(57)【要約】【課題】遠隔地から需要地に液体または気体を連続して供給可能なドローンシステムを提供する。【解決手段】ドローンシステム１００は、液体または気体が流れる輸送管１０と、輸送管１０に液体または気体を供給するポンプ装置２０１と、輸送管１０の先端に連結されたノズル１１を保持するトップドローン１と、輸送管１０の途中に配置されるポンプ４０Ａ，４０Ｂが組み込まれた複数のポンプドローン６Ａ，６Ｂと、トップドローン１、およびポンプドローン６Ａ，６Ｂに電力ケーブル５を介して電力を供給する動力供給装置３と、を備える。輸送管１０は、複数の導管１０Ａをポンプドローン６Ａ，６Ｂのポンプ４０Ａ，４０Ｂを介して連結することにより形成される。ポンプドローン６Ａ，６Ｂは、ポンプドローン本体３０と、ポンプ４０Ａ，４０Ｂを、ポンプドローン本体３０に対して傾動可能および／または回動可能に連結する連結機構３５と、を備える。【選択図】図１
2020131960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体または気体を遠隔地から需要地まで供給するためのドローンシステムであって、
前記液体または気体が流れる輸送管と、
前記遠隔地に配置され、前記輸送管に液体または気体を供給するポンプ装置と、
前記輸送管の先端に連結されたノズルを保持するトップドローンと、
前記輸送管の途中に配置され、前記輸送管を流れる液体または気体の圧力を上昇させるためのポンプが組み込まれた複数のポンプドローンと、
前記トップドローン、および前記ポンプドローンに電力ケーブルを介して電力を供給する動力供給装置と、を備え、
前記輸送管は、複数の導管を前記ポンプドローンのポンプを介して連結することにより形成され、
前記ポンプドローンは、
ポンプドローン本体と、
前記ポンプを、前記ポンプドローン本体に対して傾動可能および／または回動可能に連結する連結機構と、を備えたことを特徴とするドローンシステム。
【請求項２】
前記ポンプの入口管および吐出管は、それぞれ、スイベルジョイントを介して前記導管に連結されることを特徴とする請求項１に記載のドローンシステム。
【請求項３】
前記連結機構は、
前記ポンプに固定された連結軸と、
前記ポンプを、前記連結軸を中心に回動可能に支持する回転部材と、を備え、
前記回転部材は、前記ポンプドローン本体に回転可能に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のドローンシステム。
【請求項４】
前記連結機構は、前記ポンプドローン本体に回転可能に支持される回転部材と、前記回転部材から前記ポンプまで延びる複数のばね部材と、から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のドローンシステム。
【請求項５】
前記連結機構は、前記ポンプドローン本体に形成された貫通孔の壁面から前記ポンプまで延びる複数のばね部材から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のドローンシステム。
【請求項６】
前記連結機構は、
前記ポンプドローン本体に回転可能に支持された回転部材と、
前記回転部材に連結された支持構造体と、
前記回転部材と前記支持構造体を連結する第１連結軸と、
前記支持構造体と前記ポンプを連結する第２連結軸と、を備え、
前記支持構造体は、前記第１連結軸を中心に回動可能に前記回転部材に支持されており、
前記ポンプは、前記第２連結軸を中心に回動可能に前記支持構造体に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載のドローンシステム。
【請求項７】
前記ポンプドローン本体は、該ポンプドローン本体に形成された貫通孔に回転可能に支持される円盤と、前記円盤に固定された構造体と、を有しており、
前記連結機構は、前記構造体に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のドローンシステム。
【請求項８】
前記連結機構は、
前記ポンプドローン本体に固定された軸受と、
前記軸受に回転可能に支持される回転軸と、を備え、
前記回転軸は、前記軸受に支持される主軸と、前記主軸から分岐する第１分岐軸および第２分岐軸とを有しており、
前記ポンプは、前記回転軸の第１分岐軸の先端および前記第２分岐軸の先端を回転可能に支持する軸受を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のドローンシステム。
【請求項９】
前記ポンプドローンは、前記ポンプを駆動することにより、前記ポンプドローン本体に前記液体または気体の流れ方向とは逆向きに作用する力を打ち消す力を発生させるバランス機構をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至８に記載のドローンシステム。
【請求項１０】
前記バランス機構は、
前記ポンプドローン本体から延びるアームと、
前記アームに取り付けられた回転翼と、を備えることを特徴とする請求項９に記載のドローンシステム。
【請求項１１】
複数のスイベルジョイントを含むスイベルジョイント機構をさらに備え、
前記スイベルジョイント機構によって、隣接する導管が互いに連結されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のドローンシステム。
【請求項１２】
前記トップドローンは、
トップドローン本体と、
前記トップドローン本体に取り付けられた軸受と、
前記軸受に回転可能に支持されるノズル回転軸と、
前記ノズルを前記ノズル回転軸に対して回動させるアクチュエータと、を備えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のドローンシステム。
【請求項１３】
前記トップドローンは、前記輸送管の先端に連結される短管をさらに備え、
前記ノズルは、前記短管の先端にスイベルジョイントを介して連結されており、
前記ノズル回転軸は、前記軸受に回転可能に支持される主軸と、前記主軸から分岐する第１分岐軸および第２分岐軸とを有しており、
前記ノズル回転軸の第１分岐軸の先端は、前記短管に固定されており、
前記ノズル回転軸の第２分岐軸の先端は、前記アクチュエータを介して前記ノズルに連結されていることを特徴とする請求項１２に記載のドローンシステム。
【請求項１４】
前記トップドローンは、前記軸受に対する前記ノズル回転軸の回転を制限するロック機構をさらに備えることを特徴とする請求項１２または１３に記載のドローンシステム。
【請求項１５】
前記電力ケーブルは、前記導管の外面に固定されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のドローンシステム。
【請求項１６】
隣接する導管を互いに連結する連結ドローンをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のドローンシステム。
【請求項１７】
前記連結ドローンは、
連結ドローン本体と、
前記連結ドローン本体に設けられた貫通孔の内部に配置される短管と、
短管の外面に固定されるスリーブと、
前記貫通孔の壁面と前記スリーブの外面とを連結するダンパー機構と、を備え、
前記短管の両端部に、前記隣接する導管がそれぞれ連結されることを特徴とする請求項１６に記載のドローンシステム。
【請求項１８】
前記連結ドローンは、前記短管の両端部にそれぞれ配置されたスイベルジョイントをさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載のドローンシステム。
【請求項１９】
前記連結ドローンは、
連結ドローン本体と、
前記連結ドローン本体に取り付けられた軸受と、
前記軸受に回転可能に支持される支持軸と、
前記支持軸に支持される連結管と、を備え、
前記支持軸は、前記軸受に回転可能に支持される主軸と、前記主軸から分岐し、略Ｃ字形状を有する第１分岐軸および第２分岐軸と、を備えており、
前記連結管は、略Ｌ字状に曲げられた第１屈曲管および第２屈曲管と、前記第１屈曲管と前記第２屈曲管とを互いに連結するスイベルジョイントと、を備えており、
前記支持軸の第１分岐軸の末端には、前記第１屈曲管を前記第２屈曲管に対して回動させるためのアクチュエータが固定され、
前記支持軸の第２分岐軸の末端には、前記第２屈曲管を前記第１屈曲管に対して回動させるアクチュエータが固定され、
前記連結管の両端部に、前記隣接する導管がそれぞれ連結されることを特徴とする請求項１６に記載のドローンシステム。
【請求項２０】
前記連結ドローンは、
連結ドローン本体と、
前記連結ドローン本体に取り付けられた軸受と、
前記軸受に回転可能に支持される支持軸と、
前記支持軸に支持される連結管と、を備え、
前記支持軸は、前記軸受に回転可能に支持される主軸と、前記主軸の末端に接続され、略Ｃ字状の形状を有するフレームと、を備えており、
前記連結管は、略Ｌ字状に曲げられた第１屈曲管および第２屈曲管と、前記第１屈曲管と前記第２屈曲管とを互いに連結するスイベルジョイントと、を備えており、
前記フレームの一方の端部には、前記第１屈曲管を前記第２屈曲管に対して回動させるためのアクチュエータが固定され、
前記支持軸の第２分岐軸の末端には、該第２屈曲管を前記第１屈曲管に対して回動させるアクチュエータが固定され、
前記連結管の両端部に、前記隣接する導管がそれぞれ連結されることを特徴とする請求項１６に記載のドローンシステム。
【請求項２１】
前記トップドローンは、前記ノズルに固定された撮像装置および／または赤外線カメラを有することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のドローンシステム。
【請求項２２】
前記トップドローンは、前記需要地に配置されたバッテリと接続可能なコネクタを有することを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか一項に記載のドローンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のドローンを用いて、液体（例えば、水、消火液、または液体燃料）、または気体（例えば、プロパンガス、水素ガスなどの燃料ガス）を遠隔地から需要地まで搬送するためのドローンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大地震、ゲリラ豪雨による土砂崩れ、乾燥による山火事などの大規模な自然災害が多発している。このような自然災害が発生すると、水道管、ガス管、および電線などのライフライン設備が破壊され、被災地に断水、燃料ガスの遮断、および停電が発生することがある。さらに、大地震、土砂崩れにより道路が寸断されると、消防車、救急車、およびレスキュー車などの特殊車両が被災地などの需要地まで到達できない。水道管、ガス管、および電線などのライフライン設備は、人間の生活に欠かすことができない重要な設備である。特に、水は人間の生命を維持するために必要不可欠な物質である。そのため、ライフライン設備を迅速に復旧する必要があるが、実際には、ライフライン設備の復旧には時間がかかる場合が多い。
【０００３】
従来は、被災地のライフライン設備、および／または寸断された道路が復旧するまで、ヘリコプター、軽飛行機などの航空機を用いて、水、液体燃料、燃料ガス、および食料などの生活必需品を被災地（すなわち、需要地）まで搬送している。この場合、水、液体燃料、および燃料ガスを連続して被災地に供給することができないため、被災地に十分な量の水、液体燃料、および燃料ガスを供給できないおそれがある。
【０００４】
山火事が発生した場合は、消防車が火災発生現場まで到達することが困難であり、さらに、消火に必要な水源が火災発生現場付近に存在しないことも多い。そのため、山火事が発生した際にも、ヘリコプター、軽飛行機などの航空機が用いられている。具体的には、航空機に懸架された大型の容器に消火液（例えば、水）を蓄えて、火災発生現場の上空から消火液を散布することにより消火活動を行っている。航空機は、山火事が消し止められるまで、湖などの消火液供給源と火災発生現場（すなわち、需要地）との間を往復する。この場合も、消火液を山火事発生現場に連続して供給できないので、消火活動に十分な量の消火液を確保するのが困難である。
【０００５】
なお、地震によって市街地の道路が破壊されると、消防車が市街地内の火災発生現場に到達できないことがある。消防車が火災発生現場に到達可能であっても、地震によって水道管および／または電線が切断されている場合は、十分な消火活動が阻害されるか、または実行できない。
【０００６】
ここで、空中または水中あるいはその両方の領域を移動する無人移動体として定義されるドローンは、撮影もしくは監視、点検もしくは検査、計測などの様々な分野で広く用いられている。ドローンは、あらかじめ設定された目的によって自律的に運動するか、無線（電波、可視光、あらゆる波長帯のレーザー光、音波、超音波のいずれか、あるいはこれらの複合）を用いて人間である操縦者によって操縦されるか、無線を通じた外部の制御装置（コンピュータを含む）によって制御される。
【０００７】
そこで、電力ケーブルを介して直列に連結された複数のドローンに、水、消火液、または液体燃料などの液体、または燃料ガスなどの気体が流れる輸送管を懸架させ、該輸送管を介して需要地（例えば、被災地）まで液体または気体を供給するドローンシステムの研究が進められている。このドローンシステムによれば、各ドローンには、電力ケーブルから常に電力が供給されるため、複数のドローンの飛行時間に制約がない。そのため、液体または気体を連続して需要地に供給することができる。さらに、複数のドローンの最も上側（先頭）に位置するトップドローンから需要地に配置されたバッテリに電力を供給し続ければ、需要地でも電気を自由に使用することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０９４８４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、液体または気体を被災地などの需要地まで供給可能な地域は、該需要地から離れた遠隔地であることが多い。さらに、山火事が発生した場合は、消火液を連続して火災発生現場まで供給可能な地域は、該火災発生現場から遠く離れた市街地であることが想定される。すなわち、液体または気体の供給装置（例えば、ポンプ装置）を、需要地から離れた遠隔地に配置しなければならない。そのため、複数のドローンを用いて、液体、または気体を遠隔地から需要地まで安定して到達させるためには、液体または気体の圧力を上昇させる複数のポンプを輸送管の途中に配置する必要がある。
【００１０】
さらに、遠隔地から需要地までの間に、天然の物体（例えば、樹木、岩、崖、および山岳など）や人工の物体（例えば、家屋、ビル、橋、および電線）が存在していることがある。したがって、これら物体に輸送管が接触しないようにするためには、輸送管に対する各ドローンの動作の自由度を増加させて、輸送管をある程度自在に屈曲させる必要がある。
