 경로(516)는 다양한 형상들의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 경로(516)는 테더 구(504)의 시위와 같은 선분일 수 있다. 다른 형상들 및/또는 형상들의 유형들도 물론 가능하다.
지점(508)은 예(300)의 지점(308)에 대응할 수 있고, 지점(514)은 예(300)의 지점(314)에 대응할 수 있고, 지점(518)은 예(300)의 지점(318C)에 대응할 수 있고, 경로(516)는 경로(316)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다.
또한, 본 개시 내용에 따르면, 지점(508) 및 지점(518)은 실질적으로 테더 구(504)의 제1 부분(504A) 상에 있는 다양한 위치에 위치할 수 있고, 지점(514)은 테더 구(504)의 제1 부분(504A) 내부에 있는 다양한 위치에 위치할 수 있다.
D. 측풍 비행에서 선회 비행으로의 비행체의 천이
도 6a-c는 예시적 실시예에 따르는, 측풍 비행에서 선회 비행으로 비행체를 천이하는 예(600)를 도시한다. 예(600)는 도 1과 관련하여 위에 설명된 비행체(130)에 의해 실행되는 예로서 일반적으로 설명된다. 설명의 목적을 위해, 예(600)가 임의의 수의 액션들 및/또는 액션들의 조합으로 수행될 수 있을지라도, 예(600)는 도 6a-c에 도시된 바와 같이 비행체(130)의 일련의 액션들로 설명된다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 테더(120)에 연결되고, 테더(120)는 지상국(110)에 연결된다. 지상국(110)은 지상(302)에 위치한다. 더욱이, 도 6a에 도시된 바와 같이, 테더(120)는 테더 구(304)를 정의한다. 예(600)는 테더 구(304)의 일부(304A)에서 수행되고/되거나 그에 대해 실질적으로 수행될 수 있다.
예(600)는 측풍 비행 방향에서 비행체(130)를 조작하는 지점(606)에서 시작된다. 비행체가 측풍 비행 방향에 있을 때, 비행체(130)는 측풍 비행에 관여할 수 있다. 더욱이, 지점(606)에서 테더(120)는 늘어질 수 있다.
예(600)는 비행체(130)가 측풍 비행 방향에 있는 동안 비행체(130)를 실질적으로 테더 구(304) 상에 있는 제1 위치(610)에 배치하는 지점(608)에서 계속된다(일부 예들에서, 제1 위치(610)는 제3 위치로서 언급될 수 있다). 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 위치(610)는 공중에 있을 수 있고 실질적으로 지상국(110)의 순풍 방향일 수 있다. 제1 위치(610)는 제1 위치(310)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다. 그러나 일부 예들에서, 제1 위치(610)는 제1 위치(310)의 고도보다 더 큰 고도를 가질 수 있다.
예를 들어, 제1 위치(610)는 실질적으로 지상(302)에 평행한 축으로부터 제1 각도에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 각도는 축으로부터 30도일 수 있다. 일부 상황들에서, 제1 각도는 방위로서 언급될 수 있고, 제1 각도는 축으로부터 시계 방향으로 30도와 축으로부터 시계 방향으로 330도 사이, 예를 들어, 축으로부터의 시계 방향으로 15도 또는 축으로부터 시계 방향으로 345도일 수 있다.
더욱이, 지점(606) 및 지점(608)에서, 테더(120)의 하부는 지상(302) 위의 미리 결정된 고도(612)에 있을 수 있다. 이런 배열로 인해, 지점(606) 및 지점(608)에서, 테더(120)는 지상(302)과 접촉하지 않을 수 있다. 미리 결정된 고도(612)는 미리 결정된 고도(312)보다 크고, 그보다 작고/작거나 그와 동일할 수 있다.
예(600)는, 비행체(130)가 테더 구(120)로부터 이동하도록, 측풍 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 지점(614)에서 계속된다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 테더 구(304)에서 지상국(110)을 향하는 위치로 이동할 수 있다.
비행체(130)가 전방 비행 방향에 있을 때, 비행체는 전방 비행에 관여할 수 있다. 일부 예에서, 측풍 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체(130)를 천이하는 것은 전방 피칭과 같은 비행 기동을 포함할 수 있다. 또한, 그러한 예에서, 비행 기동은 예를 들어, 1초 미만의 기간 내에 실행될 수 있다.
