(57)【要約】  燃料補給航空機から延びる燃料補給ホースに接続するようになされた燃料補給ドローグ。このドローグは、燃料補給ドローグが空気流の中に置かれるとき燃料補給ドローグ上の制御翼面によって燃料補給ドローグを効果的に安定化するようになされた能動安定化システムを含み得る。
2008500927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料補給ドローグ本体と、
能動安定化システムと、を備える燃料補給ドローグであって、
前記能動安定化システムは、前記燃料補給ドローグが空気流の中に置かれるときに、前記燃料補給ドローグを効果的に安定化させるようになされた燃料補給ドローグ。
【請求項２】
前記能動安定化システムは、前記燃料補給ドローグに対して約８０ＫＥＡＳより大きい相対速度を有する空気流の中に前記燃料補給ドローグが置かれるときに、前記燃料補給ドローグ本体を効果的に安定化させるようになされた、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３】
能動制御システムは、ジャイロスコープを備えており、
前記能動制御システムが、基準方位として前記ジャイロスコープを利用するようになされた、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４】
ジャイロスコープが前記燃料補給ドローグ本体に取り付けられる、請求項３に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５】
前記ドローグ本体は、前記ジャイロスコープの動きに優先する前記ドローグ本体の位置に関して効果的に固定された方位を維持できるように、前記ジャイロスコープに関連して動くようになされた、請求項４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項６】
前記ドローグ本体は、前記燃料供給ドローグのジャイロスコープの動きに優先する前記ドローグ本体の位置に関して効果的に固定された方位を維持できるように、前記ジャイロスコープに関連して動くようになされた、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項７】
前記燃料補給ドローグ本体は、燃料補給ホースと、前記燃料補給ドローグ本体が燃料補給ホースに対して相対的に回転することを許容にするようになされた連結器によっての前記燃料補給ホースに接続された構成要素と、のうちの少なくとも一つに接続される、請求項４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項８】
さらに燃料補給ホースを備える、請求項２に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項９】
さらに前記燃料補給ドローグは、前記燃料補給ドローグと流通可能に連通する燃料補給ホースを備えており、前記燃料補給ホース内径は直径で約２．２インチから約３．０インチである、請求項２に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１０】
前記燃料補給ドローグは、空中の燃料補給航空機から延びており、空中の燃料補給航空機から受給航空機に航空燃料を移送するようになされた、請求項２に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１１】
前記燃料補給ドローグは、一機の空中の航空機をもう一機の空中の航空機に物理的に接続するようになされた、請求項２に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１２】
前記燃料補給ドローグは受給航空機の燃料補給プローブに物理的に接続するようになされており、
前記能動安定化システムは、ジャイロスコープを含み、前記ジャイロスコープの回転軸は前記燃料補給ドローグ本体の対称軸を有効に通っており、そして前記燃料補給ドローグ本体の対称軸は前記燃料補給ドローグ本体の重心を通っている、請求項２に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１３】
前記ジャイロスコープは、前記燃料補給ドローグ本体の対称軸に沿って取り付けられ、前記燃料補給ドローグ本体の対称軸は、前記燃料補給ドローグ本体の重心を通っている、請求項３に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１４】
前記ジャイロスコープは前記燃料補給ドローグ本体の対称軸に沿って分析的に取り付けられる、請求項１３に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１５】
前記ジャイロスコープは前記燃料補給ドローグ本体の対称軸に沿って機械的に取り付けられる、請求項１３に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１６】
前記ジャイロスコープの回転軸は前記燃料補給ドローグ本体の対称軸を機械的に有効に通っており、
前記燃料補給ドローグ本体の対称軸が前記燃料補給ドローグ本体の重心を通る、請求項３に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１７】
前記ジャイロスコープの回転軸は、前記燃料補給ドローグ本体の対称軸を分析的に有効に通るが、
前記ジャイロスコープの回転軸は、前記燃料補給ドローグ本体の対称軸を機械的に通過せず、
前記燃料補給ドローグ本体の対称軸は、前記燃料補給ドローグの重心を通る、請求項３に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１８】
有効な安定化は、受動安定化システムと組み合わせて前記能動安定化システムを使用することによって得られる、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項１９】
前記受動安定化システムは回転体を備えており、
前記回転体は、前記能動安定化システムと組み合わされ、前記燃料補給ドローグが空気流の中に置かれるときに、前記燃料補給ドローグにある回転している前記回転体によるジャイロスコープ効果によって前記燃料補給ドローグ本体を効果的に安定化するようになされた、請求項１８に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２０】
前記回転体は前記燃料補給ドローグ本体に関して回転するようになされた、請求項１９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２１】
前記燃料補給ドローグは、ジャイロスコープ効果を作り出すための前記回転体を回転させるために大気中を通る前記燃料補給ドローグの前進速度の結果から生じて前記燃料補給ドローグを通り過ぎて流れる空気流を利用するようになされた、請求項１９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２２】
さらに燃料補給ホースを備える、請求項１９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２３】
前記回転体は空気タービンに接続されており、
前記空気タービンは、前記空気流がジャイロスコープ効果を作り出すために約５０ＫＥＡＳを超える前記燃料補給ドローグに対する相対速度を有するときの空気流に曝されるときに前記回転体を回転させるようになされた、請求項１９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２４】
前記空気タービンはラジアルタービンである、請求項２３に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２５】
能動制御システムは、前記燃料補給ドローグ本体が前記ジャイロスコープに関連して動くとき、安定な基準方位を得るために前記ジャイロスコープを利用するように構成される、請求項５に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２６】
前記能動安定化システムは、前記燃料補給ドローグ上に配置された複数の可変位置安定化翼面を含む、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２７】
前記複数の可変位置安定化翼面は前記燃料補給ドローグ本体上に配置される、請求項２６に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２８】
前記能動安定化システムは、互いに直交する２対の可変位置安定化翼面を備える、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項２９】
前記能動安定化システムは安定基準装置を備えており、前記能動安定化システムは第１の期間における前記ドローグの方位と前記第１の期間の後の第２の期間における前記ドローグ本体の方位とに基づいて前記複数の可変位置安定化翼面を制御するようになされており、前記ドローグ本体の前記方位は前記安定基準装置によって指示された安定な基準に関連している、請求項２６に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３０】
前記安定基準装置は回転可能なジャイロスコープである、請求項２９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３１】
前記安定基準装置は固体運動センサーである、請求項２９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３２】
前記能動安定化システムは、前記燃料補給ドローグ本体を第１の期間における方位に戻すために、前記第１の期間における前記ドローグの方位と前記第１の期間の後の第２の期間における前記ドローグ本体の方位とに基づいて前記複数の可変位置安定化翼面を制御するようになされた、請求項２９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３３】
前記能動安定化システムは安定基準装置を備えており、
前記能動安定化システムは、前記安定基準装置によって命令された安定な基準に関する前記ドローグ本体の方位を効果的に維持するために前記複数の可変位置安定化翼面を効果的に連続的に制御するようになされた、請求項２６に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３４】
前記能動安定化システムは、
安定な基準を示すようになされた安定基準装置と、
前記安定な基準に関する前記燃料補給ドローグの方位の変化を決定するようになされた論理装置とを備えており、
前記能動安定化システムは、前記決定された変化に基づいて前記安定な基準に関する前記燃料補給ドローグ本体の方位の変化を効果的に除去するために前記可変位置安定化翼面を制御するようになされた、請求項２６に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３５】
前記論理装置は、回路とプロセッサとコンピュータとのうちの少なくとも一つを含む、請求項３４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３６】
さらに前記論理装置は、前記安定な基準に関する前記燃料補給ドローグ本体の方位の差を決定するようになされており、
さらに前記能動安定化システムは、前記決定された差に基づいて前記安定な基準に関する前記燃料補給ドローグ本体の方位の差を減らすために前記可変位置安定化翼面を制御するようになされた、請求項３４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３７】
さらに前記論理装置はコンピュータであり、前記コンピュータは前記安定な基準に関する前記燃料補給ドローグ本体の方位の差を計算するようになされており、
さらに前記能動安定化システムは、前記計算された差に基づいて前記安定な基準に関する前記燃料補給ドローグ本体の方位の差を減らすために前記可変位置安定化翼面を制御するようになされた、請求項３６に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３８】
前記安定基準装置は回転可能なジャイロスコープである、請求項３４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項３９】
前記安定基準装置は固体運動センサーである、請求項３４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４０】
前記安定基準装置はジンバルなしのジャイロ構成を含む、請求項３４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４１】
前記燃料補給ドローグは、前記能動安定化システムの構成要素にエネルギー供給または電力供給するために大気中を通る前記燃料補給ドローグの前進速度によって生じる前記燃料補給ドローグを通り過ぎて流れる空気流を利用することによって電気を発生させるようになされた、請求項３４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４２】
さらに前記燃料補給ドローグは、それぞれのベーン軸の周りに旋回するようになされた複数の回転ベーンと、前記ベーン軸の周りのそれぞれの旋回角を示すそれぞれの信号を出力するようになされた複数のセンサーとを備えており、
前記能動安定化システムは前記信号に基づいて前記安定基準装置によって指示された安定な基準を設定するようになされた、請求項３４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４３】
前記能動安定化システムが、水平面と垂直平面のうちの少なくとも一つからの前記安定化翼面の実質的に任意の回転角にでも前記燃料補給ドローグの方位を能動的に調整するようになされた、請求項２８に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４４】
前記燃料補給ドローグは燃料補給ホースに接続されるようになされ、
さらに前記能動安定化システムは、前記燃料補給ドローグ本体を基準とした角度セットΩ1、β1と角度セットΩ2、β2とのうちの少なくとも一方を調整するようになされた安定化システムを備える、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４５】
さらに前記燃料補給ドローグは、前記燃料補給ホースに硬く接続される燃料補給ホースコネクタを備えており、前記燃料補給ホースコネクタの少なくとも一部分は前記燃料補給ドローグの本体に関して動くようになされており、
前記能動安定化システムは、前記燃料補給ドローグ本体を基準としてΩ1とβ1とからなる角度セットとΩ2とβ2とからなる角度セットとのうちの少なくとも一方を調整するようになされた、請求項４４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４６】
前記能動安定化システムは、それぞれの基準角度における前記燃料補給ドローグ本体を基準とした角度セットΩ1、β1と角度セットΩ2、β2とのうちの少なくとも一方を実質的に維持するようになされた、請求項４４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４７】
前記角度セットの角度のうちの少なくとも一つは実質的にゼロ度である、請求項４４に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４８】
前記能動安定化システムは、前記燃料補給ドローグ本体上の基準と、前記燃料補給ホースが前記燃料補給ドローグに接続される位置における前記燃料補給ホースの中心を通る軸と前記気流の方向とのうちの少なくとも一つと、の間の変化する角度を測定するようになされたセンサーを備える、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項４９】
前記燃料補給ドローグは燃料補給ホースに接続され、
さらに前記燃料補給ドローグは、前記燃料補給ドローグ本体の中心を通る軸と、前記燃料補給ホースの中心を通る軸と前記空気流の方向とのうちの少なくとも一つとの間の第１の変化する角度を測定するようになされた第１のセンサーと、前記燃料補給ドローグ本体の中心を通る軸と、前記燃料補給ホースの中心を通る軸と前記空気流の方向とのうちの少なくとも一つとの間の第２の別の変化する角度を測定するようになされた第２のセンサーとを備えており、
前記能動安定化システムは前記測定された第１の変化する角度と前記測定された第２の変化する角度とに基づいて前記燃料補給ドローグ本体の方位を調整するようになされた、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５０】
前記ドローグは、前記第１のセンサーと前記第２のセンサーとが前記水平面内と垂直平面内で回転が許可されるようになされた、請求項４９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５１】
前記第１の変化する角度は、前記第２の変化する角度が存在する平面と実質的に直交する平面上に存在する、請求項４９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５２】
前記第１の変化する角度は、前記第２の変化する角度が存在する平面と実質的に直交しない平面上に存在する、請求項４９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５３】
さらに前記燃料補給ドローグは、他の１対の安定化翼面に直交する１対の翼面を備えており、前記第１の変化する角度が存在する平面は前記燃料補給ドローグ本体の対称軸を通り、前記安定化翼面のそれぞれの対のうちの一方の対が存在する平面に直交する平面の上に存在する、請求項５１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５４】
