特開 2024-140617 船体部の姿勢制御方法および飛行船

(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】P2024140617

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】船体部の姿勢制御方法および飛行船

(51)【国際特許分類】

   B64B 1/62 20060101AFI20241003BHJP

   B64C 17/02 20060101ALI20241003BHJP

   B64C 17/00 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B64B1/62

B64C17/02

B64C17/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023051834

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】能見 基彦

(57)【要約】

【課題】水素の運搬効率を向上させることができる、船体部の姿勢制御方法が提供される。
【解決手段】船体部３の姿勢制御方法は、船体部３の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水素を充填するためのガスバッグが収容された船体部の姿勢を制御する姿勢制御方法によって、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する、船体部の姿勢制御方法。

【請求項2】

前記船体部の周囲の風速および／または風向に基づいて、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する、請求項１に記載の姿勢制御方法。

【請求項3】

前記船体部を備える飛行船の着陸時において、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する、請求項１に記載の姿勢制御方法。

【請求項4】

前記姿勢制御方法は、姿勢制御装置を動作させることにより、前記船体部の姿勢を制御する方法であり、
前記姿勢制御装置は、
前記船体部の前方側に配置された前方気体タンクと、
前記船体部の後方側に配置された後方気体タンクと、
前記前方気体タンクおよび／または前記後方気体タンクを加圧または減圧する気体移送装置と、
前記気体移送装置の動作を制御する動作制御部と、を備えている、請求項１に記載の姿勢制御方法。

【請求項5】

前記姿勢制御方法は、姿勢制御装置を動作させることにより、前記船体部の姿勢を制御する方法であり、
前記姿勢制御装置は、
液体を貯留する貯留タンクと、
前記船体部の前方側に配置された前方補助タンクと、
前記船体部の後方側に配置された後方補助タンクと、
前記貯留タンク内の液体を前記前方補助タンクに搬送する前方搬送装置と、
前記貯留タンク内の液体を前記後方補助タンクに搬送する後方搬送装置と、
前記前方搬送装置の動作および前記後方搬送装置の動作を制御する動作制御部と、を備える、請求項１に記載の姿勢制御方法。

【請求項6】

前記姿勢制御方法は、姿勢制御装置を動作させることにより、前記船体部の姿勢を制御する方法であり、
前記姿勢制御装置は、
前記船体部の前方側と、前記船体部の後方側に掛け渡された走行路と、
前記走行路に取り付けられ、かつ前記前方側と前記後方側との間で移動する錘と、を備えている、請求項１に記載の姿勢制御方法。

【請求項7】

前記姿勢制御方法は、姿勢制御装置を動作させることにより、前記船体部の姿勢を制御する方法であり、
前記姿勢制御装置は、
前記船体部に回転力を付与するフライホイールと、
前記フライホイールを回転させる駆動装置と、を備えている、請求項１に記載の姿勢制御方法。

【請求項8】

前記姿勢制御方法は、前記船体部に接続され、かつ前記船体部の進行をガイドする曳航ドローンを使用する方法を含む、請求項１に記載の姿勢制御方法。

【請求項9】

前記姿勢制御方法は、前記船体部の姿勢変更を補助する姿勢補助装置を使用する方法を含む、請求項１に記載の姿勢制御方法。

【請求項10】

水素を充填するためのガスバッグが収容された船体部と、
前記船体部の姿勢を制御する姿勢制御装置と、を備え、
前記姿勢制御装置は、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する、飛行船。

【請求項11】

前記飛行船は、前記船体部の周囲の風速および／または風向を測定するアネモメーターを備えており、
前記姿勢制御装置は、前記アネモメーターによって測定された風速および／または風向に基づいて、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する、請求項１０に記載の飛行船。

【請求項12】

前記姿勢制御装置は、前記飛行船の着陸時において、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する、請求項１０に記載の飛行船。

【請求項13】

前記姿勢制御装置は、
前記船体部の前方側に配置された前方気体タンクと、
前記船体部の後方側に配置された後方気体タンクと、
前記前方気体タンクおよび／または前記後方気体タンクを加圧または減圧する気体移送装置と、
前記気体移送装置の動作を制御する動作制御部と、を備えている、請求項１０に記載の飛行船。

【請求項14】

前記姿勢制御装置は、
液体を貯留する貯留タンクと、
前記船体部の前方側に配置された前方補助タンクと、
前記船体部の後方側に配置された後方補助タンクと、
前記貯留タンク内の液体を前記前方補助タンクに搬送する前方搬送装置と、
前記貯留タンク内の液体を前記後方補助タンクに搬送する後方搬送装置と、
前記前方搬送装置の動作および前記後方搬送装置の動作を制御する動作制御部と、を備える、請求項１０に記載の飛行船。

【請求項15】

前記姿勢制御装置は、
前記船体部の前方側と、前記船体部の後方側に掛け渡された走行路と、
前記走行路に取り付けられ、かつ前記前方側と前記後方側との間で移動する錘と、を備えている、請求項１０に記載の飛行船。