【００１１】
そこで、本発明は、遠隔地から需要地に液体または気体を連続して供給可能なドローン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】
【００１２】
一態様では、液体または気体を遠隔地から需要地まで供給するためのドローンシステムであって、前記液体または気体が流れる輸送管と、前記遠隔地に配置され、前記輸送管に液体または気体を供給するポンプ装置と、前記輸送管の先端に連結されたノズルを保持するトップドローンと、前記輸送管の途中に配置され、前記輸送管を流れる液体または気体の圧力を上昇させるためのポンプが組み込まれた複数のポンプドローンと、前記トップドローン、および前記ポンプドローンに電力ケーブルを介して電力を供給する動力供給装置と、を備え、前記輸送管は、複数の導管を前記ポンプドローンのポンプを介して連結することにより形成され、前記ポンプドローンは、ポンプドローン本体と、前記ポンプを、前記ポンプドローン本体に対して傾動可能および／または回動可能に連結する連結機構と、を備えたことを特徴とするドローンシステムが提供される。
【００１３】
一態様では、前記ポンプの入口管および吐出管は、それぞれ、スイベルジョイントを介して前記導管に連結される。
一態様では、前記連結機構は、前記ポンプに固定された連結軸と、前記ポンプを、前記連結軸を中心に回動可能に支持する回転部材と、を備え、前記回転部材は、前記ポンプドローン本体に回転可能に支持されている。
一態様では、前記連結機構は、前記ポンプドローン本体に回転可能に支持される回転部材と、前記回転部材から前記ポンプまで延びる複数のばね部材と、から構成される。
【００１４】
一態様では、前記連結機構は、前記ポンプドローン本体に形成された貫通孔の壁面から前記ポンプまで延びる複数のばね部材から構成される。
一態様では、前記連結機構は、前記ポンプドローン本体に回転可能に支持された回転部材と、前記回転部材に連結された支持構造体と、前記回転部材と前記支持構造体を連結する第１連結軸と、前記支持構造体と前記ポンプを連結する第２連結軸と、を備え、前記支持構造体は、前記第１連結軸を中心に回動可能に前記回転部材に支持されており、前記ポンプは、前記第２連結軸を中心に回動可能に前記支持構造体に支持されている。
一態様では、前記ポンプドローン本体は、該ポンプドローン本体に形成された貫通孔に回転可能に支持される円盤と、前記円盤に固定された構造体と、を有しており、前記連結機構は、前記構造体に配置されている。
【００１５】
一態様では、前記連結機構は、前記ポンプドローン本体に固定された軸受と、前記軸受に回転可能に支持される回転軸と、を備え、前記回転軸は、前記軸受に支持される主軸と、前記主軸から分岐する第１分岐軸および第２分岐軸とを有しており、前記ポンプは、前記回転軸の第１分岐軸の先端および前記第２分岐軸の先端を回転可能に支持する軸受を有している。
一態様では、前記ポンプドローンは、前記ポンプを駆動することにより、前記ポンプドローン本体に前記液体または気体の流れ方向とは逆向きに作用する力を打ち消す力を発生させるバランス機構をさらに備える。
一態様では、前記バランス機構は、前記ポンプドローン本体から延びるアームと、前記アームに取り付けられた回転翼と、を備える。
【００１６】
一態様では、前記ドローンシステムは、複数のスイベルジョイントを含むスイベルジョイント機構をさらに備え、前記スイベルジョイント機構によって、隣接する導管が互いに連結される。
一態様では、前記トップドローンは、トップドローン本体と、前記トップドローン本体に取り付けられた軸受と、前記軸受に回転可能に支持されるノズル回転軸と、前記ノズルを前記ノズル回転軸に対して回動させるアクチュエータと、を備える。
一態様では、前記トップドローンは、前記輸送管の先端に連結される短管をさらに備え、前記ノズルは、前記短管の先端にスイベルジョイントを介して連結されており、前記ノズル回転軸は、前記軸受に回転可能に支持される主軸と、前記主軸から分岐する第１分岐軸および第２分岐軸とを有しており、前記ノズル回転軸の第１分岐軸の先端は、前記短管に固定されており、前記ノズル回転軸の第２分岐軸の先端は、前記アクチュエータを介して前記ノズルに連結されている。
【００１７】
一態様では、前記トップドローンは、前記軸受に対する前記ノズル回転軸の回転を制限するロック機構をさらに備える。
一態様では、前記電力ケーブルは、前記導管の外面に固定されている。
【００１８】
一態様では、前記ドローンシステムは、隣接する導管を互いに連結する連結ドローンをさらに備える。
一態様では、前記連結ドローンは、連結ドローン本体と、前記連結ドローン本体に設けられた貫通孔の内部に配置される短管と、短管の外面に固定されるスリーブと、前記貫通孔の壁面と前記スリーブの外面とを連結するダンパー機構と、を備え、前記短管の両端部に、前記隣接する導管がそれぞれ連結される。
一態様では、前記連結ドローンは、前記短管の両端部にそれぞれ配置されたスイベルジョイントをさらに備える。
【００１９】
一態様では、前記連結ドローンは、連結ドローン本体と、前記連結ドローン本体に取り付けられた軸受と、前記軸受に回転可能に支持される支持軸と、前記支持軸に支持される連結管と、を備え、前記支持軸は、前記軸受に回転可能に支持される主軸と、前記主軸から分岐し、略Ｃ字形状を有する第１分岐軸および第２分岐軸と、を備えており、前記連結管は、略Ｌ字状に曲げられた第１屈曲管および第２屈曲管と、前記第１屈曲管と前記第２屈曲管とを互いに連結するスイベルジョイントと、を備えており、前記支持軸の第１分岐軸の末端には、前記第１屈曲管を前記第２屈曲管に対して回動させるためのアクチュエータが固定され、前記支持軸の第２分岐軸の末端には、前記第２屈曲管を前記第１屈曲管に対して回動させるアクチュエータが固定され、前記連結管の両端部に、前記隣接する導管がそれぞれ連結される。
一態様では、前記連結ドローンは、連結ドローン本体と、前記連結ドローン本体に取り付けられた軸受と、前記軸受に回転可能に支持される支持軸と、前記支持軸に支持される連結管と、を備え、前記支持軸は、前記軸受に回転可能に支持される主軸と、前記主軸の末端に接続され、略Ｃ字状の形状を有するフレームと、を備えており、前記連結管は、略Ｌ字状に曲げられた第１屈曲管および第２屈曲管と、前記第１屈曲管と前記第２屈曲管とを互いに連結するスイベルジョイントと、を備えており、前記フレームの一方の端部には、前記第１屈曲管を前記第２屈曲管に対して回動させるためのアクチュエータが固定され、前記支持軸の第２分岐軸の末端には、該第２屈曲管を前記第１屈曲管に対して回動させるアクチュエータが固定され、前記連結管の両端部に、前記隣接する導管がそれぞれ連結される。
【００２０】
一態様では、前記トップドローンは、前記ノズルに固定された撮像装置および／または赤外線カメラを有する。
一態様では、前記トップドローンは、前記需要地に配置されたバッテリと接続可能なコネクタを有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、トップドローンおよび各ポンプドローンには、動力供給装置から電力ケーブルを介して電力が常に供給されるので、トップドローンおよび各ポンプドローンには、飛行時間の制約がない。すなわち、トップドローンおよび各ポンプドローンは飛行し続けることができる。さらに、各ポンプドローンは、連結機構によって、輸送管に対して回動可能および／または傾動可能であるため、輸送管を、各ポンプドローンを支点とする多関節のロボットアームのように屈曲させることができる。したがって、遠隔地から需要地までの間に様々な障害物（例えば、樹木、岩、崖、および山岳などの天然の物体、および家屋、ビル、橋、および電線などの人工の物体）が存在していても、輸送管の先端に固定されたノズルを保持するトップドローンを需要地まで到達させることができる。その結果、ノズルから噴射される液体または気体を需要地に連続して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、一実施形態に係るドローンシステムを示す模式図である。
【図２】図２は、一実施形態に係る立形ポンプドローンを模式的に示す斜視図である。
【図３】図３は、自在継手の一例を示す模式図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る横形ポンプドローンを模式的に示す斜視図である。
【図５】図５は、他の実施形態に係る立形ポンプドローンを模式的に示す斜視図である。
【図６】図６（ａ）は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローンの上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す立形ポンプドローンの側面図である。
【図７】図７（ａ）は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローンの上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す立形ポンプドローンの側面図である。
【図８】図８は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローンを示す模式図である。
【図９】図９は、他の実施形態に係る横形ポンプドローンを模式的に示す斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローンの側面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ線矢視図である。
【図１１】図１１（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローンの側面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＢ線矢視図である。
【図１２】図１２（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローンの側面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＣ線矢視図である。
【図１３】図１３（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローンの上面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す横形ポンプドローンの側面図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）のＤ線矢視図である。
【図１４】図１４（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローンの側面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＥ線矢視図である。
【図１５】図１５（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローンの側面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＦ線矢視図である。
【図１６】図１６は、隣接する導管を互いに連結するスイベルジョイント機構の一例を示す模式図である。
【図１７】図１７は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローンを模式的に示す斜視図である。
【図１８】図１８は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローンを模式的に示す斜視図である。
【図１９】図１９は、スイベルジョイント機構の他の例を示す模式図である。
【図２０】図２０は、スイベルジョイント機構のさらに他の例を示す模式図である。
【図２１】図２１（ａ）は、一実施形態に係るトップドローンを模式的に示す側面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＧ線矢視図であり、図２１（ｃ）は、図２１（ａ）に示すノズルを模式的に示す斜視図である。
【図２２】図２２は、ロック機構の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２３】図２３は、電力ケーブルと一体化された導管によって、輸送管が形成されたドローンシステムの一例を示す模式図である。
【図２４】図２４は、図２３に示すドローンシステムで用いられる導管の一例を示す模式図である。
【図２５】図２５（ａ）は、図２３に示すトップドローンを拡大して示す模式図であり、図２５（ｂ）は、図２３に示す立形ポンプドローンを示す模式図であり、図２５（ｃ）は、図２３に示す横形ポンプドローンを示す模式図である。
【図２６】図２６は、トップドローンが電力ケーブルを介して動力供給装置の電源に接続された状態を示す模式図である。
【図２７】図２７（ａ）は、図２６に示す導管と電力ケーブルが横形ポンプドローンに連結された状態を示す模式図であり、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）に示す横形ポンプドローンに、次の導管と電力ケーブルが連結された状態を示す模式図であり、図２７（ｃ）は、図２７（ｂ）に示す次の導管に固定された電力ケーブルが動力供給装置の電源に接続された状態を示す模式図である。
【図２８】図２８（ａ）は、一実施形態に係る連結ドローンの側面図であり、図２８（ｂ）は、図２８（ａ）のＨ−Ｈ線断面図である。
【図２９】図２９は、図２８（ａ）に示すダンパー機構を示す模式図である。
【図３０】図３０（ａ）は、他の実施形態に係る連結ドローンを模式的に示す側面図であり、図３０（ｂ）は、図３０（ａ）のＩ線矢視図であり、図３０（ｃ）は、図３０（ａ）に示す連結管を模式的に示す斜視図である。
【図３１】図３１は、図３０（ａ）乃至図３０（ｃ）に示す連結ドローンによって、隣接する導管が直角に連結されている様子を示す模式図である。
【図３２】図３２は、さらに他の実施形態に係る連結ドローンを概略的に示す側面図である。
【図３３】図３３は、燃料ガスを遠隔地から需要地に配置されたガスタンクに供給するためのドローンシステムを模式的に示す図である。
【図３４】図３４は、電力を需要地に供給するトップドローンを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。以下の図面において、同一また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。
図１は、一実施形態に係るドローンシステムを示す模式図である。図１に示すドローンシステム１００は、液体の一例である水を遠隔地２００から需要地の一例である被災地３００に配置されたタンク３０１に供給するためのシステムである。
