(57)【要約】      （修正有）【課題】重量物を搭載しながら、あるいは自身の重量が重い状態で飛行および空中浮揚を可能とするドローンを提供する。【解決手段】ドローンに、地球大気より比重の軽い気体を密閉した気体密閉器１と、地球大気より比重が重い物質を用いて錘とし浮力を調節可能とするための浮力調節器５と、を備え、浮力を得るとともに浮力の調節を可能とし、制御不能となる恐れを回避しつつ、容易に飛行および空中浮揚を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量物を搭載しながら、あるいはドローン自身の重量が重い状態で飛行および空中浮揚する際に、ドローンが備える推進器によって得られる浮力が不足している場合においても飛行および空中浮揚を可能とするための手段において、地球大気より比重の軽い気体を密閉した気体密閉器と、地球大気より比重が重い物質を用いて浮力を調節可能とするための浮力調節器と、を備え、飛行および空中浮揚することを特徴とする浮力調節器および気体密閉器付きドローン
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、重量物を搭載しながら、あるいはドローン自身の重量が重い状態で飛行および空中浮揚するための浮力調節器および気体密閉器付きドローンに関するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】  解決しようとする問題点は、重量物を搭載しながら、あるいはドローン自身の重量が重い状態で飛行および空中浮揚する際にドローンが備える推進器によって得られる浮力だけでは浮力が足りず、飛行および空中浮揚が不可能な場合の問題を解決する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００３】  本発明は、重量物を搭載しながら、あるいはドローン自身の重量が重い状態で飛行および空中浮揚する際にドローンが備える推進器によって得られる浮力が不足している場合においても飛行および空中浮揚を可能とするため、ドローンに地球大気より比重の軽い気体を密閉した気体密閉器と、地球大気より比重が重い物質を用いて錘とし浮力を調節可能とするための浮力調節器と、を備え、浮力を得るとともに浮力の調節を可能とすることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００４】  本発明の浮力調節器および気体密閉器付きドローンは、ドローンが備える推進器によって得られる浮力だけでなく、気体密閉器自体によっても浮力を得られるため、ドローンが備える推進器の浮力のみだけでは飛行および空中浮揚が不可能な場合においてもそれらが可能になり、かつ浮力を調節することが可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】上部に気体密閉器を備え、かつ下部に浮力調節器を備え、中央部のドローンに連結した、浮力調節器および気体密閉器付きドローンの側面図。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【０００６】  地球大気より比重が軽い気体を用いて浮力を得、地球大気より比重が重い物質を用いて浮力を調節するという目的を、最小の部品点数で、ドローンが備える機能を損なわずに実現した。
【実施例１】
【０００７】  図１は本発明装置の１実施例の側面図であって、１は気体密閉器、２はドローンの推進器、３はドローンのモーター、４はドローンの筐体および制御部、５は浮力調節器である。【０００８】  １の気体密閉器は気体を密閉して格納する目的を満たすものであれば、その材質および形状は問わない。５の浮力調節器は錘としての目的を満たすものであれば、その材質および形状は問わない。また１の気体密閉器と２のドローンの推進器と３のドローンのモーターと４のドローンの筐体および制御部と５の浮力調節器の配置については、飛行および空中浮揚に支障がない限り自由である。１の気体密閉器と４のドローンの筐体および制御部は固定された場合またはワイヤー等によりゆるやかに連結された場合のどちらでも可とする。同じく４のドローンの筐体および制御部と５の浮力調節器は固定された場合またはワイヤー等によりゆるやかに連結された場合のどちらでも可とする。固定または連結の方法についても、飛行および空中浮揚に支障がない限り自由である。【０００９】  一例として、地球大気より比重の軽い気体としてヘリウムガスを用い、浮力調節器の錘として比重１の水を用いた場合、浮力調節器および気体密閉器付きドローンで、気温１５度の環境下で１００Ｋｇの重量物を持ちつつ、飛行および空中浮揚する場合に必要なヘリウムガスの体積を以下の計算で示し、なおかつその場合、浮力調節器でどの程度の浮力の調節を必要とするかを示す。【００１０】  気体密閉器を球体の風船と仮定し、浮力調節器をポリタンクと仮定する。この場合の気体密閉器と浮力調節器の重量を以下で計算する。【００１１】  風船の直径を８ｍと仮定し、風船を完全な球体と仮定すると、風船の表面積Ｓｂは