【請求項16】

前記姿勢制御装置は、
前記船体部に回転力を付与するフライホイールと、
前記フライホイールを回転させる駆動装置と、を備えている、請求項１０に記載の飛行船。

【請求項17】

前記姿勢制御装置は、前記船体部に接続され、かつ前記船体部の進行をガイドする曳航ドローンを備えている、請求項１０に記載の飛行船。

【請求項18】

前記飛行船は、前記船体部の姿勢変更を補助する姿勢補助装置を備えている、請求項１０に記載の飛行船。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、船体部の姿勢制御方法および飛行船に関する。

【背景技術】

【0002】

飛行船は、浮揚力を発生させるための船体部に浮揚ガスを充填することにより、空中に浮かぶ構造を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－９３４２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

来るべき水素社会には、水素を運ぶ技術の構築が重要である。水素を運ぶ方法の一つとして、大型の無人飛行船による水素運搬が有望である。例えば、飛行船のガスバッグに水素を充填して、水素を運搬する方法が考えられる。

【0005】

しかしながら、飛行船は、到着するための大型（大面積）の飛行場を必要とする。したがって、飛行船をあらゆる飛行場で発着陸させることが困難となり、水素の運搬効率が低下してしまうおそれがある。

【0006】

一般的に、飛行船は風の影響を受けやすく、強風時には、風に対抗するために、飛行船の動力消費が大きくなってしまう。したがって、水素を運搬するために必要な動力が大きくなり、水素の運搬効率が低下してしまうおそれがある。

【0007】

そこで、本発明は、水素の運搬効率を向上させることができる、船体部の姿勢制御方法および飛行船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】

一態様では、水素を充填するためのガスバッグが収容された船体部の姿勢を制御する姿勢制御方法によって、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する、船体部の姿勢制御方法が提供される。

【0009】

一態様では、前記船体部の周囲の風速および／または風向に基づいて、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。
一態様では、前記船体部を備える飛行船の着陸時において、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。
一態様では、前記姿勢制御方法は、姿勢制御装置を動作させることにより、前記船体部の姿勢を制御する方法であり、前記姿勢制御装置は、前記船体部の前方側に配置された前方気体タンクと、前記船体部の後方側に配置された後方気体タンクと、前記前方気体タンクおよび／または前記後方気体タンクを加圧または減圧する気体移送装置と、前記気体移送装置の動作を制御する動作制御部と、を備えている。

【0010】

一態様では、前記姿勢制御方法は、姿勢制御装置を動作させることにより、前記船体部の姿勢を制御する方法であり、前記姿勢制御装置は、液体を貯留する貯留タンクと、前記船体部の前方側に配置された前方補助タンクと、前記船体部の後方側に配置された後方補助タンクと、前記貯留タンク内の液体を前記前方補助タンクに搬送する前方搬送装置と、前記貯留タンク内の液体を前記後方補助タンクに搬送する後方搬送装置と、前記前方搬送装置の動作および前記後方搬送装置の動作を制御する動作制御部と、を備える。
一態様では、前記姿勢制御方法は、姿勢制御装置を動作させることにより、前記船体部の姿勢を制御する方法であり、前記姿勢制御装置は、前記船体部の前方側と、前記船体部の後方側に掛け渡された走行路と、前記走行路に取り付けられ、かつ前記前方側と前記後方側との間で移動する錘と、を備えている。
一態様では、前記姿勢制御方法は、姿勢制御装置を動作させることにより、前記船体部の姿勢を制御する方法であり、前記姿勢制御装置は、前記船体部に回転力を付与するフライホイールと、前記フライホイールを回転させる駆動装置と、を備えている。

【0011】

一態様では、前記姿勢制御方法は、前記船体部に接続され、かつ前記船体部の進行をガイドする曳航ドローンを使用する方法を含む。
一態様では、前記姿勢制御方法は、前記船体部の姿勢変更を補助する姿勢補助装置を使用する方法を含む。

【0012】

一態様では、水素を充填するためのガスバッグが収容された船体部と、前記船体部の姿勢を制御する姿勢制御装置と、を備える飛行船が提供される。前記姿勢制御装置は、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。

【0013】

一態様では、前記飛行船は、前記船体部の周囲の風速および／または風向を測定するアネモメーターを備えており、前記姿勢制御装置は、前記アネモメーターによって測定された風速および／または風向に基づいて、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。
一態様では、前記姿勢制御装置は、前記飛行船の着陸時において、前記船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。
一態様では、前記姿勢制御装置は、前記船体部の前方側に配置された前方気体タンクと、前記船体部の後方側に配置された後方気体タンクと、前記前方気体タンクおよび／または前記後方気体タンクを加圧または減圧する気体移送装置と、前記気体移送装置の動作を制御する動作制御部と、を備えている。
一態様では、前記姿勢制御装置は、液体を貯留する貯留タンクと、前記船体部の前方側に配置された前方補助タンクと、前記船体部の後方側に配置された後方補助タンクと、前記貯留タンク内の液体を前記前方補助タンクに搬送する前方搬送装置と、前記貯留タンク内の液体を前記後方補助タンクに搬送する後方搬送装置と、前記前方搬送装置の動作および前記後方搬送装置の動作を制御する動作制御部と、を備える。

