(57)【要約】【課題】ドローン等の航空機の発着陸をより容易に行うことができる水上浮遊設備、また、構造物を設けるように構成された水上浮遊設備を提供すること。【解決手段】飛行体が発着陸可能な上面と下面とを有する板状のベースと、前記ベースの下面に設けられ、軸方向に伸縮可能な少なくとも３本の複数の伸縮アームと、前記伸縮アームのそれぞれの下端に設けられ、水面に浮遊し、前記ベースを水上に支持するフローターと、前記ベースに設けられ、前記ベースの上面の傾斜度を計測するセンサーと、前記センサーからの前記ベース上面の前記傾斜度の計測値に応じて、前記ベース上面が水平状態を保持するように前記伸縮アームの伸縮度を制御する制御装置と、を有することを特徴とする水上浮遊設備。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行体が発着陸可能な上面と下面とを有する板状のベースと、
前記ベースの下面に設けられ、軸方向に伸縮可能な少なくとも３本の複数の伸縮アームと、
前記伸縮アームのそれぞれの下端に設けられ、水面に浮遊し、前記ベースを水上に支持するフローターと、
前記ベースに設けられ、前記ベースの上面の傾斜度を計測するセンサーと、
前記センサーからの前記ベース上面の前記傾斜度の計測値に応じて、前記ベース上面が水平状態を保持するように前記伸縮アームの伸縮度を制御する制御装置と、を有することを特徴とする水上浮遊設備。
【請求項２】
前記ベースは、平面視で、略四角形をなし、
前記伸縮アームは前記ベースの角部にそれぞれ設けられた４本の前記伸縮アームを含む請求項１に記載の水上浮遊設備。
【請求項３】
前記センサーは、前記ベース上面の前記傾斜度を計測する傾斜センサー、前記ベースと水面との間の距離を計測するレベルセンサー、周囲の水面の状況を立体的に計測する３Ｄエリアセンサー、周囲環境を画像として捉える撮像装置、前記水上浮遊設備の位置、高度を計測する測位装置、方位を計測する方位角センサーのいずれかまたはこれらの任意の組合せを含む請求項１または２に記載の水上浮遊設備。
【請求項４】
前記伸縮アームは、電動、油圧および空気圧のいずれかまたはこれらの任意の組合せにより駆動される請求項１ないし３のいずれかに記載の水上浮遊設備。
【請求項５】
前記水上浮遊設備は、前記伸縮アーム、前記センサーおよび前記制御装置の電力源として、蓄電池、風力発電設備、太陽光発電設備および波力発電設備のいずれかまたはこれらの任意の組合せを含む請求項１ないし４のいずれかに記載の水上浮遊設備。
【請求項６】
前記飛行体はドローンである請求項１ないし５のいずれかに記載の水上浮遊設備。
【請求項７】
構造物を設けるように構成された上面と下面とを有する板状のベースと、
前記ベースの下面に設けられ、軸方向に伸縮可能な少なくとも３本の複数の伸縮アームと、
前記伸縮アームのそれぞれの下端に設けられ、水面に浮遊し、前記ベースを水上に支持するフローターと、
前記ベースに設けられ、前記ベースの上面の傾斜度を計測するセンサーと、
前記センサーからの前記ベース上面の前記傾斜度の計測値に応じて、前記ベース上面が水平状態を保持するように前記伸縮アームの伸縮度を制御する制御装置と、を有することを特徴とする水上浮遊設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水上浮遊設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヘリコプター等の航空機の水上発着場として、水底に固定された固定式の水上発着場や、浮力によって水面上に浮いている浮遊式の水上発着場がある。浮遊式の水上発着場は、移動可能であるという利点を有するが、波の影響を受けることにより、発着場が揺れ、発着場の上面が傾斜するという問題がある。発着場の上面の水平状態を保持することができない場合、航空機の発着陸が困難になる。
【０００３】
そこで、浮遊式の水上発着場の揺れを抑制することができる水上ヘリポートが開発されている（例えば、特許文献１参照）。この水上ヘリポートは、フロートと、フロートに設けられたヘリポート本体と、複数のスクリューと、水平検知ユニットとを備えている。水平検知ユニットは、ヘリポート本体の上面の傾斜度を測定する。測定された傾斜度に基づいて、複数のスクリューは、制御される。制御された複数のスクリューの推進力により、水上ヘリポートは、ヘリポート本体の上面を水平に戻すように構成されている。
【０００４】