さらに前記燃料補給ドローグは第２の１対の安定化翼面に直交する第１の１対の翼面を備えており、前記第１の変化する角度が存在する平面は前記第１の１対の翼面を通る平面上に存在し、また前記第２の変化する角度が存在する平面は前記第２の１対の翼面を通る平面上に存在する、請求項５１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５５】
さらに回転角γを測定するようになされたセンサーを含む、請求項４３に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５６】
前記第１のセンサーと前記第２のセンサーのうちの少なくとも一つはベーン軸の周りに旋回するようになされた回転ベーンと前記ベーン軸の周りの旋回角を表す信号を出力するようになされたセンサーとを含む、請求項４９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５７】
前記第１、第２のセンサーのうちの少なくとも一つは、燃料補給ホースコネクタ・燃料補給ドローグ本体旋回部の実質的に後方に配置される、請求項４９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５８】
前記燃料補給ドローグは燃料補給ホースに接続され、前記能動安定化システムは、前記燃料補給ドローグ本体上の基準に関して角度Ω1’、Ω2’のうちの少なくとも一つと、角度β1’、β2’のうちの少なくとも一つとを計算するようになされている、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項５９】
さらに自律ドッキングシステムを備える、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項６０】
さらに能動制御システムを備える、請求項１に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項６１】
安定化翼面を含む能動安定化パックを備える燃料補給ドローグ能動安定化キットであって、前記パックは燃料補給ドローグの少なくとも一つに接続されるようになされており、
前記パックは、前記燃料補給ドローグに接続されて前記燃料補給ドローグが空気流の中に置かれたときに、前記燃料補給ドローグを効果的に能動的に安定化させるようになされた、燃料補給ドローグ能動安定化キット。
【請求項６２】
前記パックの少なくとも一部分は、前記燃料補給ドローグの方位が前記パックの方位に関して実質的に一定であるように前記燃料補給ドローグに硬く接続するようになされた、請求項６１に記載のキット。
【請求項６３】
燃料補給ドローグ本体を有する燃料補給ドローグを空中の燃料補給航空機から空気流の中に延長するステップと、
前記燃料補給ドローグ本体を第１の方位に戻すために安定な基準に関する前記第１の方位からの前記燃料補給ドローグ本体の方位の変化を識別して、前記燃料補給ドローグ本体に与えられる空気力学的力を利用することによって前記燃料補給ドローグ本体を安定化させるステップと、を有する燃料補給ドローグ本体を効果的に安定化させる方法。
【請求項６４】
前記安定な基準はジャイロスコープであり、前記能動制御システムは基準方位として前記ジャイロスコープを利用するようになされた、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
さらに前記空中の燃料補給航空機から受給航空機に航空燃料を移送するステップを備える、請求項６３に記載の方法。
【請求項６６】
さらに前記燃料補給ドローグを受給航空機に物理的に接続するステップを有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項６７】
さらに前記燃料補給ドローグ本体を効果的に安定化させるために前記燃料補給ドローグ本体の能動的安定化と組み合わせて前記燃料補給ドローグ本体を受動的に安定化させるステップを備える、請求項６３に記載の方法。
【請求項６８】
前記燃料補給ドローグ本体は、前記燃料補給ドローグ本体上に配置された複数の可変位置安定化翼面を調整することによって前記第１の方位に戻される、請求項６３に記載の方法。
【請求項６９】
前記複数の可変位置安定化翼面は互いに直交する、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
さらに前記方法は第１の期間における前記ドローグ本体の方位と前記第１の期間の後の第２の期間における前記ドローグの方位とに基づいて前記複数の可変位置安定化翼面を調整するステップを有し、前記ドローグの方位は前記安定な基準に関している、請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
さらに第１の期間における方位に前記燃料補給ドローグを効果的に戻すために前記第１の期間における前記ドローグ本体の方位と前記第１の期間の後の第２の期間における前記ドローグの方位とに基づいて前記複数の可変位置安定化翼面を制御するステップを有する、請求項６８に記載の方法。
【請求項７２】
さらに前記燃料補給ドローグ本体を基準とした角度セットΩ1、β1と角度セットΩ2、β2とのうちの少なくとも一方を調整するステップを有する、請求項６３に記載の方法。
【請求項７３】
さらにそれぞれの基準角度における前記燃料補給ドローグ本体を基準とした角度セットΩ1、β1と角度セットΩ2、β2とのうちの少なくとも一方を実質的に維持するステップを有する、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記角度セットの角度のうちの少なくとも一つは実質的にゼロ度である、請求項７３に記載の方法。
【請求項７５】
さらに前記燃料補給ドローグ本体の位置を能動的に制御するステップを有する、請求項７３に記載の方法。
【請求項７６】
さらに前記燃料補給ドローグは燃料補給ホースに硬く接続されるようになされた燃料補給ホースコネクタを備え、
前記燃料補給ホースコネクタの少なくとも一部分は前記燃料補給ドローグの本体に関して動くようになされ、
前記複数の可変位置安定化翼面は前記燃料補給ホースコネクタ上に配置される、請求項２６に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項７７】
前記能動安定化システムは長期安定基準に基づくデータを受信するようになされ、
能動制御システムは、前記長期安定基準からの入力に基づいて前記安定基準装置によって指示された前記安定基準を設定するようになされた、請求項２９に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項７８】
さらに前記燃料補給ドローグは、前記長期安定基準に基づくデータを生成して出力するようになされた長期安定基準装置を備え、
前記長期安定基準装置は、前記長期安定基準からのデータを平均化し、前記生成されて出力されたデータの根拠を前記平均化されたデータに置くことと、前記長期安定基準からのデータを正規化し、前記生成されて出力されたデータの根拠を前記平均化されたデータに置くことと、のうちの少なくとも一つを行うようになされた、請求項７７に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項７９】
前記能動安定化システムは、長期安定基準装置に基づく入力を受信するようになされ、
前記能動制御システムは、前記長期安定基準からの入力に基づいて前記安定基準装置によって指示された安定基準を設定するようになされた、請求項３３に記載の燃料補給ドローグ。
【請求項８０】
前記能動安定化システムは、長期安定基準装置に基づく入力を受信するようになされ、
前記能動制御システムは、前記長期安定基準からの入力に基づいて前記安定基準装置によって指示された安定基準を設定するようになされた、請求項３４に記載の燃料補給ドローグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願の相互参照）
本出願は、その内容が全体として引例によってここに組み込まれている、２００４年５月２１日に出願された米国特許一部継続出願通番第１０／８４９，９２７号に対するＰＣＴの下での優先権を主張する。本出願は、「Stabilization of a Drogue Body（ドローグ本体の安定化）」と題する、２００３年１０月３１日に出願された米国特許出願第１０／６９７，５６４号の内容を全体に参照して組み込まれている。本出願はまた、２００３年８月２９日に出願された米国仮出願第６０／４９８，６４１号の内容を全体に参照して組み込まれている。
【発明の背景】
【０００２】
プローブ・ドローグ方式による空中燃料補給は、既知である。典型的な燃料補給シナリオでは、燃料補給ホースに接続された燃料補給ドローグは、燃料補給航空機から受給航空機（燃料補給される航空機）、例えば戦闘機に向けて巻き解かれる。受給航空機は、この航空機から延びる燃料補給プローブを持っている。受給航空機は、燃料補給ドローグに巧みに移動して、その燃料補給プローブを燃料補給ドローグに挿入し、この点で燃料補給ドローグは燃料補給プローブに「ロック（鎖錠）」し、そして燃料補給航空機から受給航空機への燃料の転送が行われる。
【０００３】
燃料補給航空機から離れて燃料補給ホースから受給航空機に向かって延ばされるときに、少なくともドローグとプローブとの間の接触が行われる前には、ドローグができるだけ静止していること、および／またはドローグが回転しないことが望ましい。不都合なことにホース・ドローグ結合は、外乱に対して比較的大きな動的応答を有するので、ドローグが突風および／または乱気流を受けると、空気によってドローグに与えられる力がドローグを移動および／または回転させ、それによって燃料補給される航空機の燃料補給プローブを燃料補給ドローグ内に位置決めすることを困難にする。
【０００４】
したがって、燃料補給プローブが燃料補給ドローグに挿入され得る容易さを改善するために風／乱気流の結果から生じるドローグの動きが実質的に減らされるように、燃料補給ホース上で展開されてきた燃料補給ドローグの外乱応答を減らす必要が存在する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の第１の実施形態では、図１に示すように、燃料補給ドローグ１００が燃料補給ドローグ１００を通り過ぎて流れる空気流９００内に置かれるときに、燃料補給ドローグ１００が燃料補給航空機１０００の背後で、例えばＫＣ−１３５および／またはＡ−６燃料補給航空機および／またはＫＣ−１３０および／または図２に示すような回転翼燃料補給航空機１０００の背後で空気中を牽引されながら燃料補給ドローグ１００を効果的に受動的に安定化するジャイロスコープ効果を作り出すために、空気９１０がドローグ１００内に誘導されて空気タービン３００を通過し、空気タービン３００を回転させて回転体２００に回転を与えるように、空気タービン３００に機械的に連結された回転体２００を備える燃料補給ドローグ１００が存在する。本発明の特定の詳細が今から説明されるであろう。
【０００６】
図２は、空中給油機（タンカー）１０００によって受給航空機に燃料補給するために利用される、本発明による燃料補給ドローグ１００の概略図を示す。図２において燃料補給ホース８００が空中給油機１０００から延び、燃料補給ドローグ１００に接続されていることが見られ得る。燃料補給ドローグ１００はさらに、受給航空機２０００から延びる燃料補給プローブ２１００に接続される。本発明の第１の実施形態では、いったん受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００が燃料補給ドローグ１００に捕捉されると、航空燃料が、タンカー１０００から燃料補給ホース８００を通り、燃料補給ドローグ１００を通り、そして燃料補給プローブを通って受給航空機２０００のタンク（図示せず）内に移送される。本発明の第１の実施形態では燃料補給ドローグ１００は、燃料補給プローブ２１００に物理的に接続されるようになされている。いくつかの実施形態では接続は、軍用規格にしたがって実行され得る。本発明の第１の実施形態では燃料補給ホース８００は、内径が約３インチであるが、他の実施形態ではこれは内径が約２インチまたは４インチである。いくつかの実施形態ではこのホースは、内径が約２．３７５、２．６２５、および２．８７５インチである。こうして、本発明のいくつかの実施形態は、多数の燃料補給航空機の所望の最大燃料供給量によって異なるサイズのホースで実施され得る。本発明の他の実施形態ではホース外径は約２インチである。
【０００７】
燃料補給ドローグ１００は、燃料補給航空機１０００の背後で大気中を引っ張られたときに燃料補給プローブ１００を受動的にかつ効果的に安定化させるジャイロスコープ効果を作り出すために十分な速度で燃料補給ドローグ１００において回転している回転体２００よって、効果的に受動的に安定化され得る。空間におけるドローグの方位を固定するために、結果として得られる角運動量が利用され、こうしてドローグを安定化する。ジャイロスコープ運動の原理に基づいてドローグが拒絶できる外乱トルクの量は、回転体２００の角運動量に直接関係しており（運動量が大きいほど、ドローグ１００が拒絶できる外乱トルク量は大きい）、この場合、角運動量は回転体のスピン速度および／または極慣性モーメント（質量分布）を増加させることによって増加できる。ドローグ１００が外乱力を拒絶でき、それによってドローグ１００を効果的に受動的に安定化できるように、回転体２００を回転させることによって十分な角運動量が達成できる。すなわち燃料補給ドローグ１００は、空間において一定の方位を持つ傾向があり、外乱モーメント（例えば乱気流）を効果的に拒絶することができ、こうして回転体のジャイロスコープ効果によって燃料補給ドローグ１００のために実質的に安定基準ホースを提供することができる。「安定化される」によって、ドローグ１００の外乱応答は著しく減らされることが示される。例として乱気流によるドローグ１００の長手方向の軸の角変位は低減され得る。「受動的に安定化される」によって、燃料補給ドローグ１００は燃料補給ドローグ１００の方位および／または位置を変える（あるいはより正確には、空間にその角度的方位を実質的に固定するために燃料補給ドローグ１００への乱気流などの影響を阻止するように燃料補給ドローグ１００に力またはモーメントを物理的に与える）制御翼面または他の翼面、例えば方向舵および／または昇降舵の必要なしに安定化され得ることが示される。
【０００８】
本発明の第１の実施形態では燃料補給ドローグ１００は、燃料補給ドローグ１００を受動的に安定化するためのジャイロスコープ効果を得るように回転体２００をスピン（回転）させるためにドローグ１００が大気中を引っ張られながらドローグ１００の前進速度によって燃料補給ドローグ１００を通過して流れる空気流９００を利用するように構成され得る。空気流速度は、８０ＫＥＡＳ未満、８０ＫＥＡＳ、１００ＫＥＡＳ、１５０ＫＥＡＳ、２００ＫＥＡＳ、２５０ＫＥＡＳ、３００ＫＥＡＳ、３５０ＫＥＡＳ、４００ＫＥＡＳ以上、または１ＫＥＡＳ増分でこれらの間の任意の速度または速度範囲であってよく、また典型的には燃料補給航空機１０００の前進速度の関数である。
（回転体の回転の源）
【０００９】
本発明の第１の実施形態では燃料補給ドローグ１００は、相対的な空気流に曝されたときに空気タービン３００に対する空気力学的力の結果として回転体２００を回転させる空気タービン３００を含む。本発明の第１の実施形態では、図１に示すように空気流９００からの空気９１０は、燃料補給ドローグ１００内に誘導されて、本発明のいくつかの実施形態ではファンと同じように構成され得る空気タービン３００を通過するように方向付けられ、それから排気ポート１３０の外へ燃料補給ドローグ１００から出て空気流９００に戻って行く。空気タービン９００は回転体２００に機械的に接続されているので、（図１に示す実施形態では空気タービンは回転体２００に直接取り付けられている）空気タービン３００の回転は軸受け２２０によって支持された回転体２００に与えられ、それによって回転体２００が回転体の回転の中心軸２１０の周りに回転することを可能にする。
【００１０】
本発明のいくつかの実施形態が回転体２００に回転を与えるために空気タービン３００によって渡される圧縮空気を利用して実施できることが指摘される。こうして本発明のいくつかの実施形態では、空気が空気タービン３００の近傍で膨張することが可能にされるとき空気タービンが回転して回転が回転体２００に与えられるように、十分な程度にまで空気を圧縮するためにラム空気装置が使用され得る。
【００１１】
図1から分かるように本発明の第1の実施形態は、燃料補給ドローグ１００の内部の空気タービンによって実施できる。すなわち本発明のいくつかの実施形態における空気タービンは、例として従来のジェットエンジンのタービンに類似する仕方で燃料補給ドローグ１００に対して内側にあることができる。しかしながら本発明のいくつかの実施形態では図３に示すように、空気タービン３００は、燃料補給ドローグ１００の外部に配置することもできる。こうして本発明のいくつかの実施形態では、ブレード（羽根）３００は図３に示すように燃料補給ドローグ１００から延びることができる。本発明のなお更なる実施形態では空気タービン３００の一部は、燃料補給ドローグの内側と燃料補給ドローグの外側の両方に配置され得る。さらに発展した実施形態では複数の空気タービンが使用でき、その一部はドローグ１００の内側に配置され、一部はドローグ１００の外側に配置され得る。
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態では、燃料補給ドローグの本体、および/または燃料補給ドローグの回転体２００部分に回転を与えるように、バスケットが回転できるようにバスケット１１０が燃料補給ドローグの後部から延びている。
【００１３】
本発明が種々のタイプの空気タービン３００によって実施され得ることが指摘される。本発明の第１の実施形態では、図１、３に示すように空気タービン３００は、従来の羽根付きファンまたは風車のブレード（羽根）によく似た仕方でブレードを通過する空気流９００／９１０からエネルギーを捕捉するために役立つ複数の半径方向に延びるブレード（羽根）および／またはベーン（翼）を備え得る。しかしながら本発明の他の実施形態では、空気タービン３００は、本体に複数の通路（孔、スロット、空隙、内腔など）を備えてもよく、この空気タービン３００は空気がこれらの通路を通り抜けるときに空気タービン３００に回転が与えられるような構成を有する。限定としてではなく単に例として、図４に示すようなラジアルタービン（半径流タービン）構成を有する空気タービン３００は、本発明を実施するために使用され得る（より詳細に以下に論じられるように）。本発明のいくつかの実施形態は、回転体２００を回転させるために、および／または回転させるのを助けるために使用できる回転モーメントを作り出すためのエネルギーが空気流から抽出されることを可能にし得る任意の装置によってでも実施可能である。実際、本発明のいくつかの実施形態では、空気タービン３００は、円板に向かって軸方向に走行する空気が内腔を通り過ぎるときに回転モーメントが円板に与えられ、それから回転体２００に与えられ得るような角度で円板を通る複数の斜めの内腔を有する円板を備え得る。