지점(614)에서, 비행체(130)는 부착된 흐름을 달성할 수 있다. 또한, 지점(614)에서, 테더(120)의 장력은 감소될 수 있다. 이런 배열로 인해, 지점(614)에서 테더(120)의 곡률은 지점(608)에서 테더(120)의 곡률보다 더 클 수 있다.
예(600)는 상승의 각도 AA2에서 제2 위치(620)로 올라가기 위해 전방 비행 방향에서 비행체(130)를 조작하는 하나 이상의 지점(618)에서 계속된다(일부 예들에서, 제2 위치(620)는 제4 위치로서 언급될 수 있다). 도 6b에 도시된 바와 같이, 비행체(130)는 하나 이상의 지점(618)에서 상승 동안 경로(616)를 따라 실질적으로 비행할 수 있다. 본 예에서, 하나 이상의 지점(618)은 2개의 지점, 지점(618A) 및 지점(618B)을 포함한다. 그러나 다른 예들에서, 하나 이상의 지점(618)은 2개 미만 또는 3개 이상의 지점을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상승의 각도 AA2는 경로(618)와 지상(302) 사이의 각도일 수 있다. 또한, 경로(616)는 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 형태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 경로(616)는 테더 구(304)의 시위와 같은 선분일 수 있다. 다른 형상들 및/또는 형상들의 유형들도 물론 가능하다. 상승의 각도 AA2는 상승의 각도 AA1의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사하고, 경로(616)는 경로(316)의 형태를 취하거나 이와 형태가 유사할 수 있다.
일부 구현들에서, 하나 이상의 지점(618)에서, 비행체(130)는 비행체(130)의 로터들(134A-D)에 의해 제공되는 추력이 실질적으로 없이 올라갈 수 있다. 이런 배열로 인해, 비행체(130)는 상승 동안 감속할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 지점(618)에서, 비행체(130)의 로터들(134A-D)은 차단될 수 있다. 본 개시 내용에 사용되는 "실질적으로 없이" 용어는 본 명세서에 설명된 소정 비행 모드들 사이의 천이에 크게 영향을 미치지 않는 것이 없음을 정확히 지칭하고/지칭하거나 이로부터의 하나 이상의 편차들을 지칭한다.
더욱이, 일부 구현들에서, 비행체(130)는 상승 동안 부착된 흐름을 가질 수 있다. 그리고 그와 같은 구현에서, 비행체(130)의 하나 이상의 제어 표면의 유효성은 유지될 수 있다. 또한, 그러한 구현에서, 예(600)는 비행체(130)가 상승 동안 부착된 흐름을 갖도록, 상승의 최대 각도를 선택하는 것을 포함할 수 있다. 더욱이, 그러한 구현에서, 예(600)는 상승의 최대 각도에 기초하여 비행체의 피치 각도를 조절하고/하거나 상승의 최대 각도에 기초하여 비행체(130)의 추력을 조절하는 것을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 비행체(130)의 추력을 조절하는 것은 비행체(130)의 로터들(134A-D) 중 하나 이상의 차동 추력을 이용하는 것을 포함할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 지점(614)에서 비행체(130)는 속도 V61과 피치 각도 PA61을 가질 수 있고; 지점(618A)에서 비행체(130)는 속도 V62와 피치 각도 PA62를 가질 수 있고; 지점(618B)에서 비행체(130)는 속도 V63과 피치 각도 PA63을 가질 수 있다.
일부 구현들에서, 상승의 각도 AA2는 지점(618A) 이전에 선택될 수 있다. 이런 배열로 인해, 피치 각도 PA61 및/또는 피치 각도 PA62는 상승의 각도 AA2에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 피치 각도 PA62와 피치 각도 PA63은 피치 각도 PA61과 동일할 수 있다. 그러나 다른 예들에서, 피치 각도들 PA61, PA62 및 PA63은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, PA61은 PA62 및/또는 PA63보다 더 크거나 작을 수 있고; PA62는 PA63 및/또는 PA61보다 더 크거나 작을 수 있고; PA63은 PA61 및/또는 PA62보다 더 크거나 작을 수 있다. 또한, PA63은 상승 동안 선택되고/되거나 조절될 수 있다. 또한, PA61 및/또는 PA62는 상승 동안 조절될 수 있다.