しかしながら、近年、ドローン等の航空機の利用が活発になっていること等から、航空機の発着陸をより容易に行うことができる浮遊式の水上発着場が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−５００９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ドローン等の航空機の発着陸をより容易に行うことができる水上浮遊設備、また、構造物を設けるように構成された水上浮遊設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１）  飛行体が発着陸可能な上面と下面とを有する板状のベースと、
前記ベースの下面に設けられ、軸方向に伸縮可能な少なくとも３本の複数の伸縮アームと、
前記伸縮アームのそれぞれの下端に設けられ、水面に浮遊し、前記ベースを水上に支持するフローターと、
前記ベースに設けられ、前記ベースの上面の傾斜度を計測するセンサーと、
前記センサーからの前記ベース上面の前記傾斜度の計測値に応じて、前記ベース上面が水平状態を保持するように前記伸縮アームの伸縮度を制御する制御装置と、を有することを特徴とする水上浮遊設備。
【０００８】
（２）  前記ベースは、平面視で、略四角形をなし、
前記伸縮アームは前記ベースの角部にそれぞれ設けられた４本の前記伸縮アームを含む上記（１）に記載の水上浮遊設備。
【０００９】
（３）  前記センサーは、前記ベース上面の前記傾斜度を計測する傾斜センサー、前記ベースと水面との間の距離を計測するレベルセンサー、周囲の水面の状況を立体的に計測する３Ｄエリアセンサー、周囲環境を画像として捉える撮像装置、前記水上浮遊設備の位置、高度を計測する測位装置、方位を計測する方位角センサーのいずれかまたはこれらの任意の組合せを含む上記（１）または（２）に記載の水上浮遊設備。
【００１０】
（４）  前記伸縮アームは、電動、油圧および空気圧のいずれかまたはこれらの任意の組合せにより駆動される上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の水上浮遊設備。
【００１１】
（５）  前記水上浮遊設備は、前記伸縮アーム、前記センサーおよび前記制御装置の電力源として、蓄電池、風力発電設備、太陽光発電設備および波力発電設備のいずれかまたはこれらの任意の組合せを含む上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の水上浮遊設備。
【００１２】
（６）  前記飛行体はドローンである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の水上浮遊設備。
【００１３】
（７）  構造物を設けるように構成された上面と下面とを有する板状のベースと、
前記ベースの下面に設けられ、軸方向に伸縮可能な少なくとも３本の複数の伸縮アームと、
前記伸縮アームのそれぞれの下端に設けられ、水面に浮遊し、前記ベースを水上に支持するフローターと、
前記ベースに設けられ、前記ベースの上面の傾斜度を計測するセンサーと、
前記センサーからの前記ベース上面の前記傾斜度の計測値に応じて、前記ベース上面が水平状態を保持するように前記伸縮アームの伸縮度を制御する制御装置と、を有することを特徴とする水上浮遊設備。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ドローン等の航空機の発着陸をより容易に行うことができる水上浮遊設備、また、構造物を設けるように構成された水上浮遊設備を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の水上浮遊設備の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の水上浮遊設備の作用・効果を説明する側面図である。
【図３】図３は、本発明の水上浮遊設備の第１実施形態において、伸縮アームの制御を説明するブロック図である。
【図４】図４は、本発明の水上浮遊設備の第２実施形態を示す側面図である。
【図５】図５は、本発明の水上浮遊設備の第２実施形態において、伸縮アームおよび位置保持装置の制御を説明するブロック図である。
【図６】図６は、本発明の水上浮遊設備の第３実施形態において、伸縮アームおよび位置保持装置の制御を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の水上浮遊設備を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の水上浮遊設備の第１実施形態を示す斜視図である。図３は、本発明の水上浮遊設備の第１実施形態において、伸縮アームの制御を説明するブロック図である。
【００１８】