【００１４】
上述のように本発明の第１の実施形態は、回転体２００に回転を与えるための空気タービン３００としてラジアルタービン（一般に、かご形（リスかご）と呼ばれる構成であり得る）を利用できる。図４〜５から分かるように、ラジアルタービン３５０は、空気流９００の方向に平行な、または実質的に平行なその回転軸２１０に位置合わせされ得る。図４に示す実施形態では空気流９００からの空気９１０は、空気流９００に面した空気入口１２０を通って入る。この空気は、ラジアルタービン３５０内の空洞３６０内に向けられる。それからこの空気はラジアルタービン３５０内のスロット３７０を通り抜け、それから燃料補給ドローグ１００の外側に通じるドローグ１００の外側の周りに軸方向に配置された通路１３０を通り抜ける。ラジアルタービン３５０のスロット３７０の構成および／またはドローグ１００の構成は、これらのスロットを通る空気の通過がラジアルタービン３５０に回転を与えるようになっている。第１の実施形態ではこれらのスロット３７０は、ラジアルタービン３５０の外周に約１８度おきの間隔で配置されているが、他の実施形態ではスロットは、これとは異なる間隔で配置されることもあり得る。
【００１５】
図４に示す実施形態では、回転体２００はラジアルタービン３５０である。すなわち、ラジアルタービン３５０は、回転するのに十分な設計（質量、幾何学形状など）になっており、タービンは受動的に安定化させるのに十分なジャイロスコープ効果を燃料供給ドローグに発生させる。しかしながら本発明の他の実施形態では、ラジアルタービン３５０が別の回転体２００に機械的に接続され得ることが指摘される。
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態では、空気タービン３００は、燃料補給ドローグ１００を通り過ぎて流れる空気流（誘導された空気９１０を含む）から機械的エネルギーを抽出できる任意のタイプの表面／胴体でも利用できる。こうして本発明のいくつかの実施形態では空気タービン３００は単純に、ある一定の値を超える燃料補給プローブに対する相対速度を有する空気流９００に曝されるときに回転し、それによって翼面上の空気力学的力の結果として回転体２００を回転させるようになされている複数の翼面を持ち得る。本発明のいくつかの実施形態ではこれらの翼面は、揚力面（１より大きなＬ／Ｄ）または抗力面（１未満のＬ／Ｄ）または揚力面と抗力面との組合せであり得る。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態では空気タービン３００は、翼面／ブレード／ベーンのピッチが例えば空気流９００から抽出されるエネルギーを最大にするために、および／または抗力などを減らすために変化できるように可変ピッチ翼面／ブレード／ベーンなどを利用できることがさらに留意される。本発明のいくつかの実施形態は、空気タービン３００のスロット／突起／孔の空気力学的形状も同様に変えることによって利用され得る。限定としてではなく例としてシャッターは、ラジアルタービン３５０のスロットの内側に配置され、および／またはラジアルタービン３５０の外側および／または内側に配置され得る。
【００１８】
なおさらに本発明の他の実施形態は、燃料補給ドローグ１００に流入する、および／または燃料補給ドローグ１００から出て行く空気流９１０を変化させる装置を利用することもできる。こうして本発明のいくつかの実施形態は、空気タービン３００を通る空気流量／速度を変化させるために利用できる任意の手段によってでも実施可能である。これは、タービンの角速度および／または角運動量が制御されることを可能にし得る。本発明のいくつかの実施形態ではこの速度／運動量は、毎分０回転からドローグの速度によって決定され得る最大値まで制御され得る。本発明のさらにもう一つの実施形態では、燃料補給ドローグ１００内に走行する／を通過する／から退出する空気９１０の物理的性質（例えばマスフロー、速度、温度、圧力など）を変える任意の装置でも本発明を実施するために使用可能である。
【００１９】
これらの図に示された実施形態はドローグ１００の中心線１０５に、および／または空気流９００の方向に実質的に平行な回転中心線２１０を有する空気タービン３００を有するとして描かれているが、空気タービンの回転中心線２１０が今述べた特徴要素に平行でない本発明の他の実施形態も実施可能である。例として空気入口１２０は空気流９００の方向に垂直な方向に空気９１０を流すであろうし、したがってラジアルタービンの場合、このラジアルタービンは空気流９００の方向に垂直な回転中心線２１０を持ち得る。このような実施形態では、回転体の中心線が燃料補給ドローグ１００の中心線に平行であることが望ましいのであれば、ラジアルタービンを回転体２００に接続するために歯車が利用できるであろう。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態では空気タービン１００が燃料補給ドローグから離れるように延びる場合には図３に例として示すように、空気タービン３００は空気タービン３００の外径が変えられ得るように、燃料補給ドローグの方に引っ込み、また燃料補給ドローグから外に広がるように構成され得る。図３に示す実施形態では空気タービン３００のブレードは、アクチュエータがブレードを引っ込める、および／または広げることができるようにヒンジ３１０に取り付けられてアクチュエータ３２０に接続され得る。なおさらにこれらのブレードはまた、遠心力によって広げることができ、また例えばスプリングおよび／またはアクチュエータを使用することによって、および／または空気タービンを止めることによって引っ込めることができる。このような実施形態は、燃料補給ドローグが燃料補給航空機１０００内に、および／または燃料補給航空機１０００の容器内に引っ込められる場合に実施されるであろう。本発明のなお更なる実施形態では空気タービン３００は、燃料補給ドローグ１００の内側に実質的に完全に引っ込むように構成され得るが、本発明のなお更なる実施形態では空気タービン３００は、燃料補給ドローグ１００の内側に完全に引っ込むように構成され得る。本発明のいくつかの実施形態では空気タービン３００は、その全外径から単に一部の距離だけ引っ込むように構成され得る。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態は、例えば図１、４に示すような燃料補給ドローグバスケット１１０を利用するであろう。本発明のいくつかの実施形態ではバスケット１１０は、キャノピー（天蓋）をキャノピーおよび／またはパラシュート１１４に接続する支柱１１２を備えており、ここではキャノピーおよび／またはパラシュート１１４はドローグ１００に更なる受動的安定性を与えることができる。このバスケットは、バスケットのじょうご形状効果による燃料補給ドローグ１００の受動的安定化を、および／または燃料補給プローブ２１００の捕捉の改善を助け得る。なおさらに支柱１１２は、燃料補給ドローグ１００のソケット内への燃料補給プローブのための最終的ガイドとして働くように役立ち得る。さらにバスケット１１０は、揚力面として機能することもできる。本発明のいくつかの実施形態は、燃料補給ドローグバスケットが完全に展開されるとき、および／または実質的に完全に展開されるとき、燃料補給ドローグバスケットの最大外径より外径が小さいように空気タービン３００が構成されるように構成され得る。このような実施形態では受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００および／または受給航空機自身は、燃料補給プローブが空気タービン３００に接触する代わりに燃料補給ドローグバスケット１１０の外径に接触する可能性が高いので、より良く保護されるであろう。
【００２２】
本発明のいくつかの実施形態では回転体２００を回転させるもう一つの手段と連携して、動力化された空気流が使用され得る。すなわち本発明のいくつかの実施形態は、燃料補給ドローグ１００を相対的に通り過ぎて流れる空気流を独占的に利用することによる回転体２００を回転させることによって実施される必要はない。実に本発明の他の実施形態は、相対的空気流９００を利用することを含まない手段を利用して回転する回転体利用することができる。例として回転体２００を回転させるために他の動力源が使用されることも可能である。回転体２００を回転させるために、例えば油圧動力、空気動力、電力（例えばバッテリ／再充電可能バッテリ）、磁気動力、化学動力（例えば、燃焼）などが使用できる。
（回転体）
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態では燃料補給ドローグは、回転体２００が毎分約１，０００〜２０，０００回転の速度で回転するときに効果的に受動的に安定化されるように適応し得る。本発明の他の実施形態では燃料補給ドローグは、毎分約１００回転から毎分約５０，０００回転の範囲内の、また毎分１回転の増分でこれらの間の任の範囲内の任意の速度で回転する回転体によって安定化され得る。本発明のさらに他の実施形態では回転速度は、毎分約３，０００から約１０，０００回転の間、および／または約８，０００から約１５，０００回転の間の範囲にあり得る。本発明のいくつかの実施形態ではジャイロスコープ効果は、回転体２００が回転する速度を増加させることによって増加し得る。本発明の他の実施形態ではジャイロスコープ効果は、回転させられる回転体を大きくすることによって増加し得る。本発明のさらに他の実施形態ではジャイロスコープ効果は、回転体２００の回転中心線２１０（空気タービン３００の回転中心線と同軸的であり得る）から回転体が位置決めされる半径方向距離を増加させることによって増加し得る。こうしてジャイロスコープ効果は、回転体２００の慣性モーメントを変化させることによって変えることができる。本発明のさらに他の実施形態ではジャイロスコープ効果は、今述べた変数のすべてを変えることによって増加し得る。本発明のいくつかの実施形態ではジャイロスコープ効果がこれらの変数の一部を増加させ、そしてこれらの変数の他の変数を減少させることによって、増加したジャイロスコープ効果が得られることはさらに留意される。限定としてではなく例として本発明のいくつかの実施形態は、高い回転速度で回転する比較的低い回転体を利用することによって実施されるであろう。本発明の他の実施形態ではこの回転体は、比較的低い回転速度で回転するが、回転中心線から比較的高い半径距離に在るであろう。本発明のいくつかの実施形態は、燃料補給ドローグ１００の全重量の約１０％から約２０％を備える回転体２００によって実施され得るが、他の実施形態はこの範囲より下、または上にある回転体によって実施され得る。実に本発明のいくつかの実施形態ではこの範囲は、回転体２００の最小重量であろう。
【００２４】
回転体２００の回転中心線２１０は、本発明のいくつかの実施形態ではドローグ１００の中心線１０５と同軸的であり得るが、他の実施形態では中心線２１０は空気流９００の方向に平行であり、他の実施形態では中心線２１０は燃料補給ドローグ１００の重心を通り得る。さらに他の実施形態では回転の中心線２１０は、燃料補給ドローグ１００を効果的に受動的に安定化する十分なジャイロスコープ効果を回転体２００が作り出すことを可能にする任意の方位に位置決めされてもよい。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態は、図６、７に見られるように、回転体２００のジャイロスコープ効果を介して燃料補給ドローグを実質的に安定化するようになされた複数の回転体２００を含み得る。図６に示す一実施形態では、複数の回転体２００の回転中心線２１０は互いに平行であり得る。図７に示すような他の実施形態では複数の回転体２００の回転中心線２１０は、同軸的に位置合わせされ得る。本発明の他の実施形態では複数の回転体のそれぞれの回転中心線は、燃料補給ドローグの中心回転体１９０の周りに均等に配列され得る。しかしながら、回転中心線が互いに同軸的でない、および／または互いに平行でない、および／または回転体１９０の中心の周りに配列されない本発明の他の実施形態も実施され得る。例えば中心線は、燃料補給ドローグの極軸の周り、および燃料補給ドローグの極軸に直交する軸の周りにあるであろう。いくつかの実施形態ではこれらすべての回転体は、反時計方向または時計方向に回転し得る。本発明のいくつかの実施形態では、ドローグが効果的に受動的に安定化できるのであれば、回転体２００の任意の分布も使用できる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態では空気タービン３００が、図８に示すような回転体２００を支持するように、および／または回転体２００を少なくとも部分的に支持するように構成され得る。本発明のいくつかの実施形態では空気タービン・回転体組合せは、燃料補給ドローグ１００の完全に内側に、または燃料補給ドローグ１００の部分的に内側または外側に、または燃料補給ドローグ１００の完全に外側に配置され得る。こうして本発明のいくつかの実施形態では回転体２００は、空気タービン・回転体組合せの上のおよび／または空気タービン・回転体組合せを横切る空気流９００内の空気の流れに助けとなる空気力学的特性を有するように構成され得る。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態は、燃料補給ドローグ１００全体を回転させることによって実施できる。このような実施形態では燃料補給ドローグ１００の構成は、燃料補給ドローグ１００の回転が燃料補給ドローグ１００を効果的に安定化するために十分なジャイロスコープ効果を作り出すように構成できるであろう。本発明のいくつかの実施形態では燃料補給ドローグ本体全体は、ドローグ１００が回転するのを可能にするために、燃料補給ホース８００の周りに回転するように、または燃料補給ホース８００に接続される、および／またはホース８００の一部である、および／または燃料補給ドローグ１００に接続される、および／またはドローグ１００の一部である構成要素８１０の周りに回転するように構成される。燃料補給ドローグ本体によって、例えばドローグ１００を燃料補給ホース８００に接続するコネクタ８１０を含むこともあり、含まないこともあり、またバスケット１１０を含むこともあり、含まないこともあるドローグ１００の大部分またはすべてが示される。こうして本発明のいくつかの実施形態では燃料補給ドローグ１００は、燃料補給ドローグが燃料補給ホース８００に関して回転するのを可能にするアダプタまたは他の構成要素を含む。本発明のいくつかの実施形態ではこれは、燃料補給ホース８００と燃料補給ドローグ１００との間に配置されたアダプタを含み得る。しかしながら本発明の他の実施形態では燃料補給ドローグ本体は、上述のように回転体２００が燃料補給ドローグ本体および／または燃料補給ドローグバスケット１１０に関して回転するように構成され得るように燃料補給ホースに関して回転するのを防止されることが可能である。本発明の他の実施形態は、バスケット１１０だけを回転させることを含むであろう。
【００２８】
乱気流に対するドローグ１００の横方向変位の応答の振幅を減らし得る受動的安定化のもう一つの方式は、燃料補給ホース／ドローグコネクタ８１０上に、および／またはホース８００上に、および／または燃料補給ドローグ１００の本体上に図１１に示すような空気力学的翼面５８０を設置することによって達成され得る。これらの翼面が従来の航空機の水平および／または垂直安定板によって得られるものと同様なタイプの減衰力を与え得ることは信じられる。第１の実施形態ではこれらの翼面は、いくつかの実施形態では互いに直交して配置されるペアとして配置され得る。一実施形態ではこれらの翼面は、燃料補給ホース８００の軸８２０（および／または燃料補給ホース８００の延長された軸）に交差する、または実質的に交差する平面内に在る。いくつかの実施形態ではこれらの翼面は、空気力学的に形作られ、積込みのために引っ込ませることができる。これらの翼面が燃料補給ホース８００上および／またはコネクタ部８１０上および／またはドローグ１００本体上に配置され得ることが指摘される。
（能動制御）
【００２９】
上述のように本発明は、ドローグ１００を効果的に受動的に安定化するために回転体２００の回転運動を利用する。しかしながら本発明の他の実施形態は、任意の選択可能な基準線の周りに燃料補給ドローグを能動的に制御する能動制御システムによって利用され得る。能動制御によって、燃料補給ドローグ１００および／またはホース８００の位置を制御および／または調整するためにドローグ１００および／またはホース８００に力を与え得る制御システムが示される。いくつかの実施形態ではこの力は空気流の速度に直交している可能性がある。いくつかの実施形態ではこれは、燃料補給航空機に関してドローグの実質的に一定の位置を確立するために使用され得る。能動制御は、外乱／乱気流に応答するドローグ１００および／または燃料補給ホース８００の横方向移動をさらに抑制できる。このような実施形態では回転体２００を回転させる効果は、ドローグ１００の運動を能動的に制御することと組み合わせることができる。いくつかの実施形態では能動制御は、例えば燃料補給航空機および／または空中の速度ベクトルに関する燃料補給ドローグ１００の相対位置に影響を及ぼし得る突風および／または横風などの影響を相殺するために（典型的には高い頻度の突風／横風に対して穏やかになるように）実施され得る。能動制御システムを実現する本発明の第１の実施形態では、図９に示すように能動制御システムは、能動制御システムコンピュータ６２０によって制御されるアクチュエータによって駆動され得る可動部分６１０を含み得る複数の制御翼面６００を含んでおり、このコンピュータ６２０は、本発明のいくつかの実施形態では燃料補給航空機１０００内に配置され、本発明の他の実施形態では燃料補給ドローグ１００上に配置され、本発明の更なる実施形態ではこれら両方の場所の間に間隔をあけて配置され得る。本発明の第１の実施形態では可動翼面６１０は、航空機昇降舵および／または方向舵と同様の仕方で機能する可動タブである。いくつかの実施形態では制御翼面６００は、その内容が全体としてここに組み込まれている米国特許第２，５８２，６０９号にしたがうようになっている可能性がある。能動制御システムは、図１２に示すような可動部分１６１０を含み得る制御翼面１６００といった更なる制御翼面も同様に含むであろう。
