JP6244271B2 - Radio controlled balloon balloon - Google Patents
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Description
本発明は、上空において目的の位置に停止させてカメラとかその他の機器を用いて地上又は水中観察に用いたり、橋梁、建物等の保守、点検のために用いることができると共にラジコン操作により空中での飛行位置、方向、姿勢等を状況に応じて最適に制御できる各種の観察用ラジコン制御式風船凧に関し、高機能を有しながら製作コストが安く、取り扱いが簡単な点に特徴がある。 The present invention can be used for observation on the ground or underwater using a camera or other equipment after stopping at a desired position in the sky, or for maintenance and inspection of bridges, buildings, etc. Various types of observation-controlled radio-controlled balloon cages that can optimally control the flight position, direction, posture, etc. of the aircraft according to the situation are characterized in that they have high functions and are inexpensive to manufacture and easy to handle.
上空から地上を観察する最も手軽な手段として、凧に観察用機器を搭載し、凧揚げの原理を利用して機器を上空に運搬する方法は旧くから知られている。 As the simplest means of observing the ground from the sky, a method of mounting an observation device on a kite and transporting the device to the sky using the principle of kite lifting has been known for a long time.
しかし、この方法は無風時には用をなさないばかりでなく、目的の位置、高さに自由に制御することができないため、用途としては限定的である。 However, this method is not only useful when there is no wind, but it cannot be freely controlled to the target position and height, and therefore has limited applications.
そこで、無風時においても凧揚げができるようにするため、凧の前部にヘリウムガスを充填した風船を取り付け、この浮揚作用により無風時においても上空に浮揚させることができる所謂風船凧の提案がある(公知文献1)。 Therefore, in order to allow the kite to be lifted even when there is no wind, a balloon filled with helium gas is attached to the front of the kite, and a so-called balloon kit that can float above the wind even when there is no wind is proposed by this levitation action. Yes (Publication 1).
しかし、この公知文献1の場合は、凧を目的の位置や高さに自由に制御することは困難であるため、遊戯具としてはとにかく、各種の観察用としては実用的ではない。
そこで、空撮に特化したバルーンの提案がある(公知文献2)。
However, in the case of this publicly known
Therefore, there is a proposal of a balloon specialized for aerial photography (Publication 2).
このバルーンは、小型化が可能であり、風の影響を受けることなしに安定した姿勢を維持することが可能な空撮用バルーンとして、バルーン本体2からの第1の支持棒9aにより撮影機構部10をバルーン本体2の最下部に取り付け、突風による空撮用バルーン1の傾きを撮影機構部10の復元力で修正し、また、バルーン本体2の下部の前記支持棒9の位置をスライドさせて、前記撮影機構部10の位置を移動させて前記空撮用バルーン1の重心位置を移動し、風の流れに対してバルーン本体2を傾けるようにして揚力を発生させ、空撮用バルーン1の重心のバランスを保つようにして、風の影響を受けることなしに安定した姿勢を維持するように構成した内容となっている。
This balloon can be reduced in size, and as a balloon for aerial photography capable of maintaining a stable posture without being affected by wind, an imaging mechanism section is provided by a first support rod 9a from the
しかし、このバルーンによると、上空での姿勢の制御とか風の影響を受けることなしに安定した姿勢の制御は可能であるが、上空において任意の高さ、あるいは方向に移動させることはできない。 However, according to this balloon, it is possible to control the posture in the sky or to control the posture in a stable manner without being affected by the wind, but it is not possible to move it in any height or direction in the sky.
その他、バルーン内に空気より軽い気体を充填することで浮上させると共に姿勢制御用ダクトを用いて姿勢を制御できるように構成したラジコン飛行物体の提案がある(公知文献3)。 In addition, there is a proposal of a radio-controlled flying object configured to float by filling a gas lighter than air in a balloon and to control the attitude using an attitude control duct (Publication 3).
しかし、この飛行物体の場合、姿勢制御用ダクトは上下方向の姿勢制御は可能であるが、左右方向の姿勢制御を十分に行うことはできない。 However, in the case of this flying object, the attitude control duct can perform the attitude control in the vertical direction, but cannot sufficiently perform the attitude control in the horizontal direction.
