(57)【要約】  本発明は地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムに関するもので、本発明は内部に気体が満たされて空中に泊まる飛行体と、地上に設置されるグラウンドユニットと、前記飛行体と前記グラウンドユニットとの間を連結するワイヤユニットと、前記飛行体の一側に備えられ、空気との摩擦で浮力を得てこれを飛行体に伝達する浮力発生ユニットとを含んで構成される。このような本発明では、飛行体に連結される浮力発生ユニットにより風を利用した追加的な浮力がさらに発生されるので、高高度の環境でも飛行体に十分な浮力を供給して安定的な飛行体の運用が可能になり、風力発電ユニットを利用して発生された電力をワイヤユニットを通じて地上に伝達することで風力発電設備として活用することができるという長所がある。【選択図】          図２ａ
2016537233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置される２つ以上のグラウンドユニットと、
前記グラウンドユニット別に、一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、
前記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、
前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ２つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、２つの電力線をそれぞれ分けて含むことを特徴とする飛行体運用システム。
【請求項２】
地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置される２つ以上のグラウンドユニットと、
前記グラウンドユニット別に、一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、
前記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、
前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ３つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、電力線及びグラウンド線がそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。
【請求項３】
地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置される２つ以上のグラウンドユニットと、
前記グラウンドユニット別に、一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、
前記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、
前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ３つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、３相電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。
【請求項４】
前記飛行体の一側に備えられ、気体の流れを通じて浮力を得て、これを飛行体に伝達する浮力発生ユニットをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１〜３の中の何れか一項に記載の飛行体運用システム。
【請求項５】
前記浮力発生ユニットは、
前記飛行体の一側に固定されるベース部と、
前記ベース部に固定される少なくとも１つ以上の連結線と、
前記連結線に連結され、空気と摩擦されて前記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部とを含んで構成されることを特徴とする請求項４に記載の飛行体運用システム。
【請求項６】
前記飛行体には複数の浮力発生ユニットが備えられ、前記複数の浮力発生ユニットの中の一部が作動することにより、前記浮力発生ユニットにより発生される浮力の方向が調節されることを特徴とする請求項５に記載の飛行体運用システム。
【請求項７】
前記浮力発生ユニットの連結線は複数で構成され、前記複数の連結線のそれぞれの一端にはワインダーが備えられて、前記連結線の長さ調節が可能であり、前記摩擦部は前記複数の連結線の中の少なくとも一部の長さ調節を通じて空気と摩擦される方向が調節可能であることを特徴とする請求項６に記載の飛行体運用システム。
【請求項８】
前記連結線は長さ調節が可能に構成され、前記連結線を通じて前記摩擦部が前記飛行体から浮揚される高さを調節することにより、前記浮力発生ユニットの選択的駆動が可能であることを特徴とする請求項７に記載の飛行体運用システム。
【請求項９】
前記浮力発生ユニットの前記摩擦部は複数で構成され、前記複数の摩擦部は互いに隣接した他の摩擦部の上部に連続的に備えられることを特徴とする請求項８に記載の飛行体運用システム。
【請求項１０】
前記飛行体は２ｋｍ〜１２ｋｍの高度で運用されることを特徴とする請求項５に記載の飛行体運用システム。
【請求項１１】
前記飛行体には空気との摩擦を通じて電力を発生させる風力発電ユニットが備えられることを特徴とする請求項４に記載の飛行体運用システム。
【請求項１２】
前記風力発電ユニットは、
前記飛行体の一側に備えられ、内部に発電部が備えられるメイン本体と、
固定部の一端に備えられ、空気との摩擦過程で回転するブレードとを含んで構成されることを特徴とする請求項１１に記載の飛行体運用システム。
【請求項１３】
前記風力発電ユニットは前記飛行体に回転可能に備えられて、前記ブレードと空気との摩擦角度の調節が可能であることを特徴とする請求項１２に記載の飛行体運用システム。
【請求項１４】
前記飛行体には空気との摩擦角度及び風力の測定が可能なセンサーが備えられることを特徴とする請求項１３に記載の飛行体運用システム。
【請求項１５】
前記ワイヤユニットは、
前記飛行体と前記グラウンドユニットとの間の電気的連結のための電力ワイヤと、
前記電力ワイヤとともに延長され、引張力を通じて前記飛行体が前記グラウンドユニットから所定距離以上遠くなることを防止する固定ワイヤとを含んで構成されることを特徴とする請求項１４に記載の飛行体運用システム。
【請求項１６】
前記グラウンドユニットは、
メイングラウンドと、
前記メイングラウンドと離隔して設置され、地上の少なくとも１つ以上の地点に設置されるサブグラウンドとを含んで構成され、
前記メイングラウンドまたはサブグラウンドの中の少なくとも何れか１つには前記飛行体に電力を供給するための電力供給部が備えられることを特徴とする請求項１５に記載の飛行体運用システム。
【請求項１７】
前記グラウンドユニットは、
メイングラウンドと、
前記メイングラウンドからそれぞれ離隔される一対のサブグラウンドとで構成され、
前記メインドラウンドと一対のサブグラウンドは仮想の正三角形または二等辺三角形の頂点にあたる位置にそれぞれ設置されることを特徴とする請求項１６に記載の飛行体運用システム。
【請求項１８】
前記ワイヤユニットには観測装置が備えられ、前記観測装置は前記ワイヤユニットについて移動可能に備えられることを特徴とする請求項１７に記載の飛行体運用システム。
【請求項１９】
前記グラウンドユニットには前記ワイヤユニットの張力調節のためのワインダー装置が備えられることを特徴とする請求項１〜３の中の何れ一項に記載の飛行体運用システム。
【請求項２０】
地上から特定の固定範囲内で浮揚された状態を保持して、通信用中継機能または観測機能を果たすための飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置されるグラウンドユニットと、
一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、
前記飛行体は、
前記飛行体に対して回転可能に備えられて、前記飛行体が制限範囲（Ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）を上下方向に離脱した場合、前記飛行体の風に対する上方及び下方の抵抗を異なるようにして前記飛行体を制限範囲内に泊まるようにする水平翼と、
前記飛行体に対して回転可能に備えられて、前記飛行体が制限範囲（Ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）を水平方向に離脱した場合、前記飛行体の風に対する左右抵抗を異なるようにして前記飛行体を制限範囲内に泊まるようにする垂直翼と、
前記飛行体の位置を検出して、前記検出された位置によって前記水平翼及び垂直翼の回動を制御するコントロールユニットとを含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。
【請求項２１】
前記コントロールユニットは、
前記飛行体の位置を検出するためのＧＰＳモジュールと、
