WO2023199382A1 - 雷保護システム - Google Patents

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WO2023199382A1
WO2023199382A1 PCT/JP2022/017512 JP2022017512W WO2023199382A1 WO 2023199382 A1 WO2023199382 A1 WO 2023199382A1 JP 2022017512 W JP2022017512 W JP 2022017512W WO 2023199382 A1 WO2023199382 A1 WO 2023199382A1
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WO
WIPO (PCT)
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aircraft
thundercloud
protection system
lightning protection
wire
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/017512
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康宏 神納
和丈 門脇
成是 吉田
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2022/017512 priority Critical patent/WO2023199382A1/ja
Priority to TW112112225A priority patent/TWI839173B/zh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/30—Lightning protection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G01W1/16—Measuring atmospheric potential differences, e.g. due to electrical charges in clouds
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05F—STATIC ELECTRICITY; NATURALLY-OCCURRING ELECTRICITY
    • H05F3/00—Carrying-off electrostatic charges
    • H05F3/04—Carrying-off electrostatic charges by means of spark gaps or other discharge devices

Definitions

  • the present disclosure relates to lightning protection systems.
  • Patent Document 1 describes the location on the ground where the probability of lightning being struck is the highest, the location of the cloud's discharge destination at that time, and A lightning detection method for predicting the direction of discharge current is disclosed.
  • the present disclosure has been made in order to solve such problems, and the purpose of the present disclosure is to prevent lightning from striking electrical equipment by neutralizing the charge of thunderclouds approaching electrical equipment. It is to provide a protection system.
  • a lightning protection system is a lightning protection system for protecting electrical equipment from lightning strikes, and includes at least one processor and a memory that stores a program executed by the at least one processor. . At least one processor receives information regarding at least one thundercloud approaching the protected electrical equipment in accordance with the program. At least one processor uses the received information to establish a location in each thundercloud in which a conductive channel is deployed and an order of thunderclouds in which the conductive channel is deployed.
  • electrical equipment can be prevented from being struck by lightning by deploying a conductive channel in a thundercloud approaching electrical equipment to induce lightning discharge.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a lightning protection system according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an aircraft. It is a diagram showing an example of the configuration of an aircraft. It is a diagram showing the hardware configuration of a control device, a server, and an aircraft.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the operating principle of the lightning protection system according to the first embodiment.
  • 2 is a flowchart illustrating an example of a lightning protection processing procedure executed by an aircraft, a control device, and a server.
  • 3 is a flowchart illustrating a first example of a procedure for setting a flight route.
  • 12 is a flowchart illustrating a second example of a procedure for setting a flight route.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating a third example of a procedure for setting a flight route.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the operating principle of a lightning protection system according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the operating principle of a lightning protection system according to a fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of an aircraft according to Embodiment 5.
  • 2 is a flowchart illustrating an example of a lightning protection processing procedure executed by an aircraft, a control device, and a server. It is a figure showing the whole structure of the lightning protection system concerning Embodiment 6.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the operating principle of a lightning protection system according to a sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the operating principle of a lightning protection system according to Embodiment 7.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of an aircraft according to Embodiment 7.
  • 2 is a flowchart illustrating an example of a lightning protection processing procedure executed by an aircraft, a control device, and a server. It is a figure showing the whole structure of the lightning protection system concerning Embodiment 8.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a lightning protection system 100 according to the first embodiment.
  • a lightning protection system 100 is a system for protecting electrical equipment to be protected from lightning strikes.
  • FIG. 1 shows a wind power plant 5 installed offshore as an example of electrical equipment to be protected.
  • the lightning protection system 100 is configured to neutralize the electric charge accumulated in each thundercloud 6 by inducing lightning discharge in a situation where at least one thundercloud 6 generated on the ocean approaches the wind power plant 5. It is configured. According to this, each thundercloud 6 is prevented from reaching the wind power plant 5, so that lightning strikes on the wind power plant 5 can be prevented.
  • the lightning protection system 100 includes an aircraft 4, a control device 1, and a server 2.
  • the aircraft 4 can communicate with the control device 1 and the server 2 by being communicatively connected to the control device 1 and the server 2 through wireless communication.
  • the aircraft 4 typically includes an airplane.
  • An airplane is a fixed-wing aircraft with a power plant for propulsion.
  • the term "aircraft” is not limited to airplanes, but is a concept that refers to all moving objects that can fly in the atmosphere. Therefore, the aircraft 4 may be a rotary-wing aircraft such as a helicopter, a composite helicopter with fixed wings and rotary wings, or the like.
  • the aircraft 4 is configured to be able to fly unmanned. Specifically, upon receiving various instructions S2 from the control device 1 through wireless communication, the aircraft 4 generates propulsive force by controlling the propulsion power unit according to the received instructions S2.
  • the instruction S2 given from the control device 1 includes an instruction regarding the flight path 7 of the aircraft 4.
  • Aircraft 4 corresponds to an example of a "first aircraft".
  • FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the aircraft 4. As shown in FIG. 2, the aircraft 4 includes a wire 401, a charge detector 402, and at least one lightning rod 403.
  • the wire 401 is made of a conductive material.
  • the wire 401 is normally stored inside the aircraft body and can be deployed outside the aircraft body while the aircraft 4 is in flight. This deployment of wire 401 deploys a conductive channel into the atmosphere.
  • the conductive channels are configured to break down atmospheric insulation and induce lightning discharges within the thundercloud 6 or between the thundercloud 6 and the ocean, as described below.
  • At least one lightning rod 403 is installed on the fuselage of the aircraft 4.
  • a plurality of lightning rods 403 are installed in the fuselage, main wings, and tail of the aircraft, respectively.
  • the thundercloud 6 is a cloud with strong charge separation inside, and has a layer where positive charges accumulate and a layer where negative charges accumulate.
  • the thundercloud 6 has a three-layer structure. Specifically, a positively charged layer exists on the ocean, a negatively charged layer exists above it, and a positively charged layer exists above it.
  • the charge detector 402 is installed at the tip of the fuselage of the aircraft 4 and is configured to detect the charge distribution inside the thundercloud 6 while the aircraft 4 is in flight. For example, the charge detector 402 measures the electric field in space and estimates the charge distribution within the thundercloud 6 based on the measurement result. The charge distribution is not limited to this, and the charge distribution can be detected using a known method described in Patent Document 1 and the like.
  • the charge detector 402 outputs the estimation result of the charge distribution to a control unit (not shown) of the aircraft 4. Note that the charge detector 402 also has the function of a lightning rod. Note that the location where the charge detector 402 is installed is not limited to the tip of the aircraft body.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the aircraft 4. As shown in FIG. 3, the aircraft 4 further includes a control unit 400, a wireless communication device 405, a drive unit 406, and a propulsion mechanism 407.
  • the wireless communication device 405 exchanges various data with each of the control device 1 and the server 2 through wireless communication. Specifically, the wireless communication device 405 receives various instructions transmitted from the control device 1. The wireless communication device 405 transmits various information including identification information of the aircraft 4, position information of the aircraft 4, etc. to the control device 1. Furthermore, the wireless communication device 405 transmits information regarding the charge distribution of the thundercloud 6 detected by the charge detector 402 (charge distribution information) to the server 2 .
  • the propulsion mechanism 407 is a mechanism for generating propulsive force for the aircraft 4, and has a fixed wing including a main wing and a tail, and a power unit for propulsion.
  • the drive unit 406 is controlled by the control unit 400 and drives the propulsion mechanism 407.
  • the control unit 400 receives various instructions given from the control device 1 via the wireless communication device 405.
  • the instructions given by the control device 1 include, in addition to instructions regarding the flight path 7 of the aircraft 4, instructions regarding the position at which the wire 401 is to be deployed.
  • the control unit 400 controls the drive unit 406 so that the aircraft 4 flies along the flight path 7 instructed by the control device 1. Further, the control unit 400 controls the wire 401 so that the wire 401 is deployed at a position instructed by the control device 1.
  • the control unit 400 acquires charge distribution information of the thundercloud 6 detected by the charge detector 402 and transmits the acquired charge distribution information to the server 2 via the wireless communication device 405.
  • the server 2 is configured to perform wireless communication with each of the aircraft 4 and the control device 1.
  • the server 2 receives the charge distribution information S1 of the thundercloud 6 from the aircraft 4, it transmits the charge distribution information of the thundercloud 6 to the control device 1.
  • the server 2 is further configured to be able to communicate with a server 3 outside the lightning protection system 100 via the communication network NW.
  • the communication network NW is typically the Internet.
  • the server 3 includes, for example, a weather data server that provides weather information.
  • the server 2 can acquire weather information in the vicinity of the wind power plant 5, which is the electrical equipment to be protected, from the server 3 via the communication network NW.
  • This weather information includes information regarding the position and moving speed of the thundercloud 6 approaching the wind power plant 5.
  • the weather information acquired by the server 2 includes information regarding a plurality of thunderclouds 6 that are present on the ocean and are moving toward the wind power plant 5.
  • the server 2 transmits the weather information acquired from the server 3 to the control device 1.
  • the server 2 may be configured to acquire charge distribution information of the thundercloud 6 from the server 3 via the communication network NW instead of the aircraft 4.
  • the control device 1 is installed on the ocean or on the ground, and exchanges various data with the server 2 and the aircraft 4 through wireless communication. Specifically, the control device 1 receives weather information around the wind power plant 5 and charge distribution information of the thundercloud 6 from the server 2 . The control device 1 uses the received weather information and the charge distribution information of the thundercloud 6 to set the flight path 7 of the aircraft 4 and also sets the position at which the wire 401 is deployed. Setting of the flight path 7 and the position at which the wire 401 is deployed will be described in detail later.
  • the control device 1 transmits various instructions to the aircraft 4, including the set flight route 7 and the position at which the wire 401 is to be deployed, by performing wireless communication with the aircraft 4. Thereby, the aircraft 4 flies along the flight path 7 instructed by the control device 1. As shown in FIG. 1, the aircraft 4 flies around a plurality of thunderclouds 6 that are approaching the wind power plant 5 along the flight path 7. During flight, the aircraft 4 deploys the wire 401 at a position instructed by the control device 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing the hardware configuration of the control device 1, the server 2, and the aircraft 4.
  • the control device 1 includes a CPU (Central Processing Unit) 101, a ROM (Read Only Memory) 102, a RAM (Random Access Memory) 103, a communication IF (Interface) 104, and a storage device 105.
  • the CPU 101, ROM 102, RAM 103, communication IF 104, and storage device 105 exchange various data via a communication bus.
  • the CPU 101 loads the program stored in the ROM 102 into the RAM 103 and executes it.
  • the program stored in the ROM 102 describes processes to be executed by the control device 1.
  • the communication IF 104 is an input/output device for exchanging signals and data with the aircraft 4 and the server 2.
  • the communication IF 104 receives weather information around the wind power plant 5 and charge distribution information of the thundercloud 6 from the server 2 .
  • the communication IF 104 transmits various instructions to the aircraft 4, including the flight path 7 of the aircraft 4 and the deployment position of the wire 401.
  • the storage device 105 is a storage that stores various information, and stores information on the wind power plant 5, information on the aircraft 4, position information on the aircraft 4, flight route 7 of the aircraft 4, and the like.
  • the storage device 105 is, for example, a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SDD).
  • the server 2 includes a CPU 201, a ROM 202, a RAM 203, a communication IF 204, and a storage device 205.
  • the CPU 201, ROM 202, RAM 203, communication IF 204, and storage device 205 exchange various data via a communication bus.
  • the CPU 201 loads the program stored in the ROM 202 into the RAM 203 and executes it.
  • the program stored in the ROM 202 describes the processing to be executed by the server 2.
  • the communication IF 204 is an input/output device for exchanging signals and data with the aircraft 4 and the control device 1.
  • the communication IF 204 receives weather information near the wind power plant 5 from the server 3 via the communication network NW.
  • the communication IF 204 receives charge distribution information of the thundercloud 6 from the aircraft 4 .
  • the communication IF 204 transmits the received weather information and charge distribution information of the thundercloud 6 to the control device 1 .
  • the storage device 105 is a storage that stores various information, and stores information on the wind power plant 5, information on the aircraft 4, information on the server 3, and the like.
  • the storage device 105 is, for example, an HDD or an SDD.
  • the control unit 400 of the aircraft 4 includes a CPU 410, a ROM 411, a RAM 412, a communication IF 413, and a storage device 414.
  • the CPU 410, ROM 411, RAM 412, communication IF 413, and storage device 414 exchange various data via a communication bus.
  • the CPU 410 loads the program stored in the ROM 411 into the RAM 412 and executes it.
  • the program stored in the ROM 411 describes processes to be executed by the control unit 400.
  • the communication IF 413 is an input/output device for exchanging signals and data with the control device 1 and the server 2.
  • the communication IF 413 transmits charge distribution information of the thundercloud 6 detected by the charge detector 402 to the server 2 .
  • the communication IF 413 receives various instructions from the control device 1 including the flight path 7 and the position at which the wire 401 is deployed.
  • the storage device 414 is a storage that stores various information, including information on the aircraft 4, position information on the aircraft 4, information on the flight path 7 of the aircraft 4 and the position where the wire 401 is deployed, information on the wind power plant 5, and , information on the server 2, etc. are stored.
  • the storage device 414 is, for example, an HDD or an SDD.
  • the aircraft 4 is flying along a flight path 7 instructed by the control device 1.
  • the flight path 7 is set to circle at least one thundercloud 6 that is approaching the wind power plant 5.
  • the aircraft 4 sequentially tours the plurality of thunderclouds 6 along the flight path 7.
