(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に気体が充填されたときに扁平形状になる気球と、
それぞれの一端が前記気球の表面に接続された複数の係留索と、
長さが異なり且つ並列接続された複数の弾性部材を含み、前記複数の係留索の何れか１つに接続された弾性部材群と、を有し、
前記複数の弾性部材の長さは、前記複数の弾性部材のばね定数が大きいほど長くなる、ことを特徴とする係留気球。
【請求項２】
内部に気体が充填されたときに扁平形状になる気球と、
それぞれの一端が前記気球の表面に接続された複数の係留索と、
長さが異なり且つ直列接続された複数の弾性部材を含み、前記複数の係留索の何れか１つに前記複数の弾性部材のそれぞれの両端が接続された弾性部材群と、を有し、
前記複数の弾性部材のぞれぞれの両端に接続される間の前記係留索の長さは、前記複数の弾性部材のばね定数が大きいほど短くなる、ことを特徴とする係留気球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、係留気球に関する。
【背景技術】
【０００２】
気球と、気球を係留するために気球に接続された係留索とを有する係留気球が知られている。係留気球は、風力発電装置等の大型構造物を建設するときの上空の風速調査、風速及び気温等の鉛直分布の調査、及び災害時の被害状況の確認のための映像撮影等に使用されることが知られている。しかしながら、係留気球は、強風を受けると姿勢を維持できないおそれがある。
【０００３】
特許文献１には、空中に位置するときに風下に位置する係留索に、伸縮自在な弾性部材と、弾性部材に並列接続された停止索が接続された係留気球が記載される。特許文献１に記載される係留気球は、風下の係留索に伸縮自在な弾性部材が接続されることにより、気球が風上から風を受けたときに、風力に応じて弾性部材が伸びることにより気球の姿勢を維持することができる。また、特許文献１に記載される係留気球では、弾性部材に直列接続された停止索は、弾性部材が伸びる長さを制限するリミッタとして機能して、弾性部材が伸び過ぎることを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３３１８５５３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される係留気球では、弾性部材のばね定数が均一なので、風速の二乗に比例する弾性体の伸びは、風速の変化に追従しない。特許文献１に記載される係留気球では、弾性体の伸びが風速の変化に追従しないため、ある風速で気球の姿勢を維持するようなばね定数を有する弾性部材では、所定の範囲を超えた風速を有する風を受けたときに、気球が所望の姿勢を維持できないおそれがある。
【０００６】
例えば、弾性部材のばね定数が比較的小さく、弾性部材が風力によって伸び易い場合、気球は、風力が比較的小さいときは係留気球が受ける風力に応じて姿勢を制御できるものが、風力が大きくなると弾性部材が伸び切って姿勢を制御できないおそれがある。一方、弾性部材のばね定数が比較的大きく、弾性部材が風力によって伸び難い場合、気球は、風力が比較的大きいときは係留気球が受ける風力に応じて姿勢を制御できるものの、風力が小さいときは弾性部材が十分に伸びずに姿勢を制御できないおそれがある。
【０００７】
本発明は、係留気球が受ける風の風力に応じて気球の姿勢を維持することができる係留気球を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を実現するため、本発明に係る係留気球は、内部に気体が充填されたときに扁平形状になる気球と、それぞれの一端が気球の表面に接続された複数の係留索と、複数の係留索の何れか１つに接続された弾性部材群とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、並列接続された複数の弾性部材を含むことが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、長さが異なる複数の弾性部材を含むことが好ましい。
【００１１】
本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、ばね定数が異なる複数の弾性部材を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る係留気球では、複数の弾性部材の長さは、複数の弾性部材のばね定数が大きいほど短くなることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、直列接続された複数の弾性部材を含むことが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る係留気球では、弾性部材群は、ばね定数が異なる複数の弾性部材を含むことが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る係留気球では、複数の弾性部材のぞれぞれの両端は、係留索に接続されることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係る係留気球では、複数の弾性部材のぞれぞれの両端に接続される間の係留索の長さは、複数の弾性部材のばね定数が大きいほど長くなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、係留気球が受ける風の風力に応じて気球の姿勢を維持することができる係留気球が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は実施形態に係る係留気球に関連する第１係留気球の第１の状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す第１係留気球の第２の状態を示す図であり、（ｃ）は実施形態に係る係留気球に関連する第２係留気球の第１の状態を示す図であり、（ｄ）は（ｃ）に示す第２係留気球の第２の状態を示す図である。
【図２】係留時に風下に位置する係留副索に弾性部材を接続する係留気球について説明する図であり、（ａ）は弾性部材が接続された第１構成例を示す図であり、（ｂ）は弾性部材が接続された第２構成例を示す図であり、（ｃ）は弾性部材が接続された第３構成例を示す図であり、（ｄ）は弾性部材が接続された第４構成例を示す図である。
【図３】（ａ）は図２（ａ）の弾性部材が伸びた状態を示す図であり、（ｂ）は図２（ｂ）の弾性部材が伸びた状態を示す図であり、ｃ）は図２（ｃ）の弾性部材が伸びた状態を示す図であり、（ｄ）は図２（ａ）の弾性部材が伸びた状態を示す図である。
【図４】（ａ）は実施形態に係る係留気球に関連する第３係留気球の第１の状態を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す第３係留気球の第２の状態を示す図であり、（ｃ）は（ａ）に示す状態での第３係留気球の係留副索の長さを示す図であり、（ｄ）は（ｂ）に示す状態での第３係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図である。