図１に示すように、水上浮遊設備１００は、海面Ｓ上に浮遊している。水上浮遊設備１００は、ベース１と、伸縮アーム２と、フローター３と、センサー４と、制御装置５と（図３参照）、電力源６とを備えている。以下、各構成要素について説明する。なお、飛行体としては、例えば、ヘリコプター、飛行艇、ドローン等の航空機が挙げられる。本発明の水上浮遊設備１００は、飛行体が発着陸するように構成されていてもよく、構造物を設けるように構成されていてもよい。以下では、水上浮遊設備１００が、飛行体が発着陸するように構成されており、飛行体がドローンである場合を一例として説明する。
【００１９】
ベース１は、板状をなし、上面１１と下面１２とを有する。換言すれば、ベース１は、その平面視で、略四角形をなし、４つの角部を有している。ベース１の上面１１にドローンが発着陸する。
【００２０】
ベース１の構成材料、寸法等は、特に限定されず、飛行体の種類に応じて、適宜設定することができる。例えば、ベース１の構成材料は、合成樹脂、金属、木材等であってもよい。このようなベース１は、ドローンの発着場所として機能するとともに、水上浮遊設備１００の構成要素を設置する設置場所としても機能する。後者の機能に関し、ベース１の上面１１のみならず、下面１２および側面についても水上浮遊設備１００の構成要素の設置場所として利用することができる。さらに、ベース１が内部空間を備える場合、その内部空間を設置場所として利用してもよい。
【００２１】
また、ベース１の形状は、特に限定されないが、その平面視形状が、線対称または点対称であることが好ましく、点対称であることがより好ましい。これにより、ベース１の面方向において、伸縮アーム２を均等に配置し易くなる。
【００２２】
伸縮アーム２は、その軸方向に伸縮可能に構成されており、電動、油圧、空気圧等のいずれかまたはこれらの任意の組合せにより駆動される。本実施形態では、伸縮アーム２は、第１の伸縮アーム２１、第２の伸縮アーム２２、第３の伸縮アーム２３および第４の伸縮アーム２４を備えている。
【００２３】
各伸縮アーム２１〜２４は、四角柱状をなし、その一端がベース１の角部に接続され、他端は海面Ｓに向いている。すなわち、各伸縮アーム２１〜２４は、ベース１の面方向に略均等に配置され、ベース１の面方向に直交するように延在している。各伸縮アーム２１〜２４の形状は、特に限定されず、円柱状等であってもよい。
【００２４】
また、各伸縮アーム２１〜２４は、それぞれ、第１から第４のアクチュエータ２１ａ〜２４ａによって伸縮するように構成されている。伸縮アーム２の伸縮可能な長さは、特に限定されず、水上浮遊設備１００全体の大きさや浮力、強度等から適宜設定することができる。伸縮アーム２１〜２４のそれぞれの下端に、フローター３が設けられている。
【００２５】
フローター３は、海面Ｓに浮遊し、ベース１および伸縮アーム２を海面Ｓ上に支持する。フローター３は、水上浮遊設備１００を十分に支持することができる浮力および強度を有していればよく、その形状、構成材料、寸法等は特に限定されない。例えば、本実施形態のフローター３は、板状をなしているが、半球状等であってもよい。
【００２６】
ベース１の上面１１には、センサー４が設けられている。センサー４は、ベース１の状態を計測する機能を有する。本実施形態では、センサー４は、ベース１の上面１１の傾斜度（傾斜角）を計測する傾斜センサー４１である。傾斜センサー４１は、常に傾斜度を計測していてもよく、所定の間隔で傾斜度を計測していてもよい。
【００２７】
また、センサー４は、ベース１と水面との間の距離を計測するレベルセンサー、周囲の水面の状況を立体的に計測する３Ｄエリアセンサー、周囲環境を画像として捉える撮像装置、水上浮遊設備１００の位置およびベース１の高度（例えば海抜高度）を計測する測位装置、方位を計測する方位角センサーであってもよい。さらに、センサー４は、これらの任意の組合せであってもよい。なお、測位装置としては、例えば、ＲＴＫＧＰＳ（Real-Time Kinematic GPS）が挙げられる。
【００２８】
センサー４を設置する位置は、特に限定されず、例えば、ベース１の下面１２であってもよく、ベース１の角部であってもよく、ベース１に内蔵されていてもよい。センサー４から出力される検出信号は、制御装置５へ送信される。
【００２９】
制御装置５は、センサー４に接続されるとともに、アクチュエータ２ａを介して伸縮アーム２に接続されている。制御装置５は、センサー４からの情報（計測値）に基づいて、各伸縮アーム２１〜２４の最適な伸縮度を計算する。この計算結果に基づいて、制御装置５は、伸縮アーム２を制御するように構成されている。
【００３０】