  • the aircraft 4 deploys the wire 401 at a position instructed by the control device 1 while flying inside each thundercloud 6.
  • the wire 401 is deployed toward the bottom of the fuselage of the aircraft 4 .
  • the thundercloud 6 is a cloud with strong charge separation inside, and has a three-layer structure consisting of a layer Q1 in which positive charges accumulate, a layer Q2 in which negative charges accumulate, and a layer Q3 in which positive charges accumulate. are doing. Layer Q2 is located above layer Q1, and layer Q3 is located above layer Q2. Aircraft 4 deploys wire 401 in the vicinity of layer Q2. Layer Q2 and layer Q1 are electrically connected via this expanded wire 401 (conductive channel).
  • the wire 401 Since the wire 401 is a conductor, the inside thereof has an equal potential. On the other hand, a large potential difference is generated between the layer Q1 and the layer Q2. Therefore, the electric field between the wire 401 and the layer Q1 is strengthened, and lightning discharge occurs from the layer Q1 toward the wire 401. At the same time, the electric field between the layer Q2 and the wire 401 is also strengthened, so that lightning discharge occurs from the layer Q2 toward the wire 401.
  • a current j flows from the layer Q1 to the layer Q2 via the wire 401.
  • This current j neutralizes and eliminates the positive charges on the layer Q1 and the negative charges on the layer Q2. In this way, by extinguishing the charges accumulated in the layers Q1 and Q2 of the thundercloud 6 before the thundercloud 6 reaches the sky above the wind power plant 5, lightning strikes on the wind power plant 5 can be prevented.
  • FIG. 5 illustrates a case where positive charges are accumulated in the layer Q1 and negative charges are accumulated in the layer Q2, negative charges are accumulated in the layer Q1 and positive charges are accumulated in the layer Q2. In this case, the same effect can be obtained by expanding the wire 401.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a lightning protection process procedure executed by the aircraft 4, the control device 1, and the server 2.
  • step is realized by software processing by the CPU 410 in the aircraft 4, the CPU 101 in the control device 1, and the CPU 201 in the server 2, but the hardware ( (electrical circuit).
  • step will be abbreviated as S.
  • the aircraft 4 flies along the flight path 7 instructed by the control device 1.
  • the aircraft 4 acquires charge distribution information of the thundercloud 6 detected by the charge detector 402.
  • the aircraft 4 acquires charge distribution information of each thundercloud 6.
  • the aircraft 4 transmits the acquired charge distribution information of the thundercloud 6 to the server 2.
  • the server 2 acquires weather information around the wind power plant 5 from the external server 3 via the communication network NW.
  • the weather information includes information regarding the position and moving speed of the thundercloud 6 that is approaching the wind power plant 5.
  • the server 2 receives charge distribution information of the thundercloud 6 from the aircraft 4 in S22.
  • the server 2 transmits weather information around the wind power plant 5 and charge distribution information of the thundercloud 6 to the control device 1.
  • the control device 1 receives weather information near the wind power plant 5 and charge distribution information of the thundercloud 6 from the server 2 in S11.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a first example of the procedure of the flight route setting process (S12).
  • the control device 1 uses the weather information received from the server 2 to determine the time of arrival in the sky above the wind power plant 5 for each thundercloud 6 approaching the wind power plant 5. Predict. When a plurality of thunderclouds 6 are approaching the wind power plant 5, the control device 1 predicts the arrival time of each thundercloud 6. Specifically, the control device 1 uses the current position of each thundercloud 6 and the moving speed of each thundercloud 6 included in the weather information to determine the predicted arrival time of each thundercloud 6 in the sky above the wind power plant 5. Calculate.
  • the control device 1 determines the order in which the aircraft 4 will visit the plurality of thunderclouds 6 based on the predicted arrival time of each thundercloud 6 calculated in S121. In S122, the control device 1 calculates the order in which the plurality of thunderclouds 6 arrive in the sky above the wind power plant 5. Specifically, the control device 1 calculates the arrival order of the plurality of thunderclouds 6 by sorting the predicted arrival times of the plurality of thunderclouds 6 from the earliest to the earliest. Then, the control device 1 determines the patrol order so that the thunderclouds 6 that are higher in arrival order are patrolled first. That is, the determined circulation order matches the arrival order of the plurality of thunderclouds 6.
  • control device 1 sets the flight route 7 of the aircraft 4 based on the tour order determined in S122.
  • the control device 1 sets the flight route 7 so that the aircraft 4 preferentially patrols the thunderclouds 6 that are higher in the patrol order.
  • the control device 1 sets the position at which the wire 401 is deployed in S13.
  • the control device 1 sets the position at which the wire 401 (conductive channel) in each thundercloud 6 is deployed based on the charge distribution information of each thundercloud 6. As shown in FIG. 5, the control device 1 connects the wire 401 for each thundercloud 6 so that the layer in which positive charges accumulate and the layer in which negative charges accumulate are electrically connected via the wire 401. Set the expansion position.
  • control device 1 transmits to the aircraft 4 information indicating the flight path 7 set in S12 and the position to deploy the wire 401 set in S13.
  • the aircraft 4 controls the propulsion mechanism 407 to fly according to the received flight path 7 in S05.
  • the flight path is set based on the order in which each thundercloud 6 arrives at the wind power plant 5. Therefore, the aircraft 4 tours a plurality of thunderclouds 6 in order from the thundercloud 6 with the highest arrival order.
  • the aircraft 4 deploys the wire 401 at the position set by the control device 1.
  • the position at which the wire 401 is deployed is set for each thundercloud 6 based on its charge distribution information.
  • the aircraft 4 deploys the wire 401 at a set position while flying inside each thundercloud 6.
  • lightning discharge occurs inside each thundercloud 6. This lightning discharge causes the charges accumulated in the thundercloud 6 to disappear.
  • the aircraft 4 tours a plurality of thunderclouds 6 according to the flight path set based on the order of arrival of each thundercloud 6 at the wind power plant 5, and conducts electricity within each thundercloud 6.
  • a conductive wire 401 (conductive channel) is deployed to generate a lightning discharge. According to this, it is possible to prevent each thundercloud 6 from reaching the wind power plant 5 and prevent lightning from striking the wind power plant 5.
  • Embodiment 2 a second example of the flight route setting process (S12) for the aircraft 4 shown in FIG. 6 will be described.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a second example of the procedure of the flight route setting process (S12 in FIG. 6).
  • the control device 1 uses the charge distribution information of each thundercloud 6 received from the server 2 to calculate the amount of charge accumulated in each thundercloud 6 approaching the wind power plant 5. do.
  • the amount of charge accumulated in this thundercloud 6 corresponds to the amount of positive or negative charge accumulated in each of the layers Q1 to Q3 shown in FIG.
  • the control device 1 determines the order in which the aircraft 4 visits the plurality of thunderclouds 6 based on the charge amount of each thundercloud 6 calculated in S131. In S132, the control device 1 sorts the electric charges of the plurality of thunderclouds 6 in descending order of the amount of charge. Then, the control device 1 determines the patrol order so that the thunderclouds 6 with the largest amount of charge are patrolled first. That is, the determined order of circulation matches the order of the amount of charge of the plurality of thunderclouds 6.
  • control device 1 sets the flight path of the aircraft 4 based on the tour order determined in S132.
  • the control device 1 sets the flight route 7 so that the aircraft 4 preferentially patrols the thunderclouds 6 that are higher in the patrol order.
  • the control device 1 transmits information indicating the set flight route 7 and the position where the wire 401 is deployed to the aircraft 4 by executing the processes of S13 and S14 in FIG. .
  • the aircraft 4 tours a plurality of thunderclouds 6 in order from the thundercloud 6 with the largest amount of charge, and deploys the wire 401 inside each thundercloud 6. A lightning discharge is induced by the wire 401 and the charge in each thundercloud 6 is neutralized.
  • the aircraft 4 tours a plurality of thunderclouds 6 according to the flight path set based on the order of the charge amount of each thundercloud 6, and generates lightning discharge in each thundercloud 6. . Since lightning discharge is generated preferentially from the thundercloud 6 with a large amount of charge, it is possible to prevent the thundercloud 6 from reaching the wind power plant 5. As a result, it becomes possible to prevent a major accident from occurring at the wind power plant 5 due to a lightning strike.
  • Embodiment 3 a third example of the flight route setting process (S12) for the aircraft 4 shown in FIG. 6 will be described.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a third example of the procedure of the flight route setting process (S12 in FIG. 6).
  • the control device 1 uses the weather information received from the server 2 to calculate the probability of lightning striking the ocean or the ground for each thundercloud 6 approaching the wind power plant 5.
  • the control device 1 determines the order in which the aircraft 4 tours the plurality of thunderclouds 6 based on the probability of lightning strike for each thundercloud 6 calculated in S141. In S142, the control device 1 sorts the lightning strike probabilities of the plurality of thunderclouds 6 in descending order of probability. Then, the control device 1 determines the patrol order so that thunderclouds 6 with a high probability of being struck by lightning are patrolled first. That is, the determined circulation order matches the ranking of the lightning strike probabilities of the plurality of thunderclouds 6.
  • control device 1 sets the flight route 7 of the aircraft 4 based on the tour order determined in S142.
  • the control device 1 sets the flight route 7 so that the aircraft 4 preferentially patrols the thunderclouds 6 that are higher in the patrol order.
  • control device 1 transmits information indicating the flight route 7 and the deployed position of the wire 401 to the aircraft 4 by executing the processes of S13 and S14 in FIG.
  • the aircraft 4 tours a plurality of thunderclouds 6 in order from the thundercloud 6 with the highest probability of being struck by lightning, and deploys the wire 401 inside each thundercloud 6.
  • the aircraft 4 tours a plurality of thunderclouds 6 according to the flight path 7 that is set based on the order of the probability of lightning strike occurring in each thundercloud 6, and discharges lightning at each thundercloud 6. to occur.
  • the aircraft 4 By generating lightning discharge preferentially from thunderclouds 6 with a high probability of lightning strikes, it is possible to prevent the thunderclouds 6 from reaching the wind power plant 5. As a result, it becomes possible to prevent the wind power plant 5 from being struck by lightning.
  • Embodiment 4 In the first embodiment, the aircraft 4 deploys the wire 401 inside the thundercloud 6 so as to electrically connect the layer Q1 where positive charges accumulate and the layer Q2 where negative charges accumulate (Fig. 5) was explained. In Embodiment 4, another configuration example regarding the deployed position of the wire 401 will be described. Note that the configuration of the lightning protection system 100 according to the fourth embodiment is the same as the configuration of the lightning protection system 100 according to the first embodiment shown in FIGS. and do not repeat the explanation.
  • the aircraft 4 sequentially patrols a plurality of thunderclouds 6 approaching the wind power plant 5 along a flight path 7 instructed by the control device 1.
  • the flight route 7 is set using any of the setting processes of the first to third examples described above (see FIGS. 7 to 9).
  • the thundercloud 6 has a three-layer structure consisting of a layer Q1 in which positive charges are accumulated, a layer Q2 in which negative charges are accumulated, and a layer Q3 in which positive charges are accumulated.
  • Layer Q2 is located above layer Q1
  • layer Q3 is located above layer Q2.
  • the aircraft 4 While patrolling each thundercloud 6, the aircraft 4 deploys the wire 401 at a position instructed by the control device 1.
  • the aircraft 4 flies below the thundercloud 6, that is, below the layer Q1, and deploys the wire 401 at this position.
  • the wire 401 is deployed between the cloud base of the thundercloud 6 and the sea surface 8. Note that the lower end of the wire 401 is not in contact with the sea surface 8.
  • the wire 401 is electrically connected to a lightning rod 403 installed on the fuselage of the aircraft 4. Therefore, the wire 401 and the lightning rod 403 are at the same potential. Furthermore, since the wire 401 is a conductor, the inside thereof has an equal potential.
  • the electric field between the lightning rod 403 and the layer Q1 is strengthened, and lightning discharge occurs from the layer Q1 toward the lightning rod 403.
  • the electric field between the wire 401 and the sea surface 8 is also strengthened, so that lightning discharge occurs from the wire 401 toward the sea surface 8.
  • a current j flows from the layer Q1 toward the sea surface 8 via the lightning rod 403 and the wire 401. This current j neutralizes the positive charges in the layer Q1, so that the positive charges disappear. In this way, by extinguishing the charges accumulated in the layer Q1 of the thundercloud 6 before the thundercloud 6 reaches the sky above the wind power plant 5, it is possible to prevent the wind power plant 5 from being struck by lightning.
  • the wire 401 having a short overall length can be used for the thundercloud 6 with a low cloud base to generate the lightning discharge.
  • FIG. 10 illustrates the case where positive charges are accumulated in the layer Q1, the same effect can be obtained by expanding the wire 401 even when negative charges are accumulated in the layer Q1.
  • Embodiment 5 In the first to fourth embodiments described above, a configuration has been described in which a lightning discharge is generated by deploying the conductive wire 401 inside the thundercloud 6 or between the bottom of the thundercloud 6 and the sea surface 8. In Embodiment 5, a configuration in which lightning discharge is generated using laser light will be described.
  • the configuration of lightning protection system 100 according to Embodiment 5 is the same as the configuration of lightning protection system 100 according to Embodiment 1, except for the configuration of aircraft 4, so the same elements are denoted by the same reference numerals. and do not repeat the explanation.
  • the aircraft 4 sequentially tours a plurality of thunderclouds 6 approaching the wind power plant 5 along the flight path instructed by the control device 1. Note that the flight route is set using any of the setting processes of the first to third examples described above (see FIGS. 7 to 9).
