特開 2018-188034 係留気球システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-188034(P2018-188034A)

(43)【公開日】2018年11月29日

(54)【発明の名称】係留気球システム

(51)【国際特許分類】

   B64B 1/50 20060101AFI20181102BHJP

   B64B 1/34 20060101ALI20181102BHJP

   B64F 1/14 20060101ALI20181102BHJP

【ＦＩ】

   B64B1/50

   B64B1/34

   B64F1/14

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-93230(P2017-93230)

(22)【出願日】2017年5月9日

(71)【出願人】

【識別番号】596134390

【氏名又は名称】株式会社衛星ネットワーク

(71)【出願人】

【識別番号】516287999

【氏名又は名称】日本無人機開発合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085006

【弁理士】

【氏名又は名称】世良 和信

(74)【代理人】

【識別番号】100125357

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100138357

【弁理士】

【氏名又は名称】矢澤 広伸

(72)【発明者】

【氏名】友井 康人

(57)【要約】      （修正有）

【課題】少ない係留索の本数で気球の係留位置を安定化可能な係留気球システムを提供する。
【解決手段】気球本体１００と係留装置が係留索１５０を介して接続された係留気球システムであって、気球本体と、係留索を操出および巻取可能な張力制御装置２００を有する係留装置と、前記気球本体と前記係留装置を接続する２本の係留索と、前記気球本体に設けられ、推力の向きを変更可能な推進装置１１０と、前記気球本体に対する風力に応じて、前記推力の上方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する推力制御手段と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気球本体と係留装置が係留索を介して接続された係留気球システムであって、
気球本体と、
係留索を操出および巻取可能な張力制御装置を有する係留装置と、
前記気球本体と前記係留装置を接続する２本の係留索と、
前記気球本体に設けられ、推力の向きを変更可能な推進装置と、
前記気球本体に対する風力に応じて、前記推力の上方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する推力制御手段と、
を備える、係留気球システム。

【請求項2】

前記２本の係留索の方向を左右方向とし、左右方向に垂直な水平方向を前後方向としたときに、
前記推力制御手段は、前記風力の前後方向成分および下方向成分に応じて前記推力の上方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する、
請求項１に記載の係留気球システム。

【請求項3】

前記推力制御手段は、前記風力の左右方向成分に応じて前記推力の左右方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する、
請求項２に記載の係留気球システム。

【請求項4】

前記張力制御装置は、前記風力の左右方向成分に応じて前記係留索の張力を制御する、
請求項２または３に記載の係留気球システム。

【請求項5】

風力が所定の閾値以下であるときは、前記推進装置をオフにして、前記係留索の張力制御によって前記気球本体の位置を保持する、
請求項４に記載の係留気球システム。

【請求項6】

前記推進装置の推力の大きさ及び向き並びに前記係留索の張力の少なくともいずれかを制御することにより、前記気球本体を目標位置に移動させる、
請求項５に記載の係留気球システム。

【請求項7】

前記推進装置は、前記気球本体に２つ設けられており、
２つの推進装置を結ぶ方向は、前記２本の係留索の方向と直交する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の係留気球システム。

【請求項8】

前記２本の係留索は、前記気球本体の内部で接続されている、
請求項１から７のいずれか１項に記載の係留気球システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、係留気球システムに関し、特に気球の移動を抑制可能な係留気球システムに関する。

【背景技術】

【0002】

観察・広告・無線通信の中継局などを目的として係留気球が使用されている。従来の係留気球は、気球を地上からのロープ（係留索）でつなぎ止めた構成を有し、したがって、係留範囲（気球の浮遊範囲）はロープの範囲に限定される。しかしながら、風の影響により気球が流されて建物に衝突したりするなど事故の原因となることから、強風時には運用が困難であった。

【0003】

特許文献１は、スクープ（気球の姿勢安定のために気球本体下部に取り付けられる幕状部材）を透過率が高い部分と低い部分とから構成することにより、機首を風上に向けるように姿勢の安定化（風見安定）を図っている。