また、軽量で、安価な、かつ操作が容易なえい航標的または空中写真撮影用として利用可能な空中航行体として、先端部に係索手段9が取り付けられるとともに、空気より軽い気体が充填された細長い筒状のバルーン7と、バルーン7の前記係索手段9に対して反対側に位置するとともに後端部を形成する姿勢安定翼を備えた姿勢安定手段11と、を具備した空中飛行体の提案がある(公知文献4)。
In addition, as a towing target that is lightweight, inexpensive, and easy to operate, or an aerial navigation body that can be used for aerial photography, an
しかし、この空中飛行物体の場合、飛行中あるいは風がある場合に、姿勢制御は姿勢安定翼で安定させることはできるが、定位置において垂直方向への上昇又は下降を行いながらの観測はできない。 However, in the case of this aerial flying object, the attitude control can be stabilized by the attitude stabilizing wing in flight or when there is wind, but the observation cannot be performed while moving up or down in the vertical direction at a fixed position.
本発明の目的は、無風に関係なく空中において任意にその高さと位置制御を行うことができると共に、製作コストが安価で取り扱いが簡単なラジコン制御式風船凧を提供することである。 An object of the present invention is to provide a radio-controlled balloon balloon that can be arbitrarily controlled in height and position in the air regardless of windlessness, and is inexpensive to manufacture and easy to handle.
前記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、ラジコン制御式風船凧において、内部に空気より軽い気体を充填自在に形成された凧本体と、前記凧本体の前部に取り付けられた水平又は上昇又は下降飛行制御用の水平舵と、前記凧本体の前部に取り付けられた左右方向制御用の方向舵と、前記水平及び方向舵をそれぞれ駆動するために凧本体に搭載されたモーターと、前記水平及び方向舵を制御するために凧本体に搭載されたラジコン式の運転制御回路と、前記凧本体の後部に取り付けられたモーター駆動式の推進プロペラと、前記推進プロペラを制御するために凧本体に搭載されたラジコン式の推進制御回路と、前記凧本体の下面において、凧本体の重心に近い位置に取り付けられた上昇用プロペラと、前記上昇用プロペラを遠隔操作により駆動を制御するための上昇制御回路と、前記運転制御回路と推進制御回路及び上昇制御回路に制御信号を送信するためのラジコンと、前記凧本体に結ばれた凧糸を地上又は船上において操作するための凧揚げ用グリップと、前記凧本体から降下させるケーブルの下端に取り付けた照明ライト付の水中カメラと、前記ケーブルの一部に取り付けた照明付の浮きと、からなるからなることを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to
本発明に係るラジコン制御式風船凧は、所謂凧揚げの要領で上空に揚げたり、プロペラや昇降舵や方向舵を制御して任意の高さ及び方向へ迅速に移動したり、上空で停止したりすることができると共に、簡単な部品の組み合わせにより、安価に製作することができる。
また、ラジコンでの制御は、何人にも簡単に習得できるため、取り扱いが簡単であると共に、上空からの地上観察や橋梁のような建築物の検査、水中観察等をカメラや検査機器を用いて行うことができ、本発明の用途は自由である。
The radio controlled balloon balloon according to the present invention can be lifted up in the so-called hoisting manner, can be quickly moved to any height and direction by controlling the propeller, elevator and rudder, or stopped in the sky It can be manufactured at a low cost by combining simple parts.
In addition, control with a radio control can be easily learned by many people, so it is easy to handle.In addition, the camera can be used for ground observation from above, inspection of buildings such as bridges, underwater observation, etc. The application of the present invention is free.
本発明に係るラジコン制御式風船凧(以下「ラジコン凧」という。)は、凧揚げの原理を利用して地上又は船上から観察ポイントの上空に飛行させて各種の観察を行うために使用される。 A radio controlled balloon kit (hereinafter referred to as “radio kit”) according to the present invention is used for performing various observations by flying over the observation point from the ground or on the ship using the principle of kite flying. .
ラジコン風船凧の特徴は、原則として向かい風の条件で使用する。本発明のラジコン凧は、船尾の中央に推進用プロペラと凧本体内にヘリウムガスを充填することで風の無い時でも上空に揚げる事が出来る。 As a general rule, the characteristics of the radio-controlled balloon jar are used under headwind conditions. The radio control kite of the present invention can be raised to the sky even when there is no wind by filling the propeller for propulsion in the center of the stern and helium gas in the kite body.
また、ラジコン凧先端部には上昇又は下降舵と左右方向舵をリモコン操作に依り空中を自由に飛行することが出来る。 In addition, it is possible to fly freely in the air by using the remote controller to operate the ascending or descending rudder and the left and right rudder at the front end of the radio control rod.