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the aircraft 4 included in the lightning protection system 100 according to the fifth embodiment.
  • the aircraft 4 includes a charge detector 402, a lightning rod 403, a laser oscillator 404, a control section 400, a wireless communication device 405, a drive section 406, and a propulsion mechanism 407.
  • the aircraft 4 according to the fifth embodiment differs from the aircraft 4 according to the first embodiment (see FIG. 2) in that it includes a laser oscillator 404 instead of the wire 401.
  • a laser oscillator 404 generates laser light.
  • the laser oscillator 404 includes an excitation source, a laser medium, and a resonator.
  • the control unit 400 receives various instructions given from the control device 1 via the wireless communication device 405.
  • the instructions given from the control device 1 include instructions regarding the flight path 7 of the aircraft 4 and instructions regarding the generation position of the laser beam.
  • the control unit 400 controls the drive unit 406 so that the aircraft 4 flies along the flight path 7 instructed by the control device 1. Further, the control unit 400 controls the laser oscillator 404 so as to generate a laser beam at a position instructed by the control device 1.
  • the thundercloud 6 has a three-layer structure consisting of a layer Q1 where positive charges accumulate, a layer Q2 where negative charges accumulate, and a layer Q3 where positive charges accumulate. Layer Q2 is located above layer Q1, and layer Q3 is located above layer Q2. A large potential difference exists between layer Q1 and layer Q2.
  • the aircraft 4 generates laser light at a position instructed by the control device 1 while flying inside the thundercloud 6. In the example of FIG. 11, the aircraft 4 generates laser light toward the layer Q1 in the vicinity of the layer Q2.
  • a plasma channel L is formed between layer Q2 and layer Q1.
  • the plasma channel L corresponds to the "conductive channel” noisychi embodiment.
  • the layer Q2 and the layer Q1 are electrically connected via the plasma channel L.
  • the electric field between the plasma channel L and the layer Q1 is strengthened, and a lightning discharge is generated from the layer Q1 toward the wire 401.
  • the electric field between the layer Q2 and the plasma channel L is also strengthened, so that lightning discharge occurs from the layer Q2 toward the plasma channel L.
  • FIG. 11 illustrates a case where positive charges are accumulated in the layer Q1 and negative charges are accumulated in the layer Q2, negative charges are accumulated in the layer Q1 and positive charges are accumulated in the layer Q2. In other cases, the same effect can be obtained by generating laser light.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a lightning protection process procedure executed by the aircraft 4, the control device 1, and the server 2.
  • processes executed by the aircraft 4 are shown on the left
  • processes executed by the control device 1 are shown in the center
  • processes executed by the server 2 are shown on the right.
  • the flowchart of the process executed by the control device 1 shown in FIG. 13 is obtained by replacing S13 and S14 in the flowchart shown in FIG. 6 with S13A and S14A, respectively.
  • the flowchart of the process executed by the aircraft 4 shown in FIG. 13 is obtained by replacing S04 and S06 in the flowchart shown in FIG. 6 with S04A and S06A, respectively.
  • the control device 1 When the control device 1 receives the weather information near the wind power plant 5 and the charge distribution information of the thundercloud 6 from the server 2 in S11, the control device 1 receives the received weather information and the charge distribution information of the thundercloud 6 in S12.
  • the flight path 7 of the aircraft 4 is set using .
  • the flight route 7 can be set using any of the setting processes of the first to third examples described above (see FIGS. 7 to 9).
  • the control device 1 sets the position where laser light is generated in S13A.
  • the control device 1 sets the generation position of laser light in each thundercloud 6 based on the charge distribution information of each thundercloud 6. As shown in FIG. 11, the control device 1 controls the laser beam so that for each thundercloud 6, a layer in which positive charges accumulate and a layer in which negative charges accumulate are electrically connected via the plasma channel L. Set the location of occurrence.
  • control device 1 transmits to the aircraft 4 information indicating the flight path 7 set in S12 and the laser beam generation position set in S13A.
  • the aircraft 4 upon receiving the information indicating the flight path 7 and the laser beam generation position from the control device 1, the aircraft 4 controls the propulsion mechanism 407 to fly according to the received flight path 7 in S05.
  • the aircraft 4 tours the plurality of thunderclouds 6 in order from the thundercloud 6 with the highest arrival order.
  • the aircraft 4 causes the laser oscillator 404 to generate a laser beam at the generation position set by the control device 1.
  • the generation position of the laser beam is set for each thundercloud 6 based on its charge distribution information. While flying inside each thundercloud 6, the aircraft 4 generates a laser beam at a set generation position to form a plasma channel L. By forming the plasma channel L, lightning discharge occurs inside each thundercloud 6. This lightning discharge causes the charges accumulated in the thundercloud 6 to disappear.
  • lightning discharge can be generated by controlling the position where the laser beam is generated by the laser oscillator 404, so that lightning discharge can be generated more easily than in a configuration in which the wire 401 is expanded. It becomes possible to generate
  • FIG. 11 describes a configuration example in which the aircraft 4 generates laser light inside the thundercloud 6 so as to electrically connect the layer Q1 where positive charges accumulate and the layer Q2 where negative charges accumulate.
  • the position where the laser beam is generated is not limited to this.
  • Lightning discharge can also be generated by a configuration in which laser light is generated between the cloud base of the thundercloud 6 and the sea surface 8, following the configuration example shown in FIG.
  • Embodiment 6 In the first to fourth embodiments described above, a configuration in which one aircraft 4 is flown to generate lightning discharge has been described. In Embodiment 6, a configuration will be described in which two aircraft 4 are flown to generate lightning discharge.
  • FIG. 14 is a diagram showing the overall configuration of a lightning protection system 100 according to the sixth embodiment.
  • the lightning protection system 100 according to the sixth embodiment differs from the lightning protection system 100 according to the first embodiment shown in FIG. 1 in that it includes two aircraft 4A and 4B. Note that each of the aircraft 4A and 4B has basically the same configuration as the aircraft 4.
  • the aircraft 4A and the aircraft 4B are connected by a wire 401.
  • a first end of wire 401 is connected to aircraft 4A, and a second end of wire 401 is connected to aircraft 4B.
  • the length of the wire 401 can be adjusted by controlling the distance between the aircraft 4A and the aircraft 4B.
  • Aircraft 4A corresponds to an example of a "first aircraft”
  • aircraft 4B corresponds to an example of a "second aircraft.”
  • the server 2 Upon receiving the charge distribution information of the thundercloud 6 from each of the aircraft 4A and 4B, the server 2 transmits the charge distribution information of the thundercloud 6 to the control device 1. The server 2 further acquires weather information near the wind power plant 5 from the server 3 via the communication network NW and transmits it to the control device 1. Note that the server 2 may be configured to acquire charge distribution information of the thundercloud 6 from the server 3 instead of the aircraft 4A, 4B.
  • the control device 1 uses the weather information near the wind power plant 5 and the charge distribution information of the thundercloud 6 received from the server 2 to set the flight path 7 of the aircraft 4A, 4B, and also sets the deployment position of the wire 401. .
  • the control device 1 transmits various instructions including the set flight route 7 and the deployment position of the wire 401 to the aircraft 4A, 4B by wirelessly communicating with the aircraft 4A, 4B.
  • Each of the aircraft 4A and 4B flies a flight path 7 instructed by the control device 1. As shown in FIG. 14, the aircraft 4A and 4B fly along the flight path 7 so as to circle around the thundercloud 6 that is approaching the wind power plant 5. During flight, the aircraft 4A, 4B deploys the wire 401 at a position instructed by the control device 1.
  • the aircraft 4A and 4B are flying along the flight path 7 instructed by the control device 1.
  • the aircraft 4 sequentially tours the plurality of thunderclouds 6 along the flight path 7.
  • the aircraft 4A and 4B deploy the wire 401 at a position instructed by the control device 1 while flying inside each thundercloud 6.
  • Wire 401 is deployed between aircraft 4A and aircraft 4B.
  • the thundercloud 6 has a three-layer structure consisting of a layer Q1 where positive charges accumulate, a layer Q2 where negative charges accumulate, and a layer Q3 where positive charges accumulate.
  • Layer Q2 is located above layer Q1
  • layer Q3 is located above layer Q2.
  • Aircraft 4A flies near layer Q2.
  • Aircraft 4B flies near layer Q1.
  • the layer Q2 and the layer Q1 are electrically connected via the wire 401.
  • the electric field between the wire 401 and the layer Q1 is strengthened, and a lightning discharge is generated from the layer Q1 toward the wire 401.
  • the electric field between the layer Q2 and the wire 401 is also strengthened, so that lightning discharge occurs from the layer Q2 toward the wire 401.
  • FIG. 15 illustrates a case where positive charges are accumulated in the layer Q1 and negative charges are accumulated in the layer Q2, negative charges are accumulated in the layer Q1 and positive charges are accumulated in the layer Q2. In this case, the same effect can be obtained by expanding the wire 401.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a lightning protection processing procedure executed by the aircraft 4, the control device 1, and the server 2.
  • processes executed by the aircraft 4 are shown on the left
  • processes executed by the control device 1 are shown in the center
  • processes executed by the server 2 are shown on the right.
  • the flowchart of the process executed by the control device 1 shown in FIG. 16 is obtained by replacing S12 and S14 in the flowchart shown in FIG. 6 with S12B and S14B, respectively.
  • the flowchart of the process executed by the aircraft 4 shown in FIG. 16 is obtained by replacing S01, S04 to S06 in the flowchart shown in FIG. 6 with S01B and S04B to S06B, respectively.
  • the control device 1 When the control device 1 receives the weather information near the wind power plant 5 and the charge distribution information of the thundercloud 6 from the server 2 in S11, the control device 1 receives the received weather information and the charge distribution information of the thundercloud 6 in S12B.
  • the flight path 7 of each aircraft is set using . Since the aircraft 4A and the aircraft 4B are connected by the wire 401 during flight, the flight path 7 of each aircraft is set to maintain a distance equivalent to the length of the wire 401 from the other aircraft. Furthermore, the flight route 7 can be set using any of the setting processes of the first to third examples described above (see FIGS. 7 to 9).
  • the control device 1 sets the position at which the wire 401 is deployed in S13.
  • the control device 1 sets the deployment position of the wire 401 in each thundercloud 6 based on the charge distribution information of each thundercloud 6. As shown in FIG. 15, the control device 1 connects the wire 401 so that, for each thundercloud 6, a layer where positive charges accumulate and a layer where negative charges accumulate are electrically connected via the wire 401. Set the expansion position.
  • control device 1 transmits information indicating the flight path 7 set in S12B and the deployment position of the wire 401 set in S13 to each of the aircraft 4A and 4B.
  • each aircraft receives information indicating the flight path 7 and the deployment position of the wire 401 from the control device 1, and then controls the propulsion mechanism 407 to fly according to the received flight path 7 in S05B.
  • the aircraft 4A, 4B tours the plurality of thunderclouds 6 in order from the thundercloud 6 with the highest arrival order.
  • the aircraft 4A and 4B deploy the wire 401 at the position set by the control device 1 while flying inside each thundercloud 6.
  • the deployed wire 401 is towed by the aircraft 4A, 4B.
  • lightning discharge occurs inside each thundercloud 6, and the electric charge accumulated in the thundercloud 6 disappears.
  • the wire 401 is deployed inside the thundercloud 6 using the two aircraft 4A and 4B, and the wire 401 is pulled, so the moving speed of the wire 401 can be increased. I can do it. Therefore, even if the time until the scheduled arrival time of the thundercloud 6 at the wind power plant 5 is short, the electric charge of the thundercloud 6 is extinguished before the thundercloud 6 arrives at the wind power plant 5, and lightning strikes the wind power plant 5. can be prevented.
  • Embodiment 7 In Embodiment 7, a configuration will be described in which a lightning discharge is generated using one aircraft 4 and a rocket.
  • the configuration of lightning protection system 100 according to Embodiment 7 is the same as the configuration of lightning protection system 100 according to Embodiment 1, except for the configuration of aircraft 4, so the same elements are denoted by the same reference numerals. and do not repeat the explanation.
  • the aircraft 4 sequentially tours a plurality of thunderclouds 6 approaching the wind power plant 5 along the flight path instructed by the control device 1. Note that the flight route is set using any of the setting processes of the first to third examples described above (see FIGS. 7 to 9).
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of the aircraft 4 included in the lightning protection system 100 according to the seventh embodiment.
  • the aircraft 4 includes a wire 401, a charge detector 402, a lightning rod 403, a control unit 400, a wireless communication device 405, a drive unit 406, a propulsion mechanism 407, and a rocket 408.
  • the aircraft 4 according to the seventh embodiment differs from the aircraft 4 according to the first embodiment (see FIG. 2) in that it includes a rocket 408.
  • a first end of the wire 401 is connected to the fuselage of the aircraft 4, and a second end of the wire 401 is connected to the rocket 408.
  • the rocket 408 is normally stored inside the aircraft body together with the wire 401, and can be dropped to the outside of the aircraft body while the aircraft 4 is in flight. By dropping this rocket 408, the wire 401 is deployed, and as a result, a conductive channel is deployed in the atmosphere.
  • the control unit 400 receives various instructions given from the control device 1 via the wireless communication device 405.
  • the instructions given from the control device 1 include instructions regarding the flight path 7 of the aircraft 4 and instructions regarding the position where the rocket 408 is to be dropped.
  • the control unit 400 controls the drive unit 406 so that the aircraft 4 flies along the flight path 7 instructed by the control device 1. Further, the control unit 400 controls the rocket 408 so that the rocket 408 is dropped from the aircraft 4 at a position instructed by the control device 1.