【００３０】
本発明の能動制御システムは、燃料補給ドローグの「一定の」または「所望の」方位を維持するという点から、および／または燃料補給ドローグの、基準位置および／または基準角度などであり得る「一定の」または「所望の」位置／角度を維持するという点から説明されているが、当業者によって直ちに理解されるように、能動制御システムは実際には、燃料補給ドローグ１００を外乱によって変位させられる前にその位置に戻す、および／またはそうでなければ大きな変位になる変位を実質的に最小にすることが指摘される。すなわち本発明のいくつかの実施形態では燃料補給ドローグは、「一定の」位置または「所望の」方位を維持することはできないが、その代わりに燃料補給ドローグが能動的に制御され得るように、ドローグをドローグの前の位置／方位／角度に十分迅速に戻すこと、および／またはドローグ１００の変位を最小にすることができるであろう。本発明の一実施形態では能動制御システムは、ドローグ１００の変位が空中燃料補給に干渉しない、および／または燃料補給されている航空機に危険を作り出さないほどドローグの変位の大部分またはすべてが十分に最小になるように、外乱に応答してドローグ１００の並進運動を減少させる。本発明のいくつかの実施形態では、外乱または振動は、大気の乱気流の、および／または機首波効果の、および／またはドローグとドッキングしようとするときの受給航空機の燃料補給プローブによるドローグの衝撃の結果である。
【００３１】
能動制御システムは、ドローグの位置が燃料補給航空機１０００またはもう一つの基準点に関する実質的に一定の方位に維持され得るように構成され得る。いくつかの実施形態では方位は、中庸な乱気流において約１２インチ以内に維持され得るが、他の実施形態では方位は、６インチ以内に維持されることができ、さらに他の実施形態では方位は、数インチ以内に維持され得る。本発明のいくつかの実施形態では、燃料補給ドローグ１００の位置がどれほど厳密に維持され得るかは、燃料補給ドローグ１００のサイズおよび／または構成の関数であるので、いくつかの燃料補給ドローグの構成は他のドローグより位置の維持に役立つであろうことが指摘される。したがって今述べた数は、本発明を実施するために利用される燃料補給ドローグの構成によって多い方および／または少ない方に変化し得る。
【００３２】
本発明の第１の実施形態では制御翼面６００は、翼面のペアが図９に示すように互いに実質的に直交するようなペアで配置されるが、本発明の他の実施形態では制御翼面は直交する必要はない。本発明のいくつかの実施形態では制御翼面は、ドローグ１００が定常レベル飛行状態にあって回転していないときに垂直平面（すなわち重力の方向に平行で空気流９００の方向に平行である平面）と、水平面（地平線から判断されるような）とに配置される。しかしながら本発明の他の実施形態では制御翼面は、今述べた平面以外の平面に配置され得る。限定としてではなく例として制御翼面６００は、燃料補給ドローグ１００の長手方向軸の方から見下ろされたとき、図１５に示すような傾斜した十字形を形成し得る。こうして本発明のいくつかの実施形態は、燃料補給ドローグの周りで種々の方位に配置された直交する制御翼面によって実施され得る。なおさらに前述のように本発明の他の実施形態は、互いに直交しない制御翼面によって実施され得る。限定としてではなく例として制御翼面６００は、燃料補給ドローグ１００の長手方向軸の方から見下ろされたとき、Ｘ形を形成し得る。実に本発明の他の実施形態では、３個の制御翼面が使用され得る。このような実施形態は、Ｙ形を形成するであろう（Ｙの「脚」と「腕」とが長さにおいて等しく、また等しい間隔で配置される場合、および／またはこれらが長さ／サイズにおいて等しくなく、および／または等しくない間隔で配置される場合）。本発明のいくつかの実施形態では、非直交制御翼面構成が制御システムに翼面の非直交性の理由を明らかにすることを要求し得るので、直交する制御翼面は本発明による能動制御システムの実現をより容易にし得ることが信じられることが指摘される。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態では、水平面および／または垂直平面と呼ばれる制御面によって、能動制御システムが、燃料補給ドローグ１００が実質的にどの回転角にあろうとも能動的に制御するために構成できることが指摘される。いくつかの実施形態は、一定方向（例えば重力の方向）に関する燃料補給ドローグの回転角γ、またしたがって一定方向に関する制御翼面６００の回転角γを測定するためにセンサー６３０を利用できる。幾つかの実施形態では、マイクロエレクトロニクスシステムを３つ組の加速度計に利用し、そのマイクロエレクトロニクスを、回転角γを決定するために利用しえる。限定ではなく例として、ベクトルセンサー６３０として振り子型ベクトルセンサーが利用され得る。本発明の他の実施形態では燃料補給ドローグ１００などの回転角を決定するためにジャイロスコープが利用され得る。なおさらに本発明の他の実施形態では、制御翼面が燃料補給ドローグを能動的に制御するために利用できるように燃料補給ドローグの回転角を決定するために使用され得る任意の装置でも、本発明を実施するために利用できる。例としてシャフト符号器が使用されるであろう。こうして燃料補給ドローグが回転すると、水平面と垂直平面とに関する、および／または何か他の適当な基準軸に関する制御翼面６００／６１０の方位が決定でき、したがって制御翼面の動きが調整できる。
【００３４】
本発明の一実施形態は、燃料補給ドローグの垂直および／または水平位置を変更するために能動制御システムを利用できる。本発明のいくつかの実施形態では能動制御システムは、燃料補給航空機が実質的に一定の高度、空気速度および／または機首方位で飛行しているときに燃料補給ドローグ１００が燃料補給航空機１０００に関して実質的に一定の方位を維持することを可能にする。しかしながら本発明の他の実施形態は、燃料補給航空機が実質的に一定の高度、空気速度および／または機首方位で飛行していないときでも、燃料補給航空機に関してドローグ１００の実質的に一定の方位を維持するために利用され得る。
【００３５】
能動制御システムを利用する本発明の一実施形態は、燃料補給ホースがドローグ１００に接続する位置における燃料補給ホース／ライン８００の中心を通る軸８２０と基準軸との間の測定された角度に基づいて燃料補給ドローグ１００の位置を調整するように構成され得る。この基準軸は、例えば重力の方向および／または空気流９００の空気流Ｖの方向に基づくことができる。他の実施形態ではこの基準軸は、燃料補給ドローグの制御翼面６００／６１０に基づくことができる。
【００３６】
本発明の第１の実施形態では二つの角度は互いに直交する平面において測定され、これらの角度は制御翼面６００を制御するための基準として測定される。第１の角度θは、図１５では制御翼面６０１である制御翼面の平面における燃料補給ホースの軸８２０と速度ベクトルＶとの間の角度を表すのに対して、第２の角度Ψは、図１５では制御翼面６０２である制御翼面の平面における燃料補給ホースの軸８２０と速度ベクトルＶとの間の角度を表す。これは、図１３、１４に見ることができ、空気流Ｖの方向に関する燃料補給ホース８００の角度θを示すが、図１４は空気流Ｖの方向に関する燃料補給ホース８００の角度Ψを示す。しかしながら本発明の他の実施形態が、互いに直交しない、および／または今述べた平面にない、および／または制御翼面の平面にない角度を測定し得ることが指摘される。さらに本発明のいくつかの実施形態では、燃料補給ホース８００が燃料補給ドローグ１００と共に、および／または燃料補給ドローグとは独立に回転できることが指摘される。前述のような回転センサーを利用することによってセクション８１０における燃料補給ホース８００の回転角γは、図１５に例示的に描かれているように基準軸に関して決定され得る。
【００３７】
なおさらに、この回転角γを決定することによって、測定された角度θとΨは、図１５から直ちに分かるように、標準の座標変換によって燃料補給ホース８００のピッチ角（縦揺れ角）θ’と燃料補給ホースのヨー角（横揺れ角）Ψ’とに変換され得る。こうして燃料補給航空機に関するドローグの変位は燃料補給ホースのピッチ角とヨー角とに比例するので、ドローグ１００の変位は、角度θ、Ψの測定値に基づいてピッチ角とヨー角とを調整することによって制御され得る。再び、図１５に描かれた実施形態は互いに直交関係にある角度と制御翼面とを示しているが、これらが互いに直交関係にない他の実施形態も実施可能であることが指摘される。
【００３８】
この実施形態は、燃料補給ドローグ１００に取り付けられた端部上の燃料補給ホース８００の一部分が準剛性体と考えることができるので、燃料補給ホースが燃料補給ドローグに接続する点で燃料補給ホース８００の中心を通る軸８２０の方位が、少なくとも燃料補給ドローグ１００の位置の変化に比例して変化するであろうという現象を信頼することによって理解され得る。こうして燃料補給航空機に関するドローグの横方向変位は、前述のようにホースの軸の角度θとΨとに比例する。その結果、この変位はこれらの測定値に基づいて角度θとΨとを調整することによって制御できる。これは、ロープの角度に基づいて水上スキーヤーの引き船に関する位置を決定することに幾分似ている（ただしこの実施形態はこの類似性によって限定されると考えられるべきではない）。
【００３９】
燃料補給ホース８００の中心線８２０の角度θ、Ψは、能動制御システムがドローグ１００の位置を調整するために制御翼面を調整できるように、燃料補給ドローグ１００の制御翼面の方位に二つのそれぞれの平面の方位をリンクする方法が存在することを条件として、任意の二つのそれぞれの平面上で測定可能である。再び本発明のいくつかの実施形態では、燃料補給ホース８００の角度θ、Ψが、これらの角度を調整する制御翼面が存在する平面に直交する平面上で測定され得ることが指摘される。いくつかの実施形態では、これはドローグ１００の位置が水平面および／または垂直平面を参照せずに調整されることを可能にし得る。さらに他の実施形態では、能動制御システムが燃料補給ドローグ１００の位置を調整することを可能にする任意の平面において測定された角度は、本発明を実施するために使用され得る。
【００４０】
ここで、用語「測定された」を使用するときこの用語は、これらの角度が存在する平面上に配置されたセンサー、ならびに何処か他の場所に配置されていてこれらの平面において角度を測定するために座標変換を利用するセンサーを利用して角度を測定することを含む。
【００４１】
本発明の第１の実施形態では制御システムは、燃料補給ホース８００の軸８２０の角度θおよび／または角度Ψをそれぞれの一定の基準角に実質的に維持するように構成されており、したがって制御システムは、燃料補給ホース８００の軸８２０のピッチ角θ’および／またはヨー角Ψ’をそれぞれの一定の基準角に実質的に維持するように構成され得る。本発明のいくつかの実施形態では燃料補給ホース軸８２０のヨー角Ψ’の基準角は、垂直平面からゼロ度または実質的にゼロ度であるが、他の角度でもあり得るであろう。これに対して本発明の一実施形態は、水平面に対応する基準平面から非ゼロの角度であるピッチ角を利用でき、または同様にゼロ度の角度または実質的にゼロ度の角度も利用できる。すなわち本発明のいくつかの実施形態では燃料補給ドローグ・ホース８００の軸８２０は典型的には、重力の効果および／または定常レベル飛行における燃料補給ドローグに対する空気力学的力の効果および／または受給航空機からの機首波効果に起因する非ゼロのピッチ角を有し、したがって燃料補給ホース軸のピッチ角θ’は非ゼロの角度であり得る。なおさらに本発明のいくつかの実施形態では制御システムによって維持されるピッチ角は、空気力学的力および／または重力の影響の結果として通常生じる角度から意図的に可変であり得る。限定としてではなく例として、回転翼航空機に燃料補給するとき燃料補給ホース軸のピッチは、そうでなければ例えば燃料補給ホースおよび／またはドローグと回転翼航空機の回転子との間に十分な隙間が存在することを保証するためにそれが配置される位置から、例えば燃料補給ドローグ１００の「より低い」位置に調整され得る。このような実施形態では本発明は、可変速度ドローグの考えを実施することによって達成されることと同じ結果および／または類似の結果を達成するために実施され得る。なおさらに、空中の燃料補給ドローグ１００の速度に依存しない仕方で、少なくとも燃料補給航空機１０００が高度を維持するために、および／または燃料補給ホース８００の十分な水平の延長部を維持するために飛行しなくてはならない速度以上の速度のためにドローグ１００の位置が制御され得るいくつかの実施形態が実施され得る。例として約６０ＫＥＡＳを超える速度で。本発明のいくつかの実施形態では能動制御システムは、燃料補給ホースの軸の角度θ、Ψが実質的に制御されることを可能にする任意の構成要素またはシステムによって本発明を実施するために利用され得る。なお更なる実施形態では本発明は、ドローグ１００の位置が実質的に制御されるのを可能にする任意の装置／システムによってでも実施され得る。
【００４２】
本発明の第１の実施形態によれば前述のように、所定の位置を維持するための燃料補給ドローグの能動制御は、基準軸に関して燃料補給ホース８００の軸の角度を制御することによって達成される。このような基準軸は、前述のように空気流９００の方向に基づいて決定されるであろう。したがって本発明のいくつかの実施形態は、燃料補給ホース８００の軸と燃料補給ドローグを通り過ぎて流れる空気流９００の方向との間の角度を測定するように、したがって燃料補給ホース軸８２０の角度θ、Ψを測定するように構成されたセンサー６４０によって実施され得る。本発明の第１の実施形態ではセンサー６４０は、迎え角／横滑りセンサーであり得る。本発明の第１の実施形態ではこれらのセンサー６４０は、本発明のいくつかの実施形態では燃料補給ドローグ１００の本体の部分（例えばコネクタ８１０の後方部分）が旋回するのを可能にするように構成された燃料補給ホース／ドローグコネクタ８１０における燃料補給ホース軸８２０のθ、Ψを測定するように位置決めされる。コネクタ８１０が燃料補給ホース８００に硬く取り付けられており、したがって燃料補給ホース８００の一部および／またはドローグ１００の本体の一部であり得ることが指摘される。なおさらにコネクタ８１０は燃料補給ホース８００に硬く取り付けられているので、コネクタ８１０の基準軸は燃料補給ホース８００の中心線８２０と相関付けられることが可能であり、したがってコネクタ８１０の角度θ、Ψの測定値は燃料補給ホース８００の中心線のθ、Ψを測定するために使用され得る。すなわち本発明のいくつかの実施形態ではこれらのセンサーは、これらのセンサーが燃料補給ホース、燃料補給ホースとのコネクタ、または燃料補給ドローグの本体の上に在るかどうかにかかわらず、角度θ、Ψが測定できる場所であればどこに配置されてもよい。
【００４３】
第１の実施形態ではコネクタ８１０は、ドローグ１００の本体が、（例えば燃料補給ドローグの中心線１０５から測定されたときの）例えば約５度の円錐、約１０度の円錐、約２０度の円錐、約３０度、約４０度、約５０度、約６０度、約７０度、約８０度、および／または約９０度の円錐の範囲内、および／または約０．１度の増分でこれらの間の角度を有する任意の円錐の範囲内で燃料補給ホース８００の軸の周りに自由に旋回することを可能にするように構成される。したがって本発明のいくつかの実施形態では燃料補給ドローグ１００のピッチ角および／またはヨー角は、燃料補給ホース８００の軸８２０のピッチ角および／またはヨー角とは独立であり得る。
【００４４】
第１の実施形態ではこれらのセンサーは、旋回する回転ベーンと旋回軸とを備える。これらのベーン（翼）は、空気流９００内に延びて、動作時には空気速度ベクトルに平行になるように空気力学的力によって整列させられる。ベーンのシャフトは、例えばロータリーポテンショメータ（電位差計）といった角度センサーに接続される。本発明のいくつかの実施形態ではセンサー６４０は、所望のθ、Ψ角からの角偏移を決定するために使用できるアナログ電気信号を出力できる。本発明の第１の実施形態ではセンサー６４０は、より特定的にはセンサー６４０のベーンは、これらが互いに実質的に直交するように配置される。こうして本発明の第１の実施形態では能動制御システムコンピュータ６２０は、センサー６４０からの信号を受信し、これらの信号を分析し、燃料補給ドローグ１００を所望のピッチ角および／またはヨー角に戻すために制御翼面６００／６１０のアクチュエータにどの矯正制御信号が出力されるべきかを決定する。
【００４５】
本発明の他の実施形態では燃料補給ドローグを制御するのに必要なデータを与えるために慣性測定ユニットが利用されるであろうことが指摘される。
【００４６】
燃料補給ドローグの変位は、燃料補給ホース８００の軸８２０の角度θ、Ψから決定できることが分かっている。これらの変位は、ヨー角とピッチ角とに比例し得る。これは、下記の方程式に基づくアルゴリズムを利用して数学的に決定できる：
ｙ＝ｆ（θ’）、および
ｚ＝ｇ（Ψ’）であり、ここで
ｙ＝角θ’が存在する平面における距離
ｚ＝角Ψ’が存在する平面における距離
θ’＝燃料補給ホースのピッチ角、そして
Ψ’＝燃料補給ホースのヨー角であり、
ｆとｇは、ｙとθ’との間とｚとΨ’との間の関係を記述する関数であって、これらはいくつかの実施形態では燃料補給ホースの長さに関係付けられ得る。こうしてドローグ１００の横方向位置は、θ’とΨ’を調整することによって制御できる。
【００４７】
本発明のもう一つの実施形態ではドローグ１００位置は、燃料補給航空機に配置された１個のセンサーおよび／または複数のセンサーを介して燃料補給航空機に関して測定され得る。このセンサー（単数または複数）は、燃料補給ドローグ収納容器上に配置でき、いくつかの実施形態では図２０に示すように燃料補給航空機の背後および／または収納容器の位置の背後の円錐形領域である領域を、いくつかの実施形態では、連続的に走査するマイクロ波源または光源であり得る。ドローグの位置は、ドローグから反射された信号を検出することによって決定できるが、この信号はコーナリフレクタおよび／またはトランスポンダから来ることもあり得る。他の実施形態ではドローグは、この信号を生成できる。