【００２４】
図１に示すように、ドローンシステム１００は、水が流れる複数の導管１０Ａを連結することにより形成される輸送管１０と、輸送管１０の末端に連結されるポンプ装置（供給装置）２０１と、電力ケーブル５によって直列に連結された複数のドローン１，６Ａ，６Ｂと、複数のドローン１，６Ａ，６Ｂを飛行させる電力を、電力ケーブル５を介して複数のドローン１，６Ａ，６Ｂに供給する動力供給装置３と、を含んでいる。図１では、電力ケーブル５は、太い点線で描かれている。
【００２５】
本実施形態では、複数のドローンは、輸送管１０の先端に接続されたノズル１１を保持するトップドローン１と、輸送管１０の途中に配置された複数の（図示した例では、４つの）ポンプドローン６Ａ，６Ｂとを含んでいる。トップドローン１およびポンプドローン６Ａ，６Ｂは、電力ケーブル５によって直列に連結されている。すなわち、トップドローン１およびポンプドローン６Ａ，６Ｂは、複数の電力ケーブル５によって鎖状に接続されている。
【００２６】
各ポンプドローン６Ａは、略上下方向に延びる輸送管１０を流れる水の圧力を上昇させるためのポンプ４０Ａを有しており、各ポンプドローン６Ｂは、略水平方向に延びる輸送管１０を流れる水の圧力を上昇させるためのポンプ４０Ｂを有している。以下では、ポンプドローン６Ａを、「立形ポンプドローン６Ａ」と称することがあり、ポンプドローン６Ｂを、「横形ポンプドローン６Ｂ」と称することがある。
【００２７】
輸送管１０は、複数の導管１０Ａを連結することにより形成される。本実施形態では、隣接する導管１０Ａは、立形ポンプドローン６Ａのポンプ４０Ａ、または横形ポンプドローン６Ｂのポンプ４０Ｂを介して連結される。より具体的には、導管１０Ａの一方の端部（先端）は、立形ポンプドローン６Ａのポンプ４０Ａの入口管、または横形ポンプドローン６Ｂのポンプ４０Ｂの入口管に連結され、導管１０Ａの他方の端部（末端）は、立形ポンプドローン６Ａのポンプ４０Ａの吐出管、または横形ポンプドローン６Ｂのポンプ４０Ｂの吐出管に連結される。最も下側に位置する導管１０Ａの末端は、ポンプ装置２０１に連結され、最も上側に位置する導管１０Ａの先端に連結されたノズル１１は、トップドローン１に保持される。ポンプ装置２０１から輸送管１０に供給され、該輸送管１０を流れる水の圧力は、輸送管１０の途中に配置されたポンプ４０Ａまたはポンプ４０Ｂによって上昇され、所望の圧力を有する水がノズル１１から吐出される。
【００２８】
図１に示される動力供給装置３は、電源１３を含んでいる。この電源１３の種類は任意であり、例えば、電池、蓄電池、コンデンサー、燃料電池等のあらゆる種類の電源を動力供給装置３に搭載することができる。一実施形態では、商用電源（図示せず）を動力供給装置３に接続してもよい。この場合、商用電源から供給される電力が、動力供給装置３および電力ケーブル５を介してトップドローン１および各ポンプドローン６Ａ，６Ｂに供給される。あるいは、発電装置（図示せず）を設置して、該発電装置から電力を動力供給装置３に供給してもよい。一実施形態では、発電装置自体を動力供給装置３として機能させてもよい。
【００２９】
さらに、ドローンシステム１００は、トップドローン１および各ポンプドローン６Ａ，６Ｂの動作、および動力供給装置３の動作を制御する制御装置８を備えている。制御装置８は、例えば、人間である操縦者によって操作される操縦器であってもよいし、トップドローン１および各ポンプドローン６Ａ，６Ｂの動作を制御するためのプログラムを格納するコンピュータであってもよい。トップドローン１および各ポンプドローン６Ａ，６Ｂは、制御装置８から発信される制御信号に基づいて無線で動作する。一実施形態では、制御装置８は、電力ケーブル５を介して制御信号をトップドローン１および各ポンプドローン６Ａ，６Ｂに送信してもよい。図示した例では、動力供給装置３および制御装置８は、遠隔地２００に配置された車両２０２に収容されているが、本実施形態は、この例に限定されない。例えば、車両２０２を省略して、動力供給装置３および制御装置８を、それぞれ、遠隔地２００の地面上に設置してもよい。あるいは、動力供給装置３および制御装置８の一方を車両２０２に収容し、他方を、遠隔地２００の地面上に設置してもよい。
【００３０】
トップドローン１は、複数の回転翼１Ｒを有しており、複数の回転翼１Ｒは、トップドローン１を飛行させる推力を発生する推力発生機構として機能する。各ポンプドローン６Ａ、６Ｂも、複数の回転翼６Ｒを有しており、複数の回転翼６Ｒは、ポンプドローン６Ａ，６Ｂを飛行させる推力を発生する推力発生機構として機能する。複数のドローン１，６Ａ，６Ｂを飛行させると、輸送管１０は、複数のドローン１，６Ａ，６Ｂに懸架される。
【００３１】
本実施形態では、ポンプ装置２０１は、貯水槽６０に貯留された水を輸送管１０に直接圧送する。一実施形態では、ポンプ装置２０１を、図示しない消火栓または水道管に連結してもよい。あるいは、ポンプ装置２０１を、貯水タンク（図示せず）を介して消火栓または水道管などの水源に連結してもよい。この場合、水源から貯水タンクに水が供給され、ポンプ装置２０１は、貯水タンクに蓄えられた水を輸送管１０に圧送する。
【００３２】
図２は、一実施形態に係る立形ポンプドローン６Ａを模式的に示す斜視図である。図２に示す立形ポンプドローン６Ａは、複数の（図示した例では、２つの）回転翼６Ｒと、ポンプ４０Ａと、リング形状を有するポンプドローン本体３０と、ポンプ４０Ａをポンプドローン本体３０に傾動可能および回動可能に連結する連結機構３５と、を備えている。ポンプ４０Ａと連結機構３５は、ポンプドローン本体３０の内側に配置されている。
【００３３】
各回転翼６Ｒは、ポンプドローン本体３０の外面から吐出するアーム３３の先端に取り付けられている。ポンプ４０Ａは、該ポンプ４０Ａに連結される導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）が略上下方向に延びるように、連結機構３５を介してポンプドローン本体３０に連結されている。
【００３４】
本実施形態では、連結機構３５は、ポンプ４０Ａに固定された連結軸３７と、連結軸３７を回転可能に支持する回転部材３８と、を含んでいる。回転部材３８は、リング状の形状を有しており、ポンプドローン本体３０に回転可能に支持されている。より具体的には、回転部材３８の外面が、ポンプドローン本体３０に形成された貫通孔の壁面に回転可能に支持されている。連結軸３７は、ポンプ４０Ａの外面から回転部材３８の内面に向かって延びており、回転部材３８の内面に固定された軸受３４に回転可能に支持される。すなわち、ポンプ４０Ａ、およびポンプ４０Ａに連結される輸送管１０は、連結軸３７および回転部材３８を介して、ポンプドローン本体３０に対して回動可能であり、かつ連結軸３７を介して、回転部材３８を支持するポンプドローン本体３０に対して傾動可能である。このような構成により、ポンプ４０Ａは、ポンプドローン本体３０に回動可能および傾動可能に支持されるので、ポンプ４０Ａに連結される輸送管１０に対するポンプドローン６Ａの動作の自由度が上昇する。
【００３５】
図２に示すように、ポンプ４０Ａの入口管６０をスイベルジョイント６５を介して導管１０Ａの末端に連結してもよい。さらに、ポンプ４０Ａの吐出管６２をスイベルジョイント６６を介して導管１０Ａの先端に連結してもよい。スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する立形ポンプドローン６Ａ全体の回転が許容される。したがって、スイベルジョイント６５，６６によって、立形ポンプドローン６Ａに対する導管１０Ａのよじれが解消されるので、導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する立形ポンプドローン６Ａの動作の自由度をさらに上昇させることができる。
【００３６】
図２に示す実施形態では、電力ケーブル５は、自在継手１９を介して立形ポンプドローン６Ａに連結されている。自在継手１９は、立形ポンプドローン６Ａのポンプドローン本体３０に固定されている。電力ケーブル５および自在継手１９を介してドローン本体３０に供給された電力は、図示しない電力ラインを介して回転翼６Ｒおよびポンプ４０Ａに供給され、回転翼６Ｒおよびポンプ４０Ａの駆動に用いられる。
【００３７】
図３は、自在継手１９の一例を示す模式図である。自在継手１９は、Ｘ軸を中心に回転可能なＸ軸回転継手１２と、Ｙ軸を中心に回転可能なＹ軸回転継手１５と、Ｚ軸を中心に回転可能なＺ軸回転継手１８を有している。Ｘ軸回転継手１２は立形ポンプドローン６Ａのドローン本体３０に連結され、Ｙ軸回転継手１５はＸ軸回転継手１２に連結され、Ｚ軸回転継手１８はＹ軸回転継手１５および電力ケーブル５に連結されている。Ｘ軸回転継手１２は、ポンプドローン本体３０に固定された第１Ｘ軸シャフト１２Ａと、第１Ｘ軸シャフト１２Ａと同軸上に連結された第２Ｘ軸シャフト１２Ｂを備えている。第１Ｘ軸シャフト１２Ａおよび第２Ｘ軸シャフト１２Ｂの中心軸はＸ軸に一致し、第１Ｘ軸シャフト１２Ａおよび第２Ｘ軸シャフト１２Ｂは、Ｘ軸を中心に互いに相対的に回転可能となっている。
【００３８】
Ｙ軸回転継手１５は、第２Ｘ軸シャフト１２Ｂに接続された第１Ｙ軸シャフト１５Ａと、第１Ｙ軸シャフト１５Ａに回転可能に連結された第２Ｙ軸シャフト１５Ｂを備えている。第１Ｙ軸シャフト１５Ａは、第２Ｘ軸シャフト１２Ｂと一体に構成されてもよく、または別体として構成されてもよい。第１Ｙ軸シャフト１５Ａと第２Ｙ軸シャフト１５Ｂは、ピボット軸１６によって互いに回転可能に連結されている。このピボット軸１６の軸心は、Ｙ軸に一致する。したがって、第１Ｙ軸シャフト１５Ａおよび第２Ｙ軸シャフト１５Ｂは、Ｙ軸を中心に互いに相対的に回転可能となっている。
【００３９】
Ｚ軸回転継手１８は、第２Ｙ軸シャフト１５Ｂに接続された第１Ｚ軸シャフト１８Ａと、第１Ｚ軸シャフト１８Ａと同軸上に連結された第２Ｚ軸シャフト１８Ｂを備えている。第１Ｚ軸シャフト１８Ａは、第２Ｙ軸シャフト１５Ｂと一体に構成されてもよく、または別体として構成されてもよい。第１Ｚ軸シャフト１８Ａおよび第２Ｚ軸シャフト１８Ｂの中心軸はＺ軸に一致し、第１Ｚ軸シャフト１８Ａおよび第２Ｚ軸シャフト１８Ｂは、Ｚ軸を中心に互いに相対的に回転可能となっている。電力ケーブル５は、第２Ｚ軸シャフト１８Ｂに接続されており、Ｚ軸の周りを回転できるようになっている。
【００４０】
Ｘ軸回転継手１２の回転軸心であるＸ軸は、Ｙ軸回転継手１５の回転軸心であるＹ軸と垂直であり、Ｙ軸は、Ｚ軸回転継手１８の回転軸心であるＺ軸と垂直である。したがって、Ｘ軸回転継手１２、Ｙ軸回転継手１５、およびＺ軸回転継手１８を備えた自在継手１９は、電力ケーブル５に対する立形ポンプドローン６Ａの自由な回転および自由な傾動を許容する。立形ポンプドローン６Ａは、空中で安定した姿勢を維持することができ、安定して飛行することができる。
【００４１】
自在継手１９は、その内部に配置されたＸ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１をさらに備えている。Ｘ軸回転コネクタ２１は、Ｘ軸回転継手１２内に配置され、Ｙ軸回転コネクタ３１はＹ軸回転継手１５内に配置され、Ｚ軸回転コネクタ４１はＺ軸回転継手１８内に配置されている。Ｘ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１は、電力ケーブル５と立形ポンプドローン６Ａの両方に電気的に接続されている。すなわち、Ｘ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１は、自在継手１９の自由な動きを許容しつつ、電力ケーブル５とドローン１との電気的接続を維持することができる回転コネクタである。このような回転コネクタ２１，３１，４１にはスリップリングを使用することができる。スリップリングは、例えば、リング形状を有する回転端子と、該回転端子に接触する静止端子から構成され、静止端子の例としては、金属ブラシがあげられる。
【００４２】
図１に示すように、横形ポンプドローン６Ｂも上述した自在継手１９を有しており、電力ケーブル５は、自在継手１９を介して横形ポンプドローン６Ｂに連結される。同様に、トップドローン１も上述した自在継手１９を有しており、電力ケーブル５は、自在継手１９を介してトップドローン１に連結される。
【００４３】
図４は、横形ポンプドローン６Ｂの一例を示す斜視図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図２を参照して説明された立形ポンプドローン６Ａの構成と同様であるので、その重複する説明を省略する。
【００４４】
図４に示す横形ポンプドローン６Ｂも、複数の（図示した例では、２つの）回転翼６Ｒと、ポンプ４０Ｂと、リング状のポンプドローン本体３０と、ポンプ４０Ｂをポンプドローン本体３０に傾動可能および回動可能に連結する連結機構３５と、を備えている。ポンプ４０Ｂと連結機構３５は、ポンプドローン本体３０の内側に配置されている。この横形ポンプドローン６Ｂは、ポンプ４０Ｂに連結される導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）が略水平方向に延びるように、連結機構３５を介してポンプドローン本体３０に連結されている点で、図２を参照して説明された立形ポンプドローン６Ａと異なる。
【００４５】
各回転翼６Ｒは、ポンプドローン本体３０の外周面に形成された肩部３０Ａに取り付けられている。本実施形態でも、連結機構３５は、ポンプ４０Ｂに固定された連結軸３７と、連結軸３７を回転可能に支持するリング状の回転部材３８と、を含んでおり、回転部材３８は、ポンプドローン本体３０に回転可能に支持されている。ポンプ４０Ｂの外面から回転部材３８の内面に向かって延びる連結軸３７は、回転部材３８の内面に固定された軸受３４に回転可能に支持される。したがって、ポンプ４０Ｂ、およびポンプ４０Ｂに連結される輸送管１０は、連結軸３７および回転部材３８を介して、ポンプドローン本体３０に対して回動可能であり、かつ連結軸３７を介して、回転部材３８を支持するポンプドローン本体３０に対して傾動可能である。このような構成により、ポンプ４０Ｂは、ポンプドローン本体３０に回動可能および傾動可能に支持されるので、ポンプ４０Ｂに連結される輸送管１０に対するポンプドローン６Ｂの動作の自由度が上昇する。
【００４６】
本実施形態でも、ポンプ４０Ｂの入口管６０および吐出管６２を、それぞれ、スイベルジョイント６５，６６を介して導管１０Ａ連結するのが好ましい。スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する横形ポンプドローン６Ｂ全体の回転が許容されるので、ポンプ４０Ｂに連結される導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度をさらに上昇させることができる。
【００４７】
