(57)【要約】軽航空機を強化するためのシステム及び方法  空気より軽い揚力に基づく多くのシステムに適用可能な、構造サポート及びネットワーク相互接続のためのフェイルセーフ軽航空機システムを説明する。本発明は、フェイルセーフ設計により、水素セルを強化する、強化された構造と最適化された接続及び統合構造（強化及び統合構造（２））を有するシステムを説明する。理論化された構造は、爆発力に耐えるのに十分強く、衝撃波損害及び火の伝搬を回避し、水素セル（１）は、自動的に自己制御し、揚力強度と複数パラメータ制御を得るために、独立して動作する。
2021514318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
システムと統合及び浮力構造（ＩＢＳ）システムは、いくつかの空気安全標準規格で動作し、できるだけ軽く、強い新たな素材を使用して性能を最大化するために、将来の素材、生成する設計、管理ストラテジーをサポートすることから、素材の最適化された使用をする、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【請求項２】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
ＩＢＳシステムは、空気より軽いプラットフォーム上の複数のインターフェースで動作するであろうことから、多次元統合フレームワークであり、プロジェクトは最大効率に焦点を当てるべきである、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【請求項３】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
最適化された接続強化構造（シェルレース構造、格子シェル、膜構造、テンセグリティ構造、格子構造、蜘蛛の巣のような構造、及び、シュワルツァルト構造）は、安全性を増加させ、共同で、又は、個々のセクションにおいて、異なる強化調整を可能にする、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【請求項４】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
構造応答制御−特に、気候効果、水素の可燃性及び爆発反応に対するより良い保護のためのスマートシステムである、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【請求項５】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
多層安全管理：拡張安全測定がこの統合浮力構造（ＩＢＳ）システムに対して必要である、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【請求項６】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
最適化されたリソース管理は、スマート構造を設計するための制御及び監視デバイスの使用する、システム性能と動力を最大化させるための、浮力管理、水素管理、エネルギー管理、処理管理、安定性管理、飛行制御管理、及び、チャネル又は管の管理を含む、最良なリソース管理ストラテジーに焦点を当てている、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【請求項７】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
オープン構造モジュール−構造モジュール（ＩＢＳ及びＨＣ）が、拡張可能であり、アップグレード可能であり、再形成可能であり、取り外し可能であり、経済的である、完全にオープンモジュールになることができる、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【請求項８】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
水素セル（ＨＣ）は、気体セルを強化構造に互いに統合するための解決法を提供し、ユニットとして使用されることができる、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【請求項９】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
ネットワーク統合は、浮力制御部分、温度制御部分、容量制御部分、接続部分、ネットワーク部分、オペレーティングシステム（ＯＳ）及び機器／動作部分を含む、浮力システムにおけるインターフェースを規定する、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【請求項１０】
軽航空機を強化するためのシステム及び方法であって、
保管されることに加えて、水素管理は、要求に応じて水素を発生させることができ、（すなわち、電気（電解）、熱（放熱）又は化学作用（レドックス反応）（例えば、飛行中の軽航空機にアルミ合金とガリウムが水に加えられることは、水素を発生させるために使用されることができる）を使用して、）必要とされる時間に、必要とされる量の要素を生成する、軽航空機を強化するためのシステム及び方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  空気より軽い軽航空機の新たな概念は、素材のレベルとマクロ及びマイクロスケールのアーキテクチャの設計に水素安全概念をもたらす。さらに、概念の簡略化は、水素の使用の実用的なインプリメンテーションを提供する高度な統合を可能にする。
【０００２】
[0002]  テクノロジーは任意の軽航空機に適用できる。軽航空機は、浮遊ガスを使用することによって揚力を得る、空気よりも軽い航空機である。軽航空機は、周りの空気よりも密度が低い浮揚ガスで満たされた大きな気嚢で、揚力を得る。
【発明の背景】
【０００３】
[0003]  飛行船によって使用される２つの主な浮揚ガスは、水素とヘリウムである。ヘリウムは比較的地球上では珍しいが、水素は、地球の表面上で３番目に豊富な要素であり、主に、炭化水素と水のような化合物の形態をしている。水素は、地球上で最も軽い要素であり、容易に、コスト効率よく取得できる。水素は、将来の世代の車両に対するクリーンエネルギー源として莫大な潜在力を有している。生産から使用まで、変換チェーンを通して、気候的に及び環境的に清潔である。