無風時はラジコン凧先端部に取り付けた水平舵を上向き方向に制御し、方向舵を直進又は左右方向に制御して船首に結んだ凧糸を連続して煽りながら任意の高さの位置まで揚げる。このとき、推進プロペラを駆動して推進力を付加しながら行うようにしてもよい。 When there is no wind, the horizontal rudder attached to the front end of the radio control rod is controlled in the upward direction, and the rudder is moved straight or left and right, and the kite string tied to the bow is continuously wound and raised to an arbitrary height. At this time, the propulsion propeller may be driven to apply a propulsive force.
横方向への移動は方向舵の先を目的方向に向けて凧糸を煽りながら移動させる。 In the lateral movement, the rudder is moved while scooping the yarn toward the target direction.
風がある時は基本的には凧本来の揚風力を活かして目的の方向に揚げ、補助的に各プロペラを駆動する。
また、観察機器類の重量が重く、垂直方向への上昇が自由に制御できない場合、あるいは風の具合によっては、垂直上昇用のプロペラを駆動する。
When there is a wind, basically take advantage of the natural wind power of the kite and lift it in the desired direction, driving each propeller as an auxiliary.
Further, when the weight of the observation equipment is heavy and the vertical rise cannot be freely controlled, or depending on the wind, the vertical lift propeller is driven.
凧本体に搭載されたカメラ等の観測機器からの映像を含むデーターは、リアルタイムで現場のオペレーターあるいは観測センターへ同時送信することができる。 Data including images from observation equipment such as cameras mounted on the main body can be sent simultaneously to the operator or observation center in real time.
調査内容としては、高い所から低い所の調査、あるいは、高層ビル災害時の人命救助、屋外エレベーターの観察、陸地上空監視あるいは山岳遭難者あるいは農作物荒し、あるいは脱走動物の捜索とか、野生生物の生態調査あるいは水難者の捜索、あるいは橋梁、吊橋などの高所建造物の保守、点検等に供するためのカメラ調査等において、本発明のラジコン風船凧を手軽に用いることができ、用途は特に限定されない。 The contents of the survey include surveys from high places to low places, lifesaving in the event of high-rise buildings, observation of outdoor elevators, land-based air surveillance or mountain victims or crop damage, search for deserted animals, wildlife ecology The radio-controlled balloon cage of the present invention can be used easily in surveys, searches for water refugees, or camera surveys for maintenance, inspection, etc. of high-rise buildings such as bridges and suspension bridges, and the use is not particularly limited. .
また、降雨、降雪時にもそれぞれの舵及びプロペラを使用することにより使用できる。 Moreover, it can be used by using each rudder and propeller during rain and snow.
以下図1〜図16に基づいて本発明に係るラジコン風船凧の実施の形態とその使用法を詳細に説明する。図1〜図3において、符号の1は凧本体を示し、この凧本体1は、周縁にフレーム2、2aを配して平面視楕円形状に形成された外皮3内に空気より軽い気体、例えばヘリウムガスを充填した風船4を内装した二重構造からなる。
Hereinafter, based on FIGS. 1-16, embodiment of the radio-controlled balloon basket concerning this invention and its usage are described in detail. 1 to 3,
また、凧本体1の上面には、ソーラーパネルSが取り付けてあり、このソーラーパネルSで発生した電力は、直接後述する各種のモーターあるいは制御回路の電源に利用したり、バッテリーに充電することができる。
Further, a solar panel S is attached to the upper surface of the