前記ＧＰＳモジュールの検出位置が設定された制限範囲内であるか否か及び前記制限範囲の離脱方向と距離を判別して、前記水平翼または垂直翼の中の何れか１つ以上を駆動させる駆動コントローラーとを含んで構成されることを特徴とする請求項２０に記載の飛行体運用システム。
【請求項２２】
前記コントロールユニットは、地上から観測されて送信された位置情報から飛行体の位置を把握することを特徴とする請求項２０に記載の飛行体運用システム。
【請求項２３】
前記コントロールユニットは、
地上の地形及び地物を観察するための観測部と、
前記観測部で観測された観測結果から前記飛行体の位置を算出する位置算出部とを含んで構成されることを特徴とする請求項２０に記載の飛行体運用システム。
【請求項２４】
前記コントロールユニットは、
レーダー測定部をさらに含んで構成され、
前記位置算出部は前記観測部の観測結果と前記レーダー測定部の測定結果から前記飛行体の位置を算出することを特徴とする請求項２０に記載の飛行体運用システム。
【請求項２５】
前記コントロールユニットは、レーザー測定部をさらに含んで構成され、
前記位置算出部は前記観測部の観測結果と前記レーザー測定部の測定結果から前記飛行体の位置を算出することを特徴とする請求項２０に記載の飛行体運用システム。
【請求項２６】
地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置されるグラウンドユニットと、
一端が前記グラウンドユニットに固定され、他端は前記飛行体に固定されて、前記グラウンドユニットと前記飛行体との間を連結するワイヤユニットと、
前記飛行体の一側に備えられ、気体の流れを通じて浮力を得てこれを飛行体に伝達する浮力発生ユニットとを含んで構成され、
前記浮力発生ユニットは、
風と摩擦して前記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部と、
一端が前記摩擦部と連結される複数の連結線と、
前記連結線の他端が固定されるように前記飛行体の一側に備えられて、前記複数の連結線の長さをそれぞれ調節することができるように形成されるベース部とを含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。
【請求項２７】
前記飛行体は、
前記飛行体の位置を検出して、前記検出された位置によって前記複数の連結線の長さを調節するように前記ベース部を制御するコントロールユニットをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項２６に記載の飛行体運用システム。
【請求項２８】
前記コントロールユニットは、
前記飛行体の位置を検出するためのＧＰＳモジュールと、
前記ＧＰＳモジュールの検出位置が設定された制限範囲内にあるか否か及び前記制限範囲の離脱方向と距離を判別して、前記ベース部に備えられたワインダーを駆動させる駆動コントローラーとを含んで構成されることを特徴とする請求項２７に記載の飛行体運用システム。
【請求項２９】
前記コントロールユニットは、地上から観測されて送信された位置情報から飛行体の位置を把握することを特徴とする請求項２７に記載の飛行体運用システム。
【請求項３０】
前記コントロールユニットは、
地上の地形及び地物を観察するための観測部と、
前記観測部で観測された観測結果から前記飛行体の位置を算出する位置算出部とを含んで構成されることを特徴とする請求項２７に記載の飛行体運用システム。
【請求項３１】
前記コントロールユニットは、レーダー測定部をさらに含んで構成され、
前記位置算出部は前記観測部の観測結果と前記レーダー測定部の測定結果から前記飛行体の位置を算出することを特徴とする請求項２７に記載の飛行体運用システム。
【請求項３２】
前記コントロールユニットは、レーザー測定部をさらに含んで構成され、
前記位置算出部は前記観測部の観測結果と前記レーザー測定部の測定結果から前記飛行体の位置を算出することを特徴とする請求項２７に記載の飛行体運用システム。
【請求項３３】
地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、
空中に浮揚される飛行体と、
地上に設置されるグラウンドユニットと、
一端が前記グラウンドユニットに固定されるワイヤユニットと、
一端が前記ワイヤユニットの他端に固定されて分岐され、他端は前記飛行体に固定される複数の調節ワイヤと、
前記飛行体の一側に備えられ、前記調節ワイヤと結合されて、前記調節ワイヤを前記飛行体に長さの調節可能に固定させる駆動定着ユニットとを含んで構成され、
前記飛行体は、前記飛行体の水平方向と垂直方向にそれぞれ備えられる水平翼及び垂直翼を含んで構成されることを特徴とする飛行体運用システム。
【請求項３４】
前記飛行体は、前記飛行体の位置を検出して、前記検出された位置により前記複数の調節ワイヤの長さを調節するように前記駆動定着ユニットを制御するコントロールユニットをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項３３に記載の飛行体運用システム。
【請求項３５】
前記コントロールユニットは、
前記飛行体の位置を検出するためのＧＰＳモジュールと、
前記ＧＰＳモジュールの検出位置が設定された制限範囲内にあるか否か及び前記制限範囲の離脱方向と距離を判別して、前記駆動定着ユニットに備えられたワインダーを駆動させる駆動コントローラーとを含んで構成されることを特徴とする請求項３４に記載の飛行体運用システム。
【請求項３６】
前記コントロールユニットは、地上から観測されて送信された位置情報から飛行体の位置を把握することを特徴とする請求項３４に記載の飛行体運用システム。
【請求項３７】
前記駆動定着ユニットは、前記飛行体の前後左右側を含んで４つ以上設置されることを特徴とする請求項３４に記載の飛行体運用システム。
【請求項３８】
前記制限範囲は、前記飛行体の機能を安定的に行うための前記飛行体の位置の限界範囲であることを特徴とする請求項２０〜３７の中の何れか一項に記載の飛行体運用システム。
【請求項３９】
前記飛行体は、前記飛行体の運用のための自家動力を生産するためのソーラーパネルまたは風力発電ユニットの中の何れか１つ以上をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項２０〜３７の中の何れか一項に記載の飛行体運用システム。
【請求項４０】
前記ワイヤユニットは、前記飛行体に電源を供給するための電力線及びグラウンド線を含んで構成されることを特徴とする請求項２０〜３７の中の何れか一項に記載のに記載の飛行体運用システム。
【請求項４１】
前記グラウンドユニットは複数が互いに所定間隔に離隔して設置されて、前記飛行体を互いに異なる方向に引張支持するように構成され、
前記ワイヤユニットは、電力線またはグラウンド線の中の何れか１つを含んで構成されることを特徴とする請求項２０〜３７の中の何れか一項に記載の飛行体運用システム。
【請求項４２】
前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ２つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、２つの電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする請求項４１に記載の飛行体運用システム。
【請求項４３】
前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ３つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、電力線及びグラウンド線がそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする請求項４１に記載の飛行体運用システム。
【請求項４４】
前記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ３つであり、
それぞれの前記ワイヤユニットは、３相電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることを特徴とする請求項４１に記載の飛行体運用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は飛行体に関するもので、より詳しくは、地上と連結されて地上から電力が供給され、所定位置に泊まるように調節される飛行体運用システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、飛行体とは、空中を飛ぶ物体で、大きく飛行機のように自家動力を利用したものと、飛行船及びグライダーのように無動力飛行体に分けることができる。
【０００３】
無動力飛行体の代表例である飛行船は気嚢に空気より軽い気体を注入して気体から揚力の大部分を得る飛行体である。
【０００４】
しかし、最近には無動力飛行体にもエンジン等のような補助動力器具が設置されて、推進力を有するようにした飛行体も広く活用されている。
【０００５】
このような飛行船は何の動力がなくても平衡状態を保持することができて、どの航空機よりも安定的で、騷音が少なく、燃料の消耗率も低い。