  • the thundercloud 6 has a three-layer structure consisting of a layer Q1 where positive charges accumulate, a layer Q2 where negative charges accumulate, and a layer Q3 where positive charges accumulate. Layer Q2 is located above layer Q1, and layer Q3 is located above layer Q2. A large potential difference exists between layer Q1 and layer Q2.
  • the aircraft 4 drops the rocket 408 at a position instructed by the control device 1 while flying inside the thundercloud 6.
  • the aircraft 4 drops a rocket 408 toward the layer Q1 in the vicinity of the layer Q2.
  • the second end of the wire 401 moves toward the layer Q1.
  • the wire 401 is developed between the layer Q2 and the layer Q1, and the layer Q2 and the layer Q1 are electrically connected via the wire 401.
  • the electric field between the wire 401 and the layer Q1 is strengthened, and lightning discharge occurs from the layer Q1 toward the wire 401.
  • the electric field between the layer Q2 and the wire 401 is also strengthened, so that lightning discharge occurs from the layer Q2 toward the wire 401.
  • These lightning discharges cause current to flow from layer Q1 to layer Q2 via wire 401. This current neutralizes the positive charges on layer Q1 and the negative charges on layer Q2. In this way, by extinguishing the charges accumulated in the thundercloud 6 before the thundercloud 6 reaches the sky above the wind power plant 5, lightning strikes on the wind power plant 5 can be prevented.
  • FIG. 17 illustrates a case where positive charges are accumulated in the layer Q1 and negative charges are accumulated in the layer Q2, negative charges are accumulated in the layer Q1 and positive charges are accumulated in the layer Q2. In this case, the same effect can be obtained by dropping the rocket 408.
  • FIG. 19 is a flowchart illustrating an example of a lightning protection process procedure executed by the aircraft 4, the control device 1, and the server 2.
  • processes executed by the aircraft 4 are shown on the left
  • processes executed by the control device 1 are shown in the center
  • processes executed by the server 2 are shown on the right.
  • the flowchart of the process executed by the control device 1 shown in FIG. 19 is the one in which S06 in the flowchart shown in FIG. 6 is replaced with S06C.
  • the control device 1 When the control device 1 receives the weather information near the wind power plant 5 and the charge distribution information of the thundercloud 6 from the server 2 in S11, the control device 1 receives the received weather information and the charge distribution information of the thundercloud 6 in S12.
  • the flight path 7 of the aircraft 4 is set using .
  • the flight route 7 can be set using any of the setting processes of the first to third examples described above (see FIGS. 7 to 9).
  • the control device 1 sets the position to deploy the wire 401 in S13.
  • the control device 1 sets the position at which the wire 401 is deployed in each thundercloud 6 based on the charge distribution information of each thundercloud 6. As shown in FIG. 17, the control device 1 connects the wire 401 for each thundercloud 6 so that the layer where positive charges accumulate and the layer where negative charges accumulate are electrically connected via the wire 401. Set the expansion position.
  • control device 1 transmits to the aircraft 4 information indicating the flight path 7 set in S12 and the position to deploy the wire 401 set in S13.
  • the aircraft 4 upon receiving the information indicating the flight path 7 and the position at which the wire 401 is to be deployed from the control device 1, the aircraft 4 controls the propulsion mechanism 407 to fly according to the received flight path 7 in S05.
  • the aircraft 4 tours the plurality of thunderclouds 6 in order from the thundercloud 6 with the highest arrival order.
  • the aircraft 4 deploys the wire 401 by dropping the rocket 408 at the position set by the control device 1.
  • the position at which the rocket 408 is dropped is set for each thundercloud 6 based on its charge distribution information. While flying inside each thundercloud 6, the aircraft 4 drops a rocket 408 at a set occurrence position to deploy a wire 401 (conductive channel). Lightning discharge occurs inside each thundercloud 6, and the electric charge accumulated in the thundercloud 6 disappears.
  • the wire 401 connected to the rocket 408 is deployed in response to the drop of the rocket 408, so the wire 401 can be deployed at high speed. This makes it possible to generate lightning discharge in a short time.
  • FIG. 17 describes a configuration example in which the aircraft 4 deploys the wire 401 inside the thundercloud 6 so as to electrically connect the layer Q1 where positive charges accumulate and the layer Q2 where negative charges accumulate.
  • the position where the wire 401 is deployed is not limited to this.
  • Lightning discharge can also be generated by deploying a wire 401 between the bottom of the thundercloud 6 and the sea surface 8, following the example configuration shown in FIG.
  • Embodiment 8 In the above-described first embodiment, an example of a configuration in which the control device 1 and the aircraft 4 directly communicate wirelessly has been described, but a configuration in which the control device 1 and the aircraft 4 communicate wirelessly via a wireless station may also be used. .
  • FIG. 20 is a diagram showing the overall configuration of a lightning protection system 100 according to Embodiment 8.
  • the lightning protection system 100 according to the eighth embodiment differs from the lightning protection system 100 shown in FIG. 1 in that it includes a wireless station 10.
  • the wireless station 10 is configured to perform wireless communication with the aircraft 4. Furthermore, the wireless station 10 has a function of communicatively connecting to the control device 1 and the server 2 via the communication network NW. Thereby, the control device 1 and the server 2 can communicate with the aircraft 4 via the communication network NW and the radio station 10.
  • the wireless station 10 upon receiving the charge distribution information S1 of the thundercloud 6 from the aircraft 4, the wireless station 10 transmits the charge distribution information S1 to the server 2 via the communication network NW. Further, upon receiving various instructions S2 from the control device 1 via the communication network NW, the radio station 10 transmits the various instructions S2 to the aircraft 4.
  • control device 1 gives various instructions S2 to the aircraft 4 in flight, including the flight path 7 and the position where the conductive channel is to be deployed. 7 may be configured to be given to the aircraft 4 before the aircraft 4 takes off.