【0004】

都市部のような建築物が密集している場所で使う場合や、極狭い範囲の空撮を目的とする場合などは、気球の浮遊範囲をロープによって規定される範囲よりもさらに狭い範囲に限定することが必要となる。特許文献１では気球の風見安定が実現できるとしても、風の影響により気球が流されることは防止できない。特に、気球本体が地上からの１本の係留索でつなぎ止められているため、位置の安定は困難である。

【0005】

また、気球の浮遊範囲をより限定するために、多数（３本以上）の係留索を用いて気球を係留することも考えられる。しかしながら、係留索の数を増やすほど地上での専有面積が増えるという問題がある。また、係留索を増やすほど気球に大きな浮力が必要となり、気球を大型化しなければならないという問題も生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１６−７８９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、少ない係留索の本数で気球の係留位置を安定化可能な係留気球システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明にかかる係留気球システムは、以下の構成を有することによって、気球本体の係留位置を制御可能とする。本発明にかかる係留気球システムは、気球本体と係留装置とが２本の係留索を介して接続された係留気球システムである。

【0009】

気球本体には、推力の向きを変更可能な推進装置が設けられる。推力の向きの可変範囲は、全方位とすることが好ましいが、水平方向より上向きの範囲内（半球方向）でのみ可変としてもよいし、より狭い範囲としてもよい。また、気球本体に複数の推進装置が設けられる場合には、全体として推力の向きが上記可変範囲内に設定できればよい。また、推進装置の推力発生方法は特に限定されない。

【0010】

本発明における係留索は２本とすることが好適であるが、３本以上であってもかまわな
い。また、２本の係留索は、気球本体の内部で接続されていることが好ましい。

【0011】

本発明の係留気球システムは、推進装置を制御する制御手段を有する。この制御手段は、気球本体に対する風力に応じて、推進装置の推力の上方向成分を増加させるように制御する。制御手段は、気球本体に対して吹く風の風力をどのように取得してもよい。例えば、風向風力センサなどから直接的に取得してもよいし、気球本体の移動速度や加速度の大きさおよび向きあるいは係留索の張力の変化などから間接的に取得してもよい。

【0012】

推力の上方向成分を増加させることで、気球本体の浮力を増加させたのと同様の効果が得られる。上下を反転して考えると、このことは、おもりを２本のロープにつなげてぶら下げた振り子においておもりを重くすることに相当する。すなわち、上記の制御によって、係留索が２本であっても、気球本体の空中での位置がより安定する。

【0013】

本発明において、風が気球の前後方向（係留索の張力と直交する方向）あるいは下方向に吹いているときには、推力の上方向成分を増加させることによって気球本体の位置を保持するとよい。なお、本開示において、気球の左右方向（横方向）は２本の係留索を結ぶ方向を意味し、前後方向は左右方向に垂直な水平方向を意味する。

【0014】

また、本発明において、風が気球の左右方向に吹いているときには、推力の左右方向成分を調整することによって気球本体の位置を保持してもよい。すなわち、推力を風上方向にして風に対抗することで気球本体の位置を保持してもよい。この際、上記と同様に、推力の上方向成分も大きくしてもかまわない。

【0015】

張力と垂直な方向（前後方向）に風が吹いているときに推力の前後方向成分を調整して気球本体の位置を保持しようとすると、オーバーシュートや振動が発生して気球本体の位置制御が不安定化する恐れがある。そこで、張力と直交する方向の風に対しては、上方向の推力を増加させることによって気球本体の位置を安定化させることが望ましい。一方、係留索方向については、係留索が存在するので位置制御が不安定になる恐れは少ない。したがって、左右方向（張力方向）の風については推力制御のみで係留位置の固定を行ってもよい。

【0016】

なお、左右方向の風に対しては、推力を利用せずに、係留索の張力を制御することによって気球本体の位置を保持してもよい。あるいは、上向き推力の増加と係留索の張力増加の両方を併用して気球本体の位置を保持してもよい。

【0017】

本発明において、風力が所定の閾値以下である時には、風向きにかかわらず、推進装置をオフにして係留索の張力制御によって気球本体の位置を保持してもよい。弱風であれば張力制御だけで十分に気球本体の位置を安定化できる。

【0018】

また、本発明において、推進装置の推力の大きさ及び向き並びに前記係留索の張力の少なくともいずれかを制御することにより、前記気球本体を目標位置に移動させてもよい。このように、気球本体の移動を抑制するだけでなく、気球本体の位置を意図的に移動させることができる。さらに、係留装置の直上以外の任意の位置で気球本体の移動を抑制させることができる。