さらに、電力ケーブル５は、図３を参照して説明された自在継手１９を介してポンプドローン６Ｂに連結されている。自在継手１９は、電力ケーブル５に対するポンプドローン６Ｂの自由な回転および自由な傾動を許容するので、ポンプドローン６Ｂは、空中で安定した姿勢を維持することができ、安定して飛行することができる。
【００４８】
このように、トップドローン１、およびポンプドローン６Ａ，６Ｂは、自在継手１９および電力ケーブル５を介して直列に連結される。このような構成により、動力供給装置３から電力が供給される電力ケーブル５がトップドローン１、およびポンプドローン６Ａ，６Ｂに対してあらゆる方向に傾いても、電力ケーブル５とトップドローン１、およびポンプドローン６Ａ，６Ｂとの電気的接続を維持することができる。したがって、トップドローン１、およびポンプドローン６Ａ，６Ｂは、その姿勢が電力ケーブル５によって妨げられることなく、長時間飛行を続けることができる。
【００４９】
さらに、本実施形態では、各ポンプドローン６Ａ，６Ｂは、連結機構３５によって、導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対して回動可能かつ傾動可能である。さらに、スイベルジョイント６５，６６によって、各ポンプドローン６Ａ，６Ｂに対する導管１０Ａのねじれが解消される。したがって、輸送管１０は、トップドローン１、およびポンプドローン６Ａ，６Ｂに対してあらゆる方向に回転可能かつ傾動可能であるため、輸送管１０を、各ポンプドローン６Ａ，６Ｂを支点とする多関節のロボットアームのように屈曲させることができる。その結果、遠隔地２００から需要地３００までの間に様々な障害物（例えば、樹木、岩、崖、および山岳などの天然の物体、および家屋、ビル、橋、および電線などの人工の物体）が存在していても、ノズル１１を保持するトップドローン１を需要地３００まで到達させることができる。輸送管１０を流れてきた水は、ノズル１１から連続してタンク３０１に供給される。
【００５０】
図５は、他の実施形態に係る立形ポンプドローン６Ａを模式的に示す斜視図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図２に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【００５１】
図５に示す立形ポンプドローン６Ａは、ポンプドローン本体３０が矩形形状を有する点で、図２に示す立形ポンプドローン６Ａと相違する。本実施形態では、４本の回転翼６Ｒが矩形形状を有するポンプドローン本体３０の上面に固定されている。このように、ポンプドローン本体３０の形状は任意であり、回転翼６Ｒの数も任意である。
【００５２】
図６（ａ）および図６（ｂ）は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローン６Ａを示す模式図である。より具体的には、図６（ａ）は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローン６Ａの上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す立形ポンプドローン６Ａの側面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図２に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図６（ａ）および図６（ｂ）では、自在継手１９および電力ケーブル５の図示を省略している。
【００５３】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示す立形ポンプドローン６Ａのポンプドローン本体３０は、複数の（図示した例では、４つの）柱部材５０と、これら柱部材５０にそれぞれ固定された第１板体５２および第２板体５３から構成される。立形ポンプドローン６Ａを飛行させたときに、第１板体５２は、第２板体５３の上方に位置する。各柱部材５０の上面には、立形ポンプドローン６Ａを飛行させるための回転翼６Ｒが固定されている。
【００５４】
本実施形態では、ポンプ４０Ａは、第１連結機構３５Ａ、および第２連結機構３５Ｂによってポンプドローン本体３０に連結される。第１連結機構３５Ａは、第１板体５２の内側に配置されており、第２連結機構３５Ｂは、第２板体５３の内側に配置されている。第２連結機構３５Ｂは、第１連結機構３５Ａと同様の構成を有しているので、以下では、第１連結機構３５Ａの構成を説明する。
【００５５】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、第１連結機構３５Ａは、第１板体５２に回転可能に支持される第１回転部材３８Ａと、第１回転部材３８Ａからポンプ４０Ａまで延びる複数の（図示した例では４つの）ばね部材５５Ａとを有する。第１回転部材３８Ａは、リング形状を有しており、第１板体５２に回転可能に支持されている。より具体的には、第１回転部材３８Ａの外面が、第１板体５２に形成された貫通孔の壁面に回転可能に支持されている。４つのばね部材５５Ａは、ポンプ４０Ａの外周面に沿って円周方向に等間隔に配置されており、ポンプ４０Ａの外周面から第１回転部材３８Ａの内面まで放射状に延びている。各ばね部材５５Ａの一端は、ポンプ４０Ａの外周面に固定されており、他端は、第１回転部材３８Ｂの内周面に固定されている。第１板体５２に対してポンプ４０Ａが傾くと、一部のばね部材５５Ａが縮み、残りのばね部材５５Ａが延びる。縮んだばね部材５５Ａは、ポンプ４０Ａを元の姿勢に戻そうとポンプ４０Ａ押し返し、延びたばね部材５５Ａは、ポンプ４０Ａを元の姿勢に戻そうとポンプ４０Ａを引き戻す。このような構成により、ポンプ４０Ａ、およびポンプ４０Ａに連結される輸送管１０は、ばね部材５５Ａと第１回転部材３８Ａを介してポンプドローン本体３０に対して回動可能であり、ばね部材５５Ａを介して第１回転部材３８を支持するポンプドローン本体３０に対して傾動可能である。このような構成により、ポンプ４０Ａに連結される輸送管１０に対する立形ポンプドローン６Ａの動作の自由度が上昇する。
【００５６】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示す実施形態でも、ポンプ４０Ａの入口管６０および吐出管６２を、スイベルジョイント６５，６６を介して導管１０Ａに連結するのが好ましい。スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する立形ポンプドローン６Ａ全体の回転が許容されるので、導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する立形ポンプドローン６Ａの動作の自由度をさらに上昇させることができる。
【００５７】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローン６Ａを示す模式図である。より具体的には、図７（ａ）は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローン６Ａの上面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す立形ポンプドローン６Ａの側面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示す立形ポンプドローン６Ａは、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す立形ポンプドローン６Ａの変形例に相当する。特に説明しない本実施形態の構成は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図７（ａ）および図７（ｂ）でも、自在継手１９および電力ケーブル５の図示を省略している。
【００５８】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示す立形ポンプドローン６Ａは、第１連結機構３５Ａの第１回転部材３８Ａ、および第２連結機構３５Ｂの第２回転部材３８Ｂが省略されている点で、図６（ａ）および図６（ｂ）に示す立形ポンプドローン６Ａと相違する。具体的には、第１連結機構３５Ａは、複数のばね部材５５Ａから構成され、各ばね部材５５Ａの一端は、ポンプ４０Ａの外面に固定され、他端は、第１板体５２に形成された貫通孔の壁面に固定される。同様に、第２連結機構３５Ｂは、複数のばね部材５５Ｂから構成され、各ばね部材５５Ｂの一端は、ポンプ４０Ａの外面に固定され、他端は、第２板体５３に形成された貫通孔の壁面に固定される。
【００５９】
そのため、第１連結機構３５Ａおよび第２連結機構３５Ｂによって、ポンプドローン本体３０に対するポンプ４０Ａの傾動動作は許容されるが、回動動作は許容されない。しかしながら、スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する立形ポンプドローン６Ａ全体の回転が許容されるので、導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する立形ポンプドローン６Ａの動作の自由度を上昇させることができる。
【００６０】
図８は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローン６Ａを示す模式図である。図８は、立形ポンプドローン６Ａの上面図に相当する。特に説明しない本実施形態の構成は、図２に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図８でも、自在継手１９および電力ケーブル５の図示を省略している。
【００６１】
図８に示す立形ポンプドローン６Ａは、矩形形状のポンプドローン本体３０を有しており、該ドローン本体３０の上面に４つの回転翼６Ｒが固定されている。本実施形態でも、ポンプ４０Ａは、連結機構３５によって、ポンプドローン本体３０に回動可能かつ傾動可能に連結される。
【００６２】
図８に示す連結機構３５は、ポンプドローン本体３０に回転可能に支持された回転部材３８と、該回転部材３８に連結された支持構造体３９と、回転部材３８と支持構造体３９とを連結する第１連結軸３７と、支持構造体３９とポンプ４０Ａとを連結する第２連結軸４３を備えている。第１連結軸３７および第２連結軸４３は、互いに異なる方向に延びている。本実施形態では、支持構造体３９はリング形状を有しており、支持構造体３９は、回転部材３８の内側に配置されている。支持構造体３９の形状は任意であり、例えば、半環形状、または四角形状を有してもよい。
【００６３】
本実施形態では、２つの第１連結軸３７が一直線上に並び、２つの第２連結軸４３が一直線上に並んでおり、第１連結軸３７と第２連結軸４３は互いに垂直である。各第１連結軸３７の一端は、支持構造体３９の外面に固定されており、他端は、回転部材３８内面に設けられた軸受３４によって回転可能に支持されている。各第２連結軸４３の一端は、ポンプ４０Ａの外面に固定されており、他端は、支持構造体３９の内面に設けられた軸受４４によって回転可能に支持されている。したがって、ポンプ４０Ａ、および支持構造体３９は、回転部材３８を介してポンプドローン本体３０に対して回動可能であり、かつ第１連結軸３７を介して回転部材３８およびポンプドローン本体３０に対して傾動可能である。さらに、ポンプ４０Ａは、第２連結軸４４を介して支持構造体３９に対して傾動可能である。したがって、ポンプ４０Ａ、およびポンプ４０Ａに連結される導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）は、ポンプドローン本体３０に対してあらゆる方向に回動可能であり、かつ傾動可能である。このような構成により、ポンプ４０Ａに連結される輸送管１０に対する立形ポンプドローン６Ａの動作の自由度が上昇する。
【００６４】
図８に示す実施形態でも、ポンプ４０Ａの入口管６０および吐出管６２を、スイベルジョイント６５，６６を介して導管１０Ａに連結するのが好ましい。スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する立形ポンプドローン６Ａ全体の回転が許容されるので、導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する立形ポンプドローン６Ａの動作の自由度をさらに上昇させることができる。
【００６５】
図９は、他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂを模式的に示す斜視図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図４に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【００６６】
図９に示す横形ポンプドローン６Ｂのポンプドローン本体３０は、回転翼６Ｒが固定される第１構造体３０Ｂと、該第１構造体３０Ｂに固定される第２構造体３０Ｃから構成される。本実施形態では、第１構造体３０Ｂは、矩形形状を有しており、４つの回転翼６Ｒが第１構造体３０Ｂの上面に固定されている。第２構造体３０Ｃは、矩形形状を有し、第１構造体３０Ｂの下面に固定されている。第２構造体３０Ｃは、第１構造体３０Ｂに対して垂直方向に延びている。自在継手１９は、第１構造体３０Ｂの側面に固定されている。電力ケーブル５および自在継手１９を介してポンプドローン本体３０に供給された電力は、図示しない電力ラインを介して回転翼６Ｒおよびポンプ４０Ｂに供給され、回転翼６Ｒおよびポンプ４０Ｂの駆動に用いられる。
【００６７】
図４を参照して説明された連結機構３５は、第２構造体３０Ｃに設けられる。すなわち、連結機構３５は、第２構造体３０Ｃに形成された貫通孔に配置されており、ポンプ４０Ｂに固定された連結軸３７と、連結軸３７を回転可能に支持するリングの回転部材３８と、を含んでいる。回転部材３８は、第２構造体３０Ｃの貫通孔に回転可能に支持される。ポンプ４０Ｂの外面から回転部材３８の内面に向かって延びる連結軸３７は、回転部材３８の内面に固定された軸受３４に回転可能に支持される。このような構成でも、ポンプ４０Ｂ、およびポンプ４０Ｂに連結される輸送管１０は、連結軸３７および回転部材３８を介して、ポンプドローン本体３０に対して回動可能であり、かつ連結軸３７を介して、回転部材３８を支持するポンプドローン本体３０に対して傾動可能である。したがって、ポンプ４０Ｂに連結される輸送管１０に対する横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度が上昇する。
【００６８】
本実施形態でも、ポンプ４０Ｂの入口管６０および吐出管６２を、それぞれ、スイベルジョイント６５，６６を介して導管１０Ａ連結するのが好ましい。スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する横形ポンプドローン６Ｂ全体の回転が許容されるので、ポンプ４０Ｂに連結される導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度をさらに上昇させることができる。