【００４８】
ドローグの３次元的位置は、ドローグから反射された（および／または生成された）信号を受信することによって決定できる。それから位置情報は、ドローグの位置を調整するために、および／またはドローグの有害な横方向への動きを抑制するために能動制御システムによって使用され得る。ドローグの位置はまた、燃料補給航空機に関するドローグの瞬間的角位置を利用して決定できる。すなわち図２０に示すように、角ρ、ζが決定でき、そしてホース８００の長さに基づいてドローグの位置が決定できる。このような角度は、その位置に関する情報を取得するための信号を復調するドローグ上および／または燃料補給航空機上の受信器を利用して決定できる。いくつかの実施形態では、ドローグおよび／または燃料補給航空機から生成されたキャリア信号は、基準平面（垂直または水平であり得る）からの瞬間的角度を表す信号で変調され、ドローグおよび／または航空機はビームがその瞬間にドローグおよび／または航空機を指していることを示すキャリア信号の最大値を検出し、受信器はその点におけるキャリアを復調し、復調された信号は基準平面から測定された角度を示す。もう一つの実施形態では距離は、ホース長に基づくキャリア信号内の信号に基づいて決定できる。これらの角度と距離に基づいてドローグの位置が決定できる。ドローグの位置に基づいて能動制御システムおよび／または自律ドッキングシステムは、ドローグの動きを調整できる。したがって能動制御システムおよび／または自律ドッキングシステムのいくつかの実施形態（下記に詳細に論じられる）は、燃料補給航空機に関する燃料補給ドローグの位置が決定されるのを可能にする任意の手段によっても実施され得ることが分かるであろう。なおさらにいくつかの実施形態では燃料補給ドローグの位置を決定するためにＧＰＳおよび／またはＤＧＰＳ（ディファレンシャル（差分）ＧＰＳ）が使用可能である。さらにドローグの位置が燃料補給航空機上にあり得る、および／またはドローグ上にあり得るセンサーによって測定されることができ、それからドローグの位置が燃料補給ドローグの制御システムに伝達され得ることが指摘される。さらに、図２０では角度ρ、ζはホース８００が航空機に接触する点からホース８００が燃料補給ドローグに接触する点まで測定されると示されているが、他の実施形態は異なる点からこれらの角度を測定でき、座標変換を使用してドローグの位置を決定できるであろう。
【００４９】
すなわち本発明のいくつかの実施形態では能動制御システムコンピュータ６２０は、燃料補給ホース８００の測定された角度θおよび／またはΨに基づいて燃料補給ドローグの変位および／または相対位置を決定するために利用され得る。こうしていくつかの実施形態ではこの位置は、ドローグが所望の位置を維持するようにドローグ１００を制御するために利用できる。なお、本発明のいくつかの実施形態では能動制御は、燃料補給ホースのピッチ角が所望のピッチ角に維持されて、ヨー角が所望のヨー角に維持されるように燃料補給ホースの角度θ、Ψを単に調整することによって達成できる。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態では制御翼面６００は、限定としてではなく例として燃料補給ドローグ１００がより容易に収容できるように、燃料補給ドローグ１００内に完全に引っ込むように、または燃料補給ドローグ１００内に十分な距離だけ引っ込むように、および／またはそうでなければ燃料補給ドローグ１００の周りに折れ重なるか、折れ畳まれるように、あるいはそうでなければ燃料補給ドローグ１００に向かって動くように構成され得ることが指摘される。さらに本発明のいくつかの実施形態ではこれらの翼面６００がホース・ドローグ旋回点になり得るコネクタ８１０に配置できることが指摘される。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態の能動制御システムは、燃料補給ドローグ１００の位置を能動的に制御するための制御信号を生成するためにフィードバックシステムおよび／または反復システムおよび／または利得および／または誤差信号を利用する回路を有する制御システムを実現することによって利用され得る。例えばθ−θref、Ψ−Ψrefの差は、このような回路では誤差として取り扱われることができ、ここでこれらの基準角は所望のピッチ角および／またはヨー角である。なおさらに本発明のいくつかの実施形態では、制御翼面６００／６１０を制御するために、したがって燃料補給ドローグを能動的に制御するために論理ルーチンが利用され得る。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態では、制御翼面６００／６１０を調整するために利用される電力は、限定としてではなく例として制御翼面の電気アクチュエータ／サーボに電力供給するための電力を生成するために、および／またはバッテリーに充電するために、回転体２００および／または空気タービン３００に発電機または他の電気生成装置を取り付けることによって得られる自給式電源を利用することによって得られるであろう。実に本発明の他の実施形態ではこの発電機は、制御システムコンピュータ／回路に電力供給するために利用されるであろう。なおさらに本発明の他の実施形態では制御翼面に電力供給するためにバッテリーが利用されるであろう。本発明のなお更なる実施形態ではこれら二つの組合せが使用されるであろう。本発明の他の実施形態では、制御翼面を動かすために油圧式／空気圧式アクチュエータが使用されるであろう。このような実施形態では油圧式ポンプは、回転体２００および／または空気タービン３００に取り付けられ、この場合、空気タービン３００および／または回転体２００の回転がポンプを回転させ、それによって油圧動力を作り出す。
【００５３】
前述のように本発明のいくつかの実施形態は、燃料補給ホース８００の軸の周りに自由に旋回する燃料補給ドローグ１００によって実施され得る。しかしながら燃料補給ホース８００が燃料補給ホース８００の軸の周りに自由に旋回しなくても能動制御システムを実現する本発明の他の実施形態も実施され得る。
（自律ドッキング）
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態はまた、自律ドッキングシステムを含むことができる。本発明の第１の実施形態では、本発明の自律ドッキングシステムを実現するために、今説明された能動制御システムの構成要素の一部または全部が利用され得る。本発明のいくつかの実施形態では能動制御モードで動作しているドローグは、自律ドッキングモードに切り替わる（ただし他の実施形態は非能動制御モードから自律ドッキングモードに行くことができる）。いくつかの実施形態では自律ドッキングモードに切り替わる前に、受給航空機の位置がドローグ１００上に配置された第２のセットのセンサーを介して確立される。これらのセンサーは、受給航空機のために連続的に走査できる。いったんその位置が確立されると自律ドッキングモードに入ることができるが、その詳細は今から論じられるであろう。
【００５５】
本発明の自律ドッキングシステムは、燃料補給ドローグ１００が本発明のいくつかの実施形態では無人航空機であるかもしれない受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００に「流される」（例えば自動制御の下で巧みに誘導される）ことを可能にし得る。すなわち本発明のいくつかの実施形態では自律ドッキングシステムは、燃料補給ドローグに燃料補給プローブを挿入するために巧みに操縦しないで、その代わりに燃料補給航空機と編隊を組める定常レベル方式で飛行する航空機に燃料補給するために利用され得る。したがってこのドローグ１００は、スマートドローグと考えることができる。本発明のいくつかの実施形態では受給航空機２０００は、燃料補給航空機１０００と比較的緩い編隊で飛行している可能性がある。本発明のいくつかの実施形態では燃料補給航空機および／または受給航空機は、ＵＡＶまたはＵＣＡＶであり得る。さらに本発明のいくつかの実施形態では、燃料補給航空機も同様に無人であり得るが、他の実施形態では燃料補給航空機上の要員が燃料補給作業に権能を働かせる（例えば自律ドッキング機能を開始する、ドッキング手順を中断する、など）。
【００５６】
本発明の一実施形態によれば自律ドッキングシステムは、受給航空機２０００が燃料補給ドローグ１００にまだ接触していないときに燃料補給ドローグの長手方向軸に沿ったその中心線１０５が受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００の中心線に同軸に、または実質的に同軸に整列するように、燃料補給ドローグ１００の位置を変化させるように構成され得る。本発明のいくつかの実施形態では、これは下記に論じられる仕方で遂行され得る。
【００５７】
本発明の第１の実施形態では自律ドッキングシステムは、燃料補給ドローグ１００と受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００との間の、および／または燃料補給ドローグ１００の位置とプローブ２１００上の基準点２１５０（下記に、より詳細に論じられる）との間の一つの角度または複数の角度を測定するように構成され得る。本発明の第１の実施形態ではこの角度（単数または複数）は、燃料補給プローブ２１００を受ける燃料補給ドローグ１００の受け口の位置またはその近くの位置から燃料補給プローブ２１００の先端の位置またはその近くの位置に対して測定され、および／またはこれらの位置から知られる方位の位置、例えば図１６、１７に示す位置７００、２１５０（以下にさらに詳細に論じられる）から測定され、また幾何学を使用することによって、例えばこれらの測定された角度を、燃料補給ドローグ１００の受け口の位置またはその近くの位置から燃料補給プローブ２１００の先端の位置またはその近くの位置への測定値を示す角度に変換することによって測定される。本発明のいくつかの実施形態では自律ドッキングシステムは、燃料補給ドローグ１００と受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００との間の複数の角度を測定するように構成され得る。これらの角度の一つは、ドローグ１００とプローブ２１００の側面図を表す図１６に示すような制御翼面（例えば図１５のθと同じ平面）に直交し得る平面（第１の平面）内で測定される角度λであり、そしてもう一つの角度ηは、ドローグ１００とプローブ２１００の上面図を表す図１７に示すような、第１の角度が存在する平面に直交し得るもう一つの平面（第２の平面）内で測定される角度であり得る。本発明の他の実施形態ではこれらの角度が、互いに直交する他の平面、ならびに互いに直交しない平面内で測定され得ることが指摘される。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態では自律ドッキングシステムは燃料補給ドローグ１００の位置を変えるためにコネクタ８１０上の制御翼面６００／６１０を利用し得るが、他の実施形態では自律ドッキングシステムは本発明を実施するために燃料補給ドローグ本体上に配置され得る図１２に示す制御翼面１６００／１６１０を利用し得ることが指摘される。このような制御翼面は、コネクタ８１０がピボットコンポーネントを含む場合にドローグ１００本体の位置をより良く調整するために利用され得るが、他の実施形態では翼面６００／６１０はコネクタ８１０がピボットコンポーネントを持っていても使用され得る。いくつかの実施形態では、どこにでも配置される任意の制御翼面は、ドローグ１００が受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００に流され得る限り、本発明の自律ドッキング実施形態を実施するために使用すればよい
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態では第１の角度と第２の角度は、これらの角度を調整する制御翼面が存在する平面に直交する平面上で測定され得る。さらに他の実施形態では角度は、燃料補給プローブ２１００とのドッキングを達成するために自律ドッキングシステムが燃料補給ドローグ１００の位置を調整することを可能にする任意の平面においても測定されることができ、本発明を実施するために使用され得る。なおさらに角度は、燃料補給ドローグ１００および／または燃料補給航空機上の任意の位置から自律ドッキングが実行されるのを可能にする燃料補給プローブ２１００および／または受給航空機上の任意の位置に対して測定され得る。
【００６０】
いくつかの実施形態では、ドローグ１００軸１０５に沿った領域はプローブがドローグ１００に接続することを可能にするために空けておく必要があり得るので、この領域にセンサーを配置することができない可能性があることが指摘される。したがって一実施形態では角度λは、ドローグ１００上の直径的に相対する点に配置された１対の角度測定センサー（前述のような）を使用して測定され得る。これらのセンサーは、制御翼面の平面内に存在し得る。各センサーは、図１８に示すようにそれぞれ角度λ1、λ2を測定できる。真の角度λは、これら二つの角度を平均することによって得ることができる。ドローグ１００上で直径的に互いに相対して配置された１対のセンサーを使用してηを測定するために、同様の手順が使用できる。各センサーは、図１９に示すようにそれぞれ角度η1、η2を測定し得る。真の角度ηは、これら二つの角度を平均することによって得ることができる。なおさらにこれらの図は角度が単一の基準点２１５０から測定されていることを示しているが、他の実施形態が多数の基準点から角度を測定できることが指摘される。例として第１の角度は第１の基準点２１５０に対して測定され、第２の角度はプローブのこの正確に１８０度反対の側面上の第２の基準点に対して測定されるであろう。したがってこのような実施形態ではドローグ１００の位置は、これらの角度が例えば互いに実質的に等しくなるように変化させられるであろう。なおさらに、他の実施形態が多数のセンサーおよび／または多数の基準点によって実施され得ることが指摘される。
【００６１】
本発明の他の実施形態では自律ドッキングシステムは、デカルト座標を利用して相対変位を測定するように構成され得る。本発明のさらに他の実施形態では受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００に関して燃料補給ドローグ１００の相対位置を決定するために利用され得る任意の手段も、本発明を実施するために利用され得る。
【００６２】
本発明の第１の実施形態では自律ドッキングシステムは、今述べた第１、第２の角度が減らされるように、航空機２０００の燃料補給プローブ２１００に関して燃料補給ドローグ１００の位置を調整するように構成され得る。いくつかの実施形態では第１、第２の角度は、約ゼロまたはゼロに減らされる。本発明の他の実施形態では、ドローグ１００の位置は、これらの角度がドローグ１００中心線からの点７００と点２１５０とを通るラインを基準としたプローブとドローグとが同軸上に整列されるという結果がもたらされるように、規制される。こうしてアナログシステムおよび／またはディジタルシステムであり得るフィードバックシステムを含む制御システムが利用可能であり、ここで自律ドッキングシステムは、燃料補給ドローグ１００とプローブ２１００とがゼロまたは実質的にゼロという角度測定値または他の角度測定値に基づいて位置合わせされていると決定する。本発明のいくつかの実施形態では、制御信号を生成するためにフィードバックシステムおよび／または利得および／または誤差信号を利用する回路が、本発明を実施するために使用され得る。例として第１、第２の角度は、誤差信号に変換されてこの回路に入力され、この回路は「誤差」が減らされ、これによって第１、第２の角度を実質的にゼロにまで減らすように制御信号を能動制御システムに出力できる。（いくつかの実施形態では、能動制御システムを実現するために類似のシステム／同じシステムが使用できる。）こうして自律ドッキングシステムは、前述の自動制御システムと通信することができる。実に本発明のいくつかの実施形態では自動制御システムと自律ドッキングシステムは、一つにシステムに統合できる。
【００６３】
本発明の一実施形態によれば、いったん燃料補給ドローグ１００の中心線が燃料補給プローブ２１００の中心線と同軸または実質的に同軸になると、前に論じたように燃料補給ドローグに接続する燃料補給ホース８００は、燃料補給ドローグ１００が受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００を捕捉するまでの距離を燃料補給航空機１０００から延長され（「巻き解かれ」）得る。さらにキャノピー（天蓋）および／またはパラシュート１１４が燃料補給ドローグ１００の受け口内へのプローブ２１００の挿入に対する更なる抵抗を与え得ることが指摘される。すなわちキャノピーおよび／またはパラシュート１１４の結果生じる特別の抗力（空気抵抗）は、ドローグ１００がプローブ２１００をラッチする（しっかりつかむ）ことを可能にし得る。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態では能動制御システムを構成する構成要素の全部および／または構成要素の一部は、自律ドッキングを実施するために使用され得る。能動制御を実現する本発明のいくつかの実施形態が、燃料補給ドローグ１００の位置を調整するために、および／または燃料補給ドローグ１００の位置を決定するために、燃料補給航空機の位置に関する燃料補給ドローグ８００の軸８２０に基づく、および／またはドローグの位置ｘ、ｙ、ｚに基づく角度（単数または複数）を利用することを認めると、自律ドッキングは、同様に自律ドッキングを実現するためにこの角度（単数または複数）を利用し得る。しかしながら本発明の他の実施形態では自律ドッキングはホース８００の軸８２０に基づく角度に関係なく、その代わりにドローグ１００とプローブ２１００との間の角度（例えばλ、η）に完全に基づいて実行され得る。本発明のさらに他の実施形態では自律ドッキングのために、これらの角度の組合せが使用できる。例として自律ドッキングを実施するために、燃料補給ホース８００の軸８２０の角度に基づく位置からのドローグ１００の位置調整をドローグ１００とプローブ２１００との間の角度（単数または複数）に基づく位置調整にシフトするために論理が利用され得る。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態では自律ドッキングシステムは、燃料補給プローブ上の点を見つけ出し、それによって角度η、λを測定できるセンサーを利用する。第１の実施形態では、第１、第２の角度を決定するために、放射（光放射を含む）の方向座標が使用される。第１の実施形態ではドローグ１００は、放射線放射器７０５を含む。本発明の第１の実施形態では放射線（例えばマイクロ波および／または光ビーム）は、放射線放射器７０５から放射されて、受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００上の放射線リフレクタ（反射板）の方に向けられる。自律ドッキングシステムはまた、この放射線リフレクタから反射された放射線を受ける（または代替として受給航空機２０００から生成された放射線を受ける）ドローグ１００に任意選択的に搭載された放射線受信器７１０を含む。この受信された放射線は、前に論じられた角度を測定するために使用され得る。いくつかの実施形態では放射線受信器７１０は、プローブ２１００から光放射を受信できる。実に本発明のいくつかの実施形態ではドローグ１００は、放射線放射器７０５を持つ必要がない。すなわち放射線受信器７１０によって検出される放射線を受給航空機が放射する本発明のいくつかの実施形態が実施され得る。いくつかのこのような実施形態では、受信器７１０は、ちょうどホーミングビーコンに乗って放射線がホームインすることから、受給航空機から放たれた放射線が帰ることのように考えられる。