【0019】

また、本発明において、推進装置は気球本体に２つ設けられ、２つの推進装置を結ぶ方向が２本の係留索の方向と直交することが好ましい。これにより、推進装置が発生する噴流が係留索と干渉せず、係留索方向と直交する方向への推力の印加が容易となる。

【0020】

また、本発明において、２本の係留索は、前記気球本体の内部で接続されていることが
好ましい。ここで、気球本体は、外皮と外皮内部の２つの内皮から構成され、係留索は、２つの内皮の間を通って外皮を貫通するように構成することが好ましい。２本の係留索の接続は、係留索同士が直接接続されてもよいし、それぞれの係留索が共通の部材に接続されることで間接的に接続されてもよい。係留索を気球本体に接続すると、張力を大きくした場合に気球本体が破損する恐れがあるが、係留索同士を接続することにより係留索の耐久強度の限界まで張力をかけることが可能となる。

【0021】

また、本発明は、上記手段の少なくとも一部を含む係留気球システムとして捉えることができる。上記構成および処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、２本の係留索を用いた係留気球システムにおいて、空中での気球本体の係留位置を固定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、係留気球システムの概要を示す図である。

【図2】図２は、係留気球システムの機能構成を示す図である。

【図3】図３は、気球本体（外皮を除く）の拡大図斜視図である。

【図4】図４は、気球本体（外皮を除く）の拡大下面図である。

【図5】図５は、前後方向の風が吹いているときの姿勢制御を説明する図である。

【図6】図６は、左右方向の風が吹いているときの姿勢制御を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0025】

＜概要＞
図１は、本発明の実施形態にかかる係留気球システムの運用時の構成を示す概要図である。図２は、係留気球システムの機能構成を示すブロック図である。図３は、気球本体１００の拡大斜視図である。図４は、気球本体１００の拡大下面図である。なお、図３，図４は、気球本体１００の外皮１０２を外した状態を描写している。また、図３では見やすさのために係留索１５０を強調して描写している。

【0026】

係留気球システムは、気球本体１００、係留索用の２つのウィンチ（係留巻取装置）２００、電源・通信ケーブル用のウィンチ２１０、制御用ＰＣ２２０を含んで構成される。気球本体１００を例えば都市部の上空に配置し、気球本体１００がカメラ１２１を用いて地上を撮影する。気球本体１００によって撮影された画像は、制御用ＰＣ２２０に送られ出力装置２２６から出力されたり、通信装置２２４を介して監視センター（不図示）に送信されたりする。これにより、遠隔の監視センターにおいて気球設置位置付近の監視が行える。

【0027】

ここで、都市部の上空に気球本体１００を配置する場合、風などの影響により気球本体１００が大きく移動すると、気球本体１００が周囲の建物にぶつかったりして危険である。そこで、本実施形態においては、気球本体１００の係留索１５０の張力制御および推進装置１１０の推力制御を併用して、気球本体１００が流されないように制御する。

【0028】

＜構成＞
気球本体１００は、外皮１０２および２つの内皮１０３を備える。内皮１０３にはヘリウムガスなどの軽量気体が充填され浮力を生じる。２つの内皮１０３は外皮１０２の内部に配される。外皮１０２内部は、擬似的なバロネット（空気室）としても機能する。

【0029】

気球本体１００は、２本の係留索１５０を介して、２つのウィンチ２００と接続される。２本の係留索１５０は、２つの内皮１０３の間を通って外皮１０２を貫通しており、気球本体１００内部において互いに接続されている。なお、２本の係留索１５０同士が直接接続されてもよいし、それぞれの係留索１５０が同一の部材に接続されて間接的に接続されてもよい。また、係留索１５０と気球本体１００（外皮１０２）の接触箇所の負荷を分散するために、係留索１５０と外皮１０２を接続する複数の補助索１５１が利用される。

【0030】

係留索１５０は、気球本体１００の中心軸（鉛直方向）を通るように配置される。本明細書では、気球本体１００内部における係留索１５０の方向をｘ方向あるいは左右方向と称し、ｘ方向に直交する水平方向をｙ方向あるいは前後方向と称し、鉛直方向をｚ方向あるいは上下方向と称する。