【０００６】
このような飛行船の特徴、即ち飛行船の空中での安定性と滞空性及び経済性が認められて、広告、スポーツ中継、旅行、運送産業及び観測分野などで幅広く活用されている。
【０００７】
また、最近には情報通信分野の発展とともに、通信及び観測に有利な成層圏を利用するための研究が活発に行われている。成層圏は地球上空約８〜１０ｋｍから始まって約５０〜５６ｋｍまで形成されている。対流圏に比べて気象が非常に安定的な特性を有していて、これを活用するための多様な技術が開発中であり、このような研究の一環として成層圏に泊まる飛行船が一緒に研究されている。
【０００８】
即ち、成層圏は空気の密度が海水面の約１４分の１であるので、飛行船に及ぶ抗力が小さくて、位置保持のための推進エネルギーがそれほど大きくなくても良く、高度３、６０００ｋｍの静止軌道にある衛星に比べて、高度３０ｋｍの成層圏は送信遅延、送信損失が少なく、広域高速移動通信／大容量高速通信／不感知解消などの長所を有する。
【０００９】
また、成層圏は衛星に比べて高分解能で、航空機より広範囲な画像を得ることができるので、地球観測監視分野においても非常に有用に活用されることができる。
【００１０】
このように、飛行船は成層圏または成層圏に及ぶことができなくても、少なくとも地上から２ｋｍ以上の空中に泊まりながら多様な任務を遂行しなければならない。このような高高度の場合には、地上に比べて密度が格段と低く、温度が残酷な環境であるため、長期間の飛行船運用のためには安定的な動力が必須である。
【００１１】
また、多様な任務を遂行するためには飛行船に所定以上の安定的な電力が要求されるが、このような安定的な動力供給のためには地上との連結が最も確実な方法である。
【００１２】
しかし、所定位置に固定されることができない飛行船の特性上、地上との連結を通じる電力の供給が容易でなく、これを実現するためにはたくさんの費用がかかるという問題点がある。
【００１３】
そして、このような高高度の環境では低い大気圧により、飛行船に十分な浮力が加えられることができないという問題点があり、このような問題点により運用される飛行船自体の重量に限界があり、また飛行船に多様な装備を付け加えにくい面があった。
【００１４】
また、このような飛行体を利用して通信及び観測などの多様な任務を安定的に遂行するためには、上記飛行体の位置を計画された範囲内に安定的に保持させることが必須で、これに対する研究が行われている実情である。
【００１５】
大韓民国公開特許１０−２００３−００４３２０５号には位置制御装置と連結されたエンジン及びプロペラを通じて飛行体の位置を変更する技術内容が開示されている。
【００１６】
しかし、従来技術のように、動力装置を利用して飛行体の位置を制御する場合、これを駆動するためのエネルギーの消費量が大きくなって、飛行体の運用による效率が節減されるだけでなく、長期的な飛行体の運用が不可能になるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は上述したような従来技術の問題点を解決するためのもので、本発明は特定範囲内に泊まる飛行体に安定的な電力供給及び電力生産が可能にするためのものである。
【００１８】
また、本発明は特定された固定範囲内で飛行体を運用することができるように、自主的位置制御機能を備えた飛行体運用システムを提供することにある。
【００１９】
また、本発明の他の目的は、低い大気圧の高高度の環境でも飛行体が十分な浮力を有することができるので、飛行船の位置保持のために消費される動力を節減することができるようにすることにある。
【００２０】
そして、本発明は飛行体の位置制御によるエネルギーの消費量を最小化して、環境にやさしく、長期的な運用が可能な位置制御機能を有する飛行体運用システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した目的を達するために、本発明の特徴によれば、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置される２つ以上のグラウンドユニットと、上記グラウンドユニット別に、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、上記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ２つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、２つの電力線をそれぞれ分けて含んで構成される。
【００２２】
本発明は、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置される２つ以上のグラウンドユニットと、上記グラウンドユニット別に、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、上記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ３つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、電力線及びグラウンド線がそれぞれ分けて含んで構成される。
【００２３】
本発明は、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置される２つ以上のグラウンドユニットと、上記グラウンドユニット別に、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、上記グラウンドユニットは互いに所定間隔に離隔して設置され、上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ３つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、３相電力線をそれぞれ分けて含んで構成される。
【００２４】
上記飛行体の一側に備えられ、気体の流れを通じて浮力を得て、これを飛行体に伝達する浮力発生ユニットをさらに含んで構成される。
【００２５】
また、上記浮力発生ユニットは、上記飛行体の一側に固定されるベース部と、上記ベース部に固定される少なくとも１つ以上の連結線と、上記連結線に連結され、空気と摩擦されて上記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部とを含んで構成される。
【００２６】
上記飛行体には複数の浮力発生ユニットが備えられ、上記複数の浮力発生ユニットの中の一部が作動することにより、上記浮力発生ユニットにより発生される浮力の方向が調節されることができる。
【００２７】
上記浮力発生ユニットの連結線は複数で構成され、上記複数の連結線のそれぞれの一端にはワインダーが備えられて、上記連結線の長さ調節が可能であり、上記摩擦部は上記複数の連結線の中の少なくとも一部の長さ調節を通じて空気と摩擦される方向が調節可能である。
【００２８】
上記連結線は長さ調節が可能に構成され、上記連結線を通じて上記摩擦部が上記飛行体から浮揚される高さを調節することにより、上記浮力発生ユニットの選択的駆動が可能である。
【００２９】
上記浮力発生ユニットの上記摩擦部は複数で構成され、上記複数の摩擦部は互いに隣接した他の摩擦部の上部に連続的に備えられることもできる。
【００３０】
上記飛行体は２ｋｍ〜１２ｋｍの高度で運用されることもできる。
【００３１】
上記飛行体には空気との摩擦を通じて電力を発生させる風力発電ユニットが備えられることもできる。
【００３２】
上記風力発電ユニットは、上記飛行体の一側に備えられ、内部に発電部が備えられるメイン本体と、固定部の一端に備えられ、空気との摩擦過程で回転するブレードとを含んで構成されることもできる。
【００３３】
上記風力発電ユニットは上記飛行体に回転可能に備えられて、上記ブレードと空気との摩擦角度の調節が可能である。
【００３４】
上記飛行体には空気との摩擦角度及び風力の測定が可能なセンサーが備えられることもできる。
【００３５】
上記ワイヤユニットは、上記飛行体と上記グラウンドユニットとの間の電気的連結のための電力ワイヤと、上記電力ワイヤとともに延長され、引張力を通じて上記飛行体が上記グラウンドユニットから所定距離以上遠くなることを防止する固定ワイヤとを含んで構成されることもできる。
【００３６】
上記グラウンドユニットは、メイングラウンドと、上記メイングラウンドと離隔して設置され、地上の少なくとも１つ以上の地点に設置されるサブグラウンドとを含んで構成され、上記メイングラウンドまたはサブグラウンドの中の少なくとも何れか１つには上記飛行体に電力を供給するための電力供給部が備えられることもできる。
【００３７】
上記グラウンドユニットは、メイングラウンドと、上記メイングラウンドからそれぞれ離隔される一対のサブグラウンドとで構成され、上記メインドラウンドと一対のサブグラウンドは仮想の正三角形または二等辺三角形の頂点にあたる位置にそれぞれ設置されることもできる。
【００３８】
上記ワイヤユニットには観測装置が備えられ、上記観測装置は上記ワイヤユニットについて移動可能に備えられることもできる。
【００３９】