【００６９】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂを示す模式図である。より具体的には、図１０（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂの側面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ線矢視図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図９に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図１０（ａ）および図１０（ｂ）では、自在継手１９および電力ケーブル５の図示を省略している。
【００７０】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す実施形態でも、ポンプ４０Ｂをポンプドローン本体３０に対して回転可能および傾動可能に連結する連結機構３５は、ポンプドローン本体３０の第２構造体３０Ｃに配置される。
【００７１】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、連結機構３５は、リング形状を有する回転部材３８と、回転部材３８からポンプ４０Ｂまで延びる複数の（図示した例では４つの）ばね部材５５とを有する。回転部材３８は、第２構造体３０Ｃに回転可能に支持されている。より具体的には、回転部材３８の外面が、第２構造体３０Ｃに形成された貫通孔の壁面に回転可能に支持されている。４つのばね部材５５は、ポンプ４０Ｂの外周面に沿って円周方向に等間隔に配置されており、ポンプ４０Ｂの外周面から回転部材３８の内面まで放射状に延びている。各ばね部材５５の一端は、ポンプ４０Ｂの外周面に固定されており、他端は、回転部材３８の内周面に固定されている。第２構造体３０Ｃに対してポンプ４０Ｂが傾くと、一部のばね部材５５が縮み、残りのばね部材５５が延びる。縮んだばね部材５５は、ポンプ４０Ｂを元の姿勢に戻そうとポンプ４０Ｂを押し返し、延びたばね部材５５は、ポンプ４０Ｂを元の姿勢に戻そうとポンプ４０を引き戻す。このような構成により、ポンプ４０Ｂ、およびポンプ４０Ｂに連結される輸送管１０は、ばね部材５５と回転部材３８を介してポンプドローン本体３０に対して回動可能であり、ばね部材５５を介して回転部材３８を支持するポンプドローン本体３０に対して傾動可能である。このような構成により、ポンプ４０Ｂに連結される輸送管１０に対する横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度が上昇する。
【００７２】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す実施形態でも、ポンプ４０Ｂの入口管６０および吐出管６２を、スイベルジョイント６５，６６を介して導管１０Ａに連結するのが好ましい。スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する横形ポンプドローン６Ｂ全体の回転が許容されるので、導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度をさらに上昇させることができる。
【００７３】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂを示す模式図である。より具体的には、図１１（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂの側面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＢ線矢視図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂは、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂの変形例に相当する。特に説明しない本実施形態の構成は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図１１（ａ）および図１１（ｂ）でも、自在継手１９および電力ケーブル５の図示を省略している。
【００７４】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂは、連結機構３５の回転部材３８が省略されている点で、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂと相違する。すなわち、連結機構３５は、複数のばね部材５５から構成され、各ばね部材５５の一端は、ポンプ４０Ｂの外面に固定され、他端は、第２構造体３０Ｃに形成された貫通孔の壁面に固定される。
【００７５】
そのため、連結機構３５によって、ポンプドローン本体３０に対するポンプ４０Ｂの傾動動作は許容されるが、回動動作は許容されない。しかしながら、スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する横形ポンプドローン６Ｂ全体の回転が許容されるので、導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度を上昇させることができる。
【００７６】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂを示す模式図である。より具体的には、図１２（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂの側面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＣ線矢視図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂは、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂの変形例に相当する。特に説明しない本実施形態の構成は、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図１２（ａ）および図１２（ｂ）でも、自在継手１９および電力ケーブル５の図示を省略している。
【００７７】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂのポンプドローン本体３０は、矩形形状を有し、回転翼６Ｒが固定される第１構造体３０Ｂと、第１構造体３０Ｂの下面に固定される第２構造体３０Ｃ１と、第３構造体３０Ｃ２とから構成される。第２構造体３０Ｃ１と第３構造体３０Ｃ２は、互いに同一の矩形形状を有している。
【００７８】
本実施形態では、ポンプ４０Ｂは、第１連結機構３５Ａ、および第２連結機構３５Ｂによってポンプドローン本体３０に連結される。第１連結機構３５Ａは、第２構造体３０Ｃ１の内側に配置されており、第２連結機構３５Ｂは、第３構造体３０Ｃ２の内側に配置されている。第１連結機構３５Ａおよび第２連結機構３５Ｂは、図１１（ａ）および図１１（ｂ）を参照して説明された連結機構３５と同一の構成を有している。すなわち、第１連結機構３５Ａは、複数のばね部材５５Ａから構成され、各ばね部材５５Ａの一端は、ポンプ４０Ｂの外面に固定され、他端は、第２構造体３０Ｃ１に形成された貫通孔の壁面に固定される。同様に、第２連結機構３５Ｂは、複数のばね部材５５Ｂから構成され、各ばね部材５５Ｂの一端は、ポンプ４０Ｂの外面に固定され、他端は、第３構造体３０Ｃ２に形成された貫通孔の壁面に固定される。
【００７９】
そのため、第１連結機構３５Ａおよび第２連結機構３５Ｂによって、ポンプドローン本体３０に対するポンプ４０Ｂの傾動動作は許容されるが、回動動作は許容されない。しかしながら、スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する横形ポンプドローン６Ｂ全体の回転が許容されるので、導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する横形ポンプドローン６ｂの動作の自由度を上昇させることができる。
【００８０】
図１３（ａ）、図１３（ｂ）、および図１３（ｃ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂを示す模式図である。より具体的には、図１３（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂの上面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す横形ポンプドローン６Ｂの側面図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）のＤ線矢視図である。図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）に示す横形ポンプドローン６Ｂは、図９に示す横形ポンプドローン６Ｂの変形例に相当する。特に説明しない本実施形態の構成は、図９に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）でも、自在継手１９および電力ケーブル５の図示を省略している。
【００８１】
図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）に示す横形ポンプドローン６Ｂは、ポンプドローン本体３０が第１構造体３０Ｂに形成された貫通孔の壁面に回転可能に支持される円盤７０を有する点で、図９に示す横形ポンプドローン６Ｂと相違する。
【００８２】
連結機構３５は、第２構造体３０Ｃに回動可能かつ傾動可能に支持されており、第２構造体３０Ｃは、円盤７０の下面に固定されている。円盤７０がポンプドローン本体３０の第１構造体３０Ｂに対して回転すると、第２構造体３０Ｂは、円盤７０と一体に回転する。したがって、第２構造体３０Ｂに連結機構３５を介して連結されるポンプ４０Ｂ、およびポンプ４０Ｂに連結される導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）も、円盤７０と一体に回転する。
【００８３】
円盤７０の回転方向は、連結機構３５の回転部材３８の回転方向とは直交している。より具体的には、円盤７０の回転軸は、回転部材３８の回転軸と直交している。したがって、ポンプ４０Ｂに連結される輸送管１０に対する横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度がさらに上昇する。
【００８４】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂを示す模式図である。より具体的には、図１４（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂの側面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＥ線矢視図である。
【００８５】
図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂの連結機構３５は、矩形形状を有するポンプドローン本体３０の下面に取り付けられた軸受７２と、軸受７２に回転可能に支持される回転軸７４と、を有する。回転軸７４は、軸受７２に支持される主軸７４Ａと、主軸７４Ａから分岐する第１分岐軸７４Ｂおよび第２分岐軸７４Ｃとから構成される。第１分岐軸７４Ｂおよび第２分岐軸７４Ｃは、それぞれ、略Ｃ字状の形状を有している。第１分岐軸７４Ｂの先端は、ポンプ４０Ｂの外面に固定された軸受７５に回転可能に支持されており、第２分岐軸７４Ｃの先端は、ポンプ４０Ｂの外面に固定された軸受７６に回転可能に支持されている。本実施形態では、連結機構３５は、ポンプドローン本体３０の下面に取り付けられた軸受７２と、軸受７２に回転可能に支持される回転軸７４と、ポンプ４０Ｂに設けられ、回転軸７４の第１分岐管７４Ｂの先端を回転可能に支持する軸受７５と、ポンプ４０Ｂに設けられ、回転軸７４の第２分岐管７４Ｃの先端を回転可能に支持する軸受７６と、から構成される。
【００８６】
ポンプ４０Ｂは、軸受７５，７６を介して回転軸７４に対して傾動可能であり、回転軸７４は、ポンプドローン本体３０に対して回転可能である。この連結機構３５により、ポンプ４０Ｂは、ポンプドローン本体３０に対して回動可能かつ傾動可能に連結される。したがって、ポンプ４０Ｂに連結される輸送管１０に対する横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度が上昇する。
【００８７】
本実施形態でも、ポンプ４０Ｂの入口管６０および吐出管６２を、それぞれ、スイベルジョイント６５，６６を介して導管１０Ａ連結するのが好ましい。スイベルジョイント６５，６６によって、導管１０Ａに対する横形ポンプドローン６Ｂ全体の回転が許容されるので、ポンプ４０Ｂに連結される導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度をさらに上昇させることができる。
【００８８】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂを示す模式図である。より具体的には、図１５（ａ）は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂの側面図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＦ線矢視図である。図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂは、図９に示す横形ポンプドローン６Ｂの変形例に相当する。特に説明しない本実施形態の構成は、図９に示す実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図１５（ａ）および図１５（ｂ）でも、自在継手１９および電力ケーブル５の図示を省略している。
【００８９】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示す横形ポンプドローン６Ｂは、第１構造体３０Ｂの側面に取り付けられたバランス機構４５を備えている点で、図９に示す横形ポンプドローン６Ｂと相違する。
【００９０】
横形ポンプドローン６Ｂのポンプ４０Ｂを駆動することにより、該横形ポンプドローン６Ｂのポンプドローン本体３０には、水の流れ方向とは逆向きに作用する力Ｆａが作用する。そのため、ポンプ４０Ｂの駆動中に横形ポンプドローン６Ｂを空中で停止させるためには、回転翼６Ｒによって発生される推力の水平方向の成分が力Ｆａと釣り合うように、横形ポンプドローン６Ｂのポンプ本体３０をポンプ４０Ｂに対して傾ける必要がある。しかしながら、ポンプ４０Ｂに対するポンプ本体３０の傾動範囲には限界がある。
