WO2023238194A1 - ファラデーケージ付き飛行体 - Google Patents

ファラデーケージ付き飛行体 Download PDF

Info

Publication number
WO2023238194A1
WO2023238194A1 PCT/JP2022/022802 JP2022022802W WO2023238194A1 WO 2023238194 A1 WO2023238194 A1 WO 2023238194A1 JP 2022022802 W JP2022022802 W JP 2022022802W WO 2023238194 A1 WO2023238194 A1 WO 2023238194A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor
drone
lightning
faraday cage
propeller
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/022802
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊久 枡田
雅人 丸山
篤 長尾
高志 池田
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to PCT/JP2022/022802 priority Critical patent/WO2023238194A1/ja
Publication of WO2023238194A1 publication Critical patent/WO2023238194A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B64D45/02—Lightning protectors; Static dischargers

Definitions

  • the present invention relates to an aircraft with a Faraday cage.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 disclose techniques for guiding lightning strikes to a safe location using drones.
  • the drone is prevented from crashing due to a direct lightning strike by providing lightning protection to the drone.
  • Non-Patent Document 2 a Faraday cage that surrounds the entire drone is provided as a countermeasure against lightning. This allows the drone to continue flying even after a lightning strike.
  • the present invention has been made in view of the above, and aims to reduce the size and weight of a drone with a Faraday cage.
  • a flying object is a flying object that has a propeller, and includes a lattice-shaped conductor that exposes the propeller to the outside and surrounds a control section of the flying object; A lightning rod for avoiding direct lightning strikes, an insulating attachment part for attaching the conductor to the flying object, and a conductor for connecting the conductor to a ground point on the ground.
  • FIG. 1 is a front view showing an example of a drone with a Faraday cage according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a top view showing an example of the Faraday cage-equipped drone of this embodiment.
  • FIG. 1 is a front view showing an example of a drone with a Faraday cage according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a top view.
  • the Faraday cage-equipped drone shown in Figures 1 and 2 consists of a drone and a Faraday cage.
  • the drone includes a drone body 10 and four propellers 11 placed outside the drone body 10.
  • a control unit for flying the drone is provided within the drone body 10.
  • the Faraday cage includes a conductor 30, a lightning rod 31, a mounting portion 32, a guide wire 33, and control equipment 34.
  • the conductor 30 is arranged outside the periphery of the drone main body 10, excluding the propeller 11.
  • the conductor 30 is a conductor that covers the control unit of the drone and receives lightning strikes instead of the drone.
  • the conductor 30 has a grid-like shape.
  • conductor 30 is comprised of at least two looped wires.
  • the overall shape of the conductor 30 is, for example, elliptical, spherical, or rectangular.
  • the lightning rod 31 is placed at the top and horizontal portions of the conductor 30, respectively.
  • one lightning rod 31 is arranged at the top of the conductor 30 and four lightning rods 31 are arranged at the horizontal part.
  • the length and arrangement of the lightning rod 31 are designed using a lightning rod design method (for example, the rotating sphere method) to avoid direct lightning strikes to the propeller 11 exposed outside the conductor 30.
  • the lightning rod 31 is expandable and retractable. By retracting the lightning rod 31 during storage and transport and extending it immediately before flight, it is possible to improve transportability when moving from the storage location.
  • the Faraday cage By combining the conductor 30 and the lightning rod 31, the Faraday cage can be made smaller and lighter, and the electromagnetic field generated by lightning and direct lightning strikes on the propeller 11 can be prevented.
  • the conductor 30 or the lightning rod 31 is struck by lightning, the electric current is shunted by the conductor 30, and the electric fields due to the current cancel each other out inside the grid-like conductor 30, so that the influence of the electric current on the control unit of the drone can be minimized.
  • the attachment part 32 is an insulating rod member for attaching the conductor 30 to the drone.
  • the legs of the drone are used as the attachment parts 32.
  • the guide wire 33 is a conductor cable that allows the lightning current received by the conductor 30 to flow to the ground.
  • the guide wire 33 connects the lower part of the conductor 30 and the input end of the control equipment 34 on the ground.
  • the control equipment 34 is equipment for controlling the lightning current passing through the guide wire 33.
  • Control equipment 34 is installed on the ground.
  • the control equipment 34 is, for example, a lightning current interrupting device, a lightning rod, a ground structure, or a ground ground.
  • the control equipment 34 may be a grounding point on the ground.
  • a charging facility may be used as the control facility 34 to charge lightning energy.
  • the drone of the present embodiment includes a grid-shaped conductor 30 that exposes the propeller 11 to the outside and surrounds the drone body 10 (control unit), and a grid-shaped conductor 30 that is arranged on the conductor 30 to prevent direct lightning strikes to the propeller 11.
  • It includes a lightning rod 31 for avoiding lightning, an insulating attachment part 32 for attaching the conductor 30 to the drone, and a guide wire 33 for connecting the conductor 30 and control equipment 34 on the ground.
  • This makes it possible to make drones with Faraday cages smaller and lighter. Further, by making the lightning rod 31 expandable and retractable, transportability can be improved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Elimination Of Static Electricity (AREA)