【図５】図４に示す弾性部材のばね定数が小さく風速の増加に伴う弾性部材の伸び幅が大きい場合の第３係留気球の動作を説明する図であり、（ａ）は第３係留気球の第１の状態を示す図であり、（ｂ）は第３係留気球の第２の状態を示す図であり（ｃ）は第３係留気球の第３の状態を示す図であり、（ｄ）は第３係留気球の第４の状態を示す図であり、（ｅ）は（ａ）に示す状第１の態での第３係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図であり、（ｆ）は（ｂ）に示す第２の状態での第３係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図であり、（ｇ）は（ｃ）及び（ｄ）に示す第３及び第４の状態での第３係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図である。
【図６】図４に示す弾性部材のばね定数が大きく風速の増加に伴う弾性部材の伸び幅が小さい場合の係留気球の動作を説明する図であり、（ａ）は第３係留気球の第１の状態を示す図であり、（ｂ）は第３係留気球の第２の状態を示す図であり、（ｃ）は第３係留気球の第３の状態を示す図であり、（ｄ）は第３係留気球の第４の状態を示す図である。
【図７】空中に位置する第１実施形態に係る係留気球の斜視図である。
【図８】（ａ）は内部に気体が充填された気球の部分断面側面図であり、（ｂ）は内部に気体が充填された気球の底面図である。
【図９】図７に示すスクープの平面図である。
【図１０】（ａ）は図７に示す第１弾性部材〜第３弾性部材の第１構成例を示す図であり、（ｂ）は図７に示す第１弾性部材〜第３弾性部材の第２構成例を示す図であり、（ｃ）は図７に示す第１弾性部材〜第３弾性部材の第３構成例を示す図であり、（ｄ）は図７に示す第１弾性部材〜第３弾性部材の第４構成例を示す図である。
【図１１】図７に示す第１係留副索〜第３係留副索及び第１弾性部材〜第３弾性部材の長さを示す図である。
【図１２】図７に示す係留気球が風を受けたときの姿勢を示す図であり、（ａ）は第１弾性部材〜第３弾性部材の何れも伸びていない第１の状態を示し、（ｂ）は第１弾性部材のみが伸びる第２の状態を示し、（ｃ）は第１弾性部材及び第２弾性部材が伸びる第３の状態を示し、（ｄ）は第１弾性部材〜第３弾性部材の全てが伸びる第４の状態を示す。
【図１３】図１２に示す第１弾性部材〜第３弾性部材を含む部分拡大図であり、（ａ）は第１弾性部材〜第３弾性部材の何れも伸びていない第１の状態を示し、（ｂ）は第１弾性部材のみが伸びる第２の状態を示し、（ｃ）は第１弾性部材及び第２弾性部材が伸びる第３の状態を示し、（ｄ）は第１弾性部材〜第３弾性部材の全てが伸びる第４の状態を示す。
【図１４】（ａ）は風速と風力の関係を示す図であり、（ｂ）は風速、風力及び弾性部材の伸びとの関係を示す第１の図であり、（ｃ）は風速、風力及び弾性部材の伸びとの関係を示す第２の図である。
【図１５】空中に位置する第２実施形態に係る係留気球の斜視図である。
【図１６】（ａ）は図１５に示す第１弾性部材〜第３弾性部材の第１構成例を示す図であり、（ｂ）は図１５に示す第１弾性部材〜第３弾性部材の第２構成例を示す図であり、（ｃ）は図１５に示す第１弾性部材〜第３弾性部材の第３構成例を示す図であり、（ｄ）は図１５に示す第１弾性部材〜第３弾性部材の第４構成例を示す図である。
【図１７】図１５に示す第１係留副索〜第３係留副索及び第１弾性部材〜第３弾性部材の長さを示す図である。
【図１８】図１５に示す係留気球が風を受けたときの姿勢を示す図であり、（ａ）は第１弾性部材〜第３弾性部材の何れも伸びていない第１の状態を示し、（ｂ）は第１弾性部材が支配的に伸びる第２の状態を示し、（ｃ）は第２弾性部材が支配的に伸びる第３の状態を示し、（ｄ）は第３弾性部材が支配的に伸びる第４の状態を示す。
【図１９】空中に位置する第３実施形態に係る係留気球の斜視図である。
【図２０】図１９に示す第１係留副索〜第３係留副索及び第１弾性部材〜第３弾性部材の長さを示す図である。
【図２１】図１９に示す係留気球が風を受けたときの姿勢を示す図であり、（ａ）は第１弾性部材〜第３弾性部材の何れも伸びていない第１の状態を示し、（ｂ）は第１弾性部材が支配的に伸びる第２の状態を示し、（ｃ）は第２弾性部材が支配的に伸びる第３の状態を示し、（ｄ）は第３弾性部材が支配的に伸びる第４の状態を示す。
【図２２】ばね定数が異なる複数の弾性部材を含む弾性部材群の形成の例を示す図であり、（ａ）は第１の例を示し、（ｂ）は第２の例を示し、（ｃ）は第３の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の図面を参照して、本発明に係る係留気球について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明との均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００２０】
（実施形態に係る係留気球の概要）
実施形態に係る係留気球は、内部に気体が充填されたときに扁平形状になる気球の一端に接続された複数の係留索の何れか１つに接続された複数の弾性部材を含む弾性部材群を有する。実施形態に係る係留気球では、弾性部材群に含まれる複数の弾性部材の何れかが、係留気球が受ける風速より生じる風力に応じたばね定数で伸縮するため、気球の姿勢を一定に維持することができる。なお、本明細書で使用する場合、用語「ばね定数」は、金属製ばね、プラスティク性ばね、及びゴム等の弾性部材に印加される張力と弾性部材の伸びの間の比例関係を規定する定数を意味する。すなわち、ばね定数は、フックの法則のｋに相当する定数である。
【００２１】
（関連する係留気球の課題）
実施形態に係る係留気球について説明する前に、実施形態に係る係留気球に関連する係留気球の課題について、簡単に説明する。
【００２２】
図１（ａ）は実施形態に係る係留気球に関連する第１係留気球の第１の状態を示す図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す第１係留気球の第２の状態を示す図である。図１（ｃ）は実施形態に係る係留気球に関連する第２係留気球の第１の状態を示す図であり、図１（ｄ）は図１（ｃ）に示す第２係留気球の第２の状態を示す図である。図１では、第１の状態において第１係留気球が受ける風の風速は、第２の状態において第１係留気球が受ける風の風速よりも小さい。
【００２３】
第１係留気球９０１及び第２係留気球９０２のそれぞれは、内部に気体が充填されたときに扁平形状になる気球９１０と、気球の風下に位置するスクープ９２０と、気球９１０と不図示の係留装置とを接続する係留索９３０とを有する。係留索は、それぞれの一端が気球９１０に接合された第１係留副索９３１、第２係留副索９３２及び第３係留副索９３３と、第１係留副索９３１、第２係留副索９３２及び第３係留副索９３３に結節点９３４を介して接続された係留主索９３５とを有する。不図示の係留装置が係留主索９３５を巻き出し、又は巻き取ることにより、気球９１０が係留される位置が決定される。
【００２４】
第１係留気球９０１は、図１（ａ）に示すように、第１係留気球９０１が受ける風の風速が略ゼロ又は微風のときに気球９１０の長手方向が水平方向と略平行になるように第１係留副索９３１、第２係留副索９３２及び第３係留副索９３３の長さが規定される。第１係留気球９０１は、第１係留気球９０１が受ける風の風速の増加に従って、スクープ９２０が受ける風圧が増加して、図１（ｂ）に示すように、気球９１０の長手方向が水平方向に対して傾斜角を有する姿勢になり、気球９１０の姿勢が不安定になるおそれがある。
【００２５】