【００６６】
本発明のいくつかの実施形態では、装置の周りで変化する放射線を放射する装置が受給航空機２０００上、特に航空機２０００の燃料補給プローブ２１００上に配置され得ることも留意される。燃料補給ドローグ１００は、放射線／フィールドの変化を検出し、これらの変化をプローブ２１００とドローグ１００との間の角変位に相関付け、それによって自律ドッキングシステムがドローグ１００の軸を受給航空機２０００の燃料補給プローブ２１００の軸に整列させることを可能にする装置によって構成され得る。
【００６７】
本発明の第１の実施形態では放射線は、光ビームまたはマイクロ波ビームであり得るであろう。マイクロ波源の場合には、マイクロ波ビームによって付勢されるときはいつでもこの放射線源に向かってエネルギーを再送信する単純なトランスポンダおよび／またはリフレクタ、例えばプローブ上に配置されたコーナリフレクタが使用され得る。ドローグ１００上の放射線受信器は、燃料補給ドローグ１００と燃料補給プローブ２１００との間の相対角度（単数または複数）を決定するために使用され得る。本発明のいくつかの実施形態では、二つの直交する方向の各々においてドローグ１００の中心線１０５からプラスマイナス約４５度の領域を走査できる複数のセンサー構成が存在し得る。
【００６８】
本発明の第１の実施形態は、受給航空機２０００から識別コードを受信するようになされた受信器を含み得る。本発明のいくつかの実施形態では、この識別コードは角度測定のために必要とされない。本発明の第１の実施形態では、自律ドッキングシステムは、受給航空機２０００の識別情報を決定するためにこの識別コードをデータベースに記憶されたコードと比較するように構成され得る。本発明の第１の実施形態ではこれは、エネルギーをその源に再送信する単純なトランスポンダまたはコーナリフレクタであり得るが、この場合、再送信されたエネルギーは信号が識別可能であるような識別コードを含む。本発明のいくつかの実施形態ではこのコードは、位置を決定するために、および／またはバスケットのずれを調整するために利用できる情報を持ち得る。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態では、燃料補給ドローグ１００の中心線と燃料補給プローブ２１００の中心線とが実質的に同軸になると、ドローグ１００とプローブ２１００の相対的横方向位置は、例えば約６インチおよび／または数インチにまで制御され得る。
【００７０】
本発明によれば放射線を送信／受信するために多数のセンサー構成が使用され得る。例えば狭いビームのレーザーは、横軸の周りに回転し、それによってある領域を走査し得るミラーにビームを送信できる。反射されたレーザービームは、同じ光路に沿ったミラーの偏向角の２倍の大きさの角度で入射面内を走査する。（レーザー以外の放射線源も使用可能であることが指摘される。）燃料補給プローブ上に配置され得るリフレクタ構造体は、単純なミラー・コーナリフレクタであり得る。放射線源によって照明されるときコーナリフレクタは、走査ミラーに反射信号を返送することができる。放射線源（走査ミラーに近い）に配置された光検出器は、この反射信号を受信したときに狭い電気パルスを生成できる。この反射信号が受信されたその瞬間におけるミラーの角位置は、プローブの相対角位置における測定値を与え得る。
【００７１】
比較的単純で低価格の走査型マイクロ波センサーは、矩形導波管の１セクションの開口にフェライトのシリンダーを配置することを含む技法を使用して実現できる。このフェライト材料は、単純な電磁石を介して磁気的にバイアスされ、また比較的狭いマイクロ波ビームは、フェライト充填導波管（アンテナとして働く）によって送信され得る。この送信されたビームの角偏位は、バイアス磁界の強度に比例して（ことによると直線的に）変化し得る（すなわち偏位は電磁石のコイルを通る電流に比例して変化し得る）。この場合のリフレクタは、マイクロ波コーナリフレクタまたは適当なトランスポンダであって、このいずれもプローブ構造体上に配置される。
（能動的安定化）
【００７２】
本発明のもう一つの実施形態では、燃料補給ドローグ１００は能動安定化システムを含む。前に論じられた受動安定化システムとは対照的に能動安定化システムは、限定としてではなく例として、燃料補給ドローグ１００に対する乱気流などの力またはモーメントに対抗するために燃料補給ドローグ１００に力またはモーメントを与える、または生成するための制御翼面を利用する。こうして本発明の第１の実施形態では能動安定化システムを有する燃料補給ドローグ１００は、燃料補給ドローグ１００が空気流の中に置かれたときに燃料補給ドローグを効果的に安定化するようになされている。図１２に示すような例示的実施形態では能動安定化は、燃料補給ドローグ上の翼面１６００上に配置された可変位置安定化翼面１６１０を利用して達成され得る。ドローグは空気中を通過するので、翼面１６００上の可変位置安定化翼面１６１０は、ドローグ１００に対する乱気流の影響に対抗するように動かされ、それによってドローグを安定化し得る。図１２に示す実施形態では安定化翼面１６００／１６１０は、燃料補給ドローグ本体上に配置される。代替として、またはこれに加えてこれらの翼面は、ホース／ドローグ接続部に近いホース上に配置され得る。これらの翼面は、ドローグ本体の受動安定化および／または能動安定化を助けるように作用する。受動モードではこれらの翼面は、水平安定板および垂直安定板翼面を介して従来の航空機に与えられるものと同様の空気力学的安定化を与え得る。能動モードでは可動翼面（航空機昇降舵および方向舵翼面に類似している）は、以下さらに説明されるように制御システムによって能動的に駆動されるときに安定化力／モーメントを与え得る。図１２から分かるように安定化翼面１６００／１６１０は、ドローグ１００を燃料補給ホース８００に接続するコネクタ８１０の後方に配置され、したがってたわみ継手１５の後方に、および／または燃料補給ドローグ１００の本体の一部分（例えばコネクタ８１０の後方部分）がこのような特徴を有する実施形態におけるホースに関して旋回することを可能にする他の構成要素の後方に配置される。能動安定化が（１）ドローグ対称軸の方位の安定化（今後、Ｏ．Ｓで示される）および／または（２）空気速度ベクトルに垂直な平面におけるドローグの並進運動の安定化（今後、Ｔ．Ｓで示される）を含み得ることが指摘される。
【００７３】
さらに図１２を参照すれば、この実施形態の安定化翼面１６００／１６１０は、互いに直交する２対の安定化翼面を含むことが理解できる。一実施形態では翼面は、燃料補給ドローグの対称軸と交差する、または実質的に交差する平面内に在る。いくつかの実施形態ではこれらの翼面は、空気力学的形状に作られ、保管のために引っ込めることができる。
【００７４】
さらに本発明の他の実施形態では、安定化翼面は直交している必要はない。本発明のいくつかの実施形態では安定化翼面は、ドローグ１００が定常レベル飛行状態にあって回転していないときには、地平面から判断されるように、垂直平面（すなわち重力の方向に平行で、空気流９００の方向に平行になっている平面）と水平面内に位置する。しかしながら本発明の他の実施形態では安定化翼面は、今述べた以外の平面内に位置し得る。限定としてではなく例として安定化翼面１６００／１６１０は、傾斜した十字形を形成し得る。なおさらに限定としてではなく例として安定化翼面は、燃料補給ドローグ１００の長手方向軸から見てＸ形を形成し得る。他の実施形態では３個の安定化翼面が使用され得る。このような実施形態は、Ｙ形（長さが等しく、等しい間隔に配置されたＹの「脚」と「腕」とを有する、および／またはこれらは長さが等しくなく、および／または間隔が等しくない）を形成し得るであろう。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態は、ドローグ方位の変化を決定し、そうでなければ識別し、それによって調整可能な安定化翼面１６１０の必要とされる方位を識別するために、限定としてではなく例としてジャイロスコープといった安定基準装置を利用する。本発明の大抵の実施形態では、安定基準装置が短期間の安定な基準を与える。いくつかの実施形態ではこれは、慣性空間内でその方位を一定に保持することにおいて通常の物理法則に従う小さな機器（例えば固体ジャイロ）である。用語「短期間」によって、空中でのドローグの動きおよび／または装置の動作上の不完全性（例えばジャイロのドリフトなど）によって、安定基準装置が典型的には短期間だけ、約数分間だけ信頼されることが示される。しかしながらこの装置が信頼され得る時間の長さは、装置に影響を及ぼす種々の要因（例えばドローグの運動、ドリフトなど）によってより短くも長くもなり得る。いくつかの実施形態では、この短期安定基準は、長期安定基準に、例えば重力ベクトルまたは空気流方向に連動させられ得る。このような仕方で短期安定基準からの瞬間的出力は、安定基準の長期平均値の周りの変動として使用され得る。すなわち長期基準は、適当なセンサーによって測定され、それから時定数（例えば分程度の時定数）で平均化／低域濾波され得る。
【００７６】
ドローグを安定化させるための長期および短期基準の使用は、例示的シナリオで今から説明されるであろう。例えば短期基準として使用される垂直ジャイロスコープがゼロ・ドリフトを持っていたと仮定する。長距離飛行のとき、例えばフィラデルフィアからオーストラリアのシドニーへの飛行のときに、飛行機／ドローグは、飛行機／ドローグの腹を常に下方に（重力の方向に沿って）向けながら地球を回る。しかしながらジャイロスコープはその方位を変えないであろう。したがってハワイ辺りではジャイロスコープは真の垂直方向から９０度になっており、シドニーでは真の垂直方向から１８０度外れている（航空機を基準にして完全に逆さまになっている）であろう。短期基準を重力方向といった長期基準に従わせることによって、このような誤差を有する明らかな問題は、除去され得る。
【００７７】
安定基準を利用する実施形態の詳細は、今から説明されるであろう。
【００７８】
能動安定化を利用する本発明の実施形態では、能動安定化システムは、限定としてではなく例としてジャイロスコープといった安定基準装置１６３０を含み、この安定基準装置１６３０は、燃料補給ドローグ１００の方位が安定基準に関して変化したことを決定するために、そうでなければ検出するために使用され得る。この安定基準装置１６３０は、ドローグ対称軸に沿って取り付けることができる。装置１６３０は、機械的に（例えばジンバル式に）または分析的に（例えばストラップダウンに（帯で吊るすように））取り付けることができる。すなわち、ジャイロスコープ（または同等なスピン体構造）は、ジンバル式構造で支持され得る、および／またはいわゆるストラップダウン・ジャイロスコープに構成され得る。いずれの場合にもジャイロスコープは、適当な機器に接続されると、一定の方位に関する燃料補給ドローグの方位の電気的測定値を与える。この一定の方位は、例えば重力ベクトルまたは空気速度ベクトルであり得る。これは例えば、局所的重力ベクトルに対してジャイロスコープの長期方位を与え得る。二つ以上のジャイロが存在し得ることも留意される。例えば局所化されたピッチ（縦揺れ）のために１個のジャイロ、そして局所化されたヨー（横揺れ）のために１個のジャイロが存在し得る。なお他の実施形態は他の構成を使用し得る。
【００７９】
能動的に安定化されるドローグの一実施形態では、安定な基準は、燃料補給ドローグ１００にマウントされ、かつスピンしている、および／または作動しているジャイロスコープによって取得され、燃料補給ドローグ１００の方位はジャイロスコープによって変化しうる。すなわち、燃料補給ドローグ１００の方位の変化は効果的に変化せず、他方、ジャイロスコープの方位に影響を及ぼさないであろう。これに関して、安定基準装置は、ジャイロスコープに関連してドローグ本体の動きを検出／決定するセンサーを含み得る。安定基準装置は、燃料補給ドローグの方位の変化の決定に使用されうる安定基準を指示する。この変化は、例えば、方位が実効的に変化しないジャイロスコープに関連したドローグの方位の変化を決定するために、前述したセンサーを利用して決定すればよい。
【００８０】
ジャイロを利用する実施形態ではこれらのジャイロは、ピッチ角（ジンバル式垂直ジャイロ）を示すことができ、および／またはヨー角（ジンバル式方向ジャイロ）を示すことができる。このジンバル式垂直ジャイロは、長期基準の長期平均値の周りの瞬間的ピッチ振動を表すようにトルクを与えられ（または直立させられ）得るが、いくつかの実施形態ではこれは重力センサーであり得る。この結果、ストラップダウン・ジャイロの瞬間出力は、長期基準（再び重力方向であり得る）を分析的に（数学的に）基準とされ得る。ジンバル式方向ジャイロは、空気流速度ベクトルの方向といった長期基準に整列させられ得る。代替として、またはこれに加えて他の基準も使用できる。例えば光学システムおよび／またはレーダーシステムは、長期基準に関して燃料補給航空機と連携して使用され得る。ストラップダウン方向ジャイロは、空気流速度ベクトルに分析的に整列させられ得る。方向ジャイロと垂直ジャイロの両方の場合に、ジャイロはドローグ角の瞬間的（短期的）偏移を与える。
【００８１】
燃料補給ドローグ１００は燃料補給ドローグ１００の方位の変化が識別され得る長期基準を有するので、燃料補給ドローグは、燃料補給ドローグ１００を能動的に安定化するためのシステムにおいてこの長期安定基準を短期安定基準と関連付けながら利用できる。制御システム（例えば１６２０）は、ドローグ方位を測定して制御翼面６１０および／または１６１０上のアクチュエータへの制御信号を生成するセンサーからの入力を受信する。これらの制御信号は、ドローグの角運動が最小になるように制御翼面を調整する仕方で動作する。さらに平均（時間平均された）方位は、例として速度ベクトルを通る垂直平面内で水平面に関して一定角度をなす所望の値にしたがう。ストラップダウン・ジャイロを利用するいくつかの実施形態では、多数のジャイロと加速度計（例えば各々３個ずつ）を持つことが必要であり得る。これとは逆にいくつかの実施形態では単に、垂直振動（すなわちピッチ）に関して、および／または横方向の（ヨー）動きにだけ関して安定化するために本発明を実施することが必要である可能性がある。
【００８２】
一実施形態では能動制御システムは、安定基準装置１６３０によって指示された安定基準に関するドローグの方位に基づいて可変位置安定化翼面１６１０を制御するようになされている。能動的に安定化されるドローグの例示的実施形態では、能動安定化システムは、決定された変化に基づいて安定基準に関する燃料補給ドローグの方位の変化を効果的に除去するために可変位置安定化翼面１６１０を制御するようになされている。これに関して本発明は、限定としてではなく例として安定基準に関して燃料補給ドローグの方位の変化を決定できる能動安定化システムコンピュータ１６２０といった論理装置／電子制御システムを含む。この論理装置／電子制御システムは、安定基準に関するこの方位変化が効果的に除去されるように可変位置安定化翼面１６１０を作動させるための制御コマンドを出力できる。限定としてではなく例として安定基準からの任意の方位変化も、論理システム／コンピュータによって誤差とみなされ、したがって可変位置安定化翼面１６１０はこの誤差を減らす、および／または除去するように制御され得る。
【００８３】
本発明のもう一つの実施形態では論理装置／電子制御システムはさらに、安定基準に関して燃料補給ドローグの方位の差を決定するようになされており、また能動安定化システムはこの決定された差に基づいて安定基準に関する燃料補給ドローグの方位の差を減らすように可変位置安定化翼面を制御するようになされている。限定としてではなく例としてこの論理装置は、安定基準の軸の周りの燃料補給ドローグの方位の変化を表す角度を計算できる。基準は例えば、局所的空気速度ベクトルまたは重力ベクトルであろう。ドローグの横方向への並進（速度ベクトルに垂直の座標に沿った）は、これらのベクトルの一方または両方に関するホース軸の角度の測定値によって推定され得る。制御翼面は、アクチュエータと制御翼面（図１２の６１０および／または１６１０）を介してこれら二つの角度を制御することによってドローグの横方向位置を調整できる。それから論理装置は、この角方位差の削減および／または有効な除去という結果をもたらす可変位置安定化翼面１６１０の必要な変位を計算することができる。本発明の他の実施形態では、計算の代わりに、および／または計算に加えてルックアップテーブル（参照表）が使用され得る。すなわち例えば、能動制御システムは、安定基準に関するドローグの方位変化を表す信号、例えば電圧値を利用し、それからこの信号（例えば電圧値）に含まれる情報を利用し、ルックアップテーブルに行き、そしてこの信号が表す方位変化の「量」を識別する。代替としてルックアップテーブルは単に、この方位変化を減らす、および／または有効に除去するために必要とされる可変位置安定化翼面１６１０の必要とされる変位を含み得るであろう。本発明の他の実施形態では、安定基準に関する方位変化を減らす、および／または有効に除去するために利用され得る任意の装置または方法も、本発明を実施するために使用され得る。ここで前述のシステムが一定の基準に関する実質的に一定のドローグ位置および方位を維持し、それによってＯ．Ｓ（方位安定化）とＴ．Ｓ（移動安定化）の両方を達成するように動作することができることが指摘される。