上記グラウンドユニットには上記ワイヤユニットの張力調節のためのワインダー装置が備えられることもできる。
【００４０】
本発明は、地上から特定の固定範囲内で浮揚された状態を保持して、通信用中継機能または観測機能を果たすための飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置されるグラウンドユニットと、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットとを含んで構成され、上記飛行体は、上記飛行体に対して回転可能に備えられて、上記飛行体が制限範囲（Ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）を上下方向に離脱した場合、上記飛行体の風に対する上方及び下方の抵抗を異なるようにして上記飛行体を制限範囲内に泊まるようにする水平翼と、上記飛行体に対して回転可能に備えられて、上記飛行体が制限範囲（Ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）を水平方向に離脱した場合、上記飛行体の風に対する左右抵抗を異なるようにして上記飛行体を制限範囲内に泊まるようにする垂直翼と、上記飛行体の位置を検出して、上記検出された位置によって上記水平翼及び垂直翼の回動を制御するコントロールユニットとを含んで構成される飛行体運用システムを含む。
【００４１】
この時、上記コントロールユニットは、上記飛行体の位置を検出するためのＧＰＳモジュールと、上記ＧＰＳモジュールの検出位置が設定された制限範囲内であるか否か及び上記制限範囲の離脱方向と距離を判別して、上記水平翼または垂直翼の中の何れか１つ以上を駆動させる駆動コントローラーとを含んで構成されることもできる。
【００４２】
上記コントロールユニットは、地上から観測されて送信された位置情報から飛行体の位置を把握することもできる。
【００４３】
上記コントロールユニットは、地上の地形及び地物を観察するための観測部と、上記観測部で観測された観測結果から上記飛行体の位置を算出する位置算出部とを含んで構成されることもできる。
【００４４】
上記コントロールユニットは、レーダー測定部をさらに含んで構成され、上記位置算出部は上記観測部の観測結果と上記レーダー測定部の測定結果から上記飛行体の位置を算出することもできる。
【００４５】
上記コントロールユニットは、レーザー測定部をさらに含んで構成され、上記位置算出部は上記観測部の観測結果と上記レーザー測定部の測定結果から上記飛行体の位置を算出することもできる。
【００４６】
本発明は、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置されるグラウンドユニットと、一端が上記グラウンドユニットに固定され、他端は上記飛行体に固定されて、上記グラウンドユニットと上記飛行体との間を連結するワイヤユニットと、上記飛行体の一側に備えられ、気体の流れを通じて浮力を得てこれを飛行体に伝達する浮力発生ユニットとを含んで構成され、上記浮力発生ユニットは、風と摩擦して上記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部と、一端が上記摩擦部と連結される複数の連結線と、上記連結線の他端が固定されるように上記飛行体の一側に備えられて、上記複数の連結線の長さをそれぞれ調節することができるように形成されるベース部とを含んで構成される飛行体運用システムを含む。
【００４７】
ここで、上記飛行体は、上記飛行体の位置を検出して、上記検出された位置によって上記複数の連結線の長さを調節するように上記ベース部を制御するコントロールユニットをさらに含んで構成されることもできる。
【００４８】
本発明は、地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムにおいて、空中に浮揚される飛行体と、地上に設置されるグラウンドユニットと、一端が上記グラウンドユニットに固定されるワイヤユニットと、一端が上記ワイヤユニットの他端に固定されて分岐され、他端は上記飛行体に固定される複数の調節ワイヤと、上記飛行体の一側に備えられ、上記調節ワイヤと結合されて、上記調節ワイヤを上記飛行体に長さの調節可能に固定させる駆動定着ユニットとを含んで構成され、上記飛行体は、上記飛行体の水平方向と垂直方向にそれぞれ備えられる水平翼及び垂直翼を含んで構成される飛行体運用システムを含む。
【００４９】
上記飛行体は、上記飛行体の位置を検出して、上記検出された位置により上記複数の調節ワイヤの長さを調節するように上記駆動定着ユニットを制御するコントロールユニットをさらに含んで構成されることもできる。
上記駆動定着ユニットは、上記飛行体の前後左右側を含んで４つ以上設置されることもできる。
【００５０】
上記制限範囲は、上記飛行体の機能を安定的に行うための上記飛行体の位置の限界範囲であることもできる。
【００５１】
上記飛行体は、上記飛行体の運用のための自家動力を生産するためのソーラーパネルまたは風力発電ユニットの中の何れか１つ以上をさらに含んで構成されることもできる。
上記ワイヤユニットは、上記飛行体に電源を供給するための電力線及びグラウンド線を含んで構成されることもできる。
【００５２】
上記グラウンドユニットは複数が互いに所定間隔に離隔して設置されて、上記ワイヤユニットは、電力線またはグラウンド線の中の何れか１つを含んで構成されることもできる。
【００５３】
上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ２つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、２つの電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることもできる。
【００５４】
上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ３つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、電力線及びグラウンド線がそれぞれ分けて含んで構成されることもできる。
【００５５】
上記グラウンドユニット及びワイヤユニットはそれぞれ３つであり、それぞれの上記ワイヤユニットは、３相電力線をそれぞれ分けて含んで構成されることもできる。
【発明の効果】
【００５６】
上述した本発明による飛行体運用システムによれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５７】
即ち、本発明では自主的な位置探知と位置制御が可能な飛行体運用システムを提供して、固定位置で任務を遂行する飛行体が該任務遂行による安定性を確保することができるという長所がある。
【００５８】
また、本発明では飛行体の位置制御が少電力で行われるので、飛行体の運用によるエネルギーの效率を極大化することができるという長所があり、また、飛行体内に風力発電または太陽光発電を竝行する場合、自家生産電力だけでも飛行体の位置制御が可能になる長所がある。
【００５９】
また、本発明では飛行船に連結される浮力発生ユニットにより風を利用した追加的な浮力を発生させることができるだけでなく、これを通じて飛行体の位置制御を可能にすることもできるので、安定的な飛行船の運用が可能になる效果を奏する。特に、飛行船に連結された浮力発生ユニットを調節して飛行船の浮力を適切に保持することができて、より安定的な運用が可能である。
【００６０】
また、本発明では高高度に泊まる飛行体とグラウンドユニットとの間がワイヤユニットで連結されるので、飛行体は別途の大きな動力源がなくても設定された位置に泊まることができるので、飛行体を利用した多様な作業遂行が容易になり、飛行体のメンテナンス費用が減少して経済性が向上されるという效果を奏する。
【００６１】
また、本発明では飛行体が少なくとも３つの地点以上に設置されるグラウンドユニットとそれぞれワイヤユニットにより連結されて、これから供給される高電圧の電力を利用して多様な作業を行うことができ、また各グラウンドユニットが離隔して設置されるので、ワイヤユニットの間の干渉による短絡が防止されるので、被覆を簡単に構成することができて、耐久性及び安定性が向上されることはもちろん、経済性も確保することができるという效果も奏する。
【００６２】
そして、飛行体運用システムが２つ以上のグラウンドユニットで構成される場合、これらの間が充分離隔されているので、漏電の発生可能性が低くて、非常に高電圧の電力を供給することができるという長所もある。
【００６３】
また、本発明では飛行船に風力発電ユニットを追加して、このような風力発電ユニットは空気との摩擦を利用して電力を発生させることにより、飛行船の運用に必要な電力を自主的に確保することができるという效果を奏する。
【００６４】
勿論、このような風力発電ユニットを利用して発生された電力をワイヤユニットを通じて地上に伝達することにより、風力発電設備として活用することができるという效果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による飛行体運用システムの好ましい実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図２ａ】本発明の実施例を構成するグラウンドユニットの構成形態を示した例示図である。