【0031】

気球本体１００は、地上を撮影するためのＰＴＺカメラ１２１を備える。ＰＴＺカメラ１２１は、制御用ＰＣ２２０からの指令によってパン・チルト・ズーム制御（ＰＴＺ制御）が可能な可視光像を取得するカメラである。ＰＴＺカメラ１５１は３軸シンバル１２２によってカメラの姿勢が維持される。ＰＴＺカメラ１５１によって撮影された画像は、制御用ＰＣ２２０に送られる。

【0032】

気球本体１００は、さらに、ＧＰＳ装置１２３、風向風速センサ１２４、気圧センサ１２５などのセンサを有する。ＧＰＳ装置１２３から得られる位置情報、風向風速センサ１２４から得られる風向風速情報、気圧センサ１２５から得られる気圧情報は、制御用ＰＣ２２０に送られ、係留索１５０の張力制御や推進装置１１０の推力制御に利用される。

【0033】

気球本体１００は、防水仕様のゴンドラ１２０を有しており、このゴンドラの中に上記の各種のセンサやコンピュータや電源システムが格納される。ゴンドラ１２０内のコンピュータは気球本体１００が有する各種の機器を制御する制御部１３０として機能する。

【0034】

気球本体１００は、ゴンドラ１２０の前後に２つの推進装置１１０を有する。推進装置１１０は、プロペラによって空気を移動させることによって推力を発生させる。２つの推進装置１１０は、推力の強さや方向を独立して制御可能である。推進装置１１０は、ベクターシステムにより角度すなわち推力の方向を任意に変更可能である。２つの推進装置１１０は、係留索１５０の方向（ｘ方向、左右方向）と直交する方向（ｙ方向、前後方向）に配置される。推進装置１１０によって発生する空気流が係留索１５０と干渉するのを抑制するためである。推進装置１１０の推力制御（および係留索１５０の張力制御）によって、気球本体１００を空中の係留地点に保持する。

【0035】

制御部１３０は、地上の制御用ＰＣ２２０からの指示にしたがって、推進装置１１０や各種センサの制御を行う。また、各種センサから得られたデータを制御用ＰＣ２２０に送信する制御を行う。

【0036】

気球本体に対する電力供給や、気球本体（制御部１３０）と制御用ＰＣ２２０の間の通信は、電源・通信ケーブル１５５を介して行われる。電源・通信ケーブル１５５は、電力線と通信線をまとめて被覆したケーブルである。なお、気球本体１００と地上の制御用ＰＣの間の通信を無線通信により実現したり、気球本体１００への電力供給をレーザーやマイクロ波を用いた無線給電により実現したりしてもよい。

【0037】

ウィンチ（係留装置）２００は、係留索１５０の操出・巻取を行う。ウィンチ２００は、制御用ＰＣ２２０の張力制御部２２１からの指示にしたがって、係留索１５０にかかる張力を指定値に保ったり、あるいは操出・巻取をロックしたりする。後述するように、係留索１５０の張力制御（および推進装置１１０の推力制御）によって、気球本体１００を空中の係留地点に保持する。

【0038】

係留索１５０の構造や材質等は特に限定されない。係留索１５０として一般に市販されている製品を使ってもよい。また、ウィンチ２００において係留索１５０の送り出し距離を把握できるように、一定の間隔でタグなどのパーツが埋め込まれた係留索を利用してもよい。

【0039】

ウィンチ２１０は電源・通信ケーブル１５５の操出・巻取を行う。本実施形態では、電源・通信ケーブル１５５は、気球本体１００の係留位置保持の目的には積極的には利用しない。

【0040】

制御用ＰＣ２２０は、張力制御部２２１、推力制御部２２２、記憶部２２３、通信装置２２４、入力装置２２５、出力装置２２６を有する。張力制御部２２１は、係留索１５０にかかる張力の強さをウィンチ２００に対して指示する。推力制御部２２２は、推進装置１１０の推力の向きおよび強さを推進装置１１０（あるいは気球本体の１１０の制御部１３０）に対して指示する。記憶装置２０３には、気球内のカメラ１２１が撮影した画像データやその他の計測装置が計測したデータが格納される。通信装置２２４は、気球本体１００内のコンピュータや、遠隔の監視センター内のコンピュータと通信を行う。入力装置２２５は、キーボードやタッチパネルやボタンなどであり、操作者からの入力を受け付けるために用いられる。出力装置２２６は、ディスプレイやスピーカーなどであり、操作者に対して画像や音などにより情報を提供するために用いられる。