一方、第２係留気球９０２は、第２係留気球９０２が比較的大きな風速を有する風を受けたときに、気球９１０の長手方向が水平方向と略平行になるように、第１係留気球９０１の第３係留副索９３３よりも長い第３係留副索９３３が配置される。第２係留気球９０２は、図１（ｄ）に示すように、第２係留気球９０２が受ける風の風速が比較的大きいときに気球９１０の長手方向が水平方向と略平行になるように第１係留副索９３１、第２係留副索９３２及び第３係留副索９３３の長さが規定される。しかしながら、第２係留気球９０２は、第２係留気球９０２が受ける風の風速が略ゼロ又は微風のとき、図１（ｃ）に示すように、気球９１０の長手方向が水平方向に対して傾斜角を有する姿勢になり、気球９１０の姿勢が不安定になるおそれがある。
【００２６】
次に、係留時に風下に位置する係留副索に弾性部材を接続する係留気球について説明する。図２（ａ）は弾性部材が接続された第１構成例を示す図であり、図２（ｂ）は弾性部材が接続された第２構成例を示す図であり、図２（ｃ）は弾性部材が接続された第３構成例を示す図であり、図２（ｄ）は弾性部材が接続された第４構成例を示す図である。図３（ａ）は図２（ａ）の弾性部材に張力が印加された状態を示す図であり、図３（ｂ）は図２（ｂ）の弾性部材に張力が印加された状態を示す図である。図３（ｃ）は図２（ｃ）の弾性部材に張力が印加された状態を示す図であり、図３（ｄ）は図２（ｄ）の弾性部材に張力が印加された状態を示す図である。
【００２７】
図２（ａ）及び３（ａ）に示す第１構成例では、張力が印加される前の弾性部材の長さは、第１係留副索及び第２係留副索の長さと同一である。図２（ｂ）〜２（ｄ）及び３（ｂ）〜３（ｄ）に示す第２構成例〜第４構成例では、張力が印加される前の弾性部材の長さは、第１係留副索及び第２係留副索の長さよりも短い。第２構成例では、弾性部材の一端は第１副係留索〜第３副係留索の結節点に接続され、弾性部材の他端は第３副係留索の他端及びに気球に補助係留索を介して接続される。第３構成例では、弾性部材の一端は第１副係留索〜第３副係留索の結節点に補助係留索を介して接続され、弾性部材の他端は第３副係留索の他端及びに気球に接続される。第４構成例では、弾性部材の一端は第１副係留索〜第３副係留索の結節点に第１補助係留索を介して接続され、弾性部材の他端は第３副係留索の他端及びに気球に第２補助係留索を介して接続される。以下、第４構成例に基づいて、係留時に風下に位置する係留副索に弾性部材を接続する係留気球について説明する。
【００２８】
図４（ａ）は実施形態に係る係留気球に関連する第３係留気球の第１の状態を示す図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す第３係留気球の第２の状態を示す図である。図４（ｃ）は図４（ａ）に示す状態での第３係留気球の係留副索の長さを示す図であり、図４（ｄ）は図４（ｂ）に示す状態での第３係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図である。図４では、図１と同様に、第１の状態において第２係留気球９０２が受ける風の風速は、第２の状態において第２係留気球９０２が受ける風の風速よりも小さい。
【００２９】
第３係留気球９０３は、第３係留副索９３３に接続された弾性部材９５０を有することが第１係留気球９０１及び第２係留気球９０２と相違する。図４（ａ）に示すように、第３係留気球９０３が受ける風の風速が略ゼロ又は微風のとき、弾性部材９５０に並列に接続される第３係留副索９３３の長さは、弾性部材９５０の長さよりも長く、気球９１０の長手方向が水平方向と略平行になる。第３係留気球９０３は、第３係留気球９０３が受ける風の風速の増加に従って長くなる。第３係留気球９０３は、図４（ｂ）に示すように、第３係留気球９０３が受ける風の風速の増加に従って弾性部材９５０の長さが長くなることにより、気球９１０の長手方向が水平方向と略平行になる。
【００３０】
しかしながら、第３係留気球９０３は、弾性部材９５０のばね定数の選択が容易ではないという課題がある。第３係留気球９０３は、弾性部材９５０のばね定数が小さく風速の増加に伴う弾性部材９５０の伸び幅が大きいとき、弾性部材９５０が伸び切る風速以上の風を第３係留気球９０３が受けた場合、気球９１０の長手方向が水平方向に対して傾斜角を有する姿勢になる。一方、第３係留気球９０３は、弾性部材９５０のばね定数が大きく風速の増加に伴う弾性部材９５０の伸び幅が小さいとき、比較的風速が小さい風を第３係留気球９０３が受けた場合、気球９１０の長手方向が水平方向に対して傾斜角を有する姿勢になる。
【００３１】
図５は、弾性部材９５０のばね定数が小さく風速の増加に伴う弾性部材９５０の伸び幅が大きい場合の係留気球９０３の動作を説明する図である。図５（ａ）は第３係留気球の第１の状態を示す図であり、図５（ｂ）は第３係留気球の第２の状態を示す図であり、図５（ｃ）は第３係留気球の第３の状態を示す図であり、図５（ｄ）は第３係留気球の第４の状態を示す図である。図５（ｅ）は図５（ａ）に示す状第１の態での第３係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図であり、図５（ｆ）は図５（ｂ）に示す第２の状態での第３係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図である。図５（ｇ）は図５（ｃ）及び５（ｄ）に示す第３及び第４の状態での第３係留気球の係留副索及び弾性部材の長さを示す図である。図５に示す第３係留気球９０３の弾性部材９５０のばね定数は比較的小さい。図５（ｂ）に示す第２の状態において第３係留気球９０３が受ける風の風速は、図５（ａ）に示す第１の状態において気球９１０が受ける風の風速よりも大きい。また、図５（ｃ）に示す第３の状態において気球９１０が受ける風の風速は、図５（ｂ）に示す第２の状態において第３係留気球９０３が受ける風の風速よりも大きい。そして、図５（ｄ）に示す第４の状態において第３係留気球９０３が受ける風の風速は、図５（ｃ）に示す第３の状態において第３係留気球９０３が受ける風の風速よりも大きい。
【００３２】
図５に示す例では、第３係留気球９０３は、第１の状態から第３の状態までは、風速の増加に応じて弾性部材９５０の長さが長くなることにより、気球９１０の長手方向が水平方向と略平行になる姿勢を維持する。しかしながら、第３係留気球９０３は、第４の状態では、弾性部材９５０が伸び切る風速以上の風を第３係留気球９０３が受けることにより、気球９１０の長手方向が水平方向と略平行になる姿勢を維持できなくなる。
【００３３】
図６は、弾性部材９５０のばね定数が大きく風速の増加に伴う弾性部材９５０の伸び幅が小さい場合の係留気球９０３の動作を説明する図である。図６（ａ）は第３係留気球の第１の状態を示す図であり、図６（ｂ）は第３係留気球の第２の状態を示す図であり、図６（ｃ）は第３係留気球の第３の状態を示す図であり、図６（ｄ）は第３係留気球の第４の状態を示す図である。図４に示す第３係留気球９０３の弾性部材９５０のばね定数は比較的大きい。図６（ａ）〜６（ｄ）において、第３係留気球９０３が受ける風の風速は、図５（ａ）〜５（ｄ）と同様に、第１の状態が一番小さく、第２の状態、第３の状態及び第４の順で大きくなり、第４の状態が一番大きい。
【００３４】
図６に示す例では、第３係留気球９０３は、第３係留気球９０３が受ける風の風速が略ゼロ又は微風の第１の状態及び風速が一番大きい第４の状態では、気球９１０の長手方向が水平方向と略平行になる姿勢を維持する。しかしながら、第３係留気球９０３は、第２の状態及び第３の状態では、第３係留気球９０３が受ける風速に応じた弾性部材９１０の伸びの長さが十分ではなく、気球９１０の長手方向が水平方向と略平行になる姿勢を維持することができない。