【図２ｂ】本発明の実施例を構成するグラウンドユニットの構成形態を示した例示図である。
【図２ｃ】本発明の実施例を構成するグラウンドユニットの構成形態を示した例示図である。
【図３】本発明の実施例を構成する浮力発生ユニットが広げられた状態を示した構成図である。
【図４】本発明の実施例を構成する浮力発生ユニットの角度が変形された状態を示した構成図である。
【図５】本発明の実施例を構成する回転ソケット及びワイヤユニットの構成を示した要部斜視図である。
【図６】本発明による飛行体運用システムの第２実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図７】本発明による飛行体運用システムの第３実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図８】図７の実施例における風力発電ユニットの角度が変形された状態を示した例示図である。
【図９】本発明による飛行体運用システムの第４実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図１０】本発明による飛行体運用システムの第５実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図１１】本発明による飛行体運用システムの第６実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図１２】本発明による飛行体運用システムの第７実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図１３】本発明による飛行体運用システムの第８実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図１４】本発明による飛行体運用システムの第８実施例の位置制御動作状態を示した例示図である。
【図１５】本発明による飛行体運用システムの第８実施例の位置制御動作状態の他の例を示した例示図である。
【図１６】本発明による飛行体運用システムの第９実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図１７】本発明による飛行体運用システムの第９実施例の浮力発生ユニットの動作状態を示した例示図である。
【図１８】本発明による飛行体運用システムの第１０実施例の構成を概略的に示した構成図である。
【図１９】本発明による飛行体運用システムの第１０実施例の位置制御動作状態を示した例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
以下では、本発明による飛行体運用システムの具体的な実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００６７】
図１は本発明による飛行体運用システムの好ましい実施例の構成を概略的に示した構成図であり、図２ａ〜図２ｃは本発明の実施例を構成するグラウンドユニットの構成形態を示した例示図であり、図４は本発明の実施例を構成する浮力発生ユニットの角度が変形された状態を示した構成図である。
【００６８】
これによれば、本発明による飛行体運用システムは、大きく飛行体１０と、グラウンドユニットＧＵ１、ＧＵ２と、ワイヤユニットＷとを含んで構成される。以下、順次に説明する。
【００６９】
まず、飛行体１０は成層圏に泊まりながら多様な作業を行うためのもので、無動力飛行体または無動力飛行体に補助動力装置を備えた多様な形態の飛行体が適用されることができる。
【００７０】
以下では、説明の便宜上、上記飛行体が飛行船の場合を代表例として説明する。
【００７１】
飛行体１０は内部に気体が満たされた気嚢を通じて空中に浮かんで長期間利用することができて、観測など多様な作業を経済的に利用することができる。上記飛行体１０の気嚢に満たされる気体はヘリウムなど空気より軽い多様な種類の気体が可能である。
【００７２】
上記飛行体１０の下部には飛行体１０の作動のためのプロペラや気嚢の内部の圧力を測定するためのセンサーなどが含まれる作動部２０が備えられることができる。また、上記作動部２０にはプロペラだけでなく、飛行体１０を利用して作業をするための各種測定装備が含まれる。
【００７３】
上記飛行体１０の下部には回転ソケット４０が備えられる。図４に示すように、上記回転ソケット４０は上記飛行体１０に回転可能に備えられ、上記回転ソケット４０は複数のワイヤユニットＷの一端を分離して固定し、上記飛行体１０の回転により上記ワイヤユニットＷがねじれることを防止する機能をする。
【００７４】
上記回転ソケット４０には回転軸（図示しない）との結合のための貫通孔４２が形成され、上記貫通孔４２の周辺には複数のワイヤ孔４３が形成され、ワイヤ孔４３が上記作動部２０に延長されることができる。
【００７５】
上記飛行体１０の上部にはソーラーパネル５０が備えられる。上記ソーラーパネル５０は太陽熱の収集のためのもので、飛行体１０の運用に必要な動力の中の一部を自給することができる。上記ソーラーパネル５０の制御のための装置は上記作動部２０に設置されることができる。
【００７６】
このような飛行体１０は成層圏内の所定位置に泊まるときこそ気象観測などの作業に有利であるので、飛行体１０の位置を所定範囲内に固定することが重要であり、また、飛行体１０が作業を行うための動力（電力）を安定的に供給することも必要である。上記グラウンドユニット及びワイヤユニットＷは上記飛行体１０を安定的に支持するだけでなく、前述したような安定的な動力を提供するためのもので、その構造及び機能については以下で詳しく説明する。
【００７７】
この時、好ましくは、上記飛行体１０は地上から浮揚されて、高高度に泊まるように運用される。具体的には、高度２ｋｍ〜１２ｋｍで運用されることができる。特に、高度１１ｋｍの内外で運用される場合、偏西風の影響でより円滑に浮力を得ることができる。しかし、上記飛行体１０の運用目的及び形式により、その高度は多様な高度で運用されることができる。
【００７８】
次に、グラウンドユニットについて説明すれば、上記グラウンドユニットは地上に設置されて、上記飛行体１０の位置を保持し、飛行体１０によって観測されたデータを受信し、場合によって上記飛行体１０に電力を供給する役割を果たす。このために、上記グラウンドユニットは上記飛行体１０とワイヤユニットＷで連結される。
【００７９】
このようなグラウンドユニットは１つまたは複数備えられることができる。上記グラウンドユニットが１つ備えられる場合には、上記グラウンドユニットが上記飛行体１０の位置を所定範囲内に限定するが、より安定的な位置を保持するためには、次のように複数のワイヤユニットが備えられることが好ましい。
【００８０】
上記グラウンドユニットが２つで構成された例が図１に示されている。図示したように、上記グラウンドユニットはメイングラウンドＧＵ１とサブグラウンドＧＵ２とに分けられ、ここで、上記サブグラウンドＧＵ２は上記メイングラウンドＧＵ１と離隔して設置される。
【００８１】
即ち、上記メイングラウンドＧＵ１とサブグラウンドＧＵ２とは互いに充分離隔された状態で設置されて、その中心部分に上記飛行体１０の位置が決まる。また、上記メイングラウンドＧＵ１またはサブグラウンドＧＵ２の中の少なくとも何れか１つには上記飛行体１０に電力を供給するための電力供給部が備えられることができる。上記電力供給部はワイヤユニットＷを通じて上記飛行体１０に電力を供給することができる。
【００８２】
勿論、上記飛行体１０の風力発電ユニット３００を通じて蓄積された電力が上記ワイヤユニットＷを通じて上記メイングラウンドＧＵ１またはサブグラウンドＧＵ２に伝達されることもできる。
【００８３】
この時、上記メイングラウンドＧＵ１と上記サブグラウンドＧＵ２は２〜３ｋｍまたはそれ以上離隔して設置されることができるので、上記メイングラウンドＧＵ１とサブグラウンドＧＵ２からそれぞれワイヤユニットＷを通じる電力供給が行われても、２つの間の干渉及び短絡が防止されることができる。
【００８４】
特に、２つのグラウンドユニットで構成される場合に、これらの間が充分離隔されているので、漏電が発生する可能性が低くなり、従って、それぞれのワイヤユニットＷ１、Ｗ２に大きい電圧（数百〜数万ボルト以上の高圧）を加えることができる。これは結果的にワイヤユニットＷ１、Ｗ２の被覆厚さを相対的に小さくする可能性があることを意味する。
【００８５】
具体的には、地上に近い位置では互いに遠く離隔されたグラウンドユニットによりワイヤユニットＷ１、Ｗ２も遠く離れた状態であり、飛行体の付近では２つのワイヤユニットＷ１、Ｗ２が近くなっても湿度の低い成層圏の自然環境により漏電の可能性が非常に低いので安定的な電力供給が可能になる。
【００８６】
上記グラウンドユニットを構成するメイングラウンドＧＵ１には制御部と、データ部、及び電力供給部が含まれることができる。ここで、上記データ部は上記サブグラウンドＧＵ２のデータ、上記飛行体１０のデータまたは上記飛行体１０により観測されるデータの中の少なくとも何れか１つ以上が保存され、上記電力供給部は上記飛行体１０に電力を供給するための構成である。