【００８４】
本発明のいくつかの実施形態では能動安定化システムは、燃料補給ドローグの対称軸の周りの燃料補給ドローグの実質的に任意の回転角に関しても燃料補給ドローグ１００を、したがって安定化翼面を能動的に安定化する（Ｏ．Ｓ）ように構成され得る。前述の能動制御システムによるように、いくつかの実施形態は、一定の方向（例えば重力方向）に関する燃料補給ドローグの回転角γを、したがって一定方向に関する制御翼面６００の回転角γを測定するためにセンサー６３０を使用できる。しかしながら能動安定化システムの他の実施形態は、センサー６３０利用する必要がない可能性がある。例としてドローグ本体および／または安定基準装置が完全に逆さまになったときに、なお安定な基準を与え得る安定基準装置を利用するシステムでは、ドローグは回転角を決定する必要なしに、そうでなければ識別する必要なしに安定化され得る。
【００８５】
多くの点で本発明による能動安定化システムは、航空機上の自動操縦システムに見られる構成要素と同様である、および／または同じである構成要素を利用することによって実施され得る。（自動操縦システムでは自動操縦制御は対称面に基づいていることが指摘されるが、自動操縦の構成要素／システムを利用する本発明のいくつかの実施形態は、本発明のいくつかの実施形態が対称面とは反対の対称軸を有する燃料補給ドローグを含むということを明確にしている。）すなわち能動安定化システムは、基準フレームに関するドローグ軸方位を測定し、前記測定値に応じる、そして所望の方位に関する測定された方位の誤差を表す制御信号を生成し、これらの誤差が制御翼面偏移の結果から生じるドローグの動的応答を介して実質的にゼロにまで減らされるように制御翼面アクチュエータに制御信号を与えるセンサーを含み得る。なおさらに本発明のいくつかの実施形態による能動安定化システムを達成するために、航空機上で利用されるフライバイワイヤ・システムと同様のまたは同じ構成要素とシステムが利用できる。こうして本発明のいくつかの実施形態は、航空機を能動的に安定化するために利用されるような能動的に安定化される燃料補給ドローグを識別するために実現され得る任意の装置および／または方法も利用できる。さらにフライバイワイヤ構成部および／または自動操縦構成部を利用する実施形態では、ドローグの安定化が地平面に関するその方位とは独立に達成できることが指摘される。したがって本発明による能動的安定化システムは、これに関してフライバイワイヤ・システムおよび自動操縦システムとは異なる可能性がある。本発明では、ドローグの相対位置を測定するための他のセンサーシステムも使用可能である。例えば相対的ドローグ／燃料補給航空機位置を測定する燃料補給航空機上に（例えば積荷ポッドに、またはその近くに）光学系が配置され得る。この光学系は例えば、燃料補給航空機上の協同リフレクタ（例えばコーナリフレクタ）を有するドローグ自身の上に光源・受信器システムを含み得る。前述の制御システムは、一定した所望の相対的ドローグ／航空機位置方位を維持するように制御翼面を動作させることができる。
【００８６】
他の実施形態では能動安定化を得るために、ジャイロを持たない短期基準として空気流および／または重力センサーだけが使用される。このような実施形態は、このようなシステムにおいて高い「ノイズ」（ジャイロと比較して）を打ち消す／解消するためにコンピュータ制御と連携して実現されるであろう。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態では長期基準は、燃料補給航空機および／または他の航行装置／器械上のジャイロスコープであり得るであろう。代替として、またはこれに加えて長期基準は、燃料補給航空機自身の上の位置であり得るであろう。燃料補給航空機とドローグとの間の通信は、燃料補給ドローグが長期基準を短期基準と比較するために必要とされる情報を取得できるように、有線、光、無線伝送などを介して達成され得るであろう。
【００８８】
本発明の他の実施形態は、ドローグ本体を能動的に安定化するための調整可能な制御翼面１６１０の必要とされる位置を決定するためにホース８２０および／またはホース・ドローグコネクタ８１０に関するドローグの方位の変化を利用できる。このような実施形態はジャイロを含まなくてもよい。例として前述のような能動制御システムを利用するドローグは、燃料補給ホース８００の軸と基準軸との間に制御された角度を持つことができる。このために本発明のいくつかの実施形態は、燃料補給ドローグを安定化する方法を決定するための情報を取得するために燃料補給ホースに関する燃料補給ドローグ本体の角度（すなわちホース／コネクタの後方の燃料補給ドローグの位置）を利用する。能動安定化システムを利用する本発明の一実施形態は、ホース／ライン／コネクタ上の基準（限定としてではなく例として燃料補給ホース／ライン８００の中心を通る軸８２０であり得る）および／または空気流Ｖの方向と、燃料補給ドローグ上の基準（限定としてではなく例として燃料補給ドローグ本体の中心線１０５であり得る）との間の測定された角度に基づいて燃料補給ドローグ本体の方位を調整するように構成され得る。この基準軸は、例えば重力の方向および／または空気流９００の空気流Ｖの方向に基づき得る。他の実施形態ではこの基準軸は、燃料補給ドローグの安定化翼面１６００／１６１０に基づくことができる。しかしながら他の実施形態ではこの軸は、燃料補給ホース／コネクタおよび／または空気流速度Ｖに関してドローグ本体の方位を決定する何らかの方法が存在する限り、ドローグ本体の任意の固定された構成要素にも基づくことができる。
【００８９】
本発明による能動的に安定化されるドローグの例示的実施形態では、互いに直交する平面において二つの角度が測定されるが、これらの角度は安定化翼面１６００を基準として測定される。第１の角度Ω1は、燃料補給ホースの軸８２０と図１５では制御翼面１６０１である安定化翼面の平面内の燃料補給ドローグ本体の軸１０５との間の角度を表すが、第２の角度β1は、燃料補給ホースの軸８２０と図１５では制御翼面１６０２である第２の安定化翼面の平面内の燃料補給ドローグ本体の軸１０５との間の角度を表す。これは図２２、２３に見ることができるが、図２２は軸１０５に関する燃料補給ホース８００の角度Ω1を示し、図２３は軸１０５に関する燃料補給ホースの角度β1を示す。しかしながら本発明の他の実施形態が、互いに直交しない、および／または今述べた平面にない、および／または制御翼面の平面にない角度を測定し得ることが指摘される。さらに本発明のいくつかの実施形態では、燃料補給ホース８００が燃料補給ドローグ本体と共に、および／または燃料補給ドローグ本体とは独立に回転できることが指摘される。前述のような回転センサーを利用することによってセクション８１０における燃料補給ホース８００の回転角γは図１５に例示的に描かれるように基準軸に関して決定されることができ、またこうして角度Ω1および／またはβ1はホース８００に相関付けられ得る。
【００９０】
ホースに関してドローグ本体の方位を決定するための代替の方法と装置が今から説明されるであろう。この代替の方法・装置では、ホースとドローグ本体との間の角度を直接決定する代わりに、空気流Ｖの方向に関するホースの角度と空気流Ｖの方向に関するドローグ本体の角度とが決定され、それからこれらの角度はホースとドローグ本体とに関する角度を決定するために相関付けられる。これは、次のように遂行される。
【００９１】
互いに直交する平面において二つの角度が測定され、これらの角度は制御翼面１６００を基準として測定される。第１の角度Ω2は、空気流Ｖの方向と図１５では制御翼面１６０１である燃料補給ドローグ本体の軸１０５との間の角度を表すが、第２の角度β2は、空気流の方向と図１５では制御翼面１６０２である安定化翼面の平面内の燃料補給ドローグ本体の軸１０５との間の角度を表す。これは図２２、２３に見ることができるが、図２２は軸１０５に関する空気流Ｖの方向の角度Ω2を示し、図２３は軸１０５に関する空気流Ｖの方向の角度β2を示す。しかしながら本発明の他の実施形態が、互いに直交しない、および／または今述べた平面にない、および／または制御翼面の平面にない角度を測定し得ることが指摘される。
【００９２】
もし角度θ、Ψが既知であれば、上記で決定され得るようにΩ2、β2はホースとドローグ本体との間の角度を決定するために、適用可能であるとして、これらの角度に／から電子的に加算／減算され得る。理解できるようにこの実施形態は、同じそれぞれの平面内で角度θ、ΨおよびΩ2、β2が測定されるときに、ほとんど直接実施される。しかしながら認められるようにこれらの角度がそれぞれの異なる平面で測定されるとき、ドローグ本体とホースとの間の角度は、一つの基準が、もし二つの基準システム間の角度が既知であるか、前述のように決定できるのであれば取得され得る他の基準に相関付けられ得ることを条件として、一つの基準を、基本幾何学を利用する他の基準に変換することによって決定され得る。制御システムが上記の加算／減算を実行するように構成され得ることが指摘される。
【００９３】
さらに本発明の他の実施形態では、燃料補給ホースに関係なく単に燃料補給ドローグ本体と空気流Ｖの方向との間の角度を決定するだけで十分である可能性がある。すなわち、ドローグを能動的に安定化するために必要であり得ることすべては、空気流Ｖの方向に関して燃料補給ドローグ本体の方位を決定することだけである。（このような実施形態では、燃料補給ドローグを能動的に安定化するためにΩ2とβ2だけが使用され得る。
【００９４】
角度Ω(1、2)とβ(1、2)は、能動安定化システムがドローグ本体の方位を調整するために可変位置安定化翼面１６１０を調整できるように、任意のそれぞれ二つの平面の方位を燃料補給ドローグ１００の安定化翼面の方位にリンクするための方法が存在することを条件として、これら任意の二つのそれぞれの平面上で測定され得る。再び、本発明のいくつかの実施形態では角度Ω(1、2)とβ(1、2)は、これらの角度を調整する安定化翼面が存在する平面に直交する平面上で測定され得る。いくつかの実施形態ではこれは、ドローグ１００の方位が水平面および／または垂直平面への参照なしに調整されることを可能にし得る。なお更なる実施形態では能動安定化システムが燃料補給ドローグ１００の方位を調整することを可能にする任意の平面内で測定される角度は、本発明を実施するために使用できる。
【００９５】
前述のような回転センサーを利用することによって、セクション８１０における燃料補給ホース８００の回転角γは、図１５に例示的に描かれるように基準軸に関して決定され得る。なおさらにこの回転角γを決定することによって、測定された角度Ω(1、2)とβ(1、2)は、図１５から直ちに分かるように標準座標変換を介して燃料補給ドローグ本体ピッチ角Ω(1、2)’と燃料補給ドローグ本体ヨー角β(1、2)’に変換され得る。こうしてドローグ本体は、角度Ω(1、2)とβ(1、2)の測定値に基づいてピッチ角とヨー角とを調整することによって能動的に安定化され得る。再び、図１５に描かれた実施形態は互いに直交関係にある角度と安定化翼面とを示しているが、角度と安定化翼面が互いに直交関係にない他の実施形態も実施可能であることが指摘される。
【００９６】
本発明の第１の実施形態では安定化システムは、Ω1および／または Ω2および／またはβ1および／またはβ2をそれぞれの一定の基準角に実質的に維持するように構成され、それによって安定化システムは、燃料補給ドローグ本体の方位をそれぞれの一定の基準角に実質的に維持するように構成され得る。すなわち燃料補給ドローグ本体の所望のピッチ角および／またはヨー角が達成され得る。本発明のいくつかの実施形態ではドローグ本体の角度β(1、2)’ための基準角は、ドローグ軸１０５が垂直平面からゼロ度または実質的にゼロ度であるような、したがってゼロというヨー角を持つような値であるが、これは同様に他の角度でもあり得るであろう。これに対して本発明の一実施形態は、水平面にしたがう基準平面から非ゼロ度の角度である、また同じく基準平面からゼロ度の角度または実質的にゼロ度の角度であるドローグ本体軸という結果をもたらすピッチ角を利用できる。すなわち燃料補給ドローグ本体の軸１０５は、本発明のいくつかの実施形態では、重力の影響および／または定常レベル飛行における燃料補給ドローグに対する空気力学的力および／または受給航空機からの機首波効果に起因する水平面に関する非ゼロ度の角度という結果になるピッチ角を持ち得る。なおさらに本発明のいくつかの実施形態では、安定化システムによって維持されるピッチ角は、空気力学的力および／または重力の影響から通常生じる角度から意図的に変わり得る。
【００９７】
本発明の第１の実施形態によれば上記のように、所定の方位を維持するための燃料補給ドローグ本体の能動的安定化は、基準軸に関して燃料補給ドローグ本体の軸の角度を制御することによって達成できる。このような基準軸は前述のように、空気流９００の方向に基づいて決定されるであろう。こうして本発明のいくつかの実施形態は、燃料補給ドローグ本体の軸１０５と燃料補給ドローグを通り過ぎて流れる空気流９００の方向との間の角度を測定し、それによって角度 Ω2とβ2を測定するように構成されたセンサー１６４０によって実施され得る。本発明の第１の実施形態ではこれらのセンサー１６４０は、前述のような迎え角／横滑りセンサーであってよい。本発明の第１の実施形態ではこれらのセンサー１６４０は、 Ω2とβ2を測定するように位置決めされる。これらのセンサーは、角度 Ω2とβ2が測定されることを可能にする場所であればどこに配置されてもよい。いくつかの実施形態ではコネクタ８１０が燃料補給ホース８００に硬く取り付けられ、それによって燃料補給ホース８００の一部および／またはドローグの本体の一部であり得ることが指摘される。したがっていくつかの実施形態では、能動制御のためのセンサー６４０が使用され得る。
【００９８】
一例示的実施形態ではこれらのセンサーは、能動制御システムに関して前に説明されたセンサーのように、旋回する回転ベーンと旋回軸とを備える。これらのベーン（翼）は、空気流９００内に延びており、動作時には空気速度ベクトルと平行になるように空気力学的力によって位置合わせされる。ベーンのシャフトは、例えばロータリーポテンショメータのような角度センサーに接続される。本発明のいくつかの実施形態ではセンサー１６４０は、所望のΩ2、β2角度からの角偏移を決定するために使用可能であるアナログおよび／またはディジタル電気信号を出力し得る。本発明の第１の実施形態ではセンサー１６４０は、より特定的にはセンサー１６４０のベーンは、これらが互いに実質的に直交するように配置される。こうして本発明の第１の実施形態では能動制御システムコンピュータ１６２０は、センサー１６４０からの信号を受信し、これらの信号を分析し、燃料補給ドローグ本体を所望の方位に戻すために、どのような修正制御信号が安定化翼面１６００／１６１０のアクチュエータに出力されるべきであるかを決定するように構成される。
【００９９】
本発明の他の実施形態では、燃料補給ドローグを安定化するために必要なデータを与えるために慣性測定ユニットが使用されるであろうことが指摘される。
【０１００】
本発明のいくつかの実施形態の能動安定化システムは、ドローグ本体を能動的に安定化するための安定化信号を生成するためにフィードバックシステムおよび／または反復システムおよび／または利得および／または誤差信号を利用する回路を有する安定化システムを実現することによって利用され得る。例えばΩ(1、2)−Ω(1、2)refおよびβ(1、2)−β(1、2)refにおける差は、このような回路では誤差として取り扱われることができ、ここでは基準角度は所望のピッチ角および／またはヨー角という結果をもたらす所望の角度である。（一例示的実施形態では、Ω2refとβ2refは、燃料補給ドローグ本体のゼロ・ピッチ角とゼロ・ヨー角を得るためにはゼロ度であり、Ω1refとβ1refは、Ｖに関するホース軸８２０の角度に依存してゼロまたは非ゼロになるであろう。）なおさらに本発明のいくつかの実施形態では、安定化翼面１６００／１６１０を制御し、それによって燃料補給ドローグを能動的に安定化するために、能動制御システムにおいて論理ルーチンが利用可能である。
【０１０１】
さらに、本発明のいくつかの実施形態が能動安定化システムに電力供給するために前述のような電源を利用し得ることが指摘される。
【０１０２】
能動安定化システムのいくつかの実施形態は、燃料補給ホース８００の軸の周りに自由に旋回する燃料補給ドローグ１００によって実施され得る。しかしながら燃料補給ホース８００が燃料補給ホース８００の軸の周りに自由に旋回しないが、それでも能動安定化システムを実現する本発明の他の実施形態も実施可能である。これら後者の実施形態では、燃料補給ドローグ本体を安定化するためにΩ2とβ2を決定することだけが必要となる可能性がある。
【０１０３】
ここで「論理」と言うとき、「論理」は論理ルーチンを実行するために、適用可能であるとして方法および／または装置および／またはアルゴリズムを指す。論理装置に関してこのような装置は、コンピュータプロセッサばかりでなく単純な回路と複雑な回路の両方を包含し得るプロセッサを包含することができる。
＊＊＊＊＊
【０１０４】
上記の実施形態は回転体２００と空気タービン３００とを有する燃料補給ドローグ１００の点から説明されてきたが、他の実施形態も実施可能である。限定としてではなく例として本発明の一実施形態は、限定としてではなく例として本発明にしたがって受動的に安定化されるＭＡ−３ドローグといった既存の燃料補給ドローグを「改良」し得る燃料補給ドローグ４０００および／または燃料補給ホース８００に取り付けられるように構成された図１０に示すような回転安定化パック３０００を含む安定化キットを含み得る。この安定化パック３０００は、標準の燃料補給ドローグを燃料補給ホース８００に取り付けるために使用される同じまたは類似の取付け装置３１００を含むであろう。いくつかの実施形態ではパック３０００は、取付け装置３１００と回転体との間に配置されて、パックの後方部分（回転体を含む）が旋回するのを可能にし、それによってドローグが旋回するのを可能にするたわみ継手を含むであろうが、他の実施形態ではパックは継手を含まないであろう。ピボット継手を有するドローグ上に実施されたいくつかの実施形態ではドローグは、例えば継手の周りの空洞にストラップを挿入するとか、旋回する構成要素に干渉接触を生じさせるなどをして、ドローグがこの点の回りを旋回しないように適応することもできる。パック３０００のいくつかの実施形態は、このパックが航空機の燃料補給ホース８００に取り付けられることを可能にする任意の装置によってでも実施可能である。