【0014】

一態様では、前記姿勢制御装置は、前記船体部の前方側と、前記船体部の後方側に掛け渡された走行路と、前記走行路に取り付けられ、かつ前記前方側と前記後方側との間で移動する錘と、を備えている。
一態様では、前記姿勢制御装置は、前記船体部に回転力を付与するフライホイールと、前記フライホイールを回転させる駆動装置と、を備えている。
一態様では、前記姿勢制御装置は、前記船体部に接続され、かつ前記船体部の進行をガイドする曳航ドローンを備えている。
一態様では、前記飛行船は、前記船体部の姿勢変更を補助する姿勢補助装置を備えている。

【発明の効果】

【0015】

姿勢制御方法は、船体部の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。したがって、飛行船をあらゆる飛行場に発着陸させることができ、飛行船を飛行させるために必要な動力を削減することができる。結果として、水素の運搬効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１（ａ）および図１（ｂ）は、飛行船の一実施形態を示す図である。

【図2】姿勢制御装置の一実施形態を示す図である。

【図3】飛行場に着陸する飛行船の一例を示す図である。

【図4】飛行場に着陸する飛行船の一例を示す図である。

【図5】姿勢制御装置の他の実施形態を示す図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、姿勢制御装置の他の実施形態を示す図である。

【図7】図７（ａ）、図７（ｂ）、および図７（ｃ）は、姿勢制御装置の他の実施形態を示す図である。

【図8】図８（ａ）、図８（ｂ）、および図８（ｃ）は、船体部を進行させることにより、船体部の回転モーメントをバランスさせる曳航ドローンを示す図である。

【図9】図９（ａ）および図９（ｂ）は、姿勢補助装置の一実施形態を示す図である。

【図10】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、姿勢補助装置の他の実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0018】

図１（ａ）および図１（ｂ）は、飛行船の一実施形態を示す図である。図１（ａ）では、飛行船１は水平姿勢で飛行しており、図１（ｂ）では、飛行船１は垂直姿勢で飛行している。飛行船１は、浮揚ガス（本実施形態では、水素）が充填されたガスバッグ２を収容する船体部３と、船体部３に取り付けられた尾翼４と、船体部３に推進力を発生させる推進装置（例えば、ファン）５と、を備えている。

【0019】

飛行船１は、そのガスバッグ２に水素を充填させる構造を有しており、水素を運搬する運搬船である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、飛行船１は、長尺状の船体部３を備えている。船体部３は、紡錘形状（または涙滴形状）を有している。

【0020】

船体部３の姿勢を垂直姿勢に維持した状態で飛行船１を発着陸させることができれば、飛行船１をあらゆる飛行場で発着陸させることができる。結果として、水素を目的の場所に最短距離で運搬することができるため、水素の運搬効率を向上させることができる。

【0021】

飛行船１の進行方向と風向きがほぼ一致し、かつ飛行船１の速度（対地速度）が周囲の風速より低速である場合、船体部３の姿勢を垂直姿勢に維持した状態で飛行船１を飛行させることができれば、垂直姿勢は水平姿勢より水平方向の空気抵抗が大きいため、飛行船１を加速させるために吹く風の力を利用することができ、飛行船１の飛行に必要な動力を削減することができる。結果として、水素の運搬効率を向上させることができる。

【0022】

飛行船１の船速が飛行船１の周囲の風速とほぼ一致するまで、飛行船１を加速させたら、船体部３の姿勢を水平姿勢に移行して、空気抵抗を減らしてもよい。その後、飛行船１に設置した推進装置５を用いて、飛行船の船速を風速以上まで増速してもよい。

【0023】

以下に示す実施形態では、飛行船１は、船体部３の姿勢を制御する姿勢制御装置を備えている。以下、図面を参照して、姿勢制御装置について説明する。

【0024】

図２は、姿勢制御装置の一実施形態を示す図である。図２に示すように、飛行船１は、船体部３の姿勢を制御する姿勢制御装置６０を備えている。姿勢制御装置６０は、船体部３の姿勢を水平姿勢（図１（ａ）参照）から垂直姿勢（図１（ｂ）参照）に変更するように構成されている。図２に示す実施形態では、姿勢制御装置６０は、船体部３から吊り下げられているが、一実施形態では、姿勢制御装置６０は、船体部３の内部に配置されてもよい。

【0025】

図２では、船体部３は、水平姿勢に維持されている。船体部３の前方側（前方方向）は、飛行船１の進行方向であり、船体部３の後方側（後方方向）は、飛行船１の進行方向とは反対側の方向である。前方方向および後方方向に対して垂直な鉛直方向は、上空方向および地上方向である。

【0026】

姿勢制御装置６０は、船体部３の前方側に配置された前方気体タンク６３Ａと、船体部３の後方側に配置された後方気体タンク６３Ｂと、前方気体タンク６３Ａおよび／または後方気体タンク６３Ｂを加圧または減圧する気体移送装置６１と、気体移送装置６１の動作を制御する動作制御部２５と、を備えている。