【0041】

制御用ＰＣ２２０は、気球本体１００のセンサから位置や風力などの情報を取得して、それに基づいて、気球本体１００を空中の所定の係留位置に固定するために必要な推進装置１１０の推力や係留索１５０の張力を決定する。気球本体１００の位置は、ＧＰＳ装置１２３や気圧センサ１２５から取得できる。また、気球本体１００に対して吹く風の強さや向きは、風向風速センサ１２４から取得してもよいし、気球の位置や係留索１５０の張力から算出してもよい。本実施形態において、気球本体１００に対する風向や風速の取得方法は特に限定されない。

【0042】

＜推力・張力制御＞
次に、気球本体１００は、空中の係留位置（定点）に固定するための制御について説明する。なお、本明細書では「定点に固定」といった文言を用いて説明をするが、これは気球本体１００が完全に静止することを意味するわけではなく、気球本体１００が許容範囲より外に移動しないようにすることを意味する。

【0043】

以下では、風の向きが前後方向（ｙ方向）・左右方向（ｘ方向）・上下方向（ｚ方向）である場合の制御について個別に説明する。実際の風の向きは複数の方向の成分を有するので、風力の前後方向成分・左右方向成分・上下方向成分に応じてそれぞれの制御を組み合わせて利用すればよい。

【0044】

［前後方向の風に対する制御］
気球本体１００の前後方向（ｙ方向）の風が吹く場合の制御について説明する。図５（Ａ）は、気球本体１００を横方向（ｘ方向）から見た図であり、無風時における力の釣り合いを示している。無風時には、気球本体１００の浮力が、係留索１５０による張力および気球本体にかかる重力（不図示）と釣り合っている。

【0045】

前後方向に風が吹く場合には、制御用ＰＣ２２０は、図５（Ｂ）に示すように推進装置１１０のプロペラを下向きにして上向きの推力を得るように制御するとともに、係留索１５０の張力を大きくする制御を行う。気球本体１００に上向きの推力を加えることで、気球本体１００の浮力が大きくなったのと同様の効果が得られ、それに伴って係留索１５０の張力を大きくできる。上向きの浮力と推力および下向きの張力が大きくなるので、左右方向に風による力が加わっても気球本体１００が安定する。これは、おもりを２本のロープにつなげてぶら下げた振り子において、おもりの重さを大きくした場合（あるいはおもりに下向きの力を加えた場合）におもりが安定するのと同じ原理による。

【0046】

推進装置１１０によって加える推力の大きさや、係留索１５０の張力は、風の前後方向の成分が大きいほど大きくすればよい。具体的な推力の大きさは、風力の大きさを少なくとも変数とするあらかじめ定められた算出式（関数またはルックアップテーブル）に基づいて決定してもよいし、シミュレーションや実機を用いて学習した制御モデルを利用して決定してもよい。

【0047】

図の例では、２つの推力を両方とも上向きとしているが、２つの推力の合力が上向きとなればよい。したがって、例えば、それぞれの推力を気球本体の鉛直中心軸を向かって傾けてもよい。この方が気球本体１００をより安定化できる。

【0048】

［左右方向の風に対する制御］
気球本体１００の左右方向（ｘ方向）の風が吹く場合の制御について説明する。図６（Ａ）は、気球本体１００を前後方向（ｙ方向）から見た図であり、無風時における力の釣り合いを示している。無風時には、気球本体１００の浮力が、係留索１５０による張力および気球本体にかかる重力（不図示）と釣り合っている。

【0049】

前後方向に風が吹く場合には、制御用ＰＣ２２０は、図６（Ｂ）に示すように推進装置１１０のプロペラを風下に向けて、風上方向の推力を得るように制御する。これによって、風による力と推力とがバランスし、気球本体が安定する。