【００９１】
そこで、本実施形態では、横形ポンプドローン６Ｂは、バランス機構４５を備えている。バランス機構４５は、上記力Ｆａを打ち消すための力Ｆｂを発生させるための機構である。このバランス機構４５によって、力Ｆａ同一の大きさを有するが、力Ｆａとは逆向きに作用する力Ｆｂがポンプ本体３０に発生させられる。
【００９２】
図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示す例では、バランス機構４５は、ポンプドローン本体３０の第１構造体３０Ｂの両側面からそれぞれ延びるアーム４７と、各アーム４７の先端に取り付けられた回転翼４６とを備える。回転翼４６は、図示しない電力ケーブルによってポンプ本体３０と電気的に接続されており、上記電力ケーブル５を介して横形ポンプドローン６Ｂのポンプ本体３０に供給された電力によって駆動する。回転翼４６を駆動することにより、上記力Ｆａとは逆向きにポンプ本体３０に作用する力Ｆｂが発生する。制御装置８（図１参照）が各回転翼４６の回転速度を変更することによって、力Ｆｂの大きさを調整することができる。このような構成によって、ポンプ４０Ｂを駆動したときであっても、横形ポンプドローン６Ｂの水平姿勢を維持することができる。
【００９３】
本実施形態では、バランス機構４５は、電力によって回転する２つの回転翼４６を有している。しかしながら、本発明は、この実施形態に限定されない。例えば、バランス機構４５は、１つの回転翼４６を有していてもよいし、３つ以上の回転翼４６を有していてもよい。図示はしないが、バランス機構４５は、回転翼４６を回転させるために、液体燃料、または燃料ガスによって駆動するエンジン（例えば、レシプロエンジン）を有していてもよい。後述するように、ドローンシステム１００は、遠隔地２００から需要地３００まで液体燃料または燃料ガスを供給するために用いることができる。この場合、輸送管１０を流れる液体燃料または燃料ガスの一部を、バランス機構４５のエンジンに供給してもよい。
【００９４】
あるいは、バランス機構４５は、回転翼４６の代わりに、ジェット燃料を燃焼させることによって力Ｆｂを発生させるジェットエンジンを有していてもよいし、水などの液体を噴射することによって力Ｆｂを発生させるノズルを有していてもよい。
【００９５】
一実施形態では、バランス機構４５を、図４に示す横形ポンプドローン６Ｂに設けてもよいし、バランス機構４５を、図１０乃至図１４に示す横形ポンプドローン６Ｂに設けてもよい。
【００９６】
ドローンシステム１００は、隣接する導管１０Ａを互いに連結するスイベルジョイントをさらに有していてもよい。あるいは、複数のスイベルジョイントを組み合わせたスイベルジョイント機構を用いて、隣接する導管１０Ａを互いに連結してもよい。図１６は、隣接する導管１０Ａを互いに連結するスイベルジョイント機構の一例を示す模式図である。
【００９７】
図１６に示すスイベルジョイント機構８０は、導管１０Ａ１と導管１０Ａ２との間に配置されており、導管１０Ａ１，１０Ａ２を互いに連結するために用いられる。導管１０Ａ１，１０Ａ２は、輸送管１０を構成する複数の導管１０Ａのうちの隣接する導管１０Ａであり、スイベルジョイント機構８０によって、互いに連結される。輸送管１０の水の流れ方向において、導管１０Ａ１は、導管１０Ａ２の下流側に位置する。
【００９８】
このスイベルジョイント機構８０は、略Ｌ字状に曲げられた第１屈曲管８１，第２屈曲管８２と、第１屈曲管８１の一端に取り付けられた第１スイベルジョイント８４と、第２屈曲管８２の一端に取り付けられた第２スイベルジョイント８５と、第１屈曲管８１の他端と第２屈曲管８２の他端とを連結する第３スイベルジョイント８６と、を有している。第１スイベルジョイント８４は、第１屈曲管８１を導管１０Ａ１に連結し、第１屈曲管８１に対する導管１０Ａ１の回転を許容する。第２スイベルジョイント８５は、第２屈曲管８２を導管１０Ａ２に連結し、第２屈曲管８２に対する導管１０Ａ２の回転を許容する。第３スイベルジョイント８６は、第１屈曲管８１（または第２屈曲管８２）に対する第２屈曲管８２（または第１屈曲管８１）の回転を許容する。すなわち、第３スイベルジョイント８６によって、第１屈曲管８１および第２屈曲管８２は、互いに回転自在である。このようなスイベルジョイント機構８０によって、導管１０Ａ１，１０Ａ２を連結することにより、輸送管１０を三次元的に回動させることができる。したがって、スイベルジョイント機構８０によって、輸送管１０を懸架するトップドローン１および各ポンプドローン６Ａ，６Ｂの動作の自由度が上昇するので、需要地２００から被災地３００までの間に存在する物体に輸送管１０が接触することを効果的に回避することができる。
【００９９】
図１７は、さらに他の実施形態に係る立形ポンプドローン６Ａを模式的に示す斜視図である。図１８は、さらに他の実施形態に係る横形ポンプドローン６Ｂを模式的に示す斜視図である。図１７に示す立形ポンプドローン６Ａのポンプドローン本体３０は、ポンプ４０Ａのポンプ本体８８と、該ポンプ本体８８の外面から突出する複数の（図示した例では、４つの）アーム３３とから構成される。各アーム３３の先端には、回転翼６Ｒが固定される。同様に、図１８に示す横形ポンプドローン６Ｂのポンプドローン本体３０は、ポンプ４０Ｂのポンプ本体８８と、該ポンプ本体８８の外面から突出する複数の（図示した例では、４つの）アーム３３とから構成される。各アーム３３の先端には、回転翼６Ｒが固定される。
【０１００】
図１７に示す立形ポンプドローン６Ａは、ポンプ４０Ａをポンプドローン本体３０に回動可能および傾動可能に連結するための連結機構を有していない。同様に、図１８に示す横形ポンプドローン６Ｂは、ポンプ４０Ｂをポンプドローン本体３０に回動可能および傾動可能に連結するための連結機構を有していない。
【０１０１】
しかしながら、立形ポンプ４０Ａのポンプ４０Ａの入口管６０および吐出管６２は、それぞれ、図１６を参照して説明されたスイベルジョイント機構８０を介して導管１０Ａに連結されている。より具体的には、ポンプ４０Ａの入口管６０および吐出管６２は、それぞれ、第１スイベルジョイント８４によってスイベル機構８０に連結され、導管１０Ａは、第２スイベルジョイント８５によってスイベル機構８０に連結される。同様に、横形ポンプ４０Ｂの入口管６０および吐出管６２は、それぞれ、図１６を参照して説明されたスイベルジョイント機構８０を介して導管１０Ａに連結されている。より具体的には、ポンプ４０Ｂの入口管６０および吐出管６２は、それぞれ、第１スイベルジョイント８４によってスイベル機構８０に連結され、導管１０Ａは、第２スイベルジョイント８５によってスイベル機構８０に連結される。このように、ポンプ４０Ａおよびポンプ４０Ｂを、スイベルジョイント機構８０を介して輸送管１０に連結してもよい。これらの場合も、導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）に対する立形ポンプドローン６Ａおよび横形ポンプドローン６Ｂの動作の自由度を上昇させることができる。
【０１０２】
図１９は、スイベルジョイント機構８０の他の例を示す模式図である。図１９に示すスイベルジョイント機構８０は、コイル管８７と、コイル管８７の両端にそれぞれ接続された第１スイベルジョイント８４と第２スイベルジョイント８５と、から構成される。コイル管８７の一端は、第１スイベルジョイント８４を介して導管１０Ａ１に連結され、コイル管８７の他端は、第２スイベルジョイント８５を介して導管１０Ａ２に連結される。上述したように、導管１０Ａ１，１０Ａ２は、輸送管１０を構成する複数の導管１０Ａのうちの隣接する導管１０Ａであり、スイベルジョイント機構８０によって、互いに連結される。コイル管８７は、自由に伸縮可能および屈曲可能である。したがって、このスイベルジョイント機構８０によっても、輸送管１０を懸架するトップドローン１および各ポンプドローン６Ａ，６Ｂの動作の自由度が上昇するので、需要地２００から被災地３００までの間に存在する物体に輸送管１０が接触することを効果的に回避することができる。
【０１０３】
図２０は、スイベルジョイント機構８０のさらに他の例を示す模式図である。図２０に示すスイベルジョイント８０は、蛇腹管９０と、蛇腹管９０の両端にそれぞれ接続された第１スイベルジョイント８４と第２スイベルジョイント８５と、から構成される。蛇腹管９０の一端は、第１スイベルジョイント８４を介して導管１０Ａ１に連結され、蛇腹管９０の他端は、第２スイベルジョイント８５を介して導管１０Ａ２に連結される。蛇腹管９０も、自由に屈曲可能である。したがって、このスイベルジョイント機構８０によっても、輸送管１０に対するトップドローン１および各ポンプドローン６Ａ，６Ｂの動作の自由度が上昇するので、需要地２００から被災地３００までの間に存在する物体に輸送管１０が接触することを効果的に回避することができる。
【０１０４】
図２１（ａ）乃至図２１（ｃ）は、一実施形態に係るトップドローン１を示す模式図である。より具体的には、図２１（ａ）は、一実施形態に係るトップドローン１を模式的に示す側面図であり、図２１（ｂ）は、図２１（ａ）のＧ線矢視図であり、図２１（ｃ）は、図２１（ａ）に示すノズル１１を模式的に示す斜視図である。
【０１０５】
図２１（ａ）および図２１（ｂ）に示すように、トップドローン１は、複数の回転翼６Ｒが固定されるトップドローン本体９１と、トップドローン本体９１の下面に取り付けられた軸受９３と、軸受９３に回転可能に支持されるノズル回転軸９４と、を有する。ノズル回転軸９４は、軸受９４に回転可能に支持される主軸９４Ａと、主軸９４Ａから分岐する第１分岐軸９４Ｂおよび第２分岐軸９４Ｃとから構成される。第１分岐軸９４Ｂおよび第２分岐軸９４Ｃは、それぞれ、略Ｃ字状の形状を有している。
【０１０６】
図２０（ｃ）に示すように、本実施形態に係るノズル１１は、略Ｌ字形状を有しており、ノズル回転軸９４に対して回動可能である。ノズル１１の末端は、スイベルジョイント９５を介して、略Ｌ字形状を有する短管９６の一端に連結される。短管９６の他端は、スイベルジョイント９７を介して最も上側に位置する導管１０Ａの先端に連結される。すなわち、輸送管１０の先端は、スイベルジョイント９７、短管９６、およびスイベルジョイント９５を介してノズル１１に連結される。ノズル１１の先端は、輸送管１０を流れる水の噴射口として構成されている。
【０１０７】
第１分岐軸９４Ｂの先端は、短管９６の屈曲部に固定されている。第２分岐軸９４Ｃの末端には、ノズル１１をスイベルジョイント９５を介して回動させるためのアクチュエータ９９が固定されており、このアクチュエータ９９は、第２分岐軸９４Ｃの末端とノズル１１の屈曲部との間に配置される。本実施形態では、アクチュエータ９９は、モータである。アクチュエータ９９の回転軸（図示せず）は、ノズル１１の屈曲部に固定されており、アクチュエータ９９を駆動すると、ノズル１１がスイベルジョイント９５を介して回動される。すなわち、アクチュエータ９９によって、ノズル１１の先端を上下方向に回動させることができる。したがって、トップドローン１に対するタンク３０１（図１参照）の位置に応じて、上下方向におけるノズル１１の先端の位置を変更することができる。
【０１０８】
トップドローン１は、トップドローン本体９１に対するノズル回転軸９４の相対的な回転を制限するロック機構を有するのが好ましい。図２２は、ロック機構の一例を模式的に示す斜視図である。図２２に示すロック機構１０１を用いて、トップドローン本体９１に対するノズル回転軸９４の回転動作を阻止することができる。したがって、ロック機構１０１によって、トップドローン本体９１に対するノズル回転軸９４の回転動作を阻止しながら、トップドローン１を水平方向に回転させると、ノズル１１の先端を水平方向に回動させることができる。
【０１０９】
本実施形態では、ロック機構１０１は、軸受９３に固定されている（図２１（ａ）参照）。ロック機構１０１は、ノズル回転軸９４を保持（ロック）することにより、トップドローン本体９１に対するノズル回転軸９４の相対的な回転を制限するように構成されている。
【０１１０】
ロック機構１０１は、通常は作動していないが、自動で、または操縦者の遠隔操作により動作し、ノズル回転軸９４の回転を防止することができる。例えば、トップドローン１からタンク３０１に水を放出する際に、ロック機構１０１は、ノズル１１の先端がタンク３０１に向いた状態を維持するように、ノズル回転軸９４の回転動作を防止する。次いで、ノズル１１から放出される水がタンク３０１に放出されるように、上記アクチュエータ９９を動作させて、ノズル１１の先端の上下方向の位置を調整する。
【０１１１】
次に、図２２を参照して、ロック機構１０１の具体的な構成について説明する。図２２に示すように、ロック機構１０１は、ノズル回転軸９４の外周面に対向する２つのブレーキパッド１０５と、２つのブレーキパッド１０５にそれぞれ連結された２つのアクチュエータ１０６と、ノズル回転軸９４の回転角度を検出する角度検出器１０７と、ノズル回転軸９４の回転角度に基づいてアクチュエータ１０６を作動させるアクチュエータ制御部１０８とを備えている。一実施形態では、１つのブレーキパッド１０５と、このブレーキパッド１０５に連結された１つのアクチュエータ１０６のみを設けてもよい。
【０１１２】
各アクチュエータ１０６は、ブレーキパッド１０５をノズル回転軸９４の外周面に押し付けるように構成されている。アクチュエータ１０６の構成は特に限定されないが、例えば、モータとボールねじ機構との組み合わせ、またはエアシリンダなどからアクチュエータ１０６を構成することができる。２つのブレーキパッド１０５の配置は、ノズル回転軸９４を中心に対称である。アクチュエータ１０６が駆動されると、ブレーキパッド１０５はノズル回転軸９４に押し付けられ、これによりノズル回転軸９４がブレーキパッド１０５によって保持される。結果として、ノズル回転軸９４、およびこのノズル回転軸９４に連結されたノズル１１のトップドローン本体９１に対する相対的な回転が防止される。
【０１１３】
ノズル回転軸９４の外周面には、複数のパターン１１０が形成されている。これらのパターン１１０は、ノズル回転軸９４の軸心を中心に等間隔に配列されている。角度検出器１０７は、パターン１１０に対向して配置されている。角度検出器１０７は、ノズル回転軸９４の外周面に光を導き、パターン１１０からの反射光に基づいてノズル連結軸９４の回転角度を検出するように構成されている。このような角度検出器１０７には、光学式ロータリエンコーダが使用できる。角度検出器１０７は、アクチュエータ制御部１０８に電気的に接続されている。アクチュエータ制御部１０８は、角度検出器１０７によって検出されたノズル回転軸９４の回転角度に基づいて、アクチュエータ１０６を作動させる。
【０１１４】