【0027】

姿勢制御装置６０は、気体移送装置６１および前方気体タンク６３Ａを接続する前方接続ライン６２Ａと、前方接続ライン６２Ａに取り付けられた前方開閉弁６４Ａと、を備えている。姿勢制御装置６０は、気体移送装置６１および後方気体タンク６３Ｂを接続する後方接続ライン６２Ｂと、後方接続ライン６２Ｂに取り付けられた後方開閉弁６４Ｂと、を備えている。

【0028】

気体移送装置６１は、気体圧縮機または真空ポンプ装置である。図２に示す実施形態では、飛行船１は、気体移送装置６１に接続された気体移送弁６５を備えている。動作制御部２５は、気体移送装置６１に電気的に接続されており、気体移送装置６１の動作を制御するように構成されている。同様に、動作制御部２５は、前方開閉弁６４Ａおよび後方開閉弁６４Ｂに電気的に接続されており、前方開閉弁６４Ａおよび後方開閉弁６４Ｂの動作を制御するように構成されている。

【0029】

図２に示す実施形態では、姿勢制御装置６０は、単一の気体移送装置６１を備えているが、一実施形態では、姿勢制御装置６０は、気体タンクの数に対応する数の気体移送装置６１を備えてもよい。図２に示す実施形態では、姿勢制御装置６０は、２つの気体タンク（すなわち、前方気体タンク６３Ａおよび後方気体タンク６３Ｂ）を備えている。したがって、姿勢制御装置６０は、２つの気体移送装置６１を備えてもよい。加圧あるいは排気する空気の一部あるいは全てに関して、気体移送弁６５を介して、飛行船１の周囲の空気（外気）を利用してもよい。

【0030】

本実施形態では、気体移送装置６１は、飛行船１の重心位置に配置されている。気体移送装置６１が気体圧縮機である場合について説明する。後方開閉弁６４Ｂが閉じられた状態で、動作制御部２５が前方開閉弁６４Ａを開き、かつ気体移送装置６１を動作させると、圧縮気体は、前方接続ライン６２Ａを通じて、前方気体タンク６３Ａに導入される。

【0031】

圧縮気体が前方気体タンク６３Ａに導入されると、飛行船１の重心位置が飛行船１の前方側に移動する。結果として、船体部３の前方側が下方に移動し、すなわち、船体部３が矢印Ａ方向に傾き、船体部３の姿勢が水平姿勢から垂直姿勢（言い換えれば、直立姿勢）に変更される。

【0032】

前方開閉弁６４Ａが閉じられた状態で、動作制御部２５が後方開閉弁６４Ｂを開き、かつ気体移送装置６１を動作させると、圧縮気体は、後方接続ライン６２Ｂを通じて、後方気体タンク６３Ｂに導入される。

【0033】

圧縮気体が後方接続ライン６２Ｂに導入されると、飛行船１の重心位置が飛行船１の後方側に移動し、船体部３の後方側が下方に移動し、すなわち、船体部３が矢印Ｂ方向に傾く。結果として、船体部３の姿勢が水平姿勢から垂直姿勢に変更される。

【0034】

気体移送装置６１が真空ポンプ装置である場合について説明する。後方開閉弁６４Ｂが閉じられた状態で、動作制御部２５が前方開閉弁６４Ａを開き、かつ気体移送装置６１を動作させると、前方気体タンク６３Ａ内の気体が吸引され、前方気体タンク６３Ａに真空が形成される。すると、船体部３の重心位置が飛行船１の後方側に移動し、船体部３が矢印Ｂ方向に傾く。結果として、船体部３の姿勢が水平姿勢から垂直姿勢に変更される。

【0035】

前方開閉弁６４Ａが閉じられた状態で、動作制御部２５が後方開閉弁６４Ｂを開き、かつ気体移送装置６１を動作させると、後方気体タンク６３Ｂ内の気体が吸引され、後方気体タンク６３Ｂに真空が形成される。すると、飛行船１の重心位置が飛行船１の前方側に移動し、船体部３が矢印Ａ方向に傾く。結果として、船体部３の姿勢が水平姿勢から垂直姿勢に変更される。

【0036】

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、飛行船１は、船体部３の周囲の風速および／または風向を測定するアネモメーター６を備えてもよい。動作制御部２５は、アネモメーター６に電気的に接続されている。アネモメーター６は、風速および／または風向を示す数値を測定し、数値を動作制御部２５に送る。

【0037】

動作制御部２５は、アネモメーター６によって測定された数値（すなわち、風速および／または風向）と所定のしきい値とを比較し、数値がしきい値に達した場合には、動作制御部２５は、船体部３の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。

【0038】

風速および風向の測定に関しては、飛行船１に搭載されたアネモメーター６には限定されず、地上局や気象観測航空機、気象観測衛星、あるいは気象観測用に飛行船１の周囲を飛行する別の航空機などから受信した気象情報を利用してもよい。