【００８７】
上記ワイヤユニットとグラウンドユニットはそれぞれ一対に構成され、上記ワイヤユニットは２つ、３つまたはその以上で構成されることができる。
【００８８】
この時、上記ワイヤユニットの個数によって多様な構成で上記飛行体１０に電源を供給することができる。例えば上記ワイヤユニットが２つで構成された場合、それぞれのワイヤユニットは上記直流または交流電源を供給するための２つの電源線がそれぞれ上記ワイヤユニットに分けられて含まれることができる。
【００８９】
または、上記ワイヤユニットが３つで構成された場合、それぞれのワイヤユニットは上記直流または交流電源を供給するための２つの電源線及び接地線がそれぞれ上記ワイヤユニットに分けられて含まれることもでき、３相電源を供給するための３つの電源線が上記ワイヤユニットにそれぞれ分けられて含まれることもできる。
【００９０】
一方、上記ワイヤユニットが３つで構成された場合、それぞれのワイヤユニットは上記直流または交流電源を供給するための２つの電源線と地上と通信するための通信線が各上記ワイヤユニットに分けられて含まれることもできる。
【００９１】
このように、上記ワイヤユニットの個数が増える場合、各ワイヤユニットに電力供給及び通信に必要な導線をそれぞれ区分して配置することにより、安定的で経済的なワイヤユニットの活用が可能になる。
【００９２】
一方、上記ワイヤユニットが３つ以上で構成される場合、これに対応して、グラウンドユニットが地上に備えられる。上記ワイヤユニットは上記飛行体１０を安定的な位置に維持させることが基本目的である。これを具現するために、互いに安定的な形態に離隔するように設置されることが好ましい。
【００９３】
従って、図２ａ〜図２ｃに示すように、上記グラウンドユニットは地上の設置要件を満足する正多角形に近い形態に配置されて設置されることが好ましい。即ち、上記グラウンドユニットが２つ設置される場合、相対的に離隔して設置され、上記グラウンドユニットが３つ設置される場合、正三角形形態に離隔して設置され、上記グラウンドユニットが４つ設置される場合、正四角形形態に離隔して設置される。
【００９４】
一方、上記メイングラウンドＧＵ１には駆動源がさらに含まれることができる。上記駆動源は上記ワイヤユニットＷの長さを調節するためのワインダー装置の制御ができる。上記ワインダー装置はワイヤユニットＷの張力を調節するためのもので、ワイヤユニットＷを巻いたり逆に解く作用をすることができ、これを通じて張力が調節される。
【００９５】
図示しないが、上記グラウンドユニットはメイングラウンドＧＵ１と、上記メイングラウンドＧＵ１からそれぞれ離隔される一対のサブグラウンドで構成されることもできる。  そして、上記メインドラウンドと一対のサブグラウンドは仮想の三角形、好ましくは正三角形または二等辺三角形の頂点にあたる位置にそれぞれ設置される。
【００９６】
これにより、上記飛行体１０は上記グラウンドユニットが形成する仮想の正三角形または二等辺三角形の中心にあたる位置に保持される。これは上記グラウンドユニットと飛行体１０とを連結する３つのワイヤユニットＷの張力によって上記飛行体１０が所定範囲以上脱することが防止される。
【００９７】
この時、上記グラウンドユニットには上記飛行体１０と上記複数のグラウンドユニットとの間をそれぞれ連結する複数のワイヤユニットＷの引張力及び引張長さに対する情報が保存されて、飛行体１０の位置保持に活用されることができる。３つのワイヤユニットＷによる具体的な作用は以下で再び説明する。
【００９８】
未説明符号Ｃ１はグラウンドユニットの間を連結するための連結ケーブルで、上記連結ケーブルＣ１はこれらの間の電力送信やデータ送信を可能にする。
【００９９】
次に、ワイヤユニットＷについて説明すれば、上記ワイヤユニットＷは上記飛行体１０と上記グラウンドユニットとの間の電気的連結のための電力ワイヤ８０と、上記電力ワイヤ８０とともに延長される固定ワイヤ７０とを含んで構成される。
【０１００】
上記固定ワイヤ７０は引張力を通じて上記飛行体１０が上記グラウンドユニットから所定距離以上遠くなることを防止する機能を果たすもので、本実施例では、複数本の高強度纎維材質に形成される。勿論、上記固定ワイヤ７０は硝子強化纎維またはその合成纎維を含む纎維材質で作られるか、その他多様な材質がさらに含まれて構成されることもできる。
【０１０１】
このような固定ワイヤ７０は重量に対する引張強度が９００％以上で、例えば０．５ｍｍ直径の固定ワイヤ７０が２０ｋｍに延長される場合、約４５ｋｇ〜７５ｋｇの引張強度を飛行体１０に提供することで飛行船１０を浮力範囲内で充分固定することができる。
【０１０２】
図示しないが、上記ワイヤユニットＷには電流センサー部が備えられることもできる。上記電流センサー部は複数が上記ワイヤユニットＷの長さ方向に沿って間歇的に備えられ、上記ワイヤユニットＷの短絡を感知する機能を果たすもので、長さが非常に長いワイヤユニットＷが断線される場合、その断線位置をより簡単に分かることができる。
【０１０３】
そして、上記ワイヤユニットＷの上記グラウンドユニットに隣接した少なくとも一部には上記ワイヤユニットＷの強度を補強するための補強カバーが備えられるか、上記ワイヤユニットＷの厚さが厚くなるように形成されることが好ましい。これは鳥類などとの衝突によるワイヤユニットＷの損傷を防止するためである。
【０１０４】
一方、上記飛行体１０には浮力発生ユニット１００が備えられる。上記浮力発生ユニット１００は飛行体１０の一側に備えられて、空気との摩擦を通じて浮力を発生させるためのもので、図３に示すように、空気との摩擦が発生するように落下傘形状の構造が可能である。
【０１０５】
より具体的には、上記浮力発生ユニット１００は上記飛行体１０の一側に固定されるベース部１１０と、上記ベース部１１０にその一端が固定される少なくとも１つ以上の連結線１２０と、上記連結線１２０に連結され、空気と摩擦されて上記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部１５０とを含んで構成される。図示しないが、上記摩擦部１５０には摩擦部１５０を貫通する複数のセルが備えられて、上記摩擦部１５０に及ぶ過度な浮力により上記連結線１２０が切断されることを防止することができる。
【０１０６】
この時、上記飛行体１０には複数の浮力発生ユニット１００が備えられ、上記複数の浮力発生ユニット１００の中の一部が作動することにより、上記浮力発生ユニット１００により発生される浮力の方向が調節されることができる。
【０１０７】
そして、上記浮力発生ユニット１００の連結線１２０は複数で構成される。上記複数の連結線１２０それぞれの一端にはワインダー（図示しない）が備えられて、上記連結線１２０の長さを調節することができ、特に、上記摩擦部１５０は上記複数の連結線１２０の中の少なくとも一部の長さの調節を通じて空気と摩擦される方向が調節可能である。
【０１０８】
また、上記連結線１２０の長さ調節を通じて上記摩擦部１５０が上記飛行体から浮揚される高さを調節し、それにより、上記浮力発生ユニット１００の選択的駆動が可能になる。即ち、図１に示すように、連結線１２０を完全に巻いて、上記摩擦部１５０が飛行体１０に完全に密着されるようにして、浮力発生機能を発現することができないようにすることもできる。
【０１０９】
一方、図６に示すように、上記浮力発生ユニット１００の上記摩擦部１５０は複数で構成され、上記複数の摩擦部１５０は互いに隣接した他の摩擦部１５０の上部に連続的に備えられることもできる。これを通じて上記浮力発生ユニット１００による浮力がより大きくなることができる。
【０１１０】
図７には飛行体１０に風力発電ユニット３００が備えられた実施例が示されている。上記風力発電ユニット３００は空気との摩擦を通じて電力を発生させるもので、飛行体１０に備えられて風を駆動源として回転され、このような回転力を電力に変える機能を行う。
【０１１１】
より具体的には、上記風力発電ユニット３００は上記飛行体１０の一側に備えられ、内部に発電部が備えられるメイン本体３１０と、上記固定部の一端に備えられ、空気との摩擦過程で回転されるブレード３３０とを含んで構成される。
【０１１２】
ここで、上記風力発電ユニット３００は上記飛行体に回転可能に備えられて、上記ブレード３３０と空気との摩擦角度が調節可能である。このように、上記風力発電ユニット３００の角度が変更された状態が図８に示されている。
【０１１３】
好ましくは、上記飛行体１０には空気との摩擦角度及び風力の測定が可能なセンサー（図示しない）が備えられて、空気との摩擦角度と風力などによって上記風力発電ユニット３００の角度を変更することでブレード３３０がより強く回転されることができるように效果的な運用ができる。
【０１１４】
本発明の権利は以上で説明した実施例に限定されないで、特許請求の範囲により定義され、本発明の分野において通常の知識を有する者が特許請求の範囲に記載した権利範囲内で多様な変形と改作が可能であることは自明である。
【０１１５】
例えば、上記飛行体１０は必ず内部に気体が満たされる必要はなく、上記浮力発生ユニット１００から浮力が提供されることができる。この場合、飛行体１０は、図９に示すように多様な形状に変更可能である。