【0050】

この際、推力に上方向の成分を持たせてもよい。すなわち、風が水平に左右方向に吹いている場合に、推力を風上方向かつ鉛直上方の向きとしてもよい。気球本体に鉛直上方の力が加わるので、制御用ＰＣ２２０は係留索の張力を大きくできる。

【0051】

あるいは、左右方向の風については、推進装置１１０による推力を利用せずに、係留索１５０の張力制御のみによって気球本体１００を安定させてもよい。

【0052】

［上下方向の風に対する制御］
気球本体１００に対して下向きの風が吹く場合には、推進装置１１０の推力を上向きとすればよい。また、気球本体に対して上向きの風が吹く場合には、係留索１５０の張力を大きくすればよい。推力または張力が風による力とバランスし、気球本体１００が安定する。

【0053】

［弱風時］
風が弱いとき（風力が所定の閾値以下のとき）には、推進装置１１０の推力を利用せずに、係留索１５０の張力制御のみによって気球本体１００の位置を安定させてもよい。上述の閾値は、風力がそれよりも小さければ張力制御のみによって気球本体を固定できる程度の値として、事前に決定された値である。このようにすれば、弱風時には推進装置１１０をオフにでき、電力消費を抑制できる。

【0054】

＜気球本体の移動＞
上記の説明では、気球本体１００を所定の位置に固定することを述べた。しかしながら、本実施形態において、気球本体１００を目標とする位置に移動させることができる。例えば、推進装置１１０の推力の大きさや向きあるいは係留索１５０の張力の少なくともいずれかを制御することによって、気球本体を目標位置に移動させてもよい。また、気球本体１００が目標位置に移動した後は、この目標位置に留まるように推力や張力を制御してもよい。

【0055】

＜緊急時の処理＞
突風時や緊急時には特別な制御を行うことも好ましい。例えば、突風時には、許容される範囲内で気球本体１００を泳がせ、風が弱くなった時点で係留索を巻き取ったり、気球本体１００を移動させたりして、気球本体１００を定点（係留位置）に戻す制御を行ってもよい。また、緊急時（非常時）には、ウィンチ２００は係留索の強制巻取をおこない緊急帰着させることが好ましい。

【0056】

＜本実施形態の有利な効果＞
本実施形態によれば、２本のみの係留索によって気球本体を係留する場合であっても、推進装置による推力を利用することで空中に安定して固定することができる。特に本実施形態では、前後方向の風（係留索によって張られる面に垂直な方向の風）が吹いている場合に、上向きの推力を印加することで安定させている。推力を風上方向とするとオーバーシュートさらには振動が発生して制御が不安定化する恐れがあるが、本実施形態の手法であればオーバーシュートを発生させることなく気球本体の位置を安定させることができる。

【0057】

また、係留索を２本のみとすることで、地上の専有面積を小さくできる。また、浮力がそれほど必要なくなるので、気球本体の大きさを小さくできる。これらの要因によって、本実施形態にかかる係留気球システムは、都市部などのような混雑した地域であっても利用が容易となる。

【0058】

また、気球本体１００のゴンドラ１２０には地上から電力線が接続されており、気球に搭載された機器に対して常時電力を供給することができる。したがって、バッテリー切れによる運行時間の制約がなく、長時間の監視が可能となる。

【0059】

＜変形例＞
上記の実施形態は、本発明の実施するための例示的な一実施例であり、本発明を上記の実施形態に限定するものではない。

【0060】

上記の実施形態では、推進装置１１０の推力制御や係留索１５０の張力制御を、気球本体の直下の地面に設置された制御ＰＣ２２０で行っているが、これらの制御を行う装置の設置場所は時に限定されない。例えば、気球の設置位置から離れた位置にある装置で行ってもよいし、一部または全部の処理を気球本体１００内の装置で実行してもかまわない。

【0061】

また、気球本体１００に対する電力供給を電力線により行っているが、無線送電によって電力を供給してもよい。制御用ＰＣ２２０と気球本体１００内の各種装置との間の通信も、有線通信で行わずに無線通信によって行ってもよい。

【0062】

気球本体１００の形状は球形の場合を例示したが、気球本体の形状は特に限定されず、回転楕円体形状や飛行船形状などであってもよい。ただし、球形に近いほど、表面積に対する体積比率を大きくでき、すなわち浮力を大きくすることができるので有利である。