Abstract

ファラデーケージ付きドローンは、プロペラ１１を外側に露出させてドローン本体１０（制御部）を囲む格子状の導体３０と、導体３０に配置され、プロペラ１１への直撃雷を回避するための避雷針３１と、導体３０をドローンに取り付けるための絶縁性の取付部３２と、導体３０と地上の制御用設備３４とを接続する誘導線３３を備える。

Description

ファラデーケージ付き飛行体
　本発明は、ファラデーケージ付き飛行体に関する。
　非特許文献１、２には、ドローンを利用して落雷を安全な場所に導く技術が開示されている。非特許文献２では、ドローンに雷対策をすることで、直撃雷によるドローンの墜落を防止している。
「落雷制御・充電技術」、[online]、2021年12月03日、日本電信電話株式会社、インターネット〈 URL：https://www.rd.ntt/research/SE0010.html〉 枡田俊久、外３名、「ドローンの耐雷性向上に関する基礎的検討」、２０２１年電子情報通信学会ソサイエティ大会、B-4-6, p. 176
　非特許文献２では、具体的には、ドローン全体を囲うファラデーケージを具備して雷対策をしている。これにより、雷撃後もドローンは飛行を継続できている。
　しかしながら、従来のファラデーケージ付きドローンはプロペラの外側まで含めてファラデーケージで囲うため、ファラデーケージがドローン本体のサイズよりもかなり大きな球体となってしまう問題があった。ファラデーケージが大きくなると、運搬、ドローンの飛行時間、およびコストについて以下の問題が存在する。
　まず、運搬に際して、ドローンを車に搭載して運ぶ場合に広い運搬スペースが必要となる。小型の車では運搬できず大型車で運搬することになるため、進入可能な場所が制限されてしまう。また、倉庫から車への搬入の際に、出入り口にファラデーケージが引っかかり、ケージが変形するおそれもある。
　飛行時間がより長いほうがより多くの雷を誘雷できると考えられるので、飛行時間は長い方がよい。ドローンは積載重量が大きくなるほどドローンの飛行時間が短くなる。ファラデーケージが大きくなると表面積が大きくなるため、風の影響を受けやすくなる。雷雲が接近している際にはかなりの強風が吹き荒れる。風に逆らって移動する場合はより大きな電力を消費するため、飛行時間が短縮されてしまう。
　コストに関して、ファラデーケージを作るために必要な材料はファラデーケージの大きさに比例して増えるため、コストがかかる。また、修理にも時間を要する。さらに、広い保管場所が必要となり、保管コストが高くなる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ファラデーケージ付きドローンを小型・軽量化することを目的とする。
　本発明の一態様の飛行体は、プロペラを有する飛行体であって、前記プロペラを外側に露出させて前記飛行体の制御部を囲む格子状の導体と、前記導体に配置され、前記プロペラへの直撃雷を回避するための避雷針と、前記導体を前記飛行体に取り付けるための絶縁性の取付部と、前記導体と地上の接地点とを接続する導線を備える。
　本発明によれば、ファラデーケージ付きドローンの小型・軽量化が可能となる。