【０１１６】
また、上記浮力発生ユニット１００の摩擦部１５０は空気と摩擦を充分に起こすことができる構造であれば可能であるが、例えば、図１１に示すように、凧の構造を含めて気体の流れを通じて揚力を得ることができる多様な変形が可能である。
【０１１７】
また、図１１に示すように、上記グラウンドユニットは必ず複数で構成される必要はなく、１つのグラウンドユニットＧＵ１と飛行体１０が互いに連結されるように構成されることもできる。
【０１１８】
また、図１２に示すように、飛行体１００はその自体が浮力発生ユニット構造で構成されることもできる。この場合、上記飛行体１００はその内部に気体が満たされた気嚢構造を有するのではなく、飛行体１００自体が落下傘や凧の構造などのように浮力を得ることができる構造である。それにより、上記飛行体１００は気体の流れを通じて浮力を得て空中に浮揚された状態を保持することができる。勿論、この場合にも上記飛行体１００は空気と摩擦されて浮力を発生させる複数の摩擦部を含んで構成され、上記摩擦部の中の一部が選択的に作動することで上記摩擦部によって発生される浮力の方向が調節されることもできる。
【０１１９】
以下では上述したような本発明による飛行体運用システムの位置制御機能に係わる具体的な実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。
【０１２０】
まず、本発明による飛行体運用システムの第８実施例の構成と機能を説明する。
図１３は本発明による飛行体運用システムの第８実施例の構成を概略的に示した構成図であり、図１４は本発明による飛行体運用システムの第８実施例の位置制御動作状態を示した例示図であり、図１５は本発明による飛行体運用システムの第８実施例の位置制御動作状態の他の例を示した例示図である。
【０１２１】
これら図面に示すように、本発明による飛行体運用システムの第８実施例は、大体飛行体１０とグラウンドユニットＧＵ及びワイヤユニットＷを含んで構成される。
【０１２２】
まず、上記飛行体１０は高高度の上空に泊まりながら多様な作業を遂行するためのもので、無動力飛行体または無動力飛行体に補助動力装置を備えた多様な形態の飛行体が適用されることができる。
【０１２３】
この時、高高度の上空とは、高度について制限的ではないが、本発明による位置制御機能の效率は所定方向の風向が保持される場合極大化されるので、所定方向の風向が保持される偏西風、偏東風及び貿易風の常に風が吹く対流圏の上層部及び成層圏である場合が好ましい。
【０１２４】
以下では、説明の便宜上、上記飛行体が飛行船の場合を代表例として説明する。
【０１２５】
飛行体１０は内部に気体が満たされた気嚢を通じて空中に浮かんで長期間使うことができて観測など多様な作業を経済的に利用することができる。上記飛行体１０の気嚢に満たされる気体はヘリウムなど空気より軽い多様な種類の気体が可能である。
【０１２６】
上記飛行体１０の下部には上記飛行体１０の位置測定及び位置制御のための装備及び気嚢内部の圧力を測定するためのセンサーなどが含まれる作動部２０が備えられる。そして、上記作動部２０には飛行体１０を利用した作業を行うための送受信装備及び測定装備が含まれて構成されることができる。
【０１２７】
具体的に、上記作動部２０には上記飛行体１０の位置を制御するためにコントロールユニットが備えられ、上記コントロールユニットは上記飛行体の位置を把握するためのＧＰＳモジュール及び駆動コントローラーを含んで構成され、上記飛行体の位置に対する制限範囲が保存される。
【０１２８】
一方、上記飛行体１０の外部には自家動力を生産するためのソーラーパネル（図示しない）が備えられることもできる。上記ソーラーパネルは太陽熱の集光のためのもので、飛行体１０の運用に必要な動力の中の一部を自給することができる。そして上記ソーラーパネルの制御のための装置は上記作動部２０に設置されることができる。
【０１２９】
また、上記飛行体１０の外部には自家動力を生産するための風力発電ユニット（図示しない）がさらに備えられて、上記飛行体１０の運用に必要な動力源をさらに安定的に確保することもできる。
【０１３０】
このような飛行体１０は成層圏内の所定位置に泊まるときこそ気象観測などの作業に有利であるので、飛行体１０の位置を所定範囲内に固定することが重要であり、また飛行体１０の作業を行うための動力（電力）を安定的に供給することも必要である。
【０１３１】
上記グラウンドユニットＧＵ及びワイヤユニットＷは上記飛行体１０を安定的に支持するだけでなく、前述したような安定的な動力を提供するためのもので、その構造と機能については以下で詳しく説明する。
【０１３２】
この時、好ましくは、上記飛行体１０は地上から浮揚されて、高高度に泊まるように運用される。具体的には高度２ｋｍ〜１２ｋｍで運用されることができる。特に、高度１１ｋｍの内外で運用される場合、偏西風の影響でより円滑に浮力を得ることができる。しかし、上記飛行体１０の運用目的及び形式によりその高度は多様な高度で運用されることができる。
【０１３３】
次にグラウンドユニットについて説明すれば、上記グラウンドユニットは地上に設置されて、上記飛行体１０の位置を保持し、飛行体１０により観測されたデータを受信し、場合によって上記飛行体１０に電力を供給する役割を果たす。そのために、上記グラウンドユニットは上記飛行体１０とワイヤユニットＷによって連結される。
【０１３４】
このようなグラウンドユニットは１つが備えられる。上記グラウンドユニットは上記飛行体１０の位置を所定範囲内に限定するが、風速が強い場合、上記飛行体１０の移動範囲が広くなって、安定的な任務遂行が阻害される。これを補うために、上記飛行体には水平翼４３０と垂直翼４４０が備えられる。
【０１３５】
勿論、上記飛行体１０の風力発電ユニット（図示しない）を通じて蓄積された電力が上記ワイヤユニットＷを通じて上記グラウンドユニットＧＵに伝達されることもできる。
【０１３６】
このために、上記グラウンドユニットＧＵには制御部と、データ部と、電力供給部とが含まれることができる。ここで、上記データ部は上記飛行体１０のデータまたは上記飛行体１０によって観測されるデータの中の少なくとも何れか１つ以上が保存され、上記電力供給部は上記飛行体１０に電力を供給するための構成である。
【０１３７】
一方、上記グラウンドユニットＧＵには駆動源がさらに含まれることができる。上記駆動源は上記ワイヤユニットＷの長さを調節するためのワインダー装置を制御することができる。上記ワインダー装置はワイヤユニットＷの張力を調節するためのもので、ワイヤユニットＷを巻いたり逆に解く作用をすることができ、これを通じて張力が調節される。
【０１３８】
次に、ワイヤユニットＷについて説明すれば、上記ワイヤユニットＷは上記飛行体１０と上記グラウンドユニットとの間の電気的連結のための電力ワイヤと、上記電力ワイヤとともに延長される固定ワイヤとを含んで構成される。
【０１３９】
上記固定ワイヤは引張力を通じて上記飛行体１０が上記グラウンドユニットから所定距離以上遠くなることを防止する機能を行うもので、本実施例では多数本の高強度纎維材質で形成される。勿論、上記固定ワイヤは硝子強化纎維またはその合成纎維を含めた纎維材質で作られるかその他多様な材質がさらに含まれて構成されることもできる。
【０１４０】
このような固定ワイヤは重量に対する引張強度が９００％以上で、例えば０．５ｍｍ直径の固定ワイヤが２０ｋｍに延長される場合、約４５ｋｇ〜７５ｋｇの引張強度を飛行体１０に提供することにより飛行船１０を浮力範囲内で充分に固定することができる。
【０１４１】
図示しないが、上記ワイヤユニットＷには電流センサー部が備えられることもできる。上記電流センサー部は複数が上記ワイヤユニットＷの長さ方向に沿って間歇的に備えられて、上記ワイヤユニットＷの短絡を感知する機能を行い、長さが非常に長いワイヤユニットＷが断線される場合、その断線位置をより容易に分かることができるようにする。
【０１４２】
そして、上記ワイヤユニットＷの上記グラウンドユニットに隣接した少なくとも一部には上記ワイヤユニットＷの強度補強のための補強カバーが備えられるか、上記ワイヤユニットＷの厚さが厚くなるように形成されることが好ましい。これは鳥類などとの衝突によるワイヤユニットＷの損傷を防止するためのものである。
【０１４３】
一方、上記飛行体１０には上記飛行体１０の位置をより安定的に制御するために水平翼４３０と垂直翼４４０とが備えられる。
【０１４４】
上記水平翼４３０と垂直翼４４０は上記飛行体１０にそれぞれ水平方向と垂直方向の回転軸を中心に回動可能に備えられ、上記コントロールユニットの駆動コントローラーにより回転が制御される。
【０１４５】
即ち、上記水平翼４３０は上記飛行体１０が制限範囲（Ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）を上下方向に離脱した場合、上記飛行体１０の風に対する上方及び下方の抵抗を異なるようにして上記飛行体１０を制限範囲内に泊まるようにし、上記垂直翼４３０は上記飛行体１０が制限範囲（Ｄｅｓｉｇｎａｔｅｄ  Ｚｏｎｅ）を水平方向に離脱した場合、上記飛行体１０の風に対する左右抵抗を異なるようにして上記飛行体１０を制限範囲内に泊まるように制御する。
【０１４６】