  • the configuration in which the charge detector 402 is installed in the aircraft 4 in which the conductive channel is deployed is illustrated, but the charge detector 402 is installed in an aircraft other than the aircraft 4, and the charge detector 402 is installed in the aircraft 4.
  • a configuration may also be adopted in which information regarding the charge distribution of the thundercloud 6 is acquired from.
  • Embodiment 9 the server 2 executes a process of acquiring information regarding the current position, moving speed, and charge distribution of each thundercloud approaching the electrical equipment to be protected, and transmitting the information to the control device 1.
  • the control device 1 uses information received from the server 2 to execute a process of setting the position in which a conductive channel is deployed in each thundercloud and the order of thunderclouds in which the conductive channel is deployed. explained.
  • the process of acquiring the above information and the process of setting the position and order may be performed by either the server 2 or the control device 1.
  • the server 2 may execute the process of acquiring the above information and the process of setting the position and order, and provide the control device 1 with an instruction including the set position and order.
  • the control device 1 may execute the process of acquiring the above information without going through the server 2 and the process of setting the position and order, and control the aircraft 4 according to the set position and order. .
  • the lightning protection system 100 can include at least one processor and a memory that stores a program executed by the at least one processor, and the at least one processor stores a program stored in the memory.
  • the above-mentioned acquisition process and the above-mentioned setting process are executed.

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Abstract

電気設備（５）を落雷から保護するための雷保護システム（１００）は、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサによって実行されるプログラムを記憶するメモリとを備える。少なくとも１つのプロセッサは、プログラムに従って、保護対象の電気設備に接近中の少なくとも１つの雷雲に関する情報を受信する。少なくとも１つのプロセッサは、受信した情報を用いて、各雷雲において導電性チャネルが展開される位置と、前記導電性チャネルが展開される雷雲の順序とを設定する。

Description

雷保護システム
　本開示は、雷保護システムに関する。
　特開平７－１５１８６６号公報（特許文献１）には、雷雲中の電荷分布および雷雲に対する地電位変化分布から、落雷する確率が最大となる地上位置、そのときの雲の放電先の位置、および放電電流の方向を予測する雷電探知方法が開示される。
特開平７－１５１８６６号公報
　特許文献１に記載される方法によれば、最も落雷の起こりやすい位置等の情報を取得することができる一方で、電気設備への落雷を未然に防ぐことができない点が懸念される。
　本開示はかかる問題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、電気設備へ接近中の雷雲の電荷を中和させることによって電気設備の落雷を未然に防ぐことが可能な雷保護システムを提供することである。
　本開示の一態様に係る雷保護システムは、電気設備を落雷から保護するための雷保護システムであって、少なくとも１つのプロセッサと、少なくとも１つのプロセッサによって実行されるプログラムを記憶するメモリとを備える。少なくとも１つのプロセッサは、プログラムに従って、保護対象の電気設備に接近中の少なくとも１つの雷雲に関する情報を受信する。少なくとも１つのプロセッサは、受信した情報を用いて、各雷雲において導電性チャネルが展開される位置と、前記導電性チャネルが展開される雷雲の順序とを設定する。
　本開示によれば、電気設備へ接近中の雷雲において導電性チャネルを展開して雷放電を誘発することにより、電気設備の落雷を未然に防ぐことができる。
実施の形態１に係る雷保護システムの全体構成を示す図である。 航空機の概略的な構成を示す図である。 航空機の構成例を示す図である。 管制装置、サーバおよび航空機のハードウェア構成を示す図である。 実施の形態１に係る雷保護システムの動作原理を説明する図である。 航空機、管制装置およびサーバにより実行される雷保護処理の手順の一例を示すフローチャートである。 飛行経路の設定処理の手順の第１例を示すフローチャートである。 飛行経路の設定処理の手順の第２例を示すフローチャートである。 飛行経路の設定処理の手順の第３例を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る雷保護システムの動作原理を説明する図である。 実施の形態５に係る雷保護システムの動作原理を説明する図である。 実施の形態５に係る航空機の構成例を示す図である。 航空機、管制装置およびサーバにより実行される雷保護処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態６に係る雷保護システムの全体構成を示す図である。 実施の形態６に係る雷保護システムの動作原理を説明する図である。 航空機、管制装置およびサーバにより実行される雷保護処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態７に係る雷保護システムの動作原理を説明する図である。 実施の形態７に係る航空機の構成例を示す図である。 航空機、管制装置およびサーバにより実行される雷保護処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態８に係る雷保護システムの全体構成を示す図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
　実施の形態１．
　＜システム構成＞
　図１は、実施の形態１に係る雷保護システム１００の全体構成を示す図である。
　図１に示すように、実施の形態１に係る雷保護システム１００は、保護対象となる電気設備を落雷から保護するためのシステムである。図１には、保護対象の電気設備として、洋上に設置された風力発電所５が例示されている。雷保護システム１００は、洋上に発生した少なくとも１つの雷雲６が風力発電所５に接近している状況において、雷放電を誘発することにより、各雷雲６に蓄積された電荷を中和するように構成されている。これによると、各雷雲６が風力発電所５に到着することが回避されるため、風力発電所５への落雷を未然に防止することができる。
　図１に示すように、雷保護システム１００は、航空機４と、管制装置１と、サーバ２とを備える。航空機４は、無線通信により、管制装置１およびサーバ２と通信接続されることにより、管制装置１およびサーバ２と通信することができる。
　航空機４は、典型的には飛行機を含む。飛行機とは、推進用の動力装置を備えた固定翼の航空機である。ただし、本明細書において「航空機」とは、飛行機に限定されず、大気中を飛翔することが可能な移動体全般を指す概念である。したがって、航空機４は、ヘリコプターなどの回転翼航空機、または、固定翼および回転翼を備えた複合ヘリコプター等であってもよい。
　航空機４は、無人で飛行可能に構成されている。具体的には、航空機４は、無線通信により、管制装置１から各種指示Ｓ２を受信すると、受信した指示Ｓ２に従って推進用の動力装置を制御することによって推進力を発生する。管制装置１から与えられる指示Ｓ２には、航空機４の飛行経路７に関する指示が含まれている。航空機４は「第１の航空機」の一実施例に対応する。
　図２は、航空機４の概略的な構成を示す図である。図２に示すように、航空機４は、ワイヤ４０１と、電荷検知器４０２と、少なくとも１つの避雷針４０３とを含む。
　ワイヤ４０１は、導電性材料により形成されている。ワイヤ４０１は、通常、機体内部に収納されており、航空機４の飛行中に機体外部へ展開させることが可能となっている。このワイヤ４０１の展開によって、大気中に導電性チャネルが展開される。導電性チャネルは、後述するように、大気中の絶縁を破壊して雷雲６内または、雷雲６と洋上との間に雷放電を誘発するように構成される。
　少なくとも１つの避雷針４０３は、航空機４の機体に設置される。図２の例では、複数の避雷針４０３が機体の胴体、主翼および尾翼にそれぞれ設置されている。
　雷雲６は、内部に強く電荷分離を起こした雲であって、正電荷が蓄積する層と、負電荷が蓄積する層とを有している。図１の例では、雷雲６は３層構造を有している。具体的には、洋上に正電荷層が存在し、その上に負電荷層が存在し、さらその上には正電荷層が存在している。
　電荷検知器４０２は、航空機４の機体の先端部分に設置されており、航空機４の飛行中、雷雲６の内部における電荷分布を検知するように構成されている。例えば、電荷検知器４０２は、空間の電場を測定し、その測定結果に基づいて雷雲６内の電荷分布を推定する。これに限らず、電荷分布は、特許文献１等に記載される公知の手法を用いて検知することができる。電荷検知器４０２は、電荷分布の推定結果を航空機４の制御部（図示せず）に出力する。なお、電荷検知器４０２は、避雷針の機能も備えている。なお、電荷検知器４０２の設置箇所は、機体の先端部分に限定されるものではない。
　図３は、航空機４の構成例を示す図である。図３に示すように、航空機４は、制御部４００、無線通信機４０５、駆動部４０６、および推進機構４０７をさらに含む。
　無線通信機４０５は、無線通信により、管制装置１およびサーバ２の各々と各種データを遣り取りする。具体的には、無線通信機４０５は、管制装置１から送信される各種指示を受信する。無線通信機４０５は、航空機４の識別情報、および航空機４の位置情報等を含む各種情報を管制装置１へ送信する。また、無線通信機４０５は、電荷検知器４０２により検知された雷雲６の電荷分布に関する情報（電荷分布情報）をサーバ２へ送信する。
　推進機構４０７は、航空機４の推進力を発生するための機構であり、主翼および尾翼を含む固定翼と、推進用の動力装置とを有している。駆動部４０６は、制御部４００によって制御され、推進機構４０７を駆動する。
　制御部４００は、無線通信機４０５を介して管制装置１から与えられる各種指示を受信する。管制装置１から与えられる指示には、航空機４の飛行経路７に関する指示に加えて、ワイヤ４０１を展開する位置に関する指示が含まれている。
　制御部４００は、管制装置１から指示された飛行経路７を航空機４が飛行するように、駆動部４０６を制御する。また制御部４００は、管制装置１から指示された位置にてワイヤ４０１が展開されるように、ワイヤ４０１を制御する。
　制御部４００は、電荷検知器４０２により検知される雷雲６の電荷分布情報を取得し、取得された電荷分布情報を、無線通信機４０５を介してサーバ２へ送信する。
　図１に戻って、サーバ２は、航空機４および管制装置１の各々と無線通信を行うように構成される。サーバ２は、航空機４から雷雲６の電荷分布情報Ｓ１を受信すると、雷雲６の電荷分布情報を管制装置１へ送信する。
　サーバ２はさらに、通信網ＮＷを経由して、雷保護システム１００の外部のサーバ３と通信可能に構成されている。通信網ＮＷは、代表的には、インターネットである。サーバ３は、例えば、気象情報を提供する気象データサーバを含む。サーバ２は、通信網ＮＷを介してサーバ３から、保護対象の電気設備である風力発電所５付近の気象情報を取得することができる。
　この気象情報には、風力発電所５に接近している雷雲６の位置および移動速度に関する情報が含まれている。図１の例では、サーバ２が取得する気象情報は、洋上に存在し、かつ、風力発電所５に向かって移動している複数の雷雲６に関する情報を含んでいる。
　サーバ２は、サーバ３から取得した気象情報を管制装置１へ送信する。なお、サーバ２は、航空機４に代えて、通信網ＮＷを介してサーバ３から雷雲６の電荷分布情報を取得する構成としてもよい。
　管制装置１は、洋上または地上に設置されており、無線通信によりサーバ２および航空機４の各々と各種データを遣り取りする。具体的には、管制装置１は、サーバ２から風力発電所５周辺の気象情報および雷雲６の電荷分布情報を受信する。管制装置１は、受信した気象情報および雷雲６の電荷分布情報を用いて、航空機４の飛行経路７を設定するとともに、ワイヤ４０１を展開する位置を設定する。飛行経路７およびワイヤ４０１を展開する位置の設定については、後ほど詳しく説明する。
　管制装置１は、航空機４と無線通信を行うことにより、設定された飛行経路７およびワイヤ４０１を展開する位置を含む各種指示を航空機４へ送信する。これにより、航空機４は、管制装置１によって指示された飛行経路７を飛行する。図１に示すように、飛行経路７に従って、航空機４は、風力発電所５に接近中の複数の雷雲６を巡回するように飛行する。飛行中、航空機４は、管制装置１から指示された位置にてワイヤ４０１を展開する。
　図４は、管制装置１、サーバ２および航空機４のハードウェア構成を示す図である。
　図４に示すように、管制装置１は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）１０３と、通信ＩＦ（Interface）１０４と、記憶装置１０５とを含む。ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、通信ＩＦ１０４、および記憶装置１０５は、通信バスを介して各種データを遣り取りする。
　ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されているプログラムをＲＡＭ１０３に展開して実行する。ＲＯＭ１０２に格納されているプログラムには、管制装置１によって実行される処理が記述されている。
　通信ＩＦ１０４は、航空機４およびサーバ２と信号およびデータを遣り取りするための入出力装置である。通信ＩＦ１０４は、サーバ２から、風力発電所５周辺の気象情報および雷雲６の電荷分布情報を受信する。通信ＩＦ１０４は、航空機４の飛行経路７およびワイヤ４０１の展開位置を含む各種指示を航空機４へ送信する。
　記憶装置１０５は、各種情報を記憶するストレージであって、風力発電所５の情報、航空機４の情報、航空機４の位置情報、および航空機４の飛行経路７等を記憶する。記憶装置１０５は、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard　Disk　Drive）またはソリッドステートドライブ（ＳＤＤ：Solid　State　Drive）等である。
　サーバ２は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、通信ＩＦ２０４と、記憶装置２０５とを含む。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、通信ＩＦ２０４、および記憶装置２０５は、通信バスを介して各種データを遣り取りする。
　ＣＰＵ２０１は、ＲＯＭ２０２に格納されているプログラムをＲＡＭ２０３に展開して実行する。ＲＯＭ２０２に格納されているプログラムには、サーバ２によって実行される処理が記述されている。
　通信ＩＦ２０４は、航空機４および管制装置１と信号およびデータを遣り取りするための入出力装置である。通信ＩＦ２０４は、通信網ＮＷを介してサーバ３から風力発電所５付近の気象情報を受信する。通信ＩＦ２０４は、航空機４から雷雲６の電荷分布情報を受信する。通信ＩＦ２０４は、受信した気象情報および雷雲６の電荷分布情報を管制装置１へ送信する。
　記憶装置１０５は、各種情報を記憶するストレージであって、風力発電所５の情報、航空機４の情報、およびサーバ３の情報等を記憶する。記憶装置１０５は、例えば、ＨＤＤまたはＳＤＤ等である。
　航空機４の制御部４００は、ＣＰＵ４１０と、ＲＯＭ４１１と、ＲＡＭ４１２と、通信ＩＦ４１３と、記憶装置４１４とを含む。ＣＰＵ４１０、ＲＯＭ４１１、ＲＡＭ４１２、通信ＩＦ４１３および記憶装置４１４は、通信バスを介して各種データを遣り取りする。
　ＣＰＵ４１０は、ＲＯＭ４１１に格納されているプログラムをＲＡＭ４１２に展開して実行する。ＲＯＭ４１１に格納されているプログラムには、制御部４００によって実行される処理が記述されている。
　通信ＩＦ４１３は、管制装置１およびサーバ２と信号およびデータを遣り取りするための入出力装置である。通信ＩＦ４１３は、電荷検知器４０２により検知された雷雲６の電荷分布情報をサーバ２へ送信する。通信ＩＦ４１３は、飛行経路７およびワイヤ４０１を展開する位置を含む各種指示を管制装置１から受信する。
　記憶装置４１４は、各種情報を記憶するストレージであって、航空機４の情報、航空機４の位置情報、航空機４の飛行経路７およびワイヤ４０１を展開する位置の情報、風力発電所５の情報、ならびに、サーバ２の情報等を記憶する。記憶装置４１４は、例えば、ＨＤＤまたはＳＤＤ等である。
　＜動作原理＞
　次に、図５を用いて、実施の形態１に係る雷保護システム１００の動作原理について説明する。
　図１に示したように、航空機４は、管制装置１から指示された飛行経路７を飛行している。飛行経路７は、風力発電所５に接近中の少なくとも１つの雷雲６を巡回するように設定されている。複数の雷雲６が接近している場合には、航空機４は、飛行経路７に沿って、複数の雷雲６を順に巡回する。
　図５に示すように、航空機４は、各雷雲６の内部を飛行中、管制装置１から指示された位置にてワイヤ４０１を展開する。ワイヤ４０１は、航空機４の機体の下方に向かって展開される。
　雷雲６は、内部に強く電荷分離を起こした雲であって、正電荷が蓄積する層Ｑ１と、負電荷が蓄積する層Ｑ２と、正電荷が蓄積する層Ｑ３とからなる３層構造を有している。層Ｑ２は層Ｑ１の上方に位置し、層Ｑ３は層Ｑ２の上方に位置している。航空機４は、層Ｑ２の近傍においてワイヤ４０１を展開する。この展開されたワイヤ４０１（導電性チャネル）を媒介として、層Ｑ２と層Ｑ１とが電気的に接続される。
　ワイヤ４０１は、導電体であるため、その内部が等電位となっている。一方、層Ｑ１と層Ｑ２との間には大きな電位差が生じている。そのため、ワイヤ４０１と層Ｑ１との間の電界が強められて、層Ｑ１からワイヤ４０１に向かって雷放電が発生する。これと同時に、層Ｑ２とワイヤ４０１との間の電界も強められるため、層Ｑ２からワイヤ４０１に向かって雷放電が発生する。
　これらの雷放電によって、ワイヤ４０１を経由して層Ｑ１から層Ｑ２に向かって電流ｊが流れる。この電流ｊによって層Ｑ１の正電荷および層Ｑ２の負電荷が中和されて消滅する。このように風力発電所５の上空に雷雲６が到達する前に、雷雲６の層Ｑ１，Ｑ２に蓄積した電荷を消滅させることにより、風力発電所５への落雷を防止することができる。
　なお、図５では、層Ｑ１に正電荷が蓄積し、層Ｑ２に負電荷が蓄積している場合を例示したが、層Ｑ１に負電荷が蓄積し、層Ｑ２に正電荷が蓄積している場合においても、ワイヤ４０１の展開によって同様の効果を得ることができる。
　＜処理フロー＞
　図６は、航空機４、管制装置１およびサーバ２により実行される雷保護処理の手順の一例を示すフローチャートである。
　図中、航空機４により実行される処理を左側に示し、管制装置１により実行される処理を中央に示し、サーバ２により実行される処理を右側に示す。各ステップは、航空機４内のＣＰＵ４１０、管制装置１内のＣＰＵ１０１、およびサーバ２内のＣＰＵ２０１によるソフトウェア処理により実現されるが、航空機４、管制装置１およびサーバ２の各々に配置されたハードウェア（電気回路）により実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。
　Ｓ０１において、航空機４は、管制装置１から指示される飛行経路７に沿って飛行する。飛行中、Ｓ０２において、航空機４は、電荷検知器４０２により検知される雷雲６の電荷分布情報を取得する。複数の雷雲６が風力発電所５に接近している場合、航空機４は、各雷雲６の電荷分布情報を取得する。
　Ｓ０３において、航空機４は、取得された雷雲６の電荷分布情報をサーバ２へ送信する。
　Ｓ２１において、サーバ２は、外部のサーバ３から通信網ＮＷを介して、風力発電所５周辺の気象情報を取得する。気象情報は、風力発電所５に接近中の雷雲６の位置および移動速度に関する情報を含んでいる。さらにサーバ２は、Ｓ２２において、航空機４から雷雲６の電荷分布情報を受信する。
　Ｓ２３において、サーバ２は、風力発電所５周辺の気象情報、および雷雲６の電荷分布情報を管制装置１へ送信する。
　管制装置１は、Ｓ１１において、サーバ２から風力発電所５付近の気象情報、および雷雲６の電荷分布情報を受信する。
　Ｓ１２において、管制装置１は、受信した気象情報および雷雲６の電荷分布情報を用いて、航空機４の飛行経路を設定する。図７は、飛行経路の設定処理（Ｓ１２）の手順の第１例を示すフローチャートである。
　図７に示すように、管制装置１は、Ｓ１２１において、サーバ２から受信した気象情報を用いて、風力発電所５に接近中の各雷雲６について、風力発電所５の上空への到着時刻を予測する。複数の雷雲６が風力発電所５に接近している場合には、管制装置１は、各雷雲６の到着時刻を予測する。具体的には、管制装置１は、気象情報に含まれている、各雷雲６の現在位置ならびに各雷雲６の移動速度を用いて、各雷雲６が風力発電所５の上空への到着予測時刻を算出する。
　Ｓ１２２において、管制装置１は、Ｓ１２１で算出された各雷雲６の到着予測時刻に基づいて、航空機４による複数の雷雲６の巡回順序を決定する。Ｓ１２２では、管制装置１は、複数の雷雲６が風力発電所５の上空に到着する順序を算出する。具体的には、管制装置１は、複数の雷雲６の到着予測時刻を早いものから順にソートすることにより、複数の雷雲６の到着順序を算出する。そして、管制装置１は、到着順序が上位の雷雲６から優先的に巡回するように、巡回順序を決定する。すなわち、決定された巡回順序は、複数の雷雲６の到着順序に一致している。
　Ｓ１２３において、管制装置１は、Ｓ１２２で決定された巡回順序に基づいて航空機４の飛行経路７を設定する。管制装置１は、巡回順序が上位の雷雲６から優先的に航空機４が巡回するように飛行経路７を設定する。
　図６に戻って、Ｓ１２にて飛行経路７が設定されると、Ｓ１３において、管制装置１は、ワイヤ４０１を展開する位置を設定する。Ｓ１３では、管制装置１は、各雷雲６の電荷分布情報に基づいて、各雷雲６におけるワイヤ４０１（導電性チャネル）を展開する位置を設定する。図５に示したように、管制装置１は、雷雲６ごとに、正電荷が蓄積する層と負電荷が蓄積する層とがワイヤ４０１を媒介として電気的に接続されるように、ワイヤ４０１を展開する位置を設定する。
　Ｓ１４において、管制装置１は、Ｓ１２で設定された飛行経路７およびＳ１３で設定されたワイヤ４０１を展開する位置を示す情報を航空機４へ送信する。
　Ｓ０４において、航空機４は、管制装置１からの飛行経路７およびワイヤ４０１を展開する位置を示す情報を受信すると、Ｓ０５において、受信された飛行経路７に従って飛行するように、推進機構４０７を制御する。上述したように、飛行経路は、各雷雲６の風力発電所５への到着順序に基づいて設定されている。したがって、航空機４は、到着順序が上位の雷雲６から順に複数の雷雲６を巡回する。
　Ｓ０６において、航空機４は、管制装置１により設定された位置にてワイヤ４０１を展開する。ワイヤ４０１を展開する位置は、雷雲６ごとに、その電荷分布情報に基づいて設定されている。航空機４は、各雷雲６の内部を飛行中、設定された位置にてワイヤ４０１を展開する。ワイヤ４０１が展開されることによって、各雷雲６の内部では雷放電が発生する。この雷放電によって雷雲６に蓄積されている電荷が消滅する。
　このように実施の形態１によれば、航空機４は、各雷雲６の風力発電所５への到着順序に基づいて設定された飛行経路に従って複数の雷雲６を巡回し、各雷雲６内で導電性のワイヤ４０１（導電性チャネル）を展開して雷放電を発生させる。これによると、風力発電所５への各雷雲６の到来を阻止して、風力発電所５への落雷を防止することができる。
　実施の形態２．
　実施の形態２では、図６に示した航空機４の飛行経路の設定処理（Ｓ１２）の第２例について説明する。
　図８は、飛行経路の設定処理（図６のＳ１２）の手順の第２例を示すフローチャートである。
　図８に示すように、管制装置１は、Ｓ１３１において、サーバ２から受信した各雷雲６の電荷分布情報を用いて、風力発電所５に接近中の各雷雲６に蓄積される電荷量を算出する。この雷雲６に蓄積される電荷量は、図５に示した層Ｑ１～Ｑ３の各々に蓄積される正または負の電荷の量に相当する。
　雷雲６の各層に蓄積される電荷量が多くなるに従って、層間の電界強度が大きくなるため、層間の電位差も大きくなる。その結果、落雷により風力発電所５に大きな停電事故を引き起こす可能性が高くなる。大きな停電事故を回避するためには、電荷量が多い雷雲６から優先的に雷放電を発生させて、この雷雲６に蓄積される電荷を中和する必要がある。
　Ｓ１３２において、管制装置１は、Ｓ１３１で算出された各雷雲６の電荷量に基づいて、航空機４による複数の雷雲６の巡回順序を決定する。Ｓ１３２では、管制装置１は、複数の雷雲６の電荷量を多いものから順にソートする。そして、管制装置１は、電荷量が多い雷雲６から優先的に巡回するように、巡回順序を決定する。すなわち、決定された巡回順序は、複数の雷雲６の電荷量の順位に一致している。
　Ｓ１３３において、管制装置１は、Ｓ１３２で決定された巡回順序に基づいて航空機４の飛行経路を設定する。管制装置１は、巡回順序が上位の雷雲６を優先的に航空機４が巡回するように飛行経路７を設定する。
　飛行経路７が設定されると、管制装置１は、図６のＳ１３，Ｓ１４の処理を実行することにより、設定された飛行経路７およびワイヤ４０１を展開する位置を示す情報を航空機４へ送信する。
　航空機４は、図６のＳ０４～Ｓ０６の処理を実行することにより、電荷量が多い雷雲６から順に複数の雷雲６を巡回するとともに、各雷雲６の内部にてワイヤ４０１を展開する。ワイヤ４０１によって雷放電が誘発され、各雷雲６の電荷が中和される。
　このように実施の形態２によれば、航空機４は、各雷雲６の電荷量の順位に基づいて設定された飛行経路に従って複数の雷雲６を巡回し、各雷雲６にて雷放電を発生させる。電荷量の多い雷雲６から優先的に雷放電を発生させるため、当該雷雲６が風力発電所５へ到来することを阻止することができる。その結果、風力発電所５に落雷による大きな事故が派生することを未然に防ぐことが可能となる。
　実施の形態３．
　実施の形態３では、図６に示した航空機４の飛行経路の設定処理（Ｓ１２）の第３例について説明する。
　図９は、飛行経路の設定処理（図６のＳ１２）の手順の第３例を示すフローチャートである。
　図９に示すように、管制装置１は、Ｓ１４１において、サーバ２から受信した気象情報を用いて、風力発電所５に接近中の各雷雲６について、洋上または地表へ落雷する確率を算出する。洋上または地表からの雷雲の高度が低くなるほど、落雷の確率が高くなる。そのため、Ｓ１４１では、管制装置１は、各雷雲６の位置情報に基づいて、雷雲６ごとに、洋上または地表からの高度を算出し、算出された高度を用いて落雷の確率を算出する。図１の例では、管制装置１は、各雷雲６の海面８からの高度に基づいて落雷の確率を算出する。
　Ｓ１４２において、管制装置１は、Ｓ１４１で算出された各雷雲６の落雷の確率に基づいて、航空機４による複数の雷雲６の巡回順序を決定する。Ｓ１４２では、管制装置１は、複数の雷雲６の落雷の確率を高いものから順にソートする。そして、管制装置１は、落雷の確率が高い雷雲６から優先的に巡回するように、巡回順序を決定する。すなわち、決定された巡回順序は、複数の雷雲６の落雷の確率の順位に一致している。
　Ｓ１４３において、管制装置１は、Ｓ１４２で決定された巡回順序に基づいて航空機４の飛行経路７を設定する。管制装置１は、巡回順序が上位の雷雲６から優先的に航空機４が巡回するように飛行経路７を設定する。
　飛行経路７が設定されると、管制装置１は、図６のＳ１３，Ｓ１４の処理を実行することにより、飛行経路７およびワイヤ４０１の展開位置を示す情報を航空機４へ送信する。
　航空機４は、図６のＳ０４～Ｓ０６の処理を実行することにより、落雷の確率が高い雷雲６から順に複数の雷雲６を巡回するとともに、各雷雲６の内部においてワイヤ４０１を展開する。
　このように実施の形態３によれば、航空機４は、各雷雲６の落雷の発生確率の順位に基づいて設定された飛行経路７に従って複数の雷雲６を巡回し、各雷雲６にて雷放電を発生させる。落雷の発生確率が高い雷雲６から優先的に雷放電を発生させることによって、当該雷雲６が風力発電所５へ到来することを阻止することができる。その結果、風力発電所５への落雷を未然に防ぐことが可能となる。
　実施の形態４．
　実施の形態１では、雷雲６の内部にて、航空機４が、正電荷が蓄積する層Ｑ１と負電荷が蓄積する層Ｑ２とを電気的に接続するようにワイヤ４０１を展開する構成例（図５参照）について説明した。実施の形態４では、ワイヤ４０１の展開位置に関する別の構成例について説明する。なお、実施の形態４に係る雷保護システム１００の構成は、図１から図４に示す実施の形態１に係る雷保護システム１００の構成と同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
　＜動作原理＞
　図１０を用いて、実施の形態４に係る雷保護システム１００の動作原理について説明する。