더욱이, 일부 구현들에서, 속도 V61 및/또는 속도 V62는 상승의 각도 AA2에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 속도 V62와 속도 V63은 속도 V61과 동일할 수 있다. 그러나 다른 예들에서, 속도들 V61, V62, V63은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 속도 V63은 속도 V62보다 작을 수 있고, 속도 V62는 속도 V61보다 작을 수 있다. 또한, 속도들 V61, V62, 및 V63은 상승 동안 선택되고/되거나 조절될 수 있다.
일부 구현들에서, 속도들 V61, V62, 및/또는 V64 중 어느 하나는 비행체(130)의 최소(또는 무) 스로틀에 대응하는 속도일 수 있다. 또한, 일부 구현들에서, 속도 V62에서, 비행체(130)는 전방 비행 방향에서 올라갈 수 있다. 더욱이, 속도 V62에서, 상승의 각도 AA2는 수렴될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 위치(620)는 공중에 있을 수 있으며 실질적으로 지상국(110)의 순풍 방향에 있을 수 있다. 제2 위치(620)는, 제1 위치(610)가 지상국(110)에 대해 지향되는 방식과 유사하게 지상국(110)에 대해 지향될 수 있다.
예를 들어, 제1 위치(610)는 실질적으로 지상(302)에 평행한 축으로부터 제1 각도에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 각도는 축으로부터 30도일 수 있다. 일부 상황들에서, 제1 각도는 방위로서 언급될 수 있고, 제1 각도는 축으로부터 시계 방향으로 30도와 축으로부터 시계 방향으로 330도 사이, 예를 들어, 축으로부터의 시계 방향으로 15도 또는 축으로부터 시계 방향으로 345도일 수 있다.
또 다른 예로서, 제1 위치(610)는 축으로부터 제2 각도에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 제2 각도는 축으로부터 10도일 수 있다. 일부 상황들에서, 제2 각도는 고도로서 언급될 수 있고, 제2 각도는 축 위의 방향에서 10도와 축 아래의 방향에서 10도 사이에 있을 수 있다.
하나 이상의 지점(618)에서, 테더(120)의 장력은 상승 동안 증가할 수 있다. 예를 들어, 지점(618B)에서 테더(120)의 장력은 지점(618A)에서 테더의 장력보다 더 클 수 있고, 지점(618A)에서 테더의 장력은 지점(614)에서 테더의 장력보다 더 클 수 있다.
이런 배열로 인해, 테더(120)의 곡률은 상승 동안 감소할 수 있다. 예를 들어, 지점(618B)에서 테더(120)의 곡률은 지점(618A)에서 테더(120)의 곡률보다 작을 수 있다. 또한, 일부 예들에서, 지점(618A)에서 테더(120)의 곡률은 지점(614)에서 테더(120)의 곡률보다 작을 수 있다.
더욱이, 일부 예들에서, 비행체(130)가 GPS 수신기를 포함할 때, 상승의 각도에서 올라가기 위해 전방 비행 방향에서 비행체(130)를 조작하는 것은 GPS 수신기를 이용하여 비행체의 상승을 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 배열로 인해, 상승 동안 비행체(130)의 궤도의 제어는 향상될 수 있다. 그 결과, 비행체(130)가 경로(616)의 하나 이상의 지점 및/또는 부분을 추종하는 능력은 향상될 수 있다.
또한, 일부 예들에서, 비행체(130)가 적어도 하나의 피토 튜브를 포함할 때, 상승의 각도에서 올라가기 위해 전방 비행 방향에서 비행체(130)를 조작하는 것은 상승 동안 적어도 하나의 피토 튜브를 이용하여 비행체(130)의 받음각 또는 비행체(130)의 사이드 슬립을 모니터링하는 것을 포함할 수 있다. 그러한 배열로 인해, 상승 동안 비행체(130)의 궤도의 제어는 향상될 수 있다. 그 결과, 비행체가 경로(616)의 하나 이상의 지점 및/또는 부분을 추종하는 능력은 향상될 수 있다.