図１は、本実施形態のファラデーケージ付きドローンの一例を示す正面図である。 図２は、本実施形態のファラデーケージ付きドローンの一例を示す上面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
　図１は、本実施形態のファラデーケージ付きドローンの一例を示す正面図であり、図２は、上面図である。図１、２に示すファラデーケージ付きドローンは、ドローンとファラデーケージで構成される。
　ドローンは、ドローン本体１０とドローン本体１０の外側に配置された４つのプロペラ１１を備える。ドローン本体１０内に、ドローンを飛行させるための制御部を備える。
　ファラデーケージは、導体３０、避雷針３１、取付部３２、誘導線３３、および制御用設備３４を備える。
　導体３０は、プロペラ１１を含めず、ドローン本体１０の周囲外部に配置される。導体３０は、ドローンの制御部を覆い、雷撃をドローンの代わりに受ける導体である。図１、２に示すように、導体３０は格子状の形状である。例えば、導体３０は、少なくとも２つの輪状ワイヤで構成される。導体３０の全体形状は、例えば、楕円状、球体状、矩形状の形状である。
　避雷針３１は、導体３０の頭頂部および水平部のそれぞれに配置される。図１、２の例では、導体３０の頭頂部に１つ、水平部に４つの避雷針３１を配置している。避雷針３１の長さおよび配置は、避雷針の設計方法（例えば回転球体法等）で設計し、導体３０の外側に露出したプロペラ１１への直撃雷を回避する。
　避雷針３１が伸縮可能であるとよい。保管時および運搬時は避雷針３１を縮めておき、飛行直前に避雷針３１を伸ばすことで、保管場所からの移動時の運搬性を向上できる。
　導体３０と避雷針３１を組み合わせることで、ファラデーケージを小型・軽量化し、かつ雷によって発生する電磁界やプロペラ１１への直撃雷を防ぐことができる。導体３０または避雷針３１に落雷したとき、電撃電流は導体３０で分流され、格子状の導体３０の内部では電流による電界が打ち消し合うため、電撃電流によるドローンの制御部への影響を極めて小さくできる。
　取付部３２は、導体３０をドローンに取り付けるための絶縁性の棒部材である。図１の例では、ドローンの足を取付部３２として利用した。
　誘導線３３は、導体３０で受けた雷撃電流を地上へ流すための導線ケーブルである。誘導線３３は、導体３０の下部と地上の制御用設備３４の入力端とを接続する。
　制御用設備３４は、誘導線３３を経由した雷撃電流を制御するための設備である。制御用設備３４は地上に設置される。制御用設備３４は、例えば、雷撃電流の遮断装置、避雷針、地上の構造物、地上グランドである。制御用設備３４は地上の接地点であればよい。制御用設備３４として充電設備を利用し、雷エネルギーを充電してもよい。
　以上説明したように、本実施形態のドローンは、プロペラ１１を外側に露出させてドローン本体１０（制御部）を囲む格子状の導体３０と、導体３０に配置され、プロペラ１１への直撃雷を回避するための避雷針３１と、導体３０をドローンに取り付けるための絶縁性の取付部３２と、導体３０と地上の制御用設備３４とを接続する誘導線３３を備える。これにより、ファラデーケージ付きドローンの小型・軽量化が可能となる。また、避雷針３１を伸縮可能にすることで運搬性を向上できる。
　１０　ドローン本体
　１１　プロペラ
　３０　導体
　３１　避雷針
　３２　取付部
　３３　誘導線
　３４　制御用設備

Claims (3)