　航空機４は、管制装置１から指示された飛行経路７に沿って、風力発電所５に接近中の複数の雷雲６を順に巡回する。なお、飛行経路７は、上述した第１例から第３例の設定処理（図７から図９参照）のいずれかを用いて設定されたものである。
　図１０に示すように、雷雲６は、正電荷が蓄積する層Ｑ１と、負電荷が蓄積する層Ｑ２と、正電荷が蓄積する層Ｑ３とからなる３層構造を有している。層Ｑ２は層Ｑ１の上方に位置し、層Ｑ３は層Ｑ２の上方に位置している。
　航空機４は、各雷雲６を巡回中、管制装置１から指示された位置にてワイヤ４０１を展開する。実施の形態４では、航空機４は、雷雲６よりも下方、すなわち層Ｑ１の下方に飛行し、この位置にてワイヤ４０１を展開する。ワイヤ４０１は、雷雲６の雲底と海面８との間に展開される。なお、ワイヤ４０１の下端部は海面８に接触していない。
　実施の形態４では、ワイヤ４０１は、航空機４の機体に設置された避雷針４０３に電気的に接続されている。そのため、ワイヤ４０１と避雷針４０３とは同電位となっている。さらに、ワイヤ４０１は、導電体であるため、その内部が等電位となっている。
　一方、層Ｑ１と海面８との間には大きな電位差が存在する。そのため、避雷針４０３と層Ｑ１との間の電界が強められて、層Ｑ１から避雷針４０３に向かって雷放電が発生する。これと同時に、ワイヤ４０１と海面８との間の電界も強められるため、ワイヤ４０１から海面８に向かって雷放電が発生する。
　これらの雷放電によって、避雷針４０３およびワイヤ４０１を経由して層Ｑ１から海面８に向かって電流ｊが流れる。この電流ｊによって層Ｑ１の正電荷が中和されるため、正電荷が消滅する。このように風力発電所５の上空に雷雲６が到達する前に、雷雲６の層Ｑ１に蓄積した電荷を消滅させることによって、風力発電所５への落雷を防止することができる。
　また、実施の形態４では、雷雲６と海面８との間に雷放電を発生させるため、雲底が低い雷雲６に対して全長の短いワイヤ４０１を用いて、雷放電を発生させることができる。
　なお、図１０では、層Ｑ１に正電荷が蓄積している場合を例示したが、層Ｑ１に負電荷が蓄積している場合においてもワイヤ４０１の展開により同様の効果を得ることができる。
　実施の形態５．
　上述した実施の形態１から４では、雷雲６の内部もしくは雷雲６の雲底と海面８との間に導電性のワイヤ４０１を展開させることによって雷放電を発生させる構成について説明した。実施の形態５では、レーザー光を用いて雷放電を発生させる構成について説明する。なお、実施の形態５に係る雷保護システム１００の構成は、航空機４の構成を除いて、実施の形態１に係る雷保護システム１００の構成と同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
　＜動作原理＞
　最初に、図１１を用いて、実施の形態５に係る雷保護システム１００の動作原理について説明する。
　航空機４は、管制装置１から指示された飛行経路に沿って、風力発電所５に接近中の複数の雷雲６を順に巡回する。なお、飛行経路は、上述した第１例から第３例の設定処理（図７から図９参照）のいずれかを用いて設定されたものである。
　図１２は、実施の形態５に係る雷保護システム１００が備える航空機４の構成例を示す図である。図１２に示すように、航空機４は、電荷検知器４０２と、避雷針４０３と、レーザー発振器４０４と、制御部４００、無線通信機４０５、駆動部４０６、および推進機構４０７を含む。実施の形態５に係る航空機４は、ワイヤ４０１に代えて、レーザー発振器４０４を有する点で、実施の形態１に係る航空機４（図２参照）とは異なる。
　レーザー発振器４０４は、レーザー光を発生する。レーザー発振器４０４は、図示は省略するが、励起源、レーザー媒質および共振器を含んで構成される。
　制御部４００は、無線通信機４０５を介して管制装置１から与えられる各種指示を受信する。管制装置１から与えられる指示には、航空機４の飛行経路７に関する指示、および、レーザー光の発生位置に関する指示が含まれている。
　制御部４００は、管制装置１から指示された飛行経路７を航空機４が飛行するように、駆動部４０６を制御する。また制御部４００は、管制装置１から指示された位置にてレーザー光を発生するように、レーザー発振器４０４を制御する。
　図１１に戻って、雷雲６は、正電荷が蓄積する層Ｑ１と、負電荷が蓄積する層Ｑ２と、正電荷が蓄積する層Ｑ３とからなる３層構造を有している。層Ｑ２は層Ｑ１の上方に位置し、層Ｑ３は層Ｑ２の上方に位置している。層Ｑ１と層Ｑ２との間には大きな電位差が存在する。
　航空機４は、雷雲６の内部を飛行中、管制装置１から指示された位置にてレーザー光を発生する。図１１の例では、航空機４は、層Ｑ２の近傍において、層Ｑ１に向けてレーザー光を発生する。
　レーザー光は、大気を電離させてプラズマを発生させる。その結果、層Ｑ２と層Ｑ１との間にプラズマチャネルＬが形成される。プラズマチャネルＬは「導電性チャネル」野市実施例に対応する。
　プラズマチャネルＬは導電性を有するため、プラズマチャネルＬを媒介として、層Ｑ２と層Ｑ１とが電気的に接続される。プラズマチャネルＬと層Ｑ１との間の電界が強められて、層Ｑ１からワイヤ４０１に向かって雷放電が発生する。これと同時に、層Ｑ２とプラズマチャネルＬとの間の電界も強められるため、層Ｑ２からプラズマチャネルＬに向かって雷放電が発生する。
　これらの雷放電によって、プラズマチャネルＬを経由して層Ｑ１から層Ｑ２に向かって電流ｊが流れる。この電流ｊによって層Ｑ１の正電荷および層Ｑ２の負電荷が中和されるため、これらの電荷が消滅する。このように風力発電所５の上空に雷雲６が到達する前に、雷雲６の層Ｑ１，Ｑ２に蓄積した電荷を消滅させることによって、風力発電所５への落雷を防止することができる。
　なお、図１１では、層Ｑ１に正電荷が蓄積し、層Ｑ２に負電荷が蓄積している場合を例示したが、層Ｑ１に負電荷が蓄積し、層Ｑ２に正電荷が蓄積している場合においてもレーザー光を発生することにより同様の効果を得ることができる。
　＜処理フロー＞
　図１３は、航空機４、管制装置１およびサーバ２により実行される雷保護処理の手順の一例を示すフローチャートである。図中、航空機４により実行される処理を左側に示し、管制装置１により実行される処理を中央に示し、サーバ２により実行される処理を右側に示す。
　図１３に示す管制装置１により実行される処理のフローチャートは、図６に示したフローチャートにおけるＳ１３およびＳ１４を、Ｓ１３ＡおよびＳ１４Ａにそれぞれ置き換えたものである。図１３に示す航空機４により実行される処理のフローチャートは、図６に示したフローチャートにおけるＳ０４およびＳ０６を、Ｓ０４ＡおよびＳ０６Ａにそれぞれ置き換えたものである。
　管制装置１は、Ｓ１１において、サーバ２から風力発電所５付近の気象情報、および雷雲６の電荷分布情報を受信すると、Ｓ１２において、管制装置１は、受信した気象情報および雷雲６の電荷分布情報を用いて、航空機４の飛行経路７を設定する。飛行経路７は、上述した第１例から第３例の設定処理（図７から図９参照）のいずれかを用いて設定することができる。
　Ｓ１２にて飛行経路７が設定されると、Ｓ１３Ａにおいて、管制装置１は、レーザー光を発生する位置を設定する。Ｓ１３Ａでは、管制装置１は、各雷雲６の電荷分布情報に基づいて、各雷雲６におけるレーザー光の発生位置を設定する。図１１に示したように、管制装置１は、雷雲６ごとに、正電荷が蓄積する層と負電荷が蓄積する層とがプラズマチャネルＬを媒介として電気的に接続されるように、レーザー光の発生位置を設定する。
　Ｓ１４Ａにおいて、管制装置１は、Ｓ１２で設定された飛行経路７およびＳ１３Ａで設定されたレーザー光の発生位置を示す情報を航空機４へ送信する。
　Ｓ０４Ａにおいて、航空機４は、管制装置１からの飛行経路７およびレーザー光の発生位置を示す情報を受信すると、Ｓ０５において、受信された飛行経路７に従って飛行するように、推進機構４０７を制御する。飛行経路７が各雷雲６の風力発電所５への到着順序に基づいて設定されている場合には、航空機４は、到着順序が上位の雷雲６から順に複数の雷雲６を巡回する。
　Ｓ０６Ａにおいて、航空機４は、管制装置１により設定された発生位置にて、レーザー発振器４０４からレーザー光を発生させる。レーザー光の発生位置は、雷雲６ごとに、その電荷分布情報に基づいて設定されている。航空機４は、各雷雲６の内部を飛行中、設定された発生位置にてレーザー光を発生してプラズマチャネルＬを形成する。プラズマチャネルＬが形成されることによって、各雷雲６の内部では雷放電が発生する。この雷放電によって、雷雲６に蓄積されている電荷が消滅する。
　このように実施の形態５によれば、レーザー発振器４０４によるレーザー光の発生位置を制御することによって雷放電を発生させることができるため、ワイヤ４０１を展開する構成と比較してより簡便に雷放電を発生させることが可能となる。
　なお、図１１では、雷雲６の内部にて、航空機４が、正電荷が蓄積する層Ｑ１と負電荷が蓄積する層Ｑ２とを電気的に接続するようにレーザー光を発生する構成例について説明したが、レーザー光を発生する位置はこれに限定されるものではない。図１０に示した構成例に倣って、雷雲６の雲底と海面８と間にレーザー光を発生する構成としても雷放電を発生させることができる。
　実施の形態６．
　上述した実施の形態１から４では、１機の航空機４を飛行させて雷放電を発生させる構成について説明した。実施の形態６では、２機の航空機４を飛行させて雷放電を発生させる構成について説明する。
　＜システム構成＞
　図１４は、実施の形態６に係る雷保護システム１００の全体構成を示す図である。実施の形態６に係る雷保護システム１００が図１に示した実施の形態１に係る雷保護システム１００と異なる点は、２機の航空機４Ａ，４Ｂを備える点である。なお、航空機４Ａ，４Ｂの各々は、航空機４と基本的に同じ構成を有している。
　図１４に示すように、航空機４Ａと航空機４Ｂとは、ワイヤ４０１によって繋がれている。ワイヤ４０１の第１の端部は航空機４Ａに接続され、ワイヤ４０１の第２の端部は航空機４Ｂに接続されている。なお、ワイヤ４０１の長さは、航空機４Ａおよび航空機４Ｂの間隔を制御することによって調整することが可能となっている。航空機４Ａは「第１の航空機」の一実施例に対応し、航空機４Ｂは「第２の航空機」の一実施例に対応する。
　サーバ２は、航空機４Ａ，４Ｂの各々から雷雲６の電荷分布情報を受信すると、雷雲６の電荷分布情報を管制装置１へ送信する。サーバ２はさらに、通信網ＮＷを介してサーバ３から、風力発電所５付近の気象情報を取得して管制装置１へ送信する。なお、サーバ２は、航空機４Ａ，４Ｂに代えて、サーバ３から雷雲６の電荷分布情報を取得する構成としてもよい。
　管制装置１は、サーバ２から受信した風力発電所５付近の気象情報および雷雲６の電荷分布情報を用いて、航空機４Ａ，４Ｂの飛行経路７を設定するとともに、ワイヤ４０１の展開位置を設定する。管制装置１は、航空機４Ａ，４Ｂと無線通信を行うことにより、設定された飛行経路７およびワイヤ４０１の展開位置を含む各種指示を航空機４Ａ，４Ｂへ送信する。
　航空機４Ａ，４Ｂの各々は、管制装置１によって指示された飛行経路７を飛行する。図１４に示すように、飛行経路７に従って、航空機４Ａ，４Ｂは、風力発電所５に接近中の雷雲６を巡回するように飛行する。飛行中、航空機４Ａ，４Ｂは、管制装置１から指示された位置にてワイヤ４０１を展開する。
　＜動作原理＞
　次に、図１５を用いて、実施の形態６に係る雷保護システム１００の動作原理について説明する。
　図１４に示したように、航空機４Ａ，４Ｂは、管制装置１から指示された飛行経路７を飛行している。複数の雷雲６が風力発電所５に接近している場合、航空機４は、飛行経路７に沿って、複数の雷雲６を順に巡回する。
　図１５に示すように、航空機４Ａ，４Ｂは、各雷雲６の内部を飛行中、管制装置１から指示された位置にてワイヤ４０１を展開する。ワイヤ４０１は、航空機４Ａと航空機４Ｂとの間に展開される。
　雷雲６は、正電荷が蓄積する層Ｑ１と、負電荷が蓄積する層Ｑ２と、正電荷が蓄積する層Ｑ３とからなる３層構造を有している。層Ｑ２は層Ｑ１の上方に位置し、層Ｑ３は層Ｑ２の上方に位置している。航空機４Ａは、層Ｑ２の近傍を飛行する。航空機４Ｂは、層Ｑ１の近傍を飛行する。
　これにより、層Ｑ２と層Ｑ１とは、ワイヤ４０１を媒介として電気的に接続される。ワイヤ４０１と層Ｑ１との間の電界が強められて、層Ｑ１からワイヤ４０１に向かって雷放電が発生する。これと同時に、層Ｑ２とワイヤ４０１との間の電界も強められるため、層Ｑ２からワイヤ４０１に向かって雷放電が発生する。
　これらの雷放電によって、ワイヤ４０１を経由して層Ｑ１から層Ｑ２に向かって電流が流れる。この電流によって層Ｑ１の正電荷および層Ｑ２の負電荷が中和されて消滅する。このように風力発電所５の上空に雷雲６が到達する前に、雷雲６の層Ｑ１，Ｑ２に蓄積した電荷を消滅させることによって、風力発電所５への落雷を防止することができる。
　なお、図１５では、層Ｑ１に正電荷が蓄積し、層Ｑ２に負電荷が蓄積している場合を例示したが、層Ｑ１に負電荷が蓄積し、層Ｑ２に正電荷が蓄積している場合においてもワイヤ４０１の展開によって同様の効果を得ることができる。
　＜処理フロー＞
　図１６は、航空機４、管制装置１およびサーバ２により実行される雷保護処理の手順の一例を示すフローチャートである。図中、航空機４により実行される処理を左側に示し、管制装置１により実行される処理を中央に示し、サーバ２により実行される処理を右側に示す。
　図１６に示す管制装置１により実行される処理のフローチャートは、図６に示したフローチャートにおけるＳ１２，Ｓ１４を、Ｓ１２Ｂ，Ｓ１４Ｂにそれぞれ置き換えたものである。図１６に示す航空機４により実行される処理のフローチャートは、図６に示したフローチャートにおけるＳ０１，Ｓ０４～Ｓ０６を、Ｓ０１Ｂ，Ｓ０４Ｂ～Ｓ０６Ｂにそれぞれ置き換えたものである。
　管制装置１は、Ｓ１１において、サーバ２から風力発電所５付近の気象情報、および雷雲６の電荷分布情報を受信すると、Ｓ１２Ｂにおいて、管制装置１は、受信した気象情報および雷雲６の電荷分布情報を用いて、各航空機の飛行経路７を設定する。航空機４Ａと航空機４Ｂとは飛行中ワイヤ４０１で繋がれているため、各航空機の飛行経路７は、相手の航空機とワイヤ４０１の長さ相当の間隔を保つように設定される。さらに、飛行経路７は、上述した第１例から第３例の設定処理（図７から図９参照）のいずれかを用いて設定することができる。
　Ｓ１２Ｂにて各航空機の飛行経路７が設定されると、Ｓ１３において、管制装置１は、ワイヤ４０１を展開する位置を設定する。Ｓ１３では、管制装置１は、各雷雲６の電荷分布情報に基づいて、各雷雲６におけるワイヤ４０１の展開位置を設定する。図１５に示したように、管制装置１は、雷雲６ごとに、正電荷が蓄積する層と負電荷が蓄積する層とがワイヤ４０１を媒介として電気的に接続されるように、ワイヤ４０１の展開位置を設定する。
　Ｓ１４Ｂにおいて、管制装置１は、Ｓ１２Ｂで設定された飛行経路７およびＳ１３で設定されたワイヤ４０１の展開位置を示す情報を航空機４Ａ，４Ｂの各々へ送信する。
　Ｓ０４Ｂにおいて、各航空機は、管制装置１からの飛行経路７およびワイヤ４０１の展開位置を示す情報を受信すると、Ｓ０５Ｂにおいて、受信された飛行経路７に従って飛行するように、推進機構４０７を制御する。飛行経路７が各雷雲６の風力発電所５への到着順序に基づいて設定されている場合には、航空機４Ａ，４Ｂは、到着順序が上位の雷雲６から順に複数の雷雲６を巡回する。
　Ｓ０６Ｂにおいて、航空機４Ａ，４Ｂは、各雷雲６の内部を飛行中、管制装置１により設定された位置にて、ワイヤ４０１を展開する。展開されたワイヤ４０１は、航空機４Ａ，４Ｂによって牽引される。これにより、各雷雲６の内部では雷放電が発生し、雷雲６に蓄積されている電荷が消滅する。