더욱이, 도 6b에 도시된 바와 같이, 지점(614) 및 지점(618)에서 테더(120)의 하부는 지상(302) 위의 미리 결정된 고도(624)일 수 있다. 이런 배열로 인해, 지점(614) 및 지점(618)에서 테더(120)는 지상(302)과 접촉하지 않을 수 있다. 일부 예들에서, 미리 결정된 고도(624)는 미리 결정된 고도(612)보다 작을 수 있다. 그리고 미리 결정된 고도(624)는 미리 결정된 고도(324)보다 더 크고, 작고/작거나 동일할 수 있다. 일부 구현들에서, 미리 결정된 고도(624)는 지상국(110)의 높이의 절반보다 더 클 수 있다. 그리고 적어도 하나의 그와 같은 구현에서, 미리 결정된 고도(624)는 6미터일 수 있다.
예(600)는 전방 비행 방향에서 선회 비행 방향으로 비행체(130)를 천이하는 지점(622)에서 계속된다. 일부 예들에서, 전방 비행 방향에서 선회 비행 방향으로 비행체(130)를 천이하는 것은 비행 기동을 포함할 수 있다. 또한, 전방 비행 방향에서 선회 비행 방향으로 비행체(130)를 천이하는 것은 비행체(130)가15m/s와 같은 임계 속도를 가질 때 일어날 수 있다. 일부 구현들에서, 전방 비행 방향에서 선회 비행 방향으로 비행체(130)를 천이하는 것은 속도 V63이 15m/s일 때 일어날 수 있다. 또한, 지점(622)에서 테더(120)의 장력은 지점(618B)에서 테더의 장력보다 더 클 수 있다.
전방 비행 방향에서 선회 비행 방향으로 천이 동안, 비행체(130)는 제3 위치(624)에 배치될 수 있다(일부 예들에서, 제3 위치(624)는 제5 위치로서 언급될 수 있다). 도 6c에 도시된 바와 같이, 제3 위치(624)는 공중에 있을 수 있고 실질적으로 지상국(110)의 순풍 방향에 있을 수 있다. 일부 구현들에서, 제3 위치(624)는 제2 위치(620)와 동일하거나 유사할 수 있다. 제3 위치(624)가 테더 구(304) 상에 실질적으로 있지 않을 때, 지점(622) 이후에 비행체(130)는 실질적으로 테더 구(304) 상에 있는 제4 위치(도시 생략)로 바람에 의해 날아 갈 수 있다.
더욱이, 도 6c에 도시된 바와 같이, 지점(622)에서 테더(120)의 하부는 지상(302) 위의 미리 결정된 고도(626)일 수 있다. 이런 배열로 인해, 지점(626)에서 테더(120)는 지상(302)과 접촉하지 않을 수 있다. 일부 예들에서, 미리 결정된 고도(626)는 미리 결정된 고도(612) 및/또는 미리 결정된 고도(624)보다 더 클 수 있다.
따라서, 예(600)는 테더(120)가 지상(602)과 접촉하지 않을 수 있도록 수행될 수 있다. 그러한 배열로 인해, 테더(120)의 기계적 무결성은 향상될 수 있다. 예를 들어, 테더(120)는 지상(302)에 위치한 객체들에 붙잡히지(또는 엉키지) 않아야 한다. 또 다른 예로서, 테더 구(304)가 본 명세서에 설명된 수역 위에 위치할 때, 테더(120)는 물에 잠기지 않아야 한다. 게다가, 그러한 배열로 인해, 지상국(110) 근처(예를 들어, 테더 구(304)의 일부(304A) 내)에 위치한 하나 이상의 사람의 안전성은 향상될 수 있다.
게다가, 예(600)는 테더(120)의 하부가 미리 결정된 고도(624) 위로 유지되도록 수행될 수 있다. 그러한 배열로 인해, 테더(120)의 기계적 무결성은 본 명세서에 설명되는 바와 같이 향상될 수 있고/있거나 지상국 근처에 위치한 하나 이상의 사람의 안전성은 향상될 수 있다.