一実施形態では、上述した角度検出器１０７、アクチュエータ制御部１０８、パターン１１０は省略してもよい。この場合は、ノズル１１が適切な角度にあるときに、操縦者が遠隔操作によりロック機構１０１を作動させてもよい。
【０１１５】
図２２を参照して説明されたロック機構１０１を、上述した連結軸３７，４３（図２、図４、図５、図８、図９、および図１３（ｃ）参照）の回転を制限するために各ポンプドローン６Ａ，６Ｂに設けてもよい。この場合、ロック機構１０１は、ドローンシステム１００における全てのポンプドローン６Ａ，６Ｂに装備させてもよいし、一部のポンプドローン６Ａ，６Ｂのみに装備させてもよい。
【０１１６】
さらに、図１５（ａ）および図１５（ｂ）を参照して説明されたバランス機構４５を、トップドローン１に設けてもよい。この場合、バランス機構４５の回転翼４６が固定されるアーム４７は、トップドローン本体９１の側面に固定されるのが好ましい。
【０１１７】
上述した実施形態では、電力ケーブル５は、自在継手１９を介して、各ドローン１，６Ａ，６Ｂに連結されているが、本発明は、この例に限定されない。例えば、電力ケーブル５は、導管１０Ａの外面に固定されてもよい。
【０１１８】
図２３は、電力ケーブル５と一体化された導管１０Ａによって、輸送管１０が形成されたドローンシステム１００の一例を示す模式図である。図２３に示すドローンシステム１００は、遠隔地２００から需要地の一例である山火事発生現場に消火液（例えば、水）を搬送するドローンシステムである。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【０１１９】
図２３に示すように、電力ケーブル５は、輸送管１０の外面に固定されている。より具体的には、電力ケーブル５は、導管１０Ａの外面に固定されている。したがって、電力ケーブル５は、輸送管１０と一体に延びるので、電力ケーブル５が輸送管１０に絡まることを効果的に防止することができる。なお、このドローンシステム１００は、動力供給装置３の電源１３から延びる電力ライン１４０を有しており、最も下側に位置する導管１０Ａに固定される電力ケーブル５は、電力ライン１４０を介して動力供給装置３の電源１３に接続される。
【０１２０】
図２４は、図２３に示すドローンシステム１００で用いられる導管１０Ａの一例を示す模式図である。図２５（ａ）は、図２３に示すトップドローン１を示す模式図であり、図２５（ｂ）は、図２３に示す立形ポンプドローン６Ａを示す模式図であり、図２５（ｃ）は、図２３に示す横形ポンプドローン６Ｂを示す模式図である。図２４では、導管１０Ａの両端の構成の一例として、導管１０Ａの両端を各ポンプドローン６Ａ，６Ｂの入口管６０および吐出管６２に連結するためのスイベルジョイント６５，６６を仮想線（点線）で描いている。各ポンプドローン６Ａ，６Ｂは、図２４に示す導管１０Ａによって鎖状に連結される。
【０１２１】
図２４に示すように、電力ケーブル５は、導管１０Ａの外面に固定されたケーブル本体５Ａと、ケーブル本体５Ａの両端部からそれぞれ延びる電力ライン１３３と、各電力ライン１３３の先端に固定された第１ケーブル側コネクタ１３０とを有している。電力ケーブル５は、さらに、ケーブル本体５Ａの両端部近傍からそれぞれ延びる電力ライン１３４と、該電力ライン１３４の先端に固定された第２ケーブル側コネクタ１３１とを有している。電力ライン１３３は、ケーブル本体５Ａの先端に電気的に接続されており、電力ライン１３４は、ケーブル本体５Ａの途中に電気的に接続されている。
【０１２２】
図２５（ａ）に示すように、トップドローン１は、電力ケーブル５の第１ケーブル側コネクタ１３０に接続可能なトップドローン側コネクタ１３５を有している。トップドローン側コネクタ１３５は、トップドローン本体９１から延びる電力ライン１３６の先端に固定されている。トップドローン側コネクタ１３５を、第１ケーブル側コネクタ１３０に接続することにより、トップドローン１を、電力ケーブル５に電気的に接続することができる。電力ケーブル５から、トップドローン側コネクタ１３５および電力ライン１３６を介してトップドローン本体９１に供給された電力は、回転翼１Ｒおよびアクチュエータ９９（図２１（ｃ）参照）などのトップドローン１に搭載される機器の駆動に利用される。
【０１２３】
図２５（ｂ）および図２５（ｃ）に示すように、ポンプドローン６Ａ，６Ｂは、それぞれ、第１ケーブル側コネクタ１３０と接続可能な２つのドローン側コネクタ１３７を有している。各ドローン側コネクタ１３７は、ポンプドローン本体３０から延びる電力ライン１３８の先端に固定されており、ドローン側コネクタ１３７を、第１ケーブル側コネクタ１３０に接続することにより、各ポンプドローン６Ａ，６Ｂを、電力ケーブル５に電気的に接続することができる。電力ケーブル５からドローン側コネクタ１３７および電力ライン１３８を介してポンプドローン６Ａ（または６Ｂ）のドローン本体３０に供給された電力は、回転翼６Ｒおよびポンプ４０Ａ（またはポンプ４０Ｂ）などのポンプドローン６Ａ（または６Ｂ）に搭載される機器の駆動に利用される。
【０１２４】
次に、ドローンシステム１００を構築する方法について説明する。図２６は、トップドローン１が電力ケーブル５を介して動力供給装置３の電源１３に接続された状態を示す模式図である。最初に、トップドローン１のトップドローン側コネクタ１３５を、電力ケーブル５の一方の端部に設けられた第１ケーブル側コネクタ１３０と接続する。次いで、電力ケーブル５の他方の端部に設けられた第２ケーブル側コネクタ１３１を、電源１３から延びる電力ライン１４０の先端に固定された電源コネクタ１４２に接続する。これにより、トップドローン１が電源１３と電気的に接続され、トップドローン１は、電源１３から供給される電力によって飛行することができる。次に、図２６に示すように、導管１０Ａの末端が地上から浮上するまで、トップドローン１を飛行させる。
【０１２５】
図２７（ａ）は、図２６に示す導管１０Ａと電力ケーブル５が横形ポンプドローン６Ｂに連結された状態を示す模式図であり、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）に示す横形ポンプドローン６Ｂに、次の導管１０Ａと電力ケーブル５が連結された状態を示す模式図であり、図２７（ｃ）は、図２７（ｂ）に示す次の導管１０Ａに固定された電力ケーブル５が動力供給装置３の電源１３に接続された状態を示す模式図である。以下では、図２７（ａ）乃至図２７（ｃ）を参照して、横形ポンプドローン６Ｂを、隣接する導管１０Ａおよび電力ケーブル５に連結する工程が説明される。なお、立形ポンプドローン６Ａを、隣接する導管１０Ａおよび電力ケーブル５に連結する工程は、図２７（ａ）乃至図２７（ｃ）に示す工程と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【０１２６】
図２７（ａ）に示すように、トップドローン１に既に連結された導管１０Ａ（以下、この導管１０Ａを「導管１０Ａ１」と称する）の末端を、横形ポンプドローン６Ｂのポンプ４０Ｂの吐出管６２に連結する。このとき、上述したスイベルジョイント６６を用いて、導管１０Ａ１の末端とポンプ４０Ｂの吐出管６２とを連結するのが好ましい。次いで、電力ケーブル５の他方の端部に設けられた第１ケーブル側コネクタ１３０を、横形ポンプドローン６Ｂの一方のドローン側コネクタ１３７に接続する。
【０１２７】
次いで、図２７（ｂ）に示すように、横形ポンプドローン６Ｂのポンプ４０Ｂの入口管６０に、次の導管１０Ａ（以下、この導管１０Ａを「導管１０Ａ２」と称する）の先端を接続する。このとき、上述したスイベルジョイント６５を用いて、導管１０Ａ２の先端とポンプ４０Ｂの入口管６０とを連結するのが好ましい。さらに、横形ポンプドローン６Ｂの他方のドローン側コネクタ１３７を、電力ケーブル５の一方の端部に設けられた第１ケーブル側コネクタ１３０に接続する。
【０１２８】
次いで、図２７（ａ）に示す第２ケーブル側コネクタ１３１と電源コネクタ１４２との接続を解除し、横形ポンプドローン６Ｂに連結された導管１０Ａ２の末端が地上から浮上するまで、トップドローン１と横形ポンプドローン６Ｂとを飛行させる。このとき、トップドローン１および横形ポンプドローン６Ｂには、電源１３からの電力の供給が停止している。そのため、トップドローン１および横形ポンプドローン６Ｂは、図示しないバッテリを内蔵しており、トップドローン１および横形ポンプドローン６Ｂは、該バッテリに蓄えられた電力を用いて飛行する。
【０１２９】
次いで、図２７（ｃ）に示すように、電力ケーブル５の他方の端部に設けられた第２ケーブル側コネクタ１３１を、電源１３から延びる電力ライン１４０の先端に固定された電源コネクタ１４２に接続する。これにより、トップドローン１および横形ポンプドローン６Ｂが電源１３と電気的に接続され、トップドローン１および横形ポンプドローン６Ｂは、電源１３から供給される電力によって飛行することができる。なお、電源１３からの電力の供給が開始された後で、トップドローン１および横形ポンプドローン６Ｂにそれぞれ搭載されたバッテリに充電するのが好ましい。
【０１３０】
ドローンシステム１００は、図２７（ａ）乃至図２７（ｃ）に示す工程を繰り返すことにより構築される。すなわち、隣接するポンプドローン６Ａ，６Ｂを互いに連結するときは、最初に、最も下側に位置するポンプドローン６Ａ（または６Ｂ）に、次の導管１０Ａを連結する。最も下側に位置するポンプドローン６Ａ（または６Ｂ）に連結された次の導管１０Ａは、上記導管１０Ａ２に相当し、最も下側に位置するポンプドローン６Ａ（または６Ｂ）に既に連結されている導管１０Ａは、上記導管１０Ａ１に相当する。最も下側に位置するポンプドローン６Ａ（または６Ｂ）から延びる一方のドローン側コネクタ１３７は、導管１０Ａ１に固定された電力ケーブル５の末端に設けられた第１ケーブル側コネクタ１３３と既に接続されている。
【０１３１】
次いで、導管１０Ａ１に固定された電力ケーブル５の第２ケーブル側コネクタ１３１と電源コネクタ１４０との接続を解除し、次の導管１０Ａ２の末端が地上から浮上するまで、全てのドローン１，６Ａ，６Ｂを飛行させる。そして、次の導管１０Ａ２に固定された電力ライン５の末端に設けられた第２ケーブル側コネクタ１３１を、電源コネクタ１４０に接続し、電源１３から全てのドローン１，６Ａ，６Ｂに電力を供給する。このような工程を繰り返すことにより、ドローンシステム１００のドローン１，６Ａ，６Ｂを鎖状に連結することができる。
【０１３２】
図２８（ａ）は、一実施形態に係る連結ドローンの側面図であり、図２８（ｂ）は、図２８（ａ）のＨ−Ｈ線断面図である。図２８（ａ）および図２８（ｂ）に示す連結ドローン６Ｃは、隣接する導管１０Ａ（すなわち、導管１０Ａ１および導管１０Ａ２）を互いに連結するために用いられるドローンである。連結ドローン６Ｃは、輸送管１０を流れる水の圧力を上昇させるための上記ポンプ４０Ａ（または４０Ｂ）を有さない。
【０１３３】
図２８（ａ）および図２８（ｂ）に示す連結ドローン６Ｃは、回転翼６Ｒが固定される連結ドローン本体９２と、連結ドローン本体９２に設けられた貫通孔の内部に配置される短管１４９と、短管１４９の外面に固定されるスリーブ１５２と、連結ドローン本体９２に設けられた貫通孔の壁面とスリーブ１５２の外面とを連結する複数のダンパー機構１５７と、を備える。短管１４９の両端には、スイベルジョイント１５０，１５５が設けられており、各スイベルジョイント１５０，１５５には、ワンタッチ継手１５３，１５８が固定されている。一方の導管１０Ａ１は、ワンタッチ継手１５３を介してスイベルジョイント１５０に連結され、他方の導管１０Ａ２は、ワンタッチ継手１５８を介してスイベルジョイント１５５に連結される。
【０１３４】
スイベルジョイント１５０は、短管１４９に対して回転自在であるため、該スイベルジョイント１５０によって、連結ドローン本体９２に複数のダンパー機構１５７およびスリーブ１５２を介して連結される短管１４９に対する導管１０Ａ１の回転が許容される。同様に、スイベルジョイント１５５は、短管１４９に対して回転自在であるため、該スイベルジョイント１５５によって、連結ドローン本体９２に複数のダンパー機構１５７およびスリーブ１５２を介して連結される短管１４９に対する導管１０Ａ２の回転が許容される。
【０１３５】
連結ドローン６Ｃは、さらに、電力ケーブル５と接続可能な電力ライン１６０を有する。図２８（ａ）および図２８（ｂ）に示す連結ドローン６Ｃの電力ライン１６０は、スリーブ１５２の外面に固定されている。電力ライン１６０の両端には、導管１０Ａの外面に固定された電力ケーブル５の第１ケーブル側コネクタ１３０と接続可能な連結ドローン側コネクタ１６２がそれぞれ配置されている。電力ケーブル５から連結ドローン側コネクタ１６２、および電力ライン１６０を介して連結ドローン６Ｃに供給された電力は、回転翼６Ｒなどの連結ドローン６Ｃに搭載される機器の駆動に利用される。
【０１３６】
図２９は、図２８（ａ）に示すダンパー機構１５７を示す模式図である。図２９に示すダンパー機構１５７は、ばね１６３と、ピストンシリンダー機構１６４との組み合わせにより構成される。図２９では、ばね１６３は、点線で描かれている。短管１４９を複数のダンパー機構１５７を介して連結ドローン本体９２に連結することにより、連結ドローン本体９２に対する短管１４９の水平方向の移動が許容される。
【０１３７】
このような構成を有する連結ドローン６Ｃによって、隣接する導管１０Ａ１，１０Ａ２を連結することによっても、輸送管１０に対する連結ドローン６Ｃの動作の自由度を上昇させることができる。その結果、遠隔地２００から需要地３００までの間に様々な障害物（例えば、樹木、岩、崖、および山岳などの天然の物体、および家屋、ビル、橋、および電線などの人工の物体）が存在していても、トップドローン１を需要地３００まで到達させることができる。
【０１３８】
図３０（ａ）乃至図３０（ｃ）は、他の実施形態に係る連結ドローン６Ｃを示す模式図である。より具体的には、図３０（ａ）は、他の実施形態に係る連結ドローン６Ｃを模式的に示す側面図であり、図３０（ｂ）は、図３０（ａ）のＩ線矢視図であり、図３０（ｃ）は、図３０（ａ）に示す連結管を模式的に示す斜視図である。
【０１３９】
図３０（ａ）乃至図３０（ｃ）に示す連結ドローン６Ｃも、隣接する導管１０Ａ（すなわち、導管１０Ａ１および導管１０Ａ２）を互いに連結するために用いられるドローンである。したがって、連結ドローン６Ｃは、輸送管１０を流れる水の圧力を上昇させるための上記ポンプ４０Ａ（または４０Ｂ）を有さない。
【０１４０】
図３０（ａ）および図３０（ｂ）に示す連結ドローン６Ｃは、複数の回転翼６Ｒが固定される連結ドローン本体９２と、連結ドローン本体９２の下面に取り付けられた軸受１４５と、軸受１４５に回転可能に支持される支持軸１４６と、を有する。支持軸１４６は、隣接する導管１０Ａ１，１０Ａ２の間に配置される連結管１７９を支持するための軸である。この支持軸１４６は、軸受１４５に回転可能に支持される主軸１４６Ａと、主軸１４６Ａから分岐する第１分岐軸１４６Ｂおよび第２分岐軸１４６Ｃとから構成される。第１分岐軸１４６Ｂおよび第２分岐軸１４６Ｃは、それぞれ、略Ｃ字状の形状を有している。