【０１０５】
従来の燃料補給ドローグ１０の一例示的実施形態は、図２１に見ることができる。ここで、たわみ継手１５は、ドローグ１０の本体が旋回することを可能にする。本発明のいくつかの実施形態ではこのたわみ継手は、非たわみ継手で置き換えることもできる。それからパック３０００は、構成要素２０に取り付けられ、それによってパック３０００の回転体が燃料補給ドローグ１０の本体に硬く接続されるようにする。パック３０００は図２１に示すたわみ継手１５に類似している、および／または同じであり得る、パック３０００のホース取付け位置とパックの回転体との間にたわみ継手を持ち得るので、改良されたドローグはホース８００に関して旋回できるようになる。このたわみ継手も同様に燃料補給ドローグ１００において使用可能である。
【０１０６】
パック３０００は、空気入口ポート１２０と出口ポート１３０とを有する空気タービン３５０（ラジアルタービン）を取り囲む胴体３２００を含み得る。第１の実施形態では空気タービン３５０はまた、回転体としても役立ち得る。
【０１０７】
本発明のいくつかの実施形態は、回転体２００および／または空気タービン３００の回転を止める、および／または遅らせることができるブレーキを持ち得る。いくつかの実施形態は、摩擦ブレーキを利用できるが、他の実施形態は空気タービンを通過する空気の流れを止めるための装置を利用し、それによって回転体および／または空気タービンが遅くなって最終的には停止するか、少なくともより低い公称値で回転することを可能にする。
【０１０８】
パック３０００はまた、典型的な従来の燃料補給ドローグ４０００を受けるように構成された燃料補給ドローグ取付けフィッティング（結合金具）３３００を含み得る。本発明の第１の実施形態ではパック３０００は、燃料補給ドローグ４０００に硬く取り付けられるように構成される。本発明のなお更なる実施形態ではパック３０００は、従来の燃料補給ホース８００が従来の燃料補給ドローグ４０００に現在取り付けられる仕方と同じ仕方で、または類似の仕方で燃料補給ドローグ４０００に取り付けられるように構成される。航空燃料がパック３０００を通って、および／またはパックの周りを走行することを可能にするようにパック３０００が構成され得ることが指摘される。
【０１０９】
なおさらに本発明の他の実施形態は、従来の燃料補給ドローグが能動的に制御されるように、および／または本発明による自律ドッキング任務を遂行するように改良されることを可能にする装置を備えるキットを含む。このような装置は、パックが能動制御および／または自律ドッキングを実行するために必要な制御翼面、センサーなどといった特徴要素を有することを除いてパック３０００に類似の種類であろう。本発明のいくつかの実施形態ではパックは、１パックに受動安定化システムおよび／または能動制御システムおよび／または自律ドッキングシステム、または少なくともこれらのシステムを実現するために必要とされる空気流と物理的にインタフェースする構成要素（例えばベーン、制御翼面など）を持つ可能性がある（この他の構成要素は改良パックとインタフェースするための手段が存在する限り燃料補給航空機に直接加えることができる）。こうして能動制御および／または自律ドッキングおよび／または受動安定化の実施形態の上記の要素のいずれをも、またはすべてを含む、および／または既存の燃料補給ドローグ上での能動制御および／または自律ドッキングおよび／または受動制御の機能の実現を可能にする任意のキット／パックも、本発明のいくつかの実施形態を実施するために利用され得る。
【０１１０】
さらに、本発明が上記の安定化および／または制御技法および／またはドッキング技法を実現するようになされたソフトウエア、ファームウエアおよび／またはコンピュータ（単純な論理および／または誤差回路を含む）を含むことが指摘される。また本発明のいくつかの実施形態は手動で実施され得る（例えばドローグ１００を受給航空機に飛ばすためにオペレータを使用するといった）が、他の実施形態は自動的に実施され得る。したがって本発明は、自動化された仕方で本発明を実現するように構成され得る、そうでなければ使用され得る任意の装置またはシステムも含む。
【０１１１】
本発明の他の実施形態では燃料補給ホース８００が回転体を燃料補給ドローグ上の代わりに、または、に加えて燃料補給ホース８００上に配置することによって受動的に安定化されるであろうことが指摘される。このような実施形態では、既存の燃料補給ホースを回転安定化構成に改良するために、パック３０００と類似の、および／または同じ燃料補給ホースのための回転安定化パックが使用されるであろう。
【０１１２】
本発明のいくつかの実施形態は、従来の燃料補給ドローグおよび／または燃料補給ホースが本発明による受動的安定化燃料補給ドローグおよび／または燃料補給ホースに改造されることを可能にする任意の装置またはシステムによってでも実施され得る。
【０１１３】
前述のように本発明のいくつかの実施形態は、電力を発生させるために空気タービン３００からの回転エネルギーを利用できる。このような生成された電力は、照明・制御システムに、受給航空機上の構成要素の再充電に、および／または通信に電力供給するために使用されるであろう。
【０１１４】
なおさらに本発明は、燃料補給ドローグのバスケットの後部に取り付けられるパラシュート状のキャノピーの形状／配置を変えるといった空中燃料補給に使用される他の技法と組み合わせて実施され得る。なお本発明の他の実施形態は、パラシュート状のキャノピーの形状／配置を変えることなく実施され得る。
【０１１５】
燃料補給ドローグを受動的に安定化するための前述の技法が航空機に広く適用できることが指摘される。一つ以上の回転安定化ユニットを設置することによって、これは航空機の外部から向けられた空気を利用して回転させられ得る（一方、他の実施形態ではユニットは、十分に高いＲＰＭ（毎分回転数）を維持するために回転体の慣性に依存して航空機動力および／またはプレリフトオフ・スピンアップ（pre-liftoff spin up）を利用して回転させられ得る）。回転体は航空機を受動的に安定化するために、および／または航空機の限定された制御を提供するために利用されるであろう。こうして航空機は、例えばスラットおよび制御ベーンといった制御翼面を誘導する抗力の必要なしに制御されるであろう。このような実施形態は、ロケット、ミサイル、ヘリコプタおよび任意の形式の航空機にも適用可能であろう。またこれは、潜水艦、魚雷、船などといった海洋船舶にも適用可能であろう。本発明はまた、曳航される海洋物体、例えばソノブイ（自動電波発信浮標）にも適用可能である。
【０１１６】
典型的には空中用途では、飛行中における本体の安定性を改善するために回転させられるのはロケット、ミサイルまたは同様の構造体の本体全体である。安定性は、（減らされた）走行距離（例えば増加した抗力によって）を犠牲にして達成される。一つのアプリケーションの考えは、安定性を与えるために、回転可能な装置または構造体をそうでなく回転しないロケットまたはミサイル本体に取り付けることであろう（ロケット全体を回転させるベーンを付加することとは反対に、または付加することに加えて）。この装置は、本体運動を安定化することに加えて、本体全体が回転しないので走行距離全体を改善できる。本発明はまた、曳航される空中輸送手段、例えば無人飛行物体にも適用可能である。
【０１１７】
人間生理学の一般的分野では、内耳と３軸ジャイロとの間に類似性が存在する。他の感覚観察と組み合わされるとき内耳の働きは、方位（バランス（平衡）と安定性）を確立するのを助ける。内耳の働きが失われるか、損傷されると、個人はしばしばバランスの喪失によって歩く能力を失う。本発明のいくつかの実施形態は、小型化された構成であって、安定性とバランスとを強化するための人間の使用になされた追加式回転装置を含む。
【０１１８】
スポーツ装置の一般的分野では追加式回転装置は、正確さの考慮のために安定性を必要とする矢または他の発射物のために使用可能である。おそらくボール（例えばフットボール）は、回転の追加から利益を得ることができる。また玩具も付加された回転安定化構造体から利益を得ることができる。
【０１１９】
その内容全体が引例によってここに組み込まれている下記の米国特許：すなわちJUNKINS, et al「Noncontact Position and Orientation Measurement System and Method」(非接触位置・方位測定システムおよび方法)、米国特許第６,２６６，１４２Ｂ１、２００１年６月２４日；HARBURG , et al「Self Regulating Pinwheel Kite Tail」(風車凧の尾部の自動調整)、米国特許第５，１８３，２２４、１９９３年２月２日；STEVENS, et al「Autonomous Systems For The Aerial Refueling Or Decontamination Of Unmanned Airborne Vehicles」(無人航空機の空中燃料補給または汚染除去のための自律システム)、米国特許第６,６０４，７１１Ｂ１、２００３年８月１２日；OLLARの「Aerial Refueling Pod And Constant Tension Line Apparatus」(空中燃料補給ポッドおよび一定張力ライン装置)、米国特許第６，６０１，８００Ｂ２、２００３年８月５日；RUZICKA,「Automated Director Light System for Aerial refueling Operations」(空中燃料補給作業のための自動化された照準ライトシステム)、米国特許第５,９０４，７２９、１９９９年５月１８日；AMBROSE, et al「Telescoping Refueling Probe」(入れ子式伸縮自在燃料補給プローブ)、米国特許第６，５９８，８３０Ｂ１、２００３年７月２９日；KIRKLAND, et al「Passive Variable Speed Drogue」(受動型可変速度ドローグ)、米国特許第６,５８８，４６５Ｂ１、２００３年７月８日；BANDAKの「Paradrogue Assembly」(パラドローグ・アセンブリ)、米国特許第６，４６４，１７３Ｂ１、２００２年１０月１５日；GREENHALGH, et al「Air Refueling Drogue」(空中燃料補給ドローグ)、米国特許第６，３７５，１２３Ｂ１、２００２年４月２３日；MOUSKIS, et al「Drogue Assembly For In-Flight Refueling」(飛行中燃料補給のためのドローグアセンブリ)、米国特許第６，１４５，７８８、２０００年１１月１４日；YOUNG, et al「Drogue Assembly For In-Flight Refueling」(飛行中燃料補給のためのドローグアセンブリ)、米国特許第６,１１９，９８１、２０００年９月１９日；WARDの「Hose And Drogue Boom Refueling System, For Aircraft」(航空機のためのホースおよびドローグ・ブーム燃料補給システム)、米国特許第５，５７３，２０６、１９９６年１１月１２日；KIRKLAND,「Variable Speed Drogue」(可変速度ドローグ)、米国特許第５，４２７，３３３、１９９５年６月２７日；KRISPIN, et al「Controllable Hose-And-Drogue In-Flight Refueling System」(制御可能なホース・ドローグ飛行中燃料補給システム)、米国特許第５，３２６，０５２、１９９４年７月５日；ALDEN, et al「Aerial Refueling System」(空中燃料補給システム)、米国特許第５，１４１，１７８、１９９２年８月２５日；EMERSON, et al「Aerodynamic Controllably Vented Pressure Modulating Drogue」(空気力学的に制御可能に空気放出される圧力変調ドローグ)、米国特許第４，９２７，０９９、１９９０年５月２２日；PATTERSONの「Aerodynamic Drag Device」(空気力学的抗力装置)、米国特許第２，９９８，９４９、１９６１年９月５日；GORDON, et al「Aerodynamic Drag Service」(空気力学的牽引サービス)、米国特許第２，９４６，５４３、１９６０年７月２６日；PATTERSONの「Improved Aerodynamic Drogue」(改良型空気力学的ドローグ)、米国特許第２，８２３，８８１、１９５８年２月１８日；FINLAYの「Variable Area Drag Chute」(可変面積ドラグシュート)、米国特許第２，７６１，６３６、１９５６年９月４日；COBHAMの「Apparatus For Towing And Refueling Aircraft In Flight」(飛行中に航空機を曳航して燃料補給するための装置)、米国特許第２，６９２，１０３、１９５４年１０月１９日；WILLIAMS, et al「Aircraft Flight Refueling Apparatus」(航空機飛行中燃料補給装置)、米国特許第２，５９６，４５５、１９５２年５月１３日；およびSTEELEの「Means for Fueling Aircraft in Flight」(飛行中に航空機に燃料供給するための手段)、米国特許第２，５８２，６０９、１９５２年１月１５日は、本発明と共に利用可能である。
【０１２０】
本発明の開示が与えられれば本技術に精通する人は、本発明の範囲と精神の範囲内で他の実施形態と修正版とが存在し得ることを認めるであろう。したがって本発明の範囲と精神の範囲内で本開示から本技術に精通する人によって達成可能であるすべての修正版は、本発明の更なる実施形態として含まれるべきである。したがって本発明の範囲は付属の請求項に述べられたように定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の第１の実施形態の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態の実施を示す図である。
【図３】本発明のもう一つの実施形態を示す図である。
【図４】本発明のさらにもう一つの実施形態を示す図である。
【図５】図４に示す実施形態の構成要素の詳細図である。
【図５ａ】図５に示す構成要素の断面図である。
【図６】本発明のさらにもう一つの実施形態を示す図である。
【図７】本発明のさらにもう一つの実施形態を示す図である。
【図８】本発明のさらにもう一つの実施形態を示す図である。
【図９】本発明のさらにもう一つの実施形態を示す図である。
【図１０】本発明のさらにもう一つの実施形態を示す図である。
【図１１】本発明のさらにもう一つの実施形態を示す図である。
【図１２】本発明のさらにもう一つの実施形態を示す図である。
【図１３】一つの基準点から見た空気流の速度ベクトルに関する燃料補給ホースの軸の方位を示す図である。
【図１４】もう一つの基準点から見た空気流の速度ベクトルに関する燃料補給ホースの軸の方位を示す図である。
【図１５】ドローグ１００の軸を見下ろすときに見られるドローグ１００の制御翼面の方位を示す図である。
【図１６】一つの基準点から見た燃料補給プローブに関するドローグ１００の軸の方位を示す図である。
【図１７】もう一つの基準点から見た燃料補給プローブに関するドローグ１００の軸の方位を示す図である。
【図１８】一つの基準点から見た燃料補給プローブに関するドローグ１００上の複数のセンサーの方位を示す図である。
【図１９】もう一つの基準点から見た燃料補給プローブに関するドローグ１００上の他のセンサーの方位を示す図である。
【図２０】燃料補給ドローグの位置が燃料補給航空機と燃料補給ドローグとの間の角度に基づいて決定される、本発明のもう一つの実施形態を示す図である。
【図２１】従来の燃料補給ドローグの例示的実施形態を示す図である。
【図２２】燃料補給ドローグ・ホースの軸に関する燃料補給ドローグ本体の軸の方位と空気流の速度ベクトルとを示す図である。
【図２３】もう一つの基準点から見た燃料補給ドローグ・プローブの軸に関するドローグ本体の軸の方位と空気流の速度ベクトルとを示す図である。
【図１】
2008500927.tif 000003
【図２】
2008500927.tif 000004
【図３】
2008500927.tif 000005
【図４】
2008500927.tif 000006
【図５】
2008500927.tif 000007
【図５ａ】
2008500927.tif 000008
【図６】
2008500927.tif 000009
【図７】
2008500927.tif 000010
【図８】
2008500927.tif 000011
【図９】
2008500927.tif 000012
【図１０】
2008500927.tif 000013
【図１１】
2008500927.tif 000014
【図１２】
2008500927.tif 000015
【図１３】
2008500927.tif 000016
【図１４】
2008500927.tif 000017
【図１５】
2008500927.tif 000018
【図１６】
2008500927.tif 000019
【図１７】
2008500927.tif 000020
【図１８】
2008500927.tif 000021
【図１９】
2008500927.tif 000022
【図２０】
2008500927.tif 000023
【図２１】
2008500927.tif 000024
【図２２】
2008500927.tif 000025
【図２３】
2008500927.tif 000026
【国際調査報告】
2008500927.tif 000027
2008500927.tif 000028
2008500927.tif 000029