더욱이, 지점들(606-622)에 대응하는 하나 이상의 액션은 다양한 상이한 실시예들에서 다양한 상이한 기간들에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 지점(606)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제1 기간에 수행될 수 있고, 지점(608)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제2 기간에 수행될 수 있고, 지점(614)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제3 기간에 수행될 수 있고, 지점(618A)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제4 기간에 수행될 수 있고, 지점(618B)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제5 기간에 수행될 수 있고, 지점(622)에 대응하는 하나 이상의 액션은 제7 기간에 수행될 수 있다. 그러나 다른 예들에서, 지점들(606-622)에 대응하는 하나 이상의 액션 중 적어도 일부 액션은 동시에 수행될 수 있다.
예(600)가 본 개시 내용에 따라서, 도 6a-c를 참고하여 상술되었지만, 지점(608) 및 지점(622)은 실질적으로 테더 구(304)의 일부(304A) 상에 있는 다양한 위치에서 발생할 수 있고, 지점(614) 및 하나 이상의 지점(618)은 테더 구의 일부(304A) 내에 있는 다양한 위치에서 발생할 수 있다.
Ⅲ. 예시적 방법들
A. 선회 비행에서 측풍 비행으로
도 7은 예시적 실시예에 따르는 방법(700)을 설명하는 흐름도이다. 방법(700)은 선회 비행에서 측풍 비행으로 비행체를 천이하는데 이용될 수 있다. 방법(700)과 같은 예시적 방법들은 예를 들어, 도 1에 도시된 비행체(130), 도 2에 도시된 비행체(230), 도 1에 도시된 지상국(110), 및 도 2에 도시된 지상국(210)의 하나 이상의 컴포넌트와 같은 비행체의 컴포넌트 또는 컴포넌트들에 의해 전체 또는 일부로 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(700)은 제어 시스템(248)에 의해 수행될 수 있다. 간결함을 위해, 방법(700)은 일반적으로, 예를 들어 비행체(130) 및/또는 비행체(230)와 같은 비행체에 의해 수행되는 것으로서 설명될 수 있다. 그러나 방법(700)과 같은 예시적 방법들이 본 개시 내용의 범위에서 벗어남이 없이 다른 엔티티들 또는 엔티티들의 조합들에 의해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
블록(702)에 나타난 바와 같이, 방법(700)은 비행체를 선회 비행 방향에서 조작하는 단계를 포함하며, 비행체는 테더에 연결되고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하고, 테더는 지상국에 연결된다. 블록(702)에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 3a을 참고하여 설명된 바와 같이 지점(306)에서 조작될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 조작될 수 있다.
블록(704)에 나타난 바와 같이, 방법(700)은 비행체가 선회 비행 방향에 있는 동안 실질적으로 테더 구 상에 있는 제1 위치에 비행체를 배치하는 단계를 포함하며, 제1 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있다. 블록(704)에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 3a를 참고하여 설명된 바와 같이 지점(308)에 배치될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 배치될 수 있다.
블록(706)에 나타난 바와 같이, 방법(700)은 비행체가 테더 구로부터 이동하도록 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계를 포함하며, 비행체는 부착된 흐름을 갖고, 테더의 장력은 감소된다. 블록(706)에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 3b를 참고하여 설명된 바와 같이 지점(314)에서 천이될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 천이될 수 있다.
블록(708)에 나타난 바와 같이, 방법(700)은 상승의 각도에서 실질적으로 테더 구 상에 있는 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계를 포함하며, 제2 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있다. 블록(708)에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 3b를 참고하여 설명된 바와 같이 하나 이상의 지점(318)에서 조작될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 조작될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예들에서, 비행체는 상승 동안 부착된 흐름을 가질 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 비행체가 상승 동안 부착된 흐름을 갖도록 상승의 최대 각도를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 적어도 하나의 그러한 실시예에서, 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상승의 최대 각도에 기초하여 비행체의 피치 각도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 그러한 실시예에서, 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상승의 최대 각도에 기초하여 비행체의 추력을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 그러한 실시예에서, 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 비행체의 최대 스로틀에 대응하는 속도에서 비행체를 조작하는 단계를 포함할 수 있다.