センサー４が複数のセンサーの組合せからなる場合、制御装置５は、複数の計測値を複合的に判断し、水上浮遊設備１００の状態を制御するための計算を行うことができる。例えば、センサー４が、傾斜センサー４１と気圧計とＧＰＳとの組合せからなる場合、制御装置５は、傾斜センサー４１からの傾斜度と、気圧計からの高度情報（例えば、ベース１の上面１１の海抜高度）と、ＧＰＳからの位置情報とを複合的に判断し、ベース１の上面１１を安定して（一定の高度で）水平状態としつつ、水上浮遊設備１００の位置を保持するための計算を行うことができる。
【００３１】
以上説明した水上浮遊設備１００は、さらに、電力源６を備えている。本実施形態では、電力源６は、ベース１の上面１１に設けられた蓄電池である。蓄電池からの電力により、伸縮アーム２、センサー４および制御装置５を駆動させることができる。電力源６は、蓄電池に限定されず、風力発電設備、太陽光発電設備および波力発電設備のいずれかまたはこれらの任意の組合せであってもよい。なお、水上浮遊設備１００は、外部電源ケーブルに接続されていてもよい。この場合、電力源６を水上浮遊設備１００に設置することを省略することができる。
【００３２】
次に、水上浮遊設備１００の作用・効果について説明する。図２は、本発明の水上浮遊設備の作用・効果を説明する側面図である。図２中の符号Ｌで示される点線は、海面Ｓが起伏していない状態（波が無い状態）を示す基準面である。
【００３３】
本実施形態の水上浮遊設備１００では、傾斜センサー４１の計測と、計測結果（計測値）に基づく制御装置５の計算と、計算結果に基づく伸縮アーム２の伸縮度の制御とが、短時間かつ高速で繰り返し行われている。
【００３４】
具体的に、傾斜センサー４１は、ベース１の上面１１の傾斜度を一定間隔で計測している。一方、制御装置５は、傾斜センサー４１が計測したベース１の上面１１の傾斜度に基づいて、伸縮アーム２の最適な伸縮度を計算している。さらに、制御装置５は、この計算結果に応じて、アクチュエータ２１ａ〜２４ａを作動させ、伸縮アーム２１〜２４の伸縮度をそれぞれ制御している。
【００３５】
図２は、海面Ｓが起伏している状態を示している。海面Ｓの起伏により、ベース１の上面１１は傾斜する。かかる傾斜を傾斜センサー４１が計測し、この計測値が制御装置５へ送信される。制御装置５は、傾斜センサー４１からの情報（計測値）に基づいて、ベース１の上面１１が水平状態となるように伸縮アーム２１〜２４の伸縮度を計算する。計算の結果、制御装置５は、基準面Ｌに対して、伸縮アーム２１および２４を伸長させ、伸縮アーム２２および２３を収縮させている。その結果、ベース１の上面１１が、水平状態を保持することができる。これにより、ドローンの発着陸をより容易に行うことができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の水上浮遊設備の第２実施形態について説明する。図４は、本発明の水上浮遊設備の第２実施形態を示す側面図である。図５は、本発明の水上浮遊設備の第２実施形態において、伸縮アームおよび位置保持装置の制御を説明するブロック図である。
【００３７】
以下、第２実施形態の水上浮遊設備１００Ａについて、前記第１実施形態の水上浮遊設備１００との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００３８】
図４に示す水上浮遊設備１００Ａは、位置保持装置７と、センサー４として傾斜センサー４１および測位装置４２とを含むこと以外は、図１に示す水上浮遊設備１００と同様である。
【００３９】
本実施形態において、位置保持装置７は、スラスタおよびプロペラを有する機構を備え、水上浮遊設備１００Ａが、その位置を保持できるように構成されている。なお、このような機構の数は特に限定されず、２以上であってもよい。また、位置保持装置７は、水上浮遊設備１００Ａが海面Ｓ上を移動、回転（方向転換）できるようにも構成されている。位置保持装置７は、制御装置５に接続されており（図５参照）、位置保持装置７の制御は、制御装置５が行う。制御装置５は、傾斜センサー４１からの情報に加え、測位装置４２からの情報を受け取る。
【００４０】
測位装置４２は、水上浮遊設備１００Ａの位置およびベース１の上面１１の高度を計測することができる。これにより、制御装置５は、ベース１の上面１１を一定の高度で水平に保持するように伸縮アーム２を制御するとともに、水上浮遊設備１００Ａを所定の位置に保持するように位置保持装置７を制御することができる。これにより、ドローンの発着陸をさらに容易に行うことができる。
【００４１】
図４では、ドローン（無人航空機）Ｄが、水上浮遊設備１００Ａの上面１１に着陸しようとする場面が示されている。ここで、無人航空機Ｄは、ＧＰＳによる自動制御機能を備えており、その位置および高度を維持するように動作している。このため、波の影響を受けて揺れたり、移動する従来の水上発着場では、無人航空機Ｄは、発着場に着陸（接触）した後も、発着場に対して、相対的に移動（飛行）することがある。