【0039】

このように、動作制御部２５は、アネモメーター６によって測定された数値（すなわち、風速および／または風向）に基づいて、船体部３の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。垂直姿勢は、空気抵抗の大きな姿勢であり、かつ安定的な姿勢である。したがって、飛行船１は、飛行船１に吹く風の力を最大限、利用することができ、飛行船１の動力を削減することができる。

【0040】

結果として、飛行船１は、水素の運搬効率を向上させることができる。一実施形態では、飛行船１は、水平姿勢における動力飛行と、垂直姿勢における風力を利用した飛行と、適宜、を組み合わせて、飛行してもよい。

【0041】

図３および図４は、飛行場に着陸する飛行船の一例を示す図である。図３に示すように、動作制御部２５は、飛行船１の着陸時において、船体部３の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。図３に示す実施形態では、飛行船１は、船体部３の前方端に接続され、かつ船体部３の進行をガイドする曳航ドローン１０を備えている。動作制御部２５は、曳航ドローン１０に電気的に接続されており、曳航ドローン１０の動作を制御するように構成されている。

【0042】

図３に示すように、飛行船１が飛行場の上方に配置されたとき、動作制御部２５は、姿勢制御装置６０を動作させて、船体部３の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。動作制御部２５は、曳航ドローン１０を駆動して、飛行船１を地上方向に向けて、牽引する。一実施形態では、船体部３の姿勢を垂直姿勢に変更した後、動作制御部２５は、曳航ドローン１０の動力を停止して、曳航ドローン１０の重力により、飛行船１を牽引してもよい。

【0043】

図３に示す実施形態では、動作制御部２５は、曳航ドローン１０を船体部３に接続した状態で、船体部３の姿勢を変更しているが、一実施形態では、動作制御部２５は、船体部３の姿勢を変更した後、曳航ドローン１０を船体部３に接続してもよい。この場合、曳航ドローン１０は、タグボートに相当する機能を有している。

【0044】

図４に示すように、動作制御部２５は、曳航ドローン１０を用いることなく、推進装置５を逆回転することによって、飛行船１を地上方向に向けて進行させてもよい。動作制御部２５は、推進装置５に電気的に接続されており、推進装置５の動作（より具体的には、推進装置５の回転方向および回転速度）を制御するように構成されている。

【0045】

動作制御部２５は、船体部３の姿勢を垂直姿勢に変更した後、推進装置５の回転方向を飛行船１が地上方向に進行する方向に変更する。言い換えれば、動作制御部２５は、飛行船１が後退する方向に推進装置５を回転させる。したがって、飛行船１は、船体部３の姿勢を垂直姿勢に維持した状態で飛行場に着陸する。

【0046】

図３および図４に示すように、飛行場は、水素をガスバッグ２に供給し、またはガスバッグ２内の水素を回収するための構造物（より具体的には、作業タワー２０Ａまたはダイレクトソケット２０Ｂ）を有している。作業タワー２０Ａは、飛行船１を地上に固定するための構造物である。ダイレクトソケット２０Ｂは、飛行船１を地上に固定した状態で、水素をガスバッグ２に供給し、またはガスバッグ２内の水素を回収するための構造物である。

【0047】

図５は、姿勢制御装置の他の実施形態を示す図である。図５に示すように、飛行船１は、姿勢制御装置７０を備えてもよい。姿勢制御装置７０は、液体を貯留する貯留タンク７１と、船体部３の前方側に配置された前方補助タンク７２と、船体部３の後方側に配置された後方補助タンク７３と、貯留タンク７１内の液体を前方補助タンク７２に搬送する前方搬送装置７４と、貯留タンク７１内の液体を後方補助タンク７３に搬送する後方搬送装置７５と、を備えている。

【0048】

貯留タンク７１は、飛行船１の重心位置に配置されたゴンドラ部７６に配置されている。言い換えれば、貯留タンク７１は、飛行船１の重心位置に配置されている。前方補助タンク７２は、船体部３の前方端から吊り下げられており、後方補助タンク７３は船体部３の後方端から吊り下げられている。一実施形態では、前方補助タンク７２および後方補助タンク７３は、船体部３の内部に配置されてもよい。同様に、貯留タンク７１も船体部３の内部に配置されてもよい。

【0049】

前方搬送装置７４は、貯留タンク７１および前方補助タンク７２を接続する前方接続ライン７７と、前方接続ライン７７に接続された前方搬送ポンプ７８と、を備えている。同様に、後方搬送装置７５は、貯留タンク７１および後方補助タンク７３を接続する後方接続ライン７９と、後方接続ライン７９に接続された後方搬送ポンプ８０と、を備えている。

【0050】

動作制御部２５は、前方搬送ポンプ７８および後方搬送ポンプ８０のそれぞれに電気的に接続されており、前方搬送ポンプ７８の動作および後方搬送ポンプ８０の動作を制御するように構成されている。