더욱이, 일부 실시예들에서, 테더의 장력은 상승 동안 증가할 수 있다. 또 다른 일부 실시예들에서, 비행체가 GPS 수신기를 포함할 때, 상승의 각도에서 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 GPS 수신기를 이용하여 비행체의 상승을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
더욱이, 일부 실시예들에서, 비행체가 적어도 하나의 피토 튜브를 포함할 때, 상승의 각도에서 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상승 동안 적어도 하나의 피토 튜브를 이용하여 비행체의 받음각 또는 비행체의 사이드 슬립을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 제2 위치는 실질적으로 제1 위치의 역풍 방향에 있을 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 방법(700)은 테더가 지상과 접촉하지 않도록 수행될 수 있다. 더욱이 일부 실시예들에서, 방법(700)은 테더의 하부가 미리 결정된 고도 위로 유지되도록 수행될 수 있다.
더욱이 일부 실시예들에서, 방법(700)은 전방 비행 방향에서 측풍 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 그와 같은 실시예에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 3b를 참고하여 설명된 바와 같이 지점(322)에서 천이될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 천이될 수 있다.
그리고 일부 실시예들에서, 방법(700)은 비행체를 지상국으로부터 선회 비행 방향에 전개하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 그와 같은 실시예에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 3a를 참고하여 설명된 바와 같이 지점(306)에 전개될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 전개될 수 있다.
B. 측풍 비행에서 선회 비행으로
도 8은 예시적 실시예에 따르는 방법(800)을 설명하는 흐름도이다. 방법(800)은 측풍 비행에서 선회 비행으로 비행체를 천이하는데 이용될 수 있다. 방법(800)과 같은 예시된 방법들은, 도 1에 도시된 비행체(130), 도 2에 도시된 비행체(230), 도 1에 도시된 지상국(110), 및 도 2에 도시된 지상국(210)의 하나 이상의 컴포넌트들과 같은 비행체의 컴포넌트 또는 컴포넌트들에 의해서 전체 또는 일부로 수행될 수 있다. 예를 들어, 방법(800)은 제어 시스템(248)에 의해 수행될 수 있다. 간결함을 위해, 방법(800)은 일반적으로, 예를 들어 비행체(130) 및/또는 비행체(230)와 같은 비행체에 의해 수행되는 것으로 설명될 수 있다. 그러나 방법(800)과 같은 예시적 방법들이 본 개시 내용의 범위를 벗어남이 없이 다른 엔티티들 또는 엔티티들의 조합들에 의해 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
블록(802)에 나타난 바와 같이, 방법(800)은 비행체를 측풍 비행 방향에서 조작하는 단계를 포함하며, 비행체는 테더에 연결되고, 테더는 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하고, 테더는 지상국에 연결된다. 블록(802)에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 6a를 참고하여 설명된 바와 같이 지점(606)에서 조작될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 조작될 수 있다.
블록(804)에 나타난 바와 같이, 방법(800)은 비행체가 측풍 비행 방향에 있는 동안 실질적으로 테더 구 상에 있는 제1 위치에 비행체를 배치하는 단계를 포함하며, 제1 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있다. 블록(804)에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 6a를 참고하여 설명된 바와 같이 지점(608)에 배치될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 배치될 수 있다.
블록(806)에 나타난 바와 같이, 방법(800)은 비행체가 테더 구로부터 이동하도록 측풍 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계를 포함하며, 비행체는 부착된 흐름을 갖고, 테더의 장력은 감소된다. 블록(806)에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 6b를 참고하여 설명된 바와 같이 지점(614)에서 천이될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 천이될 수 있다.
블록(808)에 나타난 바와 같이, 방법(800)은 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계를 포함하며, 제2 위치는 실질적으로 지상국의 순풍 방향에 있다. 블록(808)에서, 비행체는, 비행체가 도 6b를 참고하여 설명된 바와 같이 하나 이상의 지점(618)에서 조작될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 조작될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예들에서, 비행체는 상승 동안 부착된 흐름을 가질 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 비행체가 상승 동안 부착된 흐름을 갖도록 상승의 최대 각도를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 적어도 하나의 그와 같은 실시예에서, 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상승의 최대 각도에 기초하여 비행체의 피치 각도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 그와 같은 실시예에서, 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상승의 최대 각도에 기초하여 비행체의 추력을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 그와 같은 실시예에서, 상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 실질적으로 어떠한 추력도 없이 비행체를 조작하는 단계를 포함할 수 있다.