【００３５】
図３〜６を参照して説明されたように、第３係留気球９０３は、弾性部材９５０のばね定数の選択が容易ではないという課題を有する。実施形態の係る係留気球は、第３係留気球９０３の課題を解決するものである。
【００３６】
（第１実施形態に係る係留気球の構成及び機能）
図７は、空中に位置する第１実施形態に係る係留気球の斜視図である。
【００３７】
係留気球１は、気球１０と、スクープ２０と、係留索３０と、中継局４０と、弾性部材群５０とを有する。係留索３０は、第１係留副索３１〜第３係留副索３３と、結節点３４を介して第１係留副索３１〜第３係留副索３３と接続される係留主索３５とを有する。弾性部材群５０は、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３を有する。
【００３８】
図８（ａ）は内部に気体が充填された気球１０の部分断面側面図であり、図８（ｂ）は内部に気体が充填された気球１０の底面図である。
【００３９】
気球１０は、外袋１１と、ヘリウム収納袋１２と、空気収納袋１３と、ペイロード用ドーム１４と、３つの係留索取付け部１５とを有する。気球１０は、ヘリウム収納袋１２及び空気収納袋１３と外袋１１との二重構造となっているので、外袋１１は、ガスバリア性を有する材料で形成される必要はない。外袋１１は、合成繊維等の堅固、軽量且つ風を通さない材料で形成される。ヘリウム収納袋１２は、ヘリウムを充填する袋であり、外袋１１と比較して強度及び耐久性が低く且つ軽量な材料により形成される。例えば、ヘリウム収納袋１２は、プラスチックフィルムを溶着することにより形成される。空気収納袋１３は、外袋１１と比較して強度及び耐久性が低く且つ軽量な材料により形成される。空気収納袋１３は、ヘリウム収納袋１２と同様に、プラスチックフィルムを溶着することにより形成される。ペイロード用ドーム１４は、有底の円筒状の部材であり、底部が空気収納袋１３に接するように配置される。ペイロード用ドーム１４は、発泡スチロール等の堅固且つ軽量な素材により形成される。ペイロード用ドーム１４の凹部には、中継局４０が配置される。
【００４０】
気球１０は、ヘリウム収納袋１２にヘリウムが充填され且つ空気収納袋１３に空気が充填されているとき、高さ方向に短軸を有する回転楕円体状の形状を有する。すなわち、内部に気体が充填されているとき、気球１０は、円形状の平面形状を有し且つ楕円状の正面形状を有する扁平形状となる。一例では、気球１０は、直径４．６［ｍ］の円状の平面形状を有し且つ、長径４．６［ｍ］、短径２．６６［ｍ］の楕円状の正面形状を有する。
【００４１】
３つの係留索取付け部１５は、正面から見たときに長径に沿うように気球１０の表面に配置される。３つの係留索取付け部１５のそれぞれは、第１係留副索３１〜第３係留副索３３の何れか１つの一端に接続される。スクープ２０が接合される部分に近接する位置に配置される係留索取付け部１５には、第３係留副索３３の一端が接続され、他の２つの係留索取付け部１５には、第１係留副索３１及び第２係留副索３２の一端がそれぞれ接続される。気球１０は、気球１０が空中に係留されているとき、スクープ２０が風下に位置する姿勢を維持する。気球１０が空中で係留されるときにスクープ２０が風下に位置する姿勢を維持するため、第３係留副索３３は、第１係留副索３１及び第２係留副索３２の風下に位置する。
【００４２】
図９は、スクープ２０の平面図である。
【００４３】
スクープ２０は、一方の面から他方の面に空気を透過するように編み込まれたポリエステルにより形成される可とう性の面２１を有する膜材である。スクープ２０は、姿勢安定膜とも称される。スクープ２０は、底辺２３と、底辺２３の反対に位置する頂角２８で一端が接続された第１等辺２４及び第２等辺２５と、底辺２３の両端から第１等辺２４及び第２等辺２５の他端にそれぞれ伸びる第１切欠辺２６及び第２切欠辺２７とにより囲まれた形状を有する。第１等辺２４及び第２等辺２５は互いに長さが等しく、第１切欠辺２６及び第２切欠辺２７は互いに長さが等しい。すなわち、スクープ２０は、底角部分が切欠された二等辺三角形状に形成される。スクープ２０の底辺２３、第１切欠辺２６及び第２切欠辺２７のそれぞれの近傍で、気球１０に接合される。スクープ２０の頂角２８には、スクープ２０と第３係留副索３３とを接続する接続索２９が接続される。スクープ２０の頂角２８と第３係留副索３３とが接続索２９を介して接続されることにより、留気球１０が空中に上げられたときに、ヨットの帆のようにスクープ２０が風を受けて、気球１０は、スクープ２０が風下となるように風見安定する。
【００４４】
第１係留副索３１〜第３係留副索３３のそれぞれは、係留気球１が空中にあるときに受ける風による張力で切断されない材料で形成される。第３係留副索３３の一端はスクープ２０が接合される部分に近接する位置に配置される係留索取付け部１５に接続され、第１係留副索３１及び第２係留副索３２のそれぞれの一端は他の２つの係留索取付け部１５に接続される。第１係留副索３１〜第３係留副索３３のそれぞれの他端は、結節点３４において、係留主索３３の一端と接続される。一例では、結節点３４における第１係留副索３１〜第３係留副索３３のそれぞれの他端と係留主索３３の一端とは、接続金具を介して接続される。第３係留副索３３は、スクープ２０の頂角と接続索２９を介して接続される。一例では、第３係留副索３３と接続索２９とは、接続金具を介して接続される。
【００４５】
第３係留副索３３の長さは、第１係留副索３１及び第２係留副索３２の長さよりも長く、第１係留副索３１及び第２係留副索３２の長さは互いに等しい。
【００４６】
係留主索３５は、第１係留副索３１〜第３係留副索３３と同様に、係留気球１が空中にあるときに受ける風による張力で切断されない材料で形成される。係留主索３５の他端は、不図示の係留装置に接続される。係留主索３５の他端に接続される係留装置から係留主索３５が巻き出されるとき、気球１０は巻出量に応じて空中に上昇し、係留装置から係留主索３５が巻き取られるとき、気球１０は巻取量に応じて空中から下降する。
【００４７】
中継局４０は、不図示の中継用アンテナ及び対移動局用アンテナを有し、移動体通信網に接続される基地局と、基地局がカバーしていたエリア内に位置する携帯端末との間の通信網を形成する。
【００４８】
次に、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３について説明する。図１０（ａ）は第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の第１構成例を示す図であり、図１０（ｂ）は第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の第２構成例を示す図である。図１０（ｃ）は第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の第３構成例を示す図であり、図１０（ｄ）は第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の第４構成例を示す図である。
【００４９】