【0051】

動作制御部２５が前方搬送ポンプ７８を動作させると、貯留タンク７１内の液体は、前方接続ライン７７を通じて前方補助タンク７２に搬送される。すると、前方補助タンク７２の水位が上昇し、前方補助タンク７２の重量は、前方補助タンク７２内に貯留された液体によって、増加する。したがって、飛行船１の重心位置が飛行船１の前方側に移動する。結果として、船体部３が矢印Ａ方向に傾き、船体部３の姿勢が水平姿勢から垂直姿勢に変更される。

【0052】

動作制御部２５が後方搬送ポンプ８０を動作させると、貯留タンク７１内の液体は、後方接続ライン７９を通じて後方補助タンク７３に搬送される。すると、後方補助タンク７３の水位が上昇し、後方補助タンク７３の重量は、後方補助タンク７３内に貯留された液体によって、増加する。したがって、飛行船１の重心位置が飛行船１の後方側に移動する。結果として、船体部３が矢印Ｂ方向に傾き、船体部３の姿勢が水平姿勢から垂直姿勢に変更される。

【0053】

図６（ａ）および図６（ｂ）は、姿勢制御装置の他の実施形態を示す図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、飛行船１は、姿勢制御装置５０を備えてもよい。図６（ａ）に示す実施形態では、姿勢制御装置５０は、船体部３（より具体的には、ガスバッグ２）の内部に配置されている。姿勢制御装置５０は、船体部３の前方側および後方側に掛け渡された走行路５２Ａと、走行路５２Ａに取り付けられ、船体部３の前方側と後方側との間で移動する錘５１と、を備えている。

【0054】

走行路５２Ａの一例として、ワイヤーを挙げることができる。走行路５２Ａは、船体部３に取り付けられたサポーター５２Ｂに固定されている。サポーター５２Ｂの一例として、スポーク状に配置された柱またはワイヤーを挙げることができる。

【0055】

錘５１は、動力（例えば、電池）によって回転可能な動輪（図示しない）を有する自走式ウエイトである。錘５１は、動輪が走行路５２Ａに装着された状態で、走行路５２Ａ上を移動可能に構成されている。動作制御部２５は、錘５１に電気的に接続されている。したがって、動作制御部２５は、錘５１を船体部３の前方側および後方側に移動させる。

【0056】

動作制御部２５が錘５１を船体部３の前方側に移動させると、船体部３の重心位置が飛行船１の前方側に移動する。結果として、船体部３が矢印Ａ方向に傾き、船体部３の姿勢が水平姿勢から垂直姿勢に変更される。動作制御部２５が錘５１を船体部３の後方側に移動させると、船体部３の重心位置が飛行船１の後方側に移動する。結果として、船体部３が矢印Ｂ方向に傾き、船体部３の姿勢が水平姿勢から垂直姿勢に変更される。

【0057】

図６（ｂ）に示すように、姿勢制御装置５０は、船体部３の前方側および後方側に掛け渡された走行路５６と、走行路５６に取り付けられた錘５５と、を備えてもよい。図６（ｂ）に示す実施形態では、姿勢制御装置５０は、船体部３の外部に配置されている。姿勢制御装置５０は、船体部３から吊り下げられた支持体５８Ａ，５８Ｂと、支持体５８Ａ，５８Ｂに取り付けられたプーリー５７Ａ，５７Ｂと、プーリー５７Ａ，５７Ｂに掛け渡された走行路５６と、を備えている。

【0058】

支持体５８Ａは船体部３の後方側に配置されており、支持体５８Ｂは船体部３の前方側に配置されている。走行路５６の一例として、ワイヤーを挙げることができる。錘５５を船体部３の前方側に移動させることにより、船体部３が矢印Ａ方向に傾く。錘５５を船体部３の後方側に移動させることにより、船体部３が矢印Ｂ方向に傾く。このようにして、姿勢制御装置５０は、船体部３の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更する。

【0059】

例えば、姿勢制御装置５０は、プーリー５７Ａ，５７Ｂに掛け渡された走行路５６を回転させる回転装置（図示しない）を備えてもよい。このような構成により、動作制御部２５は、回転装置の動作を通じて走行路５６を回転させることにより、錘５５を移動させてもよい。

【0060】

図７（ａ）、図７（ｂ）、および図７（ｃ）は、姿勢制御装置の他の実施形態を示す図である。図７（ａ）乃至図７（ｃ）に示すように、飛行船１は、姿勢制御装置４０を備えてもよい。姿勢制御装置４０は、船体部３に回転力を付与するフライホイール４５と、フライホイール４５を回転させる駆動装置４６と、を備えている。

【0061】

姿勢制御装置４０は、飛行船１の重心に配置されたゴンドラ部４１に配置されている。本実施形態では、駆動装置４６は、モーターであるが、内燃機関（例えば、エンジン）であってもよい。ゴンドラ部４１は、必ずしも、重心に配置されていなくてもよいが、ゴンドラ部４１を重心に配置することにより、船体部３の回転運動に関して、動力の効率がよい。