더욱이, 일부 실시예들에서, 테더의 장력은 상승 동안 증가할 수 있다. 또 다른 일부 실시예들에서, 비행체가 GPS 수신기를 포함할 때, 상승의 각도에서 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 GPS 수신기를 이용하여 비행체의 상승을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
더욱이, 일부 실시예들에서, 비행체가 적어도 하나의 피토 튜브를 포함할 때, 상승의 각도에서 올라가기 위해 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상승 동안 적어도 하나의 피토 튜브를 이용하여 비행체의 받음각 또는 비행체의 사이드 슬립을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 일부 실시예들에서, 제2 위치는 실질적으로 제1 위치의 역풍 방향에 있을 수 있다.
또한, 일부 실시예들에서, 방법(800)은 테더가 지상과 접촉하지 않도록 수행될 수 있다. 더욱이 일부 실시예들에서, 방법(800)은 테더의 하부가 미리 결정된 고도 위로 유지되도록 수행될 수 있다.
그리고 일부 실시예들에서, 방법(800)은 전방 비행 방향에서 선회 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 그러한 실시예에서, 비행체는, 비행체(130)가 도 6c를 참고하여 설명된 바와 같이 지점(622)에서 천이될 수 있는 방식과 동일 또는 유사한 방식으로 천이될 수 있다.
VI. 결론
도면에 도시되는 특정 배열들은 제한하기 위한 것으로 보지 말아야 한다. 다른 실시예들이 주어진 도면에 도시되는 각각의 엘리먼트의 대부분을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 예시된 엘리먼트들 중 일부는 결합되거나 생략될 수 있다. 또 다른 예시적 실시예는 도면에 예시되지 않는 엘리먼트들을 포함할 수 있다.
게다가, 본 명세서에 다양한 양태들 및 실시예들이 개시되었지만, 본 기술의 통상의 기술자에게는 다른 양태들 및 실시예들이 자명할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태들 및 실시예들은 예시를 목적으로 한 것이고 제한적인 것으로 의도된 것이 아니며, 그 진정한 범주 및 사상은 하기 청구범위에 의해 나타나 있다. 본 명세서에 제시된 발명 대상의 사상 또는 범주로부터 벗어나지 않는 한, 다른 실시예들이 활용될 수도 있고 다른 변경들이 이루어질 수도 있다. 본 명세서에 일반적으로 설명되고 도면들에 예시된 바와 같은 본 개시 내용의 양태들은 매우 다양한 상이한 구성들로 배열되고, 치환되고, 조합되고, 분리되고, 설계될 수 있으며, 그 모두가 본 명세서에서 고려됨을 쉽게 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 방법으로서,
    비행체를 선회 비행 방향에서 조작하는 단계 - 상기 비행체는 테더(tether)에 연결되고, 상기 테더는 상기 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구(tether sphere)를 정의하고, 상기 테더는 지상국에 연결됨 -;
    상기 비행체가 상기 선회 비행 방향에 있는 동안, 실질적으로 상기 테더 구 상에 있는 제1 위치에 상기 비행체를 배치하는 단계 - 상기 제1 위치는 실질적으로 상기 지상국의 순풍 방향(downwind)에 있음 -;
    상기 비행체가 상기 테더 구로부터 이동하도록 상기 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 비행체를 천이하는 단계 - 상기 비행체는 부착된 흐름(attached flow)을 갖고, 상기 테더의 장력은 감소됨 -; 및
    상승의 각도에서 실질적으로 상기 테더 구 상에 있는 제2 위치로 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하는 단계 - 상기 제2 위치는 실질적으로 상기 지상국의 순풍 방향에 있음 -
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비행체는 상기 상승 동안 부착된 흐름을 갖는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상승의 각도에서 상기 제2 위치로 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상기 비행체가 상기 상승 동안 상기 부착된 흐름을 갖도록 상승의 최대 각도를 선택하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 상승의 각도에서 상기 제2 위치로 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상기 상승의 최대 각도에 기초하여 상기 비행체의 피치 각도를 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 상승의 각도에서 상기 제2 위치로 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상기 상승의 최대 각도에 기초하여 상기 비행체의 추력을 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 테더의 장력은 상기 상승 동안 