【数１】
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仮に風船の生地の１平方メートルあたりの重量を０．３Ｋｇ／ｍ＾２とすると、直径８ｍの風船自体の重量Ｍｆは
【数２】
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ポリタンクを一辺１ｍの立方体のポリタンク（容量１０００リットル）と仮定すると、このポリタンクの表面積Ｓｐは
【数３】
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仮にポリタンクの１平方メートルあたりの重量を０．５Ｋｇ／ｍ＾２とすると、一辺１ｍの立方体のポリタンク自体の重量Ｍｐは
【数４】
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ドローン自体の重量を２０Ｋｇと仮定すれば、直径８ｍの風船および一辺１ｍの立方体のポリタンクの重量を合計すると、重量ＭｎはＭｎ＝Ｍｆ＋Ｍｐ＋２０Ｋｇであるから
【数５】
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よって８３．２８８Ｋｇが上記の場合の浮力調節器および気体密閉器付きドローンの空重量となる。【００１２】  次に直径８ｍの風船に充填されたヘリウムガスの浮力を以下で計算する。気温０度で１気圧の場合、地球大気の密度は１．２９３ｋｇ／ｍ＾３、ヘリウムガスの密度は０．１７８Ｋｇ／ｍ＾３である。よって気温１５度の場合の地球大気の密度Ｄａとヘリウムガスの密度Ｄｈは
【数６】
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【数７】
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したがって気温１５度でのヘリウムガスにおける１ｍ＾３あたりの浮力Ｂｈは
【数８】
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風船の体積はＶ＝４／３πｒ３なので、直径８ｍの風船の体積Ｖａは
【数９】
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すなわちヘリウムガスを充填した直径８ｍの風船が持つ浮力Ｂｈ’は
【数１０】
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浮力調節器および気体密閉器付きドローンの空重量Ｍｎは８３．２８８Ｋｇであるので、気体密閉器として上記のヘリウムガスを充填した直径８ｍの風船を用いた場合、これに１００Ｋｇの重量物を搭載した際の重量Ｍｇは
【数１１】
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この場合のヘリウムガスの浮力はＢｈ’＝２８４．０２３５Ｋｇなので、Ｂｈ’＞Ｍｎとなり浮力が強すぎる。これでは浮力調節器および気体密閉器付きドローンが勝手に上昇してしまい、制御不能となる恐れがある。よって浮力調節器で浮力を調節する。【００１３】  調節する必要がある浮力をＢｃとすると
【数１２】
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つまり浮力調節器によって１００．７３５５Ｋｇ以上の重量負荷をかけることで、浮力調節器および気体密閉器付きドローンが勝手に上昇してしまい制御不能となる恐れを回避できる。ここで、必要とされる重量負荷をＭｃとする。ここでは浮力調節器を一辺１ｍの立方体のポリタンク（容量１０００リットル）を用いると仮定しており、浮力調節器の錘として比重１の水を用いると仮定している。よってポリタンク内にＭｃ＝１０１リットルの比重１の水を注入すれば、上記の場合における浮力調節器として機能する。
上記の場合の総重量Ｍｇ’は
【数１３】
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ドローン自身が持ち上げる必要がある重量Ｍｄは、Ｂｈ’＝２８４．０２３５Ｋｇであるから
【数１４】
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つまり上記の場合、ドローン自身が備える推進器によって持ち上げる必要がある重量はわずか０．２６４５Ｋｇで済むことになる。
【産業上の利用可能性】
【００１４】  重量物の重さに応じて任意に決定された気体密閉器の容量に対して浮力調節器の容量を調節可能であることから、浮力調節器および気体密閉器付きドローンが制御不能となる恐れを回避しつつ、重量物を搭載した状態あるいはドローン自身の重量が重い場合であっても容易にドローンによる飛行および空中浮揚を実現できる。
【図１】
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