【００４２】
一方、本実施形態の水上浮遊設備１００Ａでは、制御装置５は、ベース１の上面１１を一定の高度で水平に保持するように伸縮アーム２を制御するとともに、水上浮遊設備１００Ａを所定の位置に保持するように、位置保持装置７を制御することができる。したがって、無人航空機Ｄが、ベース１の上面１１に着陸（接触）する際に、水上浮遊設備１００Ａに対して、相対的に移動（飛行）することを防止することができる。同様に、ベース１の上面１１からの無人航空機Ｄの離陸も、より容易に行うことができる。
【００４３】
さらに、本実施形態の水上浮遊設備１００Ａによれば、ベース１の上面１１を一定の高度で水平に保持するとともに、水上浮遊設備１００Ａが所定の位置に保持可能であるため、以下のような効果を奏し得る。すなわち、無人航空機Ｄが、出発地、経由地および目的地を指示されたルートで自律飛行するような場合であっても、水上浮遊設備１００Ａは、その状態（例えば、位置、高度および水平状態）を保持可能なため、無人航空機Ｄの出発地、経由地および目的地のいずれの場所としても好適に機能することができる。すなわち、水上浮遊設備１００Ａは、ドローン中継基地として好適に機能することができる。
【００４４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の水上浮遊設備の第３実施形態について説明する。図６は、本発明の水上浮遊設備の第３実施形態において、伸縮アームおよび位置保持装置の制御を説明するブロック図である。
【００４５】
以下、第３実施形態の水上浮遊設備１００Ｂについて、前記第２実施形態の水上浮遊設備１００Ａとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００４６】
本実施形態の水上浮遊設備１００Ｂは、センサー４として方位角センサー４３をさらに含むこと以外は、第２実施形態の水上浮遊設備１００Ａと同様である。方位角センサー４３は、地磁気を利用する磁気式コンパス、ジャイロを利用するジャイロ式コンパス、電波を利用する電波式コンパス等のいずれかまたはこれらの任意の組合せであってもよい。
【００４７】
本実施形態において、センサー４は、方位角センサー４３を含む。このため、制御装置５は、方位角センサー４３からの方位情報に基づいて、位置保持装置７を制御して、水上浮遊設備１００Ｂを所定の方位に向くように回転（方向転換）させることができる。
【００４８】
水上浮遊設備１００Ｂの回転に伴って、ベース１も回転する。これにより、例えば、ベース１の四辺のうちの１つを所定の方向（例えば、無人航空機Ｄが、ベース１へ着陸しようと進行している方向）に向けることができる。したがって、ベース１の所定の位置に無人航空機Ｄを着陸させることを容易とすることができる。
【００４９】
以上、本発明の水上浮遊設備を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、水上浮遊設備を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００５０】
また、水上浮遊設備は、海面上に浮んだ海上施設として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、河川、湖等の水面であってもよい。また、水上浮遊設備は、船舶、飛行艇等に転用されてもよい。さらに、水上浮遊設備は、飛行体が発着陸するためのものに限定されず、例えば、住宅、オフィス、工場、遊戯施設、発電所等の構造物を設けるように構成されたものであってもよい。
【００５１】
各実施形態では、伸縮アームが４つの場合について説明したが、これに限定されない。伸縮アームの数は、３つ以上であれば、特に限定されない。
【符号の説明】
【００５２】
１…ベース  ２…伸縮アーム  ２１…第１の伸縮アーム  ２２…第２の伸縮アーム  ２３…第３の伸縮アーム  ２４…第４の伸縮アーム  ２ａ…アクチュエータ  ２１ａ…第１のアクチュエータ  ２２ａ…第２のアクチュエータ  ２３ａ…第３のアクチュエータ  ２４ａ…第４のアクチュエータ  ３…フローター  ４…センサー  ４１…傾斜センサー  ４２…測位装置  ４３…方位角センサー  ５…制御装置  ６…電力源  ７…位置保持装置  １１…上面  １２…下面  １００…水上浮遊設備  １００Ａ…水上浮遊設備  １００Ｂ…水上浮遊設備  Ｓ…海面  Ｌ…基準面  Ｄ…無人航空機
【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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