  1. 　プロペラを有する飛行体であって、
    　前記プロペラを外側に露出させて前記飛行体の制御部を囲む格子状の導体と、
    　前記導体に配置され、前記プロペラへの直撃雷を回避するための避雷針と、
    　前記導体を前記飛行体に取り付けるための絶縁性の取付部と、
    　前記導体と地上の接地点とを接続する導線を備える
    　飛行体。
  2. 　請求項１に記載の飛行体であって、
    　前記避雷針は伸縮可能である
    　飛行体。
  3. 　請求項１または２に記載の飛行体であって、
    　前記避雷針は前記導体の頭頂部と水平部に配置される
    　飛行体。
PCT/JP2022/022802 2022-06-06 2022-06-06 ファラデーケージ付き飛行体 WO2023238194A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/022802 WO2023238194A1 (ja) 2022-06-06 2022-06-06 ファラデーケージ付き飛行体

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/022802 WO2023238194A1 (ja) 2022-06-06 2022-06-06 ファラデーケージ付き飛行体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023238194A1 true WO2023238194A1 (ja) 2023-12-14

Family

ID=89117987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/022802 WO2023238194A1 (ja) 2022-06-06 2022-06-06 ファラデーケージ付き飛行体

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023238194A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012154075A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Aero Facility Kk 防雷ヘリポート
CN207157559U (zh) * 2017-08-24 2018-03-30 吉林省羽麦科技有限公司 一种防雷无人机
CN109672090A (zh) * 2018-12-17 2019-04-23 海南大学 空间移动避雷装置
US20190161204A1 (en) * 2017-11-28 2019-05-30 Thomas Riedel Aircraft, lightning-protection system, and method of providing the lightning protection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012154075A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Aero Facility Kk 防雷ヘリポート
CN207157559U (zh) * 2017-08-24 2018-03-30 吉林省羽麦科技有限公司 一种防雷无人机
US20190161204A1 (en) * 2017-11-28 2019-05-30 Thomas Riedel Aircraft, lightning-protection system, and method of providing the lightning protection
CN109672090A (zh) * 2018-12-17 2019-04-23 海南大学 空间移动避雷装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2157316B1 (en) Wind turbine lightning protection system
US20120282097A1 (en) Lightning protection system for a wind turbine, wind turbine and method for protecting components of a wind turbine against lightning strikes
KR20120120195A (ko) 풍력 발전기용 번개 보호 시스템 및 번개 보호 시스템을 갖는 풍력 발전기
JP2010205687A (ja) 避雷装置
US20120243992A1 (en) Wind turbine blade
US5542624A (en) Lightning strike protection
WO2023238194A1 (ja) ファラデーケージ付き飛行体
JP5443410B2 (ja) 落雷抑制型避雷装置
JP7534694B2 (ja) 誘雷システム及びその方法
CN110100504B (zh) 落雷抑制型避雷装置
DE602006004162D1 (de) Gegen Blitzeinschlag geschützter teleskopischer Betankungsmast für Flugzeuge
WO2022102091A1 (ja) 飛行体の耐雷撃構造
JP7440840B2 (ja) 風力発電設備
KR101681558B1 (ko) 낙뢰전달기능의 레이돔 체결부재 및 이를 포함하는 레이돔 조립체
CN218104067U (zh) 一种抗雷击及防静电的保护装置及航空器
WO2023135680A1 (ja) 飛行体の給電装置とその方法
CN206293229U (zh) 一种应用于天线舱的避雷装置
CN211494493U (zh) 一种适用于高压线路巡检的无人机吊舱
US11434878B2 (en) Wind turbine rotor blade with a lightning protection system
CN204119703U (zh) 一种机载卫星通信设备减震机架
CN209233162U (zh) 一种避雷针
WO2024116275A1 (ja) ファラデーケージ付き無人飛行体
KR200201454Y1 (ko) 이온전기를 증폭시켜 낙뢰를 유도하는 피뢰침
CN111404033A (zh) 一种油井平台用防雷化雷装置
US20220033101A1 (en) Lightweight Bracket for Storm Hardening of Aircraft Components

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22945704

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1