증가하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비행체는 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS)(Global Positioning System) 수신기를 포함하고, 상승의 각도에서 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상기 GPS 수신기를 이용하여 상기 비행체의 상승을 모니터링하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 비행체는 적어도 하나의 피토 튜브(pitot tube)를 포함하고, 상승의 각도에서 올라가기 위해 상기 비행체를 전방 비행 방향에서 조작하는 단계는 상기 적어도 하나의 피토 튜브를 이용하여 상기 상승 동안 상기 비행체의 받음각(angle of attack) 또는 상기 비행체의 사이드 슬립(side slip)을 모니터링하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 위치는 실질적으로 상기 제1 위치의 역풍 방향(upwind)에 있는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 테더는 상기 지상과 접촉하지 않는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 테더의 하부가 미리 결정된 고도 위로 유지되는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 전방 비행 방향에서 측풍 비행 방향으로 상기 비행체를 천이하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 시스템으로서,
    지상국에 연결되는 테더 - 상기 테더는 상기 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의함 -;
    상기 테더에 연결되는 비행체; 및
    제어 시스템을 포함하고, 상기 제어 시스템은
    상기 비행체를 선회 비행 방향에서 조작하고;
    상기 비행체가 상기 선회 비행 방향에 있는 동안, 실질적으로 상기 테더 구 상에 있는 제1 위치에 상기 비행체를 배치하고 - 상기 제1 위치는 실질적으로 상기 지상국의 순풍 방향에 있음 -;
    상기 비행체가 상기 테더 구로부터 이동하도록 상기 선회 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 상기 비행체를 천이하고 - 상기 비행체는 부착된 흐름을 갖고, 상기 테더의 장력은 감소됨 -;
    상승의 각도에서 실질적으로 상기 테더 구 상에 있는 제2 위치 - 상기 제2 위치는 실질적으로 상기 지상국의 순풍 방향에 있음 -로 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하도록 구성되는, 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 상승의 각도에서 상기 제2 위치로 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하는 것은 상기 비행체가 상기 상승 동안 상기 부착된 흐름을 갖도록 상승의 최대 각도를 선택하는 것을 포함하는 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 상승의 각도에서 상기 제2 위치로 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하는 것은 상기 상승의 최대 각도에 기초하여 상기 비행체의 피치 각도를 조절하는 것을 포함하는 시스템.
  16. 제13항에 있어서, 상기 상승의 각도에서 상기 제2 위치로 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하는 것은 상기 상승의 최대 각도에 기초하여 상기 비행체의 추력을 조절하는 것을 포함하는 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 상기 테더는 상기 지상과 접촉하지 않는, 시스템.
  18. 제13항에 있어서, 상기 테더의 하부가 미리 결정된 고도 위로 유지되는, 시스템.
  19. 제13항에 있어서, 상기 제어 시스템은 또한 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 측풍 비행 방향으로 천이하도록 구성되는, 시스템.
  20. 방법으로서,
    비행체를 측풍 비행 방향에서 조작하는 단계 - 상기 비행체는 테더에 연결되고, 상기 테더는 상기 테더의 길이에 기초하는 반경을 갖는 테더 구를 정의하고, 상기 테더는 지상국에 연결됨 -;
    상기 비행체가 상기 측풍 비행 방향에 있는 동안, 실질적으로 상기 테더 구 상에 있는 제1 위치에 상기 비행체를 배치하는 단계 - 상기 제1 위치는 실질적으로 상기 지상국의 순풍 방향에 있음 -;
    상기 비행체가 상기 테더 구로부터 이동하도록 상기 측풍 비행 방향에서 전방 비행 방향으로 상기 비행체를 천이하는 단계 - 상기 비행체는 부착된 흐름을 갖고, 상기 테더의 장력은 감소됨 -; 및
    상승의 각도에서 제2 위치로 올라가기 위해 상기 비행체를 상기 전방 비행 방향에서 조작하는 단계 - 상기 제2 위치는 실질적으로 상기 지상국의 순풍 방향에 있음 -
    를 포함하는 방법.
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