【０１４１】
図３０（ｃ）に示すように、連結管１７９は、略Ｌ字状に曲げられた第１屈曲管１８０，第２屈曲管１８１と、第１屈曲管１８０と第２屈曲管１８１とを互いに連結するスイベルジョイント１８５と、を有している。第１屈曲管１８０の先端には、スイベルジョイント１８３が固定されており、該スイベルジョイント１８３を介して、連結管１７９の第１屈曲管１８０が導管１０Ａ１に連結される。スイベルジョイント１８３は、第１屈曲管１８０に対する導管１０Ａ１の回転を許容する。同様に、第２屈曲管１８１の先端には、スイベルジョイント１８４が固定されており、該スイベルジョイント１８４を介して、連結管１７９の第２屈曲管１８１が導管１０Ａ２に連結される。スイベルジョイント１８４は、第２屈曲管１８０に対する導管１０Ａ２の回転を許容する。
【０１４２】
スイベルジョイント１８５は、第１屈曲管１８０（または第２屈曲管１８１）に対する第２屈曲管１８１（または第１屈曲管１８０）の鉛直方向の回動を許容する。より具体的には、連結ドローン６Ｃの連結ドローン本体９２が水平姿勢で飛行しているとき（図３０（ａ）参照）、スイベルジョイント１８５によって、第１屈曲管１８０（または第２屈曲管１８１）は、第２屈曲管１８１（または第１屈曲管１８０）に対して鉛直方向に回動可能である。
【０１４３】
本実施形態では、第１分岐軸１４６Ｂの末端には、第１屈曲管１８０を第２屈曲管１８１に対して回動させるためのアクチュエータ１８６が固定されており、アクチュエータ１８６の回転軸は、第１屈曲管１８０の屈曲部に固定されている。同様に、第２分岐軸１４６Ｃの末端には、第２屈曲管１８１を第１屈曲管１８０に対して回動させるためのアクチュエータ１８７が固定されており、アクチュエータ１８７の回転軸は、第２屈曲管１８１の屈曲部に固定されている。これらアクチュエータ１８６，１８７は、制御装置８（図１参照）によって独立して動作される。したがって、第１屈曲管１８０（または、第２屈曲管１８１）に対する第２屈曲管１８１（または、第１屈曲管１８０）の鉛直方向の角度を自在に変更することができる。
【０１４４】
このような連結ドローン６Ｃによって、導管１０Ａ１，１０Ａ２を連結することにより、輸送管１０を所望の角度で屈曲させることができる。すなわち、連結ドローン６Ｃを支点として、輸送管１０を鉛直方向に所望の角度で屈曲させることができる。例えば、図３１に示すように、連結ドローン６Ｃを支点として、輸送管１０を、鉛直方向に直角（すなわち、θ＝９０°）に屈曲させることができる。その結果、需要地２００から被災地３００までの間に存在する物体に輸送管１０が接触することを効果的に回避することができる。
【０１４５】
図３０（ｂ）および図３０（ｃ）に示すように、連結ドローン６Ｃは、アクチュエータ１８６、１８７の回転軸の回転をそれぞれ阻止するブレーキ機構１０１を備えるのが好ましい。図３０（ｂ）および図３０（ｃ）に示すブレーキ機構１０１は、図２２を参照して説明されたブレーキ機構１０１と同一の構成を有する。これらブレーキ機構１０１により、第１屈曲管１８０（または、第２屈曲管１８１）が意図せずに第２屈曲管１８１（第１屈曲管１８０）に対して回動してしまうことを防止することができる。一実施形態では、連結ドローン６Ｃは、アクチュエータ１８６、１８７のいずれか一方のみを有していてもよい。
【０１４６】
図３２は、さらに他の実施形態に係る連結ドローン６Ｃを概略的に示す側面図である。図３２に示す連結ドローン６Ｃは、図３０（ａ）乃至図３０（ｃ）に示す連結ドローン６Ｃの変形例に相当する。特に説明しない本実施形態の構成は、図３０（ａ）乃至図３０（ｃ）に示す連結ドローン６Ｃと同様であるため、その重複する説明を省略する。
【０１４７】
図３２に示す連結ドローン６Ｃも、第１屈曲管１８０と第２屈曲管１８１とを互いに連結するスイベルジョイント１８５を有するが、このスイベルジョイント１８５は、第１屈曲管１８０（または第２屈曲管１８１）に対する第２屈曲管１８１（または第１屈曲管１８０）の水平方向の回動を許容する。より具体的には、連結ドローン６Ｃの連結ドローン本体９２が水平姿勢で飛行しているとき、スイベルジョイント１８５によって、第１屈曲管１８０（または第２屈曲管１８１）は、第２屈曲管１８１（または第１屈曲管１８０）に対して水平方向に回動可能である。
【０１４８】
図３２に示す連結ドローン６Ｃの支持軸１４６は、軸受１４５に回転可能に支持される主軸１４６Ａと、主軸１４６Ａの末端に接続されるフレーム１４６Ｄとから構成される。フレーム１４６Ｄは、略Ｃ字状の形状を有しており、上記アクチュエータ１８６，１８７は、フレーム１４６Ｄの両端部にそれぞれ固定されている。制御装置８（図１参照）がこれらアクチュエータ１８６，１８７を独立して動作させることにより、第１屈曲管１８０（または、第２屈曲管１８１）に対する第２屈曲管１８１（または、第１屈曲管１８０）の水平方向の角度を自在に変更することができる。その結果、連結ドローン６Ｃを支点として、輸送管１０を水平方向に所望の角度で屈曲させることができるので、需要地２００から被災地３００までの間に存在する物体に輸送管１０が接触することを効果的に回避することができる。
【０１４９】
図２５（ａ）および図２６に示すように、トップドローン１は、ノズル１１に固定された撮像装置１７５および赤外線カメラ１７６を有していてもよい。一実施形態では、トップドローン１は、撮像装置１７５および赤外線カメラ１７６のいずれか一方を備えていてもよい。
【０１５０】
撮像装置１７５は、例えば、ビデオカメラであり、撮像装置１７５によって撮影された画像は、制御装置８（図１および図２３参照）に送信される。制御装置８は、図示しないモニタを備えており、作業者は、該モニタを介して撮像装置１７５が取得した画像を確認することができる。したがって、撮像装置１７５によって取得された画像に基づいて、トップドローン１の姿勢およびノズル１１の向きを調整することにより、確実に水をタンク３０１または火災発生現場に放出することができる。
【０１５１】
さらに、赤外線カメラ１７６によって取得された画像によって、火災発生現場で最も温度の高い箇所を確認することができる。したがって、赤外線カメラ１７６によって取得された画像に基づいて、トップドローン１の姿勢およびノズル１１の向きを調整することにより、火災を迅速に消火することができる。一実施形態では、赤外線カメラ１７６によって取得された画像に基づいて、火災が消し止められたか否かを確認してもよい。
【０１５２】
上述した実施形態は、遠隔地２００から被災地３００のタンク３０１、または山火事発生現場まで水を連続して供給可能なドローンシステム１００である。しかしながら、本発明はこの実施形態に限定されない。例えば、ドローンシステム１００を、市街地で発生した火災を消火するために利用してもよい。この場合、トップドローン１がノズル１１に固定された撮像装置１７５を有していると、トップドローン１を火災発生現場まで迅速に誘導することができる。特に、火災がビルなどの高層建築物の内部で発生した場合は、無人飛行体であるトップドローン１を高層建築物の内部にまで容易に到達させることができる。あるいは、海上を航行中の船舶に火災が発生した場合に、上述したドローンシステム１００を用いて、該船舶の消火活動を実施してもよい。
【０１５３】
消防署に、トップドローン１、各ポンプドローン６Ａ，６Ｂ、導管１０Ａなどのドローンシステム１００の構成機器を保管しておいてもよい。この場合、消防署内でドローンシステム１００を構築することにより、消防署から火災発生現場まで消火液を供給することができる。
【０１５４】
一実施形態では、上述したドローンシステム１００を用いて、液体燃料などの水とは異なる液体を遠隔地３００に供給してもよい。例えば、ドローンシステム１００を用いて、海上に停泊している船舶に水または液体燃料を供給してもよい。この場合、船舶が需要地３００である。
【０１５５】
さらに、上述したドローンシステム１００を用いて、遠隔地２００から需要地３００まで気体を搬送してもよい。図３３は、プロパンガス、または水素ガスなどの燃料ガスを、遠隔地２００から需要地３００の一例である被災地に配置されたガスタンク３０４に供給するためのドローンシステム１００を模式的に示す図である。
【０１５６】
図３３に示すドローンシステム１００は、遠隔地２００に配置されたポンプ装置２０１が燃料ガスを圧送するために設けられている点と、トップドローン１のノズル１１が被災地３００に配置されたガスタンク３０４に連結される点のみが、上述した実施形態と異なる。ポンプ装置２０１の入口管は、燃料ガスが充填されたガスボンベ群２０４に管２０５を介して連結されている。管２０５には、図示しないバルブおよび減圧弁などの機器が配置されており、所望の圧力を有する燃料ガスが、ガスボンベ群２０４から管２０５を介してポンプ装置２０１に供給される。ポンプ装置２０１に供給された燃料ガスは、該ポンプ装置２０１から、複数のポンプドローン６Ａ、６Ｂのポンプ４０Ａ，４０Ｂが配置された輸送管１０を介してトップドローン１のノズル１１まで供給される。ノズル１１は、ガスタンク３０４に連結管３０５を介して連結されている。ノズル１１まで到達した燃料ガスは、連結管３０５を介してガスタンク３０４に充填される。これにより、被災地３００に、連続して燃料ガスを供給することができる。
【０１５７】
なお、気体の圧力を上昇させる装置は、一般に、圧縮機（コンプレッサー）と称される。図３３に示すように、ドローンシステム１００を、遠隔地２００から被災地（需要地）３００まで気体を供給するために用いてもよい。そのため、本明細書において、ポンプドローン６Ａ、６Ｂのポンプ４０Ａ，４０Ｂは、圧縮機を含むものとして定義される。同様に、遠隔地２００に配置されたポンプ装置２０１も圧縮機を含むものとして定義される。
【０１５８】
図３４は、電力を需要地（例えば、被災地）３００に供給するトップドローン１を示す模式図である。図３４に示すように、トップドローン１は、該トップドローン１のトップドローン本体９１から延びる電力ライン１７２と、電力ライン１７２の先端に設けられたコネクタ１７０を有していてもよい。コネクタ１７０を、需要地（例えば、被災地）３００に配置されたバッテリ３０８から延びる電力ライン３１０のコネクタ３０９に連結することにより、トップドローン１に電力ケーブル５から供給された電力を、バッテリ３０８に蓄えることができる。したがって、需要地３００に連続して電力を供給することができる。
【０１５９】
上述した実施形態では、複数のドローン１，６Ａ，６Ｂは常に飛行しているが、本発明はこれら実施形態に限定されない。例えば、遠隔地２００から需要地３００までの間で、ドローンシステム１００の複数のドローン１，６Ａ，６Ｂのうちの少なくとも１つを着陸させてもよい。この場合、着陸されるドローン１，６Ａ，６Ｂのそれぞれを載置可能な専用の台（図示せず）を設けるのが好ましい。複数のドローン１，６Ａ，６Ｂのうちの少なくとも１つを着陸させることにより、ドローンシステム１００全体で消費される電力量を低減することができる。
【０１６０】
さらに、複数のドローン１，６Ａ，６Ｂの消費電力を低減するために、ドローンシステム１００は、複数の導管１０Ａのうちの少なくとも１つに連結された気球、飛行船などの補助飛行体（図示せず）を有していてもよい。言い換えれば、ドローンシステム１００は、複数の導管１０Ａのいくつかまたは全てにそれぞれ連結された複数の補助飛行体を有していてもよいし、１つの導管１０Ａに連結された１つの補助飛行体を有していてもよい。補助飛行体は、ガス袋を有しており、このガス袋に空気よりも軽い気体を充填することにより、浮力を得ることが可能な飛行体である。複数のドローン１，６Ａ，６Ｂの消費電力の大幅な低減の観点からは、補助飛行体は、電力を必要とする推進装置を有しない気球が好ましい。複数のドローン１，６Ａ，６Ｂの消費電力を低減しつつ、各導管１０Ａ（すなわち、輸送管１０）の空中姿勢を制御および維持する観点からは、補助飛行体は、制御装置８によって制御可能で、かつ少ない動力で動作可能な推進装置を備えた小型飛行船が好ましい。
【０１６１】
同様の理由から、ドローンシステム１００は、複数の電源ケーブル５のうちの少なくとも１つに連結された気球、飛行船などの補助飛行体（図示せず）を有していてもよい。ドローンシステム１００は、少なくとも１つの導管１０Ａに連結される補助飛行体と、少なくとも１つの電源ケーブル５に連結される補助飛行体の両者を有していてもよい。ドローンシステム１００が複数の補助飛行体を有する場合は、いくつかの補助飛行体に気球を用い、残りの補助飛行体に（小型）飛行船を用いてもよい。
【０１６２】
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。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とすべきである。
【符号の説明】
【０１６３】
１    トップドローン
１Ｒ    回転翼
３    動力供給装置
５    電力ケーブル
６Ａ，６Ｂ    ポンプドローン
６Ｃ    連結ドローン
６Ｒ    回転翼
８    制御装置
１０    輸送管
１０Ａ  導管
１１    ノズル
１３    電源
１９    自在継手
３０    ドローン本体
３０Ｂ    第１構造体
３０Ｃ    第２構造体
３３    アーム
３４，４４，７２，９３    軸受
３５    連結機構
３７，４３    連結軸
３８    回転部材
３９    支持構造体
４０Ａ，４０Ｂ    ポンプ
４５    バランス機構
４６    回転翼
４７    アーム
５０    柱部材
５２，５３    板部材
５５，５５Ａ，５５Ｂ    ばね部材
６０    入口管
６２    吐出管
６５，６６，７５，７６，８４，８５，８６，９５，９７，１５０，１５５    スイベルジョイント
７０    円盤
７４，９４    回転軸
８０    スイベルジョイント機構
８１，８２    屈曲管
８７    コイル管
８８    ポンプ本体
９０    蛇腹管
９１    トップドローン本体
９２    連結ドローン本体
９９，１４５，１８６，１８７    アクチュエータ
１００    ドローンシステム
１０１    ロック機構
１３０，１３１，１３５，１３７，１４２，１６２，１６３，１７０    コネクタ
１３３，１３４，１３６，１３８，１４０，１６４，１６５，１７２    電力ライン
１４９    短管
１５２    スリーブ
１５３，１５８    ワンタッチ継手
１５７    ダンパー機構
１７５    撮像装置
１７６    赤外線カメラ
１７９    連結管
２００    遠隔地
２０１    ポンプ装置（供給装置）
２０２    車両
３００    需要地（被災地）
３０１    タンク
３０４    ガスタンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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