図１０（ａ）に示す第１構成例では、張力が印加される前の第１弾性部材〜第３弾性部材の長さは、第１係留副索及び第２係留副索の長さと同一である。図１０（ｂ）〜１０（ｄ）に示す第２構成例〜第４構成例では、張力が印加される前の第１弾性部材〜第３弾性部材の長さは、第１係留副索及び第２係留副索の長さよりも短い。第２構成例では、第１弾性部材〜第３弾性部材の一端は第１副係留索〜第３副係留索の結節点に接続され、第１弾性部材〜第３弾性部材の他端は第３副係留索の他端及びに気球に第３副係留索を介して接続される。第３構成例では、第１弾性部材〜第３弾性部材の一端は第１副係留索〜第３副係留索の結節点に第３副係留索を介して接続され、第１弾性部材〜第３弾性部材の他端は第３副係留索の他端及びに気球に接続される。第４構成例では、第１弾性部材〜第３弾性部材の一端は第１副係留索〜第３副係留索の結節点に第３副係留索を介して接続され、第１弾性部材〜第３弾性部材の他端は第３副係留索の他端及びに気球に第３副係留索を介して接続される。以下、第４構成例に基づいて、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３について説明する。
【００５０】
第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のそれぞれは、第３係留索３３の結節点３４の近接する位置に第３係留索３３の一部と並列接続される。第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のそれぞれの一端は共に第３係留索３３に接続され、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のそれぞれの他端は共に第３係留索３３に接続される。一例では、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３は、平ゴム又はコールゴムとも称される平板状のゴムひもから形成されてよく、またばね等の他の弾性部材から形成されてもよい。
【００５１】
第１弾性部材５１のばね定数は第２弾性部材５２のばね定数よりも小さく、第２弾性部材５２のばね定数は第３弾性部材５３のばね定数よりも小さい。第１弾性部材５１のばね定数が第２弾性部材５２のばね定数よりも小さいので、同一の張力が印加された場合、第１弾性部材５１の伸びは第２弾性部材５２の伸びよりも大きい。また、第２弾性部材５２のばね定数が第３弾性部材５３のばね定数よりも小さいので、同一の張力が印加された場合、第２弾性部材５２の伸びは第３弾性部材５３の伸びよりも大きい。
【００５２】
第１弾性部材５１の長さは第２弾性部材５２の長さよりも短く、第２弾性部材５２の長さは第３弾性部材５３の長さよりも短い。第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のばね定数及び長さの関係は、ばね定数が一番小さい第１弾性部材５１の長さが一番短く、ばね定数が二番目に小さい第１弾性部材５１の長さが二番目に短く、ばね定数が最も大きい第３弾性部材５３の長さが一番長くなる。また、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のぞれぞれの両端に接続される間の第３係留副索３３の長さは、第３弾性部材５３の長さよりも長い。一例では、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の間は、金属製のリングにより接続される。
【００５３】
図１１は、第１係留副索３１〜第３係留副索３３及び第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の長さを示す図である。図８において、双方向矢印Ｌ１は張力がゼロのときの第１弾性部材５１の長さを示し、双方向矢印Ｌ２は張力がゼロのときの第２弾性部材５１の長さを示し、双方向矢印Ｌ３は張力がゼロのときの第３弾性部材５３の長さを示す。また、双方向矢印Ｌ４は、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のぞれぞれの両端に接続される間の第３弾係留副索３３の長さを示す。
【００５４】
張力がゼロのときの第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のそれぞれの長さは、第３係留副索３３の長さよりも短い。第１弾性部材５１は、張力がゼロのときの長さＬ１から第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のぞれぞれの両端に接続される間の第３弾性部材５３の長さＬ４まで伸びる。第２弾性部材５２は、張力がゼロのときの長さＬ２から第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のぞれぞれの両端に接続される間の第３弾性部材５３の長さＬ４まで伸びる。第３弾性部材５３は、張力がゼロのときの長さＬ３から第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のぞれぞれの両端に接続される間の第３弾性部材５３の長さＬ４まで伸びる。
【００５５】
図１２は係留気球１が風を受けたときの姿勢を示す図であり、図１３は図１２の第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３を含む部分拡大図である。図１２（ａ）及び１３（ａ）は第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の何れも伸びていない第１の状態を示し、図１２（ｂ）及び１３（ｂ）は第１弾性部材５１のみが伸びる第２の状態を示す。図１２（ｃ）及び１３（ｃ）は第１弾性部材５１及び第２弾性部材５２が伸びる第３の状態を示し、図１２（ｄ）及び１３（ｄ）は第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の全てが伸びる第４の状態を示す。
【００５６】
第１の状態では、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の何れも伸びていないので、図１３（ａ）において双方向矢印Ｌａで示される第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の両端の間の距離は、張力がゼロのときの第１弾性部材５１の長さＬ１と等しい。
【００５７】
第２の状態では、第１弾性部材５１のみが伸びて、第２弾性部材５２及び第３弾性部材５３は弛んでいる。図１３（ｂ）において双方向矢印Ｌｂで示される第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の両端の間の長さは、張力がゼロのときの第１弾性部材５１の長さＬ１と張力がゼロのときの第２弾性部材５２の長さＬ２との間の長さになる。第２の状態では、第２弾性部材５２及び第３弾性部材５３は弛んでいるので、スクープ２０が受ける風により生じる張力は、第１弾性部材５１のみに印加される。第２の状態では、図１３（ｂ）において双方向矢印Ｌｂで示される第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の両端の間の距離は、スクープ２０が受ける風により生じる張力及び第１弾性部材５１のばね定数によって規定される。
【００５８】