【0062】

動作制御部２５は、駆動装置４６に電気的に接続されており、駆動装置４６の動作を制御するように構成されている。動作制御部２５が駆動装置４６の動作を通じてフライホイール４５を時計回り方向に回転させると、船体部３は、フライホイール４５に作用する回転力の反作用により、反時計回り方向（矢印Ａ方向）に回転する（図７（ｂ）参照）。逆に、動作制御部２５が駆動装置４６の動作を通じてフライホイール４５を反時計回り方向に回転させると、船体部３は時計回り方向（矢印Ｂ方向）に回転する（図７（ｂ）参照）。

【0063】

本実施形態では、姿勢制御装置４０は、船体部３の重心位置に配置されており、かつ船体部３の浮力中心位置に配置されている。このような配置により、姿勢制御装置４０は、船体部３の回転角度（ピッチ角度）を任意に変更することができる。この場合、駆動装置４６の動作の停止によっても、船体部３は、その回転角度を維持することができる。

【0064】

この機構について、説明する。駆動装置４６への動力供給を停止すると、駆動装置４６は、能動的には回転しなくなる。この時、フライホール４５と駆動装置４６との力学的結合が持続する場合、駆動装置４６およびフライホイール４５は、どちらも回転を止める。そして、船体部３も回転を止め、船体部３の回転角度を維持することができる。

【0065】

この時、船体部３に取り付けられた機械式ブレーキ（図示しない）によって、フライホイール４５の回転を止めれば、さらに早く船体部３の回転を止めることができる。その一方で、力学的な結合を遮断すれば、フライホイール４５は回転慣性によって回り続けようとし、同時に駆動装置４６も角運動量の保存則から逆方向に回転を持続しようとする。

【0066】

フライホイール４５が摩擦の少ない軸受で支持され、船体部３と接続している場合、フライホイール４５から船体部３に伝わるトルクは少ない。その一方で、駆動装置４６は船体部３と接続されているため、動力がなくても船体部３は、その回転を継続することができる。すなわち、少ないエネルギー消費量で姿勢制御することが可能となる。

【0067】

駆動装置４６が誘導電動機の場合、固定子への電力供給を停止することにより、固定子と回転子の磁気的な結合が解除されるので、この解除が力学的な結合の遮断となる。駆動装置４６が内燃機関の場合、駆動装置４６とフライホイール４５の間に機械式クラッチ（図示しない）を設置し、そのクラッチを切ることが、力学的な結合の遮断になる。なお、フライホイール４５と駆動装置４６の力学的な結合を遮断しても、船体部３には周囲の大気の空気抵抗が作用するため、いずれ船体部３の回転は止まる。

【0068】

その一方で、姿勢制御装置４０が船体部３の重心位置（および浮力中心位置）からずれて配置されている場合、姿勢制御装置４０が船体部３の回転角度を変更しても、やがて、船体部３の回転角度は、船体部３の重心位置（および浮力中心位置）に戻る。

【0069】

図８（ａ）、図８（ｂ）、および図８（ｃ）は、船体部を進行させることにより、船体部の回転モーメントをバランスさせる曳航ドローンを示す図である。図８（ａ）に示すように、飛行船１は、その進行により地上方向への力（すなわち、鉛直下向きの力）を発生させる尾翼４を備えている。したがって、曳航ドローン１０が船体部３を牽引することにより、尾翼４は、船体部３に地上方向への力を発生させる。

【0070】

飛行船１が進行方向に移動しているとき、船体部３に作用する浮力と、船体部３に作用する重力と、船体部３に作用する鉛直方向下向きの力と、がバランスし、これらの釣り合う力によって船体部３に作用する回転モーメントが打ち消される。

【0071】

したがって、曳航ドローン１０が船体部３を牽引すると、飛行船１は、水平姿勢を維持した状態で、進行する。その一方で、曳航ドローン１０の駆動が停止すると、鉛直方向下向きの力は、船体部３には作用しない。したがって、船体部３に作用する浮力と、船体部３に作用する重力と、に起因して、回転モーメントが船体部３に作用する。結果として、船体部３の姿勢は、水平姿勢から垂直姿勢に変更される。

【0072】

図８（ｂ）に示すように、飛行船１は、その進行により、上空方向への力（すなわち、揚力）を発生させる尾翼４を備えてもよい。このような構成により、曳航ドローン１０が船体部３を牽引することにより、尾翼４は、船体部３に揚力を発生させる。

【0073】

飛行船１が進行方向に移動しているとき、船体部３に作用する浮力と、船体部３に作用する重力と、船体部３に作用する揚力と、がバランスし、これらの釣り合う力によって船体部３に作用する回転モーメントが打ち消される。

【0074】

したがって、曳航ドローン１０が船体部３を牽引すると、飛行船１は、水平姿勢を維持した状態で、進行する。その一方で、曳航ドローン１０の駆動が停止すると、揚力は、船体部３には作用しない。したがって、回転モーメントが船体部３に作用し、結果として、船体部３の姿勢は、水平姿勢から垂直姿勢に変更する。

【0075】

図８（ｃ）に示すように、飛行船１は、尾翼４を有しておらず、その代わりに、曳航ドローン１０が尾翼４の役割を果たすように動作してもよい。より具体的には、動作制御部２５は、曳航ドローン１０を動作させて、曳航ドローン１０に前方方向（すなわち、飛行船１の進行方向）への力と、地上方向への力（または上空方向への力）と、を発生させてもよい。