具体的に、図１４に示すように、上記飛行体１０が制限範囲ＤＺ以下にに下りた場合、上記コントロールユニットに備えられたＧＰＳモジュールは上記飛行体１０の位置を算出し、上記算出結果により上記駆動コントローラーは上記飛行体１０の位置が上記制限範囲１０を下方で離脱したことを感知する。
【０１４７】
このように、上記飛行体１０の位置を制御するためには上記飛行体１０の位置を算出することが必須である。上記飛行体の位置算出は多様な方法によって行うことができる。前述したように、飛行体の内部にＧＰＳモジュールを備えて上記ＧＰＳモジュールから位置を算出することも可能で、地上で（コントロールタワーなど）上記飛行体を観測して上記飛行体の位置を算出し、算出した飛行体の位置情報を上記コントロールユニットに送ることも可能である。
【０１４８】
また異なるように、地上の地形及び地物を観察するためのカメラ等で構成される観測部を設置して、上記観測部で観測された観測結果（地形写真、里程標に対する相対的位置を現わす写真など）から上記飛行体の位置を算出することも可能である。
【０１４９】
この時、レーダー測定部またはレーザー測定部をさらに含んで、地上からの距離を算出して、上記観測部の観測結果とともに活用すれば、より正確度の高い位置値を算出することができる。
【０１５０】
一方、上記駆動コントローラーがこれを感知すれば、上記駆動コントローラーは上記水平翼４３０を点線で示した水平状態で回転させて風の方向（点線図示）に対して上方の揚力が形成されるように駆動する。
【０１５１】
これにより、風は上記水平翼４３０に摩擦を通じて上記飛行体１０を上方に移動させて上記飛行体１０が制限範囲内に位置するようにする。
【０１５２】
一方、図１５に示すように、上記飛行体１０が上記制限範囲ＤＺを水平方向に離脱した場合、上記駆動コントローラーはこれを感知し、上記垂直翼４４０を回転させて、上記飛行体を上記制限範囲内に誘導する。
【０１５３】
次に、本発明による飛行体運用システムの第９実施例の構成と機能を説明する。
【０１５４】
図１６は本発明による飛行体運用システムの第９実施例の構成を概略的に示した構成図であり、図１７は本発明による飛行体運用システムの第９実施例の浮力発生ユニットの動作状態を示した例示図である。
【０１５５】
図１６に示すように、本発明による飛行体運用システムの第９実施例も大体飛行体１０とグラウンドユニットＧＵとワイヤユニットＷとを含み、さらに浮力発生ユニット１００をさらに含んで構成される。
【０１５６】
上記浮力発生ユニット１００は飛行体１０の一側に備えられて、空気との摩擦を通じて浮力を発生させるためのもので、図５に示すように、空気との摩擦を起こすことができるように広い面の摩擦部４５０を含んで、凧のような形態に形成される。
【０１５７】
より具体的には、上記浮力発生ユニット１００は上記飛行体１０の一側に固定されるベース部１１０と、上記ベース部１１０にその一端が固定される複数の連結線１２０と、上記連結線１２０に連結され、空気と摩擦されて、上記飛行体から離隔されながら浮力を発生させる摩擦部４５０とを含んで構成される。
【０１５８】
一方、上記摩擦部４５０には摩擦部４５０を貫通する複数の貫通孔が形成されることもできる。これは上記摩擦部４５０に及ぶ過度な浮力によって上記連結線１２０が切断されることを防止するためのものである。
【０１５９】
また、上記ベース部１１０は上記それぞれの連結線１２０の固定部分にワインダー（図示しない）を備えて上記連結線１２０の長さ調節が可能になる。
【０１６０】
これは上記摩擦部４５０に連結された複数の連結線１２０の中の一部の長さを調節して、空気との摩擦角度を調節し、これを通じて上記飛行体１０の位置制御が可能である。
【０１６１】
具体的に、図１７に示すように、上記摩擦部４５０の端部に固定されたそれぞれの連結線１２０の長さを異なるように調節することができる。例えば、図１７で上記飛行体１０が下方向へ制限区域ＤＺを離脱した場合、上記連結線の中の上端部の連結線１２０Ａ、１２０Ｂを相対的に短く巻き、それにより、風に対する摩擦力によって上方への揚力が発生して上記飛行体１０が上方に移動して上記制限区域ＤＺ内に位置が補正される。
【０１６２】
同様に、左右側への抗力を発生させるためには、一側連結線１２０Ａ、１２０Ｃと他側連結線１２０Ｂ、１２０Ｄの長さを相対的に調節して、左側または右側への抗力が発生されるようにする。
【０１６３】
次に、本発明による飛行体運用システムの第１０実施例の構成と機能について説明する。
【０１６４】
図１８は本発明による飛行体運用システムの第１０実施例の構成を概略的に示した構成図であり、図１９は本発明による飛行体運用システムの第１０実施例の位置制御動作状態を示した例示図である。
【０１６５】
図１８に示すように、本発明による飛行体運用システムの第１０実施例は飛行体１０とグラウンドユニットＧＵとワイヤユニットＷとを含んで構成される。
【０１６６】
この時、上記飛行体１０は、図示したように、水平翼５３０と垂直翼５４０とを含んで構成されるが、上記水平翼５３０及び垂直翼５４０は上記飛行体１０に固定されて備えられ、本発明の第１実施例より比較的大きく備えられることが位置制御向上のために好ましい。
【０１６７】
また、上記ワイヤユニットＷの上記飛行体１０側の端部には分岐ユニット６３０が備えられ、上記分岐ユニット６３０から複数の調節ワイヤ６２０が分岐して上記飛行体１０の多様な位置に結合される。
【０１６８】
上記分岐ユニット６３０は上記調節ワイヤ６２０と上記ワイヤユニットＷとを結合する部分で、上記調節ワイヤ６２０は上記飛行体１０の互いに離隔された部分と結合されて、長さの調節を通じて上記飛行体１０の風に対する抗力方向を調節するための部分である。
【０１６９】
このために、上記調節ワイヤ６２０は上記飛行体１０の各部分に備えられた駆動定着ユニット６１０と結合される。
【０１７０】
上記駆動定着ユニット６１０は内部にワインダー（図示しない）を含んで構成されて、上記駆動コントローラーの制御命令により上記調節ワイヤ６２０を巻き上げたり解くように駆動して、上記調節ワイヤ６２０の長さを調節する。
【０１７１】
ここで、上記駆動定着ユニット６１０は上記調節ワイヤ６２０が結合される部分で、上記飛行体１０の外面に互いに離隔距離を最大にして備えられることが上記飛行体１０の位置制御の效率面で好ましく、４つ以上が備えられることが４方向以上へのコントロールができるようにして有利である。
【０１７２】
図１８には上記駆動定着ユニット６１０が上記飛行体の前後左右の４方向に互いに広く離隔して構成された例を図示した。
【０１７３】
本発明による飛行体運用システムの第１０実施例が位置制御する一例を図１９を参照して説明する。
【０１７４】
図１９に示すように、上記飛行体１０が制限範囲ＤＺの下に下りた場合、上記コントロールユニットに備えられたＧＰＳモジュールは上記飛行体１０の位置を算出し、上記算出結果により上記駆動コントローラーは上記飛行体１０の位置が上記制限範囲ＤＺを下方へ逸脱したことを感知する。
【０１７５】
上記駆動コントローラーがこれを感知すれば、上記駆動コントローラーは上記飛行体１０の前方に備えられた駆動定着ユニット６１０を上記調節ワイヤ６２０を巻いて長さが短くなるように駆動させる一方、上記飛行体１０の後方に備えられた駆動定着ユニット６１０は上記調節ワイヤ６２０を解いて長さが長くなるように駆動させる。
【０１７６】
このような上記駆動定着ユニット６１０の駆動により上記飛行体１０の形態は点線で示した水平状態から実線で示した前方が上げられる状態に変化される。従って上記飛行体１０に発生する風に対する抗力は上記飛行体１０を上方に移動させる方向に発生させて、上記飛行体１０を上方に移動させて上記飛行体１０が制限範囲ＤＺ内に位置するようにする。
【０１７７】
本発明の権利は上述した実施例に限定されないで、特許請求範囲により定義され、本発明の分野において通常の知識を有する者が特許請求範囲に記載された権利範囲内で多様な変形と改作が可能であることは自明である。
【０１７８】
例えば、上記飛行体１０は必ず内部に気体が満たされる必要はなく、上記浮力発生ユニット１００に依存して浮力が提供されることができる。この場合、飛行体１０は多様な形状に変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１７９】
本発明は地上から浮揚された状態の飛行体を運用するためのシステムに関するもので、本発明によれば、自主的に位置制御が可能であるので、単一ワイヤを利用しながらも安定的に飛行体を任務遂行領域に固定させることができて、飛行体の任務遂行に安定性を確保することができる長所がある。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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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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【国際調査報告】
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