第３の状態では、第１弾性部材５１及び第２弾性部材５２が伸びて、第３弾性部材５３は弛んでいる。図１３（ｃ）において双方向矢印Ｌｃで示される第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の両端の間の長さは、張力がゼロのときの第２弾性部材５２の長さＬ２と張力がゼロのときの第３弾性部材５３の長さＬ３との間の長さになる。第３の状態では、第３弾性部材５３は弛んでいるので、スクープ２０が受ける風により生じる張力は、第１弾性部材５１及び第２弾性部材５２に印加される。第３の状態では、図１３（ｃ）において双方向矢印Ｌｃで示される第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の両端の間の距離は、スクープ２０が受ける風により生じる張力及び第１弾性部材５１及び第２弾性部材５２のばね定数によって規定される。
【００５９】
第４の状態では、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の全てが伸びている。図１３（ｄ）において双方向矢印Ｌｄで示される第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の両端の間の長さは、張力がゼロのときの第３弾性部材５２の長さＬ３と第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３が接続される間の第３弾性部材５３の長さＬ４との間の長さになる。第４の状態では、スクープ２０が受ける風により生じる張力は、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の全てに印加される。第３の状態では、図１３（ｄ）において双方向矢印Ｌｄで示される第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の両端の間の距離は、スクープ２０が受ける風により生じる張力及び第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のばね定数によって規定される。
【００６０】
（第１実施形態に係る係留気球の作用効果）
係留気球１は、並列接続された第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３を係留気球１の風下に位置する第３係留副索３３に並列に接続することにより、風速の変化に追従して伸びる弾性機能を実現できる。
【００６１】
図１４（ａ）は風速と風力の関係を示す図であり、図１４（ｂ）は風速、風力及び弾性部材の伸びとの関係を示す第１の図であり、図１４（ｃ）は風速、風力及び弾性部材の伸びとの関係を示す第２の図である。図１４（ｂ）及び図１４（ｃ）のそれぞれにおいて、Ｋ１〜Ｋ３は風力に応じた弾性部材の伸びを示す。
【００６２】
図１４（ａ）に示すように、風力は風速の二乗に比例して増加する一方、弾性部材の伸びはフックの法則に従って弾性部材に印加される力、すなわち係留気球１が受ける風力の二乗に比例して増加する。
【００６３】
図１４（ｂ）に示すように、単一のばね定数を有する弾性部材により、係留気球の姿勢を維持する場合、係留気球の姿勢を維持するため、風速の変化に弾性部材の伸びを追従させることはできない。一方、係留気球１は、長さが相違する複数の弾性部材により形成される一群の弾性部材群を使用することにより、風速の変化に弾性部材の伸びを追従させることが可能になる。係留気球１は、風速が比較的低いときには第１弾性部材５１のみが伸びて、風速が大きくなったときに第１弾性部材５１及び第２弾性部材５２が伸びる。係留気球１は、風速が更に大きくなったときに、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３の全てが伸びる。係留気球１では、伸びる弾性部材の数を風速の増加に従って増加させることにより、風速の変化に弾性部材の伸びを追従させることが可能になる。
【００６４】
例えば、図１４（ｃ）に示すように、係留気球が受ける風の風速が比較的小さいときは、風速の変化の変化に対して伸びＫ１の弾性部材に伸びるようする。そして、風速が大きくなるに従って、伸びる弾性部材を増加させることにより弾性部材群の伸びをＫ２、Ｋ３と大きくすることができる。また、係留気球１では、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３のばね定数は、長さに応じて大きくなるように規定されるので、風速が大きくなるに従って、ばね定数が大きい弾性部材が順次伸びに寄与することになる。係留気球１では、風速が大きくなるに従って、ばね定数が大きい弾性部材が順次伸びに寄与することで、風速の二乗に比例する風力の増加量に応じて弾性部材群の伸びを規定することができる。例えば、複数の弾性部材のばね定数は、風速が１ｍ／ｓのときに弾性部材群のばね定数を１Ｎ／ｍとし、風速が２ｍ／ｓのときに弾性部材群のばね定数を４Ｎ／ｍとし、風速が３ｍ／ｓのときに弾性部材群のばね定数を９Ｎ／ｍとするように、規定されてもよい。
【００６５】
（第２実施形態に係る係留気球の構成及び機能）
図１５は、空中に位置する第２実施形態に係る係留気球の斜視図である。
【００６６】
係留気球２は、弾性部材群５０の代わりに、弾性部材群６０が第３係留副索３３に並列接続されることが第１実施形態に係る係留気球１と相違する。弾性部材群６０は、直列接続された第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３を有する。弾性部材群６０以外の係留気球２の構成要素は、同一符号が付された係留気球１の構成要素と同一の構成及び機能を有するので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６７】
図１６（ａ）は第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３の第１構成例を示す図であり、図１６（ｂ）は第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３の第２構成例を示す図である。図１６（ｃ）は第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３の第３構成例を示す図であり、図１６（ｄ）は第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３の第４構成例を示す図である。
【００６８】
図１６（ａ）に示す第１構成例では、張力が印加される前の第１弾性部材〜第３弾性部材の合計の長さは、第１係留副索及び第２係留副索の長さと同一である。図１６（ｂ）〜１６（ｄ）に示す第２構成例〜第４構成例では、張力が印加される前の第１弾性部材〜第３弾性部材の合計の長さは、第１係留副索及び第２係留副索の長さよりも短い。第２構成例では、第１弾性部材の一端は第１副係留索〜第３副係留索の結節点に接続され、第３弾性部材の一端は第３副係留索の他端及びに気球に第３副係留索を介して接続される。第３構成例では、第１弾性部材の一端は第１副係留索〜第３副係留索の結節点に第３副係留索を介して接続され、第３弾性部材の一端は第３副係留索の他端及びに気球に接続される。第４構成例では、第１弾性部材の一端は第１副係留索〜第３副係留索の結節点に第３副係留索を介して接続され、第３弾性部材の一端は第３副係留索の他端及びに気球に第３副係留索を介して接続される。以下、第４構成例に基づいて、第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３について説明する。
【００６９】