　このように実施の形態６によれば、２機の航空機４Ａ，４Ｂを用いて雷雲６の内部にワイヤ４０１を展開し、かつ、ワイヤ４０１を牽引するため、ワイヤ４０１の移動速度を速くすることができる。したがって、雷雲６が風力発電所５へ到着する予定時刻までの時間が短い場合であっても、風力発電所５に到着する前に雷雲６の電荷を消滅させて、風力発電所５への落雷を防止することができる。
　実施の形態７．
　実施の形態７では、１機の航空機４およびロケットを利用して雷放電を発生させる構成について説明する。
　なお、実施の形態７に係る雷保護システム１００の構成は、航空機４の構成を除いて、実施の形態１に係る雷保護システム１００の構成と同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
　＜動作原理＞
　最初に、図１７を用いて、実施の形態７に係る雷保護システム１００の動作原理について説明する。
　航空機４は、管制装置１から指示された飛行経路に沿って、風力発電所５に接近中の複数の雷雲６を順に巡回する。なお、飛行経路は、上述した第１例から第３例の設定処理（図７から図９参照）のいずれかを用いて設定されたものである。
　図１８は、実施の形態７に係る雷保護システム１００が備える航空機４の構成例を示す図である。図１８に示すように、航空機４は、ワイヤ４０１と、電荷検知器４０２と、避雷針４０３と、制御部４００と、無線通信機４０５と、駆動部４０６と、推進機構４０７と、ロケット４０８とを含む。実施の形態７に係る航空機４は、ロケット４０８を有する点で、実施の形態１に係る航空機４（図２参照）とは異なる。
　ワイヤ４０１の第１の端部は航空機４の機体に接続され、ワイヤ４０１の第２の端部はロケット４０８に接続されている。ロケット４０８は、通常、機体内部にワイヤ４０１とともに収納されており、航空機４の飛行中に機体外部へ投下させることが可能となっている。このロケット４０８の投下によってワイヤ４０１が展開され、結果的に大気中に導電性チャネルが展開される。
　制御部４００は、無線通信機４０５を介して管制装置１から与えられる各種指示を受信する。管制装置１から与えられる指示には、航空機４の飛行経路７に関する指示、および、ロケット４０８を投下する位置に関する指示が含まれている。
　制御部４００は、管制装置１から指示された飛行経路７を航空機４が飛行するように、駆動部４０６を制御する。また制御部４００は、管制装置１から指示された位置にて航空機４からロケット４０８を投下するように、ロケット４０８を制御する。
　図１７に戻って、雷雲６は、正電荷が蓄積する層Ｑ１と、負電荷が蓄積する層Ｑ２と、正電荷が蓄積する層Ｑ３とからなる３層構造を有している。層Ｑ２は層Ｑ１の上方に位置し、層Ｑ３は層Ｑ２の上方に位置している。層Ｑ１と層Ｑ２との間には大きな電位差が存在する。
　航空機４は、雷雲６の内部を飛行中、管制装置１から指示された位置にてロケット４０８を投下する。図１７の例では、航空機４は、層Ｑ２の近傍において、層Ｑ１に向けてロケット４０８を投下する。ロケット４０８の投下に伴い、ワイヤ４０１の第２の端部が層Ｑ１に向けて移動する。その結果、層Ｑ２と層Ｑ１との間にワイヤ４０１が展開され、ワイヤ４０１を媒介として、層Ｑ２と層Ｑ１とが電気的に接続される。
　ワイヤ４０１と層Ｑ１との間の電界が強められて、層Ｑ１からワイヤ４０１に向かって雷放電が発生する。これと同時に、層Ｑ２とワイヤ４０１との間の電界も強められるため、層Ｑ２からワイヤ４０１に向かって雷放電が発生する。これらの雷放電によって、ワイヤ４０１を経由して層Ｑ１から層Ｑ２に向かって電流が流れる。この電流によって層Ｑ１の正電荷および層Ｑ２の負電荷が中和される。このように風力発電所５の上空に雷雲６が到着する前に、雷雲６に蓄積した電荷を消滅させることによって、風力発電所５への落雷を防止することができる。
　なお、図１７では、層Ｑ１に正電荷が蓄積し、層Ｑ２に負電荷が蓄積している場合を例示したが、層Ｑ１に負電荷が蓄積し、層Ｑ２に正電荷が蓄積している場合においても、ロケット４０８の投下によって同様の効果を得ることができる。
　＜処理フロー＞
　図１９は、航空機４、管制装置１およびサーバ２により実行される雷保護処理の手順の一例を示すフローチャートである。図中、航空機４により実行される処理を左側に示し、管制装置１により実行される処理を中央に示し、サーバ２により実行される処理を右側に示す。
　図１９に示す管制装置１により実行される処理のフローチャートは、図６に示したフローチャートにおけるＳ０６をＳ０６Ｃに置き換えたものである。
　管制装置１は、Ｓ１１において、サーバ２から風力発電所５付近の気象情報、および雷雲６の電荷分布情報を受信すると、Ｓ１２において、管制装置１は、受信した気象情報および雷雲６の電荷分布情報を用いて、航空機４の飛行経路７を設定する。飛行経路７は、上述した第１例から第３例の設定処理（図７から図９参照）のいずれかを用いて設定することができる。
　Ｓ１２にて飛行経路７が設定されると、Ｓ１３において、管制装置１は、ワイヤ４０１を展開する位置を設定する。Ｓ１３では、管制装置１は、各雷雲６の電荷分布情報に基づいて、各雷雲６におけるワイヤ４０１を展開する位置を設定する。図１７に示したように、管制装置１は、雷雲６ごとに、正電荷が蓄積する層と負電荷が蓄積する層とがワイヤ４０１を媒介として電気的に接続されるように、ワイヤ４０１を展開する位置を設定する。
　Ｓ１４において、管制装置１は、Ｓ１２で設定された飛行経路７およびＳ１３で設定されたワイヤ４０１を展開する位置を示す情報を航空機４へ送信する。
　Ｓ０４において、航空機４は、管制装置１からの飛行経路７およびワイヤ４０１を展開する位置を示す情報を受信すると、Ｓ０５において、受信された飛行経路７に従って飛行するように、推進機構４０７を制御する。飛行経路が各雷雲６の風力発電所５への到着順序に基づいて設定されている場合には、航空機４は、到着順序が上位の雷雲６から順に複数の雷雲６を巡回する。
　Ｓ０６Ｃにおいて、航空機４は、管制装置１により設定された位置にて、ロケット４０８を投下することによりワイヤ４０１を展開する。ロケット４０８を投下する位置は、雷雲６ごとに、その電荷分布情報に基づいて設定されている。航空機４は、各雷雲６の内部を飛行中、設定された発生位置にてロケット４０８を投下してワイヤ４０１（導電性チャネル）を展開する。各雷雲６の内部では雷放電が発生し、雷雲６に蓄積されている電荷が消滅する。
　このように実施の形態５によれば、ロケット４０８の投下に応じてロケット４０８に接続されたワイヤ４０１を展開するため、ワイヤ４０１を高速に展開させることができる。これにより雷放電を短時間で発生させることが可能となる。
　なお、図１７では、雷雲６の内部にて、航空機４が、正電荷が蓄積する層Ｑ１と負電荷が蓄積する層Ｑ２とを電気的に接続するようにワイヤ４０１を展開する構成例について説明したが、ワイヤ４０１を展開する位置はこれに限定されるものではない。図１０に示した構成例に倣って、雷雲６の雲底と海面８と間にワイヤ４０１を展開する構成としても雷放電を発生させることができる。
　実施の形態８．
　上述した実施の形態１では、管制装置１および航空機４が直接的に無線通信を行う構成例について説明したが、無線局を経由して管制装置１および航空機４が無線通信を行う構成としてもよい。
　図２０は、実施の形態８に係る雷保護システム１００の全体構成を示す図である。実施の形態８に係る雷保護システム１００が図１に示した雷保護システム１００と異なる点は、無線局１０を備える点である。
　無線局１０は、航空機４と無線通信を行うように構成される。さらに、無線局１０は、通信網ＮＷを経由して管制装置１およびサーバ２に通信接続する機能を有する。これにより、管制装置１およびサーバ２は、通信網ＮＷおよび無線局１０を介して、航空機４と通信することができる。
　具体的には、無線局１０は、航空機４から雷雲６の電荷分布情報Ｓ１を受信すると、電荷分布情報Ｓ１を通信網ＮＷを経由してサーバ２へ送信する。また、無線局１０は、通信網ＮＷを経由して管制装置１から各種指示Ｓ２を受信すると、各種指示Ｓ２を航空機４へ送信する。
　また、上述した実施の形態１では、飛行中の航空機４に対して、管制装置１が飛行経路７および導電性チャネルを展開する位置を含む各種指示Ｓ２を与える構成について説明したが、少なくとも飛行経路７に関する指示については、航空機４が離陸する前に航空機４に与える構成としてもよい。
　さらに、上述した実施の形態１では、導電性チャネルを展開する航空機４に電荷検知器４０２を設置する構成を例示したが、航空機４とは別の航空機に電荷検知器４０２を設置し、当該航空機から雷雲６の電荷分布に関する情報を取得する構成としてもよい。
　実施の形態９．
　上述した実施の形態１から８では、サーバ２が、保護対象の電気設備に接近中の各雷雲の現在位置、移動速度および電荷分布に関する情報を取得して管制装置１へ送信する処理を実行し、管制装置１が、サーバ２から受信した情報を用いて、各雷雲において導電性チャネルが展開される位置、および、導電性チャネルが展開される雷雲の順序を設定する処理を実行する構成例について説明した。
　しかしながら、上記情報を取得する処理、および、上記位置および順序を設定する処理の各々は、サーバ２および管制装置１の何れによって行われてもよい。例えば、サーバ２が、上記情報を取得する処理と、上記位置および順序を設定する処理とを実行し、設定された位置および順序を含んだ指示を管制装置１に与える構成としてもよい。あるいは、管制装置１が、サーバ２を経由せずに上記情報を取得する処理と、上記位置および順序を設定する処理を実行し、設定された位置および順序に従って航空機４を制御する構成としてもよい。
　換言すると、雷保護システム１００は、少なくとも１つのプロセッサと、当該少なくとも１つのプロセッサによって実行されるプログラムを記憶するメモリとを備えることができ、当該メモリに格納されるプログラムを当該少なくとも１つのプロセッサが実行することにより、上記取得する処理、および上記設定する処理を実行するように構成されている。
　なお、上述した実施の形態および変更例について、明細書内で言及されていない組み合わせを含めて、不都合または矛盾が生じない範囲内で、実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。
　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示により示される技術的範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　管制装置、２，３　サーバ、４，４Ａ，４Ｂ　航空機、５　風力発電所、６　雷雲、７　飛行経路、８　海面、１０　無線局、１００　雷保護システム、１０１，２０１，４１０　ＣＰＵ、１０２，２０２，４１１　ＲＯＭ、１０３，２０３，４１２　ＲＡＭ、１０４，２０４，４１３　通信ＩＦ、１０５，２０５，４１４　記憶装置、４００　制御部、４０１　ワイヤ、４０２　電荷検知器、４０３　避雷針、４０４　レーザー発振器、４０５　無線通信機、４０６　駆動部、４０７　推進機構、４０８　ロケット、ＮＷ　通信網、Ｌ　プラズマチャネル、Ｑ１～Ｑ３　層、ｊ　電流。

Claims (16)

  1. 　電気設備を落雷から保護するための雷保護システムであって、
    　少なくとも１つのプロセッサと、
    　前記少なくとも１つのプロセッサによって実行されるプログラムを記憶するメモリとを備え、
    　前記少なくとも１つのプロセッサは、前記プログラムに従って、
    　　保護対象の電気設備に接近中の少なくとも１つの雷雲に関する情報を受信取得し、
    　　受信取得した前記情報を用いて、各雷雲において導電性チャネルが展開される位置と、前記導電性チャネルが展開される雷雲の順序とを設定する、雷保護システム。
  2. 　前記情報は、各雷雲の現在位置、移動速度および電荷分布に関する情報を含み、
    　前記少なくとも１つのプロセッサは、各雷雲の前記電荷分布に基づいて、各雷雲において前記導電性チャネルが展開される位置を設定する、請求項１に記載の雷保護システム。
  3. 　前記少なくとも１つのプロセッサは、
    　　前記情報を用いて、前記電気設備の上空への各雷雲の到着時刻を予測し、
    　　前記到着時刻の早い雷雲から優先的に前記導電性チャネルが展開されるように、前記導電性チャネルが展開される雷雲の順序を設定する、請求項２に記載の雷保護システム。
  4. 　前記少なくとも１つのプロセッサは、
    　　前記情報を用いて、各雷雲の電荷量を算出し、
    　　前記電荷量の多い雷雲から優先的に前記導電性チャネルが展開されるように、前記導電性チャネルが展開される雷雲の順序を設定する、請求項２に記載の雷保護システム。
  5. 　前記少なくとも１つのプロセッサは、
    　　前記情報を用いて、各雷雲の落雷が発生する確率を算出し、
    　　前記確率が高い雷雲から優先的に前記導電性チャネルが展開されるように、前記導電性チャネルが展開される雷雲の順序を設定する、請求項２に記載の雷保護システム。
  6. 　前記少なくとも１つのプロセッサは、各雷雲の内部または各雷雲の下に、前記導電性チャネルが展開される位置を設定する、請求項２に記載の雷保護システム。
  7. 　前記少なくとも１つのプロセッサは、各雷雲の正電荷が蓄積する層と負電荷が蓄積する層との間に、前記導電性チャネルが展開される位置を設定する、請求項６に記載の雷保護システム。
  8. 　前記少なくとも１つのプロセッサは、各雷雲と地表または洋上との間に、前記導電性チャネルが展開される位置を設定する、請求項６に記載の雷保護システム。
  9. 　前記少なくとも１つのプロセッサと通信接続され、大気中に前記導電性チャネルを展開することが可能に構成された第１の航空機をさらに備え、
    　前記少なくとも１つのプロセッサは、
    　　前記設定された順序に基づいて、前記第１の航空機が前記複数の雷雲を巡回する巡回順序を設定し、
    　　前記第１の航空機が前記巡回順序に従って飛行し、かつ、前記設定された位置にて前記導電性チャネルを展開するように、前記第１の航空機を制御する、請求項１から８のいずれか１項に記載の雷保護システム。
  10. 　前記第１の航空機は、導電性のワイヤを含み、
    　前記第１の航空機は、前記設定された位置にて前記ワイヤを展開する、請求項９に記載の雷保護システム。
  11. 　前記ワイヤによって前記第１の航空機に連結される第２の航空機をさらに備え、
    　前記第２の航空機は、前記少なくとも１つのプロセッサと通信接続され、
    　前記第１の航空機および前記第２の航空機は、前記設定された位置にて前記ワイヤを展開する、請求項１０に記載の雷保護システム。
  12. 　前記第１の航空機は、前記ワイヤの端部に接続されるロケットをさらに含み、
    　前記第１の航空機は、前記設定された位置にて前記ロケットを投下する、請求項１０に記載の雷保護システム。
  13. 　前記第１の航空機は、レーザー発振器を含み、
    　前記レーザー発振器は、前記設定された位置にてレーザー光を発生する、請求項９に記載の雷保護システム。
  14. 　前記第１の航空機は、空間の電場を測定し、その測定結果に基づいて各雷雲の電荷分布を推定する電荷検知器を含み、
    　前記第１の航空機は、前記電荷検知器により推定された各雷雲の電荷分布に関する情報を前記少なくとも１つのプロセッサへ送信する、請求項９に記載の雷保護システム。
  15. 　前記第１の航空機は、機体に設置された少なくとも１つの避雷針をさらに含み、
    　前記少なくとも１つの避雷針は、前記電荷検知器を少なくとも含む、請求項１４に記載の雷保護システム。
  16. 　前記少なくとも１つのプロセッサは、通信網を経由して外部サーバから前記情報を受信する、請求項１に記載の雷保護システム。
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