前記風船4の先端にはリング60が取り付けてあり、後端にはヘリウムガス注入バルブ27が取り付けてあると共に、ガスを抜いた状態でゴム風船挿入棒58の先端に設けたフック58aをリング60に引っ掛けて凧本体1の船尾に形成した風船挿入口62の蓋63を開いて図1に示すように外皮3内に挿入し、バルブ27からガスを注入して膨らませる構造となっている。
A
外皮3はフレーム2と2aで上下に分離できるように連結ネジ5で連結されている。
The
前記凧本体1の船首中央には、軸7を中心として前向きに取り付けられた平板状の水平舵6と、この水平舵6の先端側を軸7を中心として上下に角度調整する腕桿9と、この腕桿9を駆動するサーボモーター8が取り付けられている。
At the center of the bow of the rod
更に詳しくこの水平舵6の作用を図1に基づいて説明すると、前記水平舵6を取り付けた軸7はフレーム2、2aの先端に丁番のようにして回転自在に取り付けられていると共に水平舵6の上面に腕桿9の先端部10が連結され、この腕桿9の後端部はサーボモーター8で前後方向に先端側が駆動される駆動桿14に連結されていて、水平飛行、上昇、下降時に水平舵6の角度を調整することができる。
The operation of the
また、水平舵6の後方下部には、フレーム2、2aに対して軸16を用いて平面視左右方向に角度調整自在の方向舵15が取り付けられていて、この方向舵15は、作動桿17の先端18が連結され、作動桿17はサーボモーター13により駆動腕19を介して回転することにより方向舵15の角度を調整して飛行方向を左又は右方向に制御することができる。
A
図中20は凧本体1の略重心位置において、その下面左右に取り付けられた上昇プロペラであって、遠隔操作によるモーター21の駆動により、垂直方向に上昇する際に使用される。
なお、上昇プロペラ20は、左右にそれぞれ2個以上取り付けて安定性を向上するようにしても良い。
In the figure,
Note that two or more
図1において、22は、上昇用プロペラ20の周囲をガードする防護網カバーである。
In FIG. 1,
23は、凧本体1の上部略中央に取り付けられたカメラであって、上方及び水平方向の撮影を遠隔操作により行うことができる。
24は、凧本体1の船尾部分に搭載された下向き撮影用のカメラであって、25は遠隔操作用の制御器、26は制御信号受信及び発信アンテナである。
28は凧本体1の底部中央において、前方から船尾側に向けて一定の間隔で取り付けられた機器常設用フックであって、凧本体1において、例えば海底観察用のカメラとか照明は、この機器常設用フック28を用いてバランスとか重量を考えて吊設される。
29は推進プロペラ33のモーター35を駆動するためのバッテリー、31は凧糸、32は凧本体1の船首に取り付けられた凧糸31の吊り角度対応のために凧本体1に前後2ケ所に両端がそれぞれ連結された吊り角度調整紐であって、この調整紐32には滑車33を介して前記凧糸31の先端が連結されている。
29 is a battery for driving the
この結果、凧本体1の角度あるいは地上と凧本体1の位置関係により、図1に示すように調整紐32がなす三角形の角度で凧本体1の浮上姿勢を最適に保つことができる。
As a result, depending on the angle of the
37は、前記浮上用プロペラ33、34及びモーター35をフレーム2、2aにボルト36及びナット38で取り付けている固定具である。
39は凧本体1の船尾部中央において、ベース39aにより後向きに取り付けられた推進用プロペラ33の保護カバーであって、前後の端口は空気が通るように解放されている。
Reference numeral 39 denotes a protective cover of the
54はGPSであって、凧本体1の位置をこのGPS54を用いて知ることにより、凧本体1の位置を正確に知ることができる。
54 is a GPS, and by knowing the position of the
図11、12において、48は凧本体1を陸地で操作するための凧本体操作具であって、この操作具48は、把手部49に凧糸31を巻き取るためのリール50を取り付け、このリール50をロックして操作具48を凧揚げの要領で煽ることもできる。
In FIGS. 11 and 12,
次に、以上で説明した風船凧について、その作用を説明する。 Next, the operation of the balloon cage described above will be described.
陸地で揚げる場合には、図13に示すように凧操作具48を手に持ち風上において凧糸31を用いて凧本体1を煽りながら空中に揚げる。この操作は、風の力だけを用いる場合であるが、凧本体1内の風船4の浮力を利用する場合には、あらかじめこの風船4内にバルブ27のところからヘリウムガスを充填する。
In the case of frying on land, as shown in FIG. 13, holding the
このようにすると、凧本体1は独自に空中に浮上する。
If it does in this way, the
このとき、凧糸31を引きながら、浮上する高さ位置を制御する。
At this time, the height position of the flying is controlled while pulling the
また、カメラとかバッテリー等の機械の重量により、目的の高さ、位置に制御できない場合には、モーター35に電源を送り、プロペラ33を駆動して凧本体1を誘導しながら観察点の位置を定め、下向きカメラ24、上空撮影用カメラ23を遠隔操作手段(ラジコン)を操作しながら写真撮影を行う。
If the target height and position cannot be controlled due to the weight of the machine such as the camera or the battery, the power is supplied to the
更に、データ等を採集する際はセンサー等の操作を行う。 Further, when collecting data or the like, a sensor or the like is operated.