第１弾性部材６１の一端は第３係留索３３に接続され、第１弾性部材６１の他端は第２弾性部材６２の一端に接続される。第２弾性部材６２の他端は第３弾性部材６３の一端に接続され、第３弾性部材の他端は第３係留索３３に接続される。一例では、第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３は、第１弾性部材５１〜第３弾性部材５３と同様に、平ゴム又はコールゴムとも称される平板状のゴムひもから形成されてよく、またばね等の他の弾性部材から形成されてもよい。第１弾性部材６１のばね定数は第２弾性部材６２のばね定数よりも小さく、第２弾性部材６２のばね定数は第３弾性部材６３のばね定数よりも小さい。
【００７０】
図１７は、第１係留副索３１〜第３係留副索３３及び第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３の長さを示す図である。図１８は係留気球２が風を受けたときの姿勢を示す図である。図１８（ａ）は第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３の何れも伸びていない第１の状態を示し、図１８（ｂ）は第１弾性部材６１が支配的に伸びる第２の状態を示す。図１８（ｃ）は第２弾性部材６２が支配的に伸びる第３の状態を示し、図１８（ｄ）は第３弾性部材６３が支配的に伸びる第４の状態を示す。図１７において、双方向矢印Ｌ１は張力がゼロのときの第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３の長さを示す。また、双方向矢印Ｌ４は、第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３のぞれぞれの両端に接続される間の第３弾係留副索３３の長さを示す。
【００７１】
係留気球２が受ける風の風速が略ゼロのときの第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３のそれぞれは、第３係留副索３３の長さよりも短い。係留気球２が受ける風の風速が略ゼロ又は微風である第１の状態では、第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３のそれぞれの長さは略Ｌ１であり、互いに略等しい。
【００７２】
係留気球２が受ける風の風速が徐々に大きくなると、図１７において矢印Ａで示すように、ばね定数が最も小さい第１弾性部材６１が、ばね定数が比較的大きい第２弾性部材６２及び第３弾性部材６３と比較して大きく伸びる。この状態は、図１８（ｂ）に示す第２の状態に対応する。
【００７３】
係留気球２が受ける風の風速が更に大きくなると、図１７において矢印Ｂで示すように、ばね定数が最も小さい第１弾性部材６１は伸び切り、ばね定数が次に小さい第２弾性部材６２が伸びる。この状態は、図１８（ｃ）に示す第３の状態に対応する。
【００７４】
また、係留気球２が受ける風の風速が更に大きくなると、図１７において矢印Ｃで示すように、第２弾性部材６２は伸び切り、ばね定数が最も大きい第３弾性部材６３が伸びる。この状態は、図１８（ｄ）に示す第４の状態に対応する。そして、第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３の合計の長さが、第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３のぞれぞれの両端に接続される間の第３弾係留副索３３の長さＬ４と等しくなるまで、第３弾性部材６３は伸びる。
【００７５】
（第２実施形態に係る係留気球の作用効果）
係留気球２は、直列接続された第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３を係留気球２の風下に位置する第３係留副索３３に並列に接続することにより、係留気球１と同様に、風速の変化に追従して伸びる弾性機能を実現できる。
【００７６】
（第３実施形態に係る係留気球の構成及び機能）
図１９は、空中に位置する第３実施形態に係る係留気球の斜視図である。
【００７７】
係留気球３は、弾性部材群６０の代わりに、弾性部材群７０が第３係留副索３３に並列接続されることが第１実施形態に係る係留気球２と相違する。弾性部材群６０以外の係留気球３の構成要素は、同一符号が付された係留気球の構成要素と同一の構成及び機能を有するので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００７８】
弾性部材群７０は、直列接続された第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３を有する。第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３のそれぞれは、両端が第３係留副索３３に接続されることが第２実施形態に係る第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３と相違する。第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３のそれぞれは、第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３と同様に図１６（ａ）〜１６（ｄ）に示す第１構成例〜第４構成例としてもよいが、ここでは第４構成例に基づいて、第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３について説明する。
【００７９】
図２０は、第１係留副索３１〜第３係留副索３３及び第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３の長さを示す図である。図２１は係留気球３が風を受けたときの姿勢を示す図である。図２１（ａ）は第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３の何れも伸びていない第１の状態を示し、図２１（ｂ）は第１弾性部材７１が支配的に伸びる第２の状態を示す。図２１（ｃ）は第２弾性部材７２が支配的に伸びる第３の状態を示し、図２１（ｄ）は第３弾性部材７３が支配的に伸びる第４の状態を示す。図２０において、双方向矢印Ｌ１は張力がゼロのときの第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３の長さを示す。また、双方向矢印Ｌ４は、第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３のぞれぞれの両端に接続される間の第３弾係留副索３３の長さを示す。
【００８０】
係留気球３が受ける風の風速が略ゼロのときの第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３のそれぞれは、第３係留副索３３の長さよりも短い。係留気球３が受ける風の風速が略ゼロ又は微風である第１の状態では、第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３のそれぞれの長さは略Ｌ１であり、互いに略等しい。
【００８１】
係留気球３が受ける風の風速が徐々に大きくなると、図２０において矢印Ａで示すように、ばね定数が最も小さい第１弾性部材７１が、ばね定数が比較的大きい第２弾性部材７２及び第３弾性部材７３と比較して大きく伸びる。この状態は、図２１（ｂ）に示す第２の状態に対応する。
【００８２】