【0063】

上記の実施形態では、係留索を２本のみ用いており、また、２本のみの係留索で気球本体を固定できることを説明した。しかしながら、本発明は、３本以上の係留索を用いることを排除するものではない。３本以上の係留索を用いる場合であっても、気球に対する作用する風の力が大きいほど上向きの推力を大きくすることで気球本体をより安定させることができる。

【0064】

上記の実施形態では、推進装置１１０を２つ利用しているが、推進装置１１０の数は特に限定されず、１つであっても３つ以上であってもよい。また、推進装置１１０はそれぞれ推力方向を変更可能であるが、複数の推進装置全体として推力方向を変化可能であれば個々の推進装置は推力方向を変化できなくてもよい。

【0065】

推進装置１１０は、前後方向の風や下向きの風が吹いているときに上向きの推力を発生しているが、通常時から上向きの推力を発生させてもよい。この場合には、前後方向の風や下向きの風が吹いているときに、上向きの推力をさらに大きくすればよい。

【0066】

また、上記の説明では風向きが前後方向であるか左右方向であるかに応じて制御を異ならせているが、風向きにかかわらず風が強いほど上向きの推力を増加させることで気球本体を安定させてもかまわない。

【0067】

上記の実施形態における係留気球システムは、カメラを用いた地上監視システムであるが、計測システム、中継用の無線基地局、広告・ディスプレイなど、その利用用途は特に限定されない。

【符号の説明】

【0068】

１００：気球本体
１１０：推進装置
１２０：ゴンドラ
１５０：係留索
１５５：電源・通信ケーブル
２００：ウィンチ
２１０：ウィンチ
２２０：制御用ＰＣ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2018年8月10日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気球本体と係留装置が係留索を介して接続された係留気球システムであって、
外皮と複数の内皮を含む気球本体と、
係留索を操出および巻取可能な張力制御装置を有する係留装置と、
前記気球本体と前記係留装置を接続する２本の係留索であって、前記気球本体の外皮を貫通して、前記複数の内皮の間を通って、直接または間接的に互いに接続される２本の係留索と、
前記気球本体に設けられ、推力の向きを変更可能な推進装置と、
前記気球本体に対する風力に応じて、前記推力の上方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する推力制御手段と、
を備える、係留気球システム。

【請求項2】

前記２本の係留索の方向を左右方向とし、左右方向に垂直な水平方向を前後方向としたときに、
前記推力制御手段は、前記風力の前後方向成分および下方向成分に応じて前記推力の上方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する、
請求項１に記載の係留気球システム。

【請求項3】

前記推力制御手段は、前記風力の左右方向成分に応じて前記推力の左右方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する、
請求項２に記載の係留気球システム。

【請求項4】

前記張力制御装置は、前記風力の左右方向成分に応じて前記係留索の張力を制御する、
請求項２または３に記載の係留気球システム。

【請求項5】

風力が所定の閾値以下であるときは、前記推進装置をオフにして、前記係留索の張力制御によって前記気球本体の位置を保持する、
請求項４に記載の係留気球システム。

【請求項6】

前記推進装置の推力の大きさ及び向き並びに前記係留索の張力の少なくともいずれかを制御することにより、前記気球本体を目標位置に移動させる、
請求項５に記載の係留気球システム。

【請求項7】

前記推進装置は、前記気球本体に２つ設けられており、
２つの推進装置を結ぶ方向は、前記２本の係留索の方向と直交する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の係留気球システム。

【請求項8】

気球本体と係留装置が係留索を介して接続された係留気球システムであって、
気球本体と、
係留索を操出および巻取可能な張力制御装置を有する係留装置と、
前記気球本体と前記係留装置を接続する２本の係留索と、
前記気球本体に設けられ、推力の向きを変更可能な推進装置と、
前記気球本体に対する風力に応じて、前記推力の上方向成分を増加させるように前記推進装置を制御する推力制御手段と、
を備え、
前記推進装置は、前記気球本体に２つ設けられており、
２つの推進装置を結ぶ方向は、前記２本の係留索の方向と直交する、
係留気球システム。