これらの操作において、観察位置を正確に把握し、記録するために、図1に示すGPS54を利用する。
In these operations, the
図14において、A点は陸地、B点は船上で凧本体1の操作を行っている様子、C点は無人のラジコンボート55に凧糸31を結び、ラジコンボート55で凧揚げを行っている様子であって、このときは遠隔操作でそれぞれプロペラを利用して凧本体1の高さや方向を定める。
In FIG. 14, point A is on land, point B is operating the
また、凧本体1は、各プロペラ及び昇降制御装置9及び方向舵15等を適当に操作しながら凧本体1を観察ポイントに誘導し、停止した状態を保ったり、更に次の観察位置に移動させる。
Further, the
図15は水上のボートから凧本体1の多機能を用いて水面或いは上空を観察している状況、図16は凧本体1から浮58付の吊り糸56を下げ、この吊り糸56の先端に取り付けた照明付の水中カメラ57を用いて水中撮影を行っている状況である。
FIG. 15 shows a situation where the water surface or the sky is observed from a boat on the water using the multiple functions of the
観察機器等のデータは、記録装置に記録させておいたり、無線通信装置を利用して生データを観測センター等へ送信する。 Data such as observation equipment is recorded in a recording device, or raw data is transmitted to an observation center or the like using a wireless communication device.
本発明において、凧本体1を上空に揚げる手段は、基本的にはヘリウムガスを充填した風船4の浮力と各種搭載した機器のバランスを利用し、昇降制御装置9及び方向舵15、各種プロペラ20、33等を利用して高さや位置を定めることで、例えば次に記する各種作業に利用することができる。
In the present invention, the means for raising the
1.高い所から低い所の調査
2.高層ビル災害時人命救助屋外エレベーター
3.陸地上空監視、山岳遭難者農作物荒し、脱走動物捜索、野生生物生態調査
4.水難者捜索
5.高所建造物カメラ調査(橋梁吊橋)
6.海上建造物調査
1. 1. Survey from high to
6). Marine structure survey
1 凧本体
3 外皮
4 風船
6 水平舵
15 方向舵
22 上昇用プロペラ
24 計測機器
29 カメラ
31 凧糸
33 推進用プロペラ
40 保護カバー
44 下向きカメラ
47 上空撮影用カメラ
48 凧操作具
57 水中カメラ
S ソーラーパネル
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記凧本体の前部に取り付けられた水平又は上昇又は下降飛行制御用の水平舵と、
前記凧本体の前部に取り付けられた左右方向制御用の方向舵と、
前記水平及び方向舵をそれぞれ駆動するために凧本体に搭載されたモーターと、
前記水平及び方向舵を制御するために凧本体に搭載されたラジコン式の運転制御回路と、
前記凧本体の後部に取り付けられたモーター駆動式の推進プロペラと、
前記推進プロペラを制御するために凧本体に搭載されたラジコン式の推進制御回路と、
前記凧本体の下面において、凧本体の重心に近い位置に取り付けられた上昇用プロペラと、
前記上昇用プロペラを遠隔操作により駆動を制御するための上昇制御回路と、
前記運転制御回路と推進制御回路及び上昇制御回路に制御信号を送信するためのラジコンと、
前記凧本体に結ばれた凧糸を地上又は船上において操作するための凧揚げ用グリップと、
前記凧本体から降下させるケーブルの下端に取り付けた照明ライト付の水中カメラと、
前記ケーブルの一部に取り付けた照明付の浮きと、
からなるラジコン制御式風船凧。 A bag body that is formed so that it can be filled with a gas lighter than air,
A horizontal rudder for horizontal or ascending or descending flight control attached to the front of the kite body;
Rudder for left-right control attached to the front of the main body,
A motor mounted on the main body to drive the horizontal and rudder respectively;
A radio-controlled operation control circuit mounted on the main body to control the horizontal and rudder;
A motor-driven propulsion propeller attached to the rear of the saddle body;
A radio-controlled propulsion control circuit mounted on the main body to control the propulsion propeller;
On the lower surface of the heel body, a lifting propeller attached at a position near the center of gravity of the heel body;
A lift control circuit for controlling the drive of the lift propeller by remote control;
A radio control for transmitting a control signal to the operation control circuit, the propulsion control circuit and the ascent control circuit;
A kite lifting grip for operating the kite string tied to the kite body on the ground or on the ship;
An underwater camera with an illumination light attached to the lower end of the cable lowered from the main body ,
A lighted float attached to a portion of the cable ;
A radio controlled balloon kite consisting of
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