係留気球３が受ける風の風速が更に大きくなると、図２０において矢印Ｂで示すように、第１弾性部材６１の長さは、第１弾性部材７１の両端に接続される間の第３係留副索３３の長さＬ２と等しくなる。第１弾性部材６１の長さが第１弾性部材７１の両端に接続される間の第３係留副索３３の長さＬ２と等しくなったので、第１弾性部材７１は風速が増加してもＬ２以上に伸びることはない。この状態では、第１弾性部材７１は風速が増加してもＬ２以上に伸びることはないので、ばね定数が次に小さい第２弾性部材７２が伸びる。この状態は、図２１（ｃ）に示す第３の状態に対応する。
【００８３】
また、係留気球３が受ける風の風速が更に大きくなると、図２０において矢印Ｃで示すように、第２弾性部材６２の長さは、第２弾性部材７２の両端に接続される間の第３係留副索３３の長さＬ３と等しくなる。第２弾性部材６２の長さが第２弾性部材７２の両端に接続される間の第３係留副索３３の長さＬ３と等しくなったので、第２弾性部材７２は風速が増加してもＬ３以上に伸びることはない。この状態では、第１弾性部材７１及び第２弾性部材７２のそれぞれは風速が増加してもＬ１及びＬ２以上に伸びることはないので、ばね定数が最も大きい第３弾性部材７３が伸びる。この状態は、図２１（ｄ）に示す第４の状態に対応する。そして、第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３の合計の長さが、第１弾性部材６１〜第３弾性部材６３のぞれぞれの両端に接続される間の第３弾係留副索３３の長さＬ４と等しくなるまで、第３弾性部材６３は伸びる。
【００８４】
（第３実施形態に係る係留気球の作用効果）
係留気球３は、直列接続された第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３を係留気球３の風下に位置する第３係留副索３３に並列に接続することにより、係留気球１と同様に、風速の変化に追従して伸びる弾性機能を実現できる。
【００８５】
また、係留気球３では、第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３のそれぞれの両端に接続された第３係留副索３３は、第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３のそれぞれが伸び過ぎることを防止することができる。係留気球３では、第３係留副索３３が第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３のそれぞれが伸び過ぎることを防止することができるので、第１弾性部材７１〜第３弾性部材７３が伸び過ぎて弾性を失う又は切断するおそれは低い。
【００８６】
（実施形態に係る係留気球の変形例）
係留気球１〜３では、弾性部材群５０、６０及び７０は、気球１０が気球１０の長径の方向が水平方向になるように機能する。しかしながら、実施形態に係る係留気球では、弾性部材群５０、６０及び７０は、気球が気球１０の長径の方向が水平方向に対して所定の傾斜を有するようにしてもよい。
【００８７】
係留気球１〜３では、気球１０は、内部に気体が充填されているときに高さ方向に短軸を有する回転楕円体状の形状を有し且つスクープ２０が接合されているが、気球の実施形態は、このような実施形態に限定されない。例えば、気球の形状は、流線形でもよく、ドーナッツ状でもよく、風見安定するように垂直尾翼を有する形状、又は垂直尾翼及び水平尾翼を有する形状としてもよい。スクープ２０、垂直尾翼及び水平尾翼のような風見安定するための構造を有する場合、弾性部材群５０、６０及び７０は、第３係留副索３３等の風下に配置される係留索に並列接続してもよい。風見安定するための構造を有しない場合、弾性部材群５０、６０及び７０は、第１係留副索３１〜第３係留副索３３の全てに並列接続してもよい。
【００８８】
係留気球１〜３では、第１係留副索３１〜第３係留副索３３によって気球１０が係留されるが、第１係留副索３１〜第３係留副索３３の代わりに２本、又は４本以上の係留索を配置してもよい。この場合、弾性部材群５０、６０及び７０は、２本、又は４本以上の係留索の何れかに並列接続される。また、係留主索３３を有さずに、第１係留副索３１〜第３係留副索３３によって、気球１０がウインチに係留されてもよい。
【００８９】
係留気球１〜３では、ばね定数が互いに相違する複数の弾性部材が配置されるが、ばね定数が互いに相違する複数の弾性部材のそれぞれは、単一の弾性部材で形成されてもよく、複数の弾性部材で形成されてもよい。
【００９０】
図２２は、ばね定数が異なる複数の弾性部材を含む弾性部材群の形成の例を示す図であり、図２２（ａ）は第１の例を示し、図２２（ｂ）は第２の例を示し、図２２（ｃ）は第３の例を示す。
【００９１】
弾性部材群８１は、ばね定数が一番小さい第１弾性部材８１１と、ばね定数が二番目に小さい第２弾性部材８１２と、ばね定数が最も大きい第３弾性部材８１３とを有する。第１弾性部材８１１の一端は金属製リング８１４を介して係留索と接続され、第１弾性部材８１１の他端は金属製リング８１５を介して第２弾性部材８１２の一端と接続される。第２弾性部材８１２の他端は金属製リング８１６を介して第３弾性部材８１３の一端と接続され、第３弾性部材８１３の他端は金属製リング８１７を介して不図示の係留索と接続される。
【００９２】
弾性部材群８２は、第１弾性部材８２１と、第２弾性部材８２２と、第３弾性部材８３３とを有する。第２弾性部材８２２は、第１弾性部材８２１とばね定数が同一である第２１弾性部材８２２１及び第２２弾性部材８２２２で形成される。第３弾性部材８２３は、第１弾性部材８２１とばね定数が同一である第３１弾性部材８２３１、第３２弾性部材８２３２及び第３３弾性部材８２３３で形成される。第１弾性部材８２１の一端は金属製リング８２４を介して係留索と接続され、第１弾性部材８２１の他端は金属製リング８２５を介して第２弾性部材８２２の一端と接続される。第２弾性部材８２２の他端は金属製リング８２６を介して第３弾性部材８２３の一端と接続され、第３弾性部材８２３の他端は金属製リング８２７を介して不図示の係留索と接続される。
【００９３】
弾性部材群８３は、第１弾性部材８３１と、第２弾性部材８３２と、第３弾性部材８３３とを有する。第２弾性部材８３２は、第１弾性部材８３１とばね定数が同一である第２１弾性部材８３２１と、ばね定数が第１弾性部材８３１よりも大きい第２２弾性部材８３２２とで形成される。第３弾性部材８３３は、第１弾性部材８３１とばね定数が同一である第３１弾性部材８３３１と、第２２弾性部材８３２２とばね定数が同一である第３２弾性部材８３３２と、ばね定数が第３２弾性部材８３３２よりも大きい第３３弾性部材８３３３とで形成される。第１弾性部材８３１の一端は金属製リング８３４を介して係留索と接続され、第１弾性部材８３１の他端は金属製リング８３５を介して第２弾性部材８３２の一端と接続される。第２弾性部材８３２の他端は金属製リング８３６を介して第３弾性部材８３３の一端と接続され、第３弾性部材８３３の他端は金属製リング８３７を介して不図示の係留索と接続される。
【符号の説明】
【００９４】
１〜３    係留気球
１０    気球
２０    スクープ
３１〜３３    係留副索
３５    係留主索
５０、６０、７０    弾性部材群
【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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