【0076】

このような構成によっても、曳航ドローン１０が船体部３を牽引すると、飛行船１は、進行方向に向かって移動する一方で、曳航ドローン１０の駆動が停止すると、回転モーメントが船体部３に作用し、船体部３の姿勢は水平姿勢から垂直姿勢に変更する。

【0077】

図９（ａ）および図９（ｂ）は、姿勢補助装置の一実施形態を示す図である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、飛行船１は、船体部３の姿勢変更を補助する姿勢補助装置３０を備えている。

【0078】

図９（ａ）および図９（ｂ）に示す実施形態では、姿勢補助装置３０は、尾翼４に取り付けられたダクテッドファンである。一実施形態では、姿勢補助装置３０は曳航ドローン１０（図３参照）に相当してもよい。このような構成によっても、曳航ドローン１０は、船体部３の姿勢変更を補助することができる。

【0079】

本実施形態では、尾翼４は、垂直尾翼４Ａと、水平尾翼４Ｂと、を備えている。ダクテッドファンとしての姿勢補助装置３０は、水平尾翼４Ｂに取り付けられている。姿勢補助装置３０は、動作制御部２５に電気的に接続されており、動作制御部２５は、姿勢補助装置３０の動作を制御するように構成されている。

【0080】

動作制御部２５が姿勢補助装置３０を動作させることにより、姿勢補助装置３０としてのダクテッドファンが回転し、ダクテッドファンは、船体部３の姿勢変更に伴う推進力を付与する。このような構成により、姿勢補助装置３０は、船体部３の姿勢変更を補助する。

【0081】

図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、姿勢補助装置の他の実施形態を示す図である。図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す実施形態では、姿勢補助装置３０としてのダクテッドファンは、水平尾翼４Ｂには取り付けられておらず、船体部３の後方端に接続されたファン保持具３１に、回転自在に取り付けられている。

【0082】

姿勢補助装置３０は、プロペラ３０ａと、プロペラ３０ａを取り囲むカバー３０ｂと、を有している。カバー３０ｂは、ファン保持具３１に取り付けられており、ファン保持具３１を支点として傾斜可能である。

【0083】

プロペラ３０ａは、カバー３０ｂとともにファン保持具３１を支点として傾斜する。したがって、プロペラ３０ａは、カバー３０ｂを通じて水平方向（すなわち、後方方向、前方方向）と、鉛直方向（すなわち、上空方向、地上方向）と、の間で傾斜可能である（図１０（ｂ）参照）。

【0084】

動作制御部２５は、カバー３０ｂを通じてプロペラ３０ａの傾斜方向を制御可能である。船体部３の姿勢を水平姿勢から垂直姿勢に変更するとき、動作制御部２５は、姿勢補助装置３０を動作させて、プロペラ３０ａの傾斜方向を水平方向から垂直方向に変更する。このような変更により、姿勢補助装置３０は、船体部３の姿勢変更を補助する。

【0085】

上述した実施形態では、姿勢制御装置４０，５０，６０，７０のうちのいずれかを備える飛行船１について説明したが、飛行船１は、適宜、姿勢制御装置４０，５０，６０，７０のうちの少なくとも１つを備えてもよい。したがって、飛行船１は、必要に応じて、姿勢制御装置４０，５０，６０，７０のうちのいずれかを備えてもよく、姿勢制御装置４０，５０，６０，７０のすべてを備えてもよい。

【0086】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

【符号の説明】

【0087】

１ 飛行船
２ ガスバッグ
３ 船体部
４ 尾翼
４Ａ 垂直尾翼
４Ｂ 水平尾翼
５ 推進装置
６ アネモメーター
１０ 曳航ドローン
２０Ａ 作業タワー
２０Ｂ ダイレクトソケット
２５ 動作制御部
３０ 姿勢補助装置
３０ａ プロペラ
３０ｂ カバー
３１ ファン保持具
４０ 姿勢制御装置
４１ ゴンドラ部
４５ フライホイール
４６ 駆動装置
５０ 姿勢制御装置
５１ 錘
５２Ａ 走行路
５２Ｂ サポーター
５５ 錘
５６ 走行路
５７Ａ，５７Ｂ プーリー
５８Ａ，５８Ｂ 支持体
６０ 姿勢制御装置
６１ 気体移送装置
６２Ａ 前方接続ライン
６２Ｂ 後方接続ライン
６３Ａ 前方気体タンク
６３Ｂ 後方気体タンク
６４Ａ 前方開閉弁
６４Ｂ 後方開閉弁
６５ 気体移送弁
７０ 姿勢制御装置
７１ 貯留タンク
７２ 前方補助タンク
７３ 後方補助タンク
７４ 前方搬送装置
７５ 後方搬送装置
７６ ゴンドラ部
７７ 前方接続ライン
７８ 前方搬送ポンプ
７９ 後方接続ライン
８０ 後方搬送ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】