【０００４】
[0004]  水素航空機の概念が有する主な問題は、水素の可燃性である。有名なヒンデンブルク号爆発事故に加えて、多数の水素航空機が火によって破壊されており、１９２２年に合衆国軍の飛行船ローマの墜落があったことから、北米の飛行船は、水素で膨らんでいない。旅客機のための、浮揚ガスとしての水素の使用は、１９３０年代末には完全に中止された。
【０００５】
[0005]  ヘリウムの非可燃性の性質は、空気より軽い飛行のための浮揚ガスを唯一実用的にするが、乏しく高価であり、ヘリウムの使用は、硬式飛行船のペイロードを半分以上減少させることがある。以前の最新式のテクノロジーの性能の欠陥は、浮力構造の強化と統合に基づいて、新世代の軽航空機を設計するときに克服され、これは、災害に直面する際、より安全で回復力があるようにし、軽航空機のより効率的な飛行を可能にする。
【０００６】
[0006]  基本的にアーキテクチャを改善させておらず、軽航空機産業において水素を安全にすることが最終的な解決法であることから、空気より軽い航空機は、世界中で大いに苦しんでいる。
【０００７】
[0007]  構造への及び他の機器への、環境への又は人への損害をなくす又は最小化するために、特定のタイプの故障の場合、ファイルセーフ設計が応答する。システムの設計は、システム故障不安全な結果を回避する又は緩和する。ここで説明するさまざまな実施形態は、格子構造、張力統合、膜構造、計算アルゴリズムによって設計されたシュワルツァルトと呼ばれる多孔質構造の例外的特性を利用する、障害への抵抗を有する軽航空機の安全な使用へのアプローチを可能にする一方で、浮遊ガスとして水素を使用することを通して揚力を得る。水素を経済的に使用することの結果として生じる組み合わせは、その環境的、気候的重要性、空気より軽い航空機の潜在力を大幅に拡張する、その軽さ、構造的強度であり、軽航空機のより広い使用を可能にする。
【０００８】
[0008]  本発明は、浮遊ガスとしての水素の安全な使用を可能にする、セイルセーフ構造を備える浮力のプラットフォームを提供することにより、この目的を達成する。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]  本発明は、空気より軽い将来の航空機の構造的アーキテクチャに焦点を当てている。統合及び浮力構造（ＩＢＳ）、端末は、強度と航空力学による軽量なアーキテクチャの完全なコンバージェンスのための多次元プラットフォームを有するさまざまな高さのインターフェースを通して、モジュール式で安全な浮力プラットフォームを提供し、異なる目的で構築されたまったく効果的なアーキテクチャを供給する。ＩＢＳは、プロジェクトにおいて使用される設計の効率性を最大化し、複数のモジュール式構造にわたって構造と素材リソースの管理を合理化する特徴を含んでいる。
【００１０】
[0010]  浮力プラットフォームは、以下の考察にしたがって提供される。
【００１１】
[0011]  強化及び統合構造（例えば、シェルレース構造（Shell Lace Structure）、格子シェル、膜構造、テンセグリティ構造（tensegrity structure）、格子構造、蜘蛛の巣のような構造、及び、シュワルツァルト構造（schwarzite structure））は、安全性を増加させ、個々のセクションにおいて、異なる圧力のための調整を可能にする。
【００１２】
[0012]  より具体的には、モジュール式形態で据え付けられることもできる浮力プラットフォームは、持っている個々の部分を、浮遊セグメントと、オプション的に、統合及び強化構造、又はこれに類するものと結合し、末端プラットフォームを提供する。
【００１３】
[0013]  さらに、概念の簡略化は、水素の安全な使用の実用的なインプリメンテーションを提供する、高い程度の統合を可能にする。
【００１４】
[0014]  少なくとも、ガス不浸透性カバー要素を有する水素容器は、耐圧、耐火素材でできており、接続及び統合構造で使用されることができる。浮体は、互いに離され、静的方法で接合し、水素で満たされることができる互いに離れた１つの又はいくつかのセルを提供する。
【００１５】
[0015]  構造は、柔軟な素材（例えば、耐火メタアラミド）、剛体素材（例えば、金属合金のナノ構造）の両方、又は、半剛体（例えば、エアロゲル）でできている。
【００１６】
[0016]  本発明の浮力プラットフォームは、軽航空機に限定されないが、例えば、発射及び着陸台、防衛用途、監視、化学的観察動作、機器及び機械のための基部、風力エネルギー抽出、低減された影響の森林管理、地球に近い宇宙空間探査のようなタスクの実行、地球周回する衛星のコストを抑えること、観光者及び化学チームの旅客を運ぶこと、気象測定のような、基本的に任意の目的のために使用されることができる。器具類を運ぶことは、無線送信、インフラストラクチャネットワーク、伝送、物流及び分配、旅客輸送、災害のケースにおける支援、緊急及び救助サービス、森林保護、消防、機器及び持ち上げデバイスに対する基部、及び、他の目的を含んでいる。
【００１７】
[0017]  理論上は、浮体を満たすために、水素以外のガスを使用できる。メタン、一酸化炭素、アンモニア、及び、天然ガスのような他の安いガスは、より少ない揚力容量を有しており、可燃性であり、有害であり、腐食性であり、又は、３つすべてである（ネオンは、揚力が少ないが、ヘリウムよりもさらに高価である）。（水素によるような）浮力制御のために、飛行中に揚力ガスを経済的に取得でき、生成できるか、又は、副産物としてでさえ生成できるか否かのような、動作の考察は、耐空性プロジェクトにおける揚力ガスの実用的な選択に影響を及ぼす。
【００１８】
[0018]  コスト及び実現可能性の理由で、水素が最適なガスである。
【００１９】
[0019]  浮体の素材は、特に制限されない。
【００２０】
[0020]  いくつかの実施形態において、メタアラミドポリマーでできた膜は、必要とされる柔軟性とともに、圧力及び伸張強度への十分な耐性を提供するために使用でき、同時に、確実に圧縮された状態で拡張性が制限されるようにする。
【００２１】
[0021]  いくつかの実施形態において、構造は、ナノ構造金属合金、炭素繊維、エアロゲル、又は、軽量素材に基づくことができる。素材の機械的特性は、弾性の強度、伸縮張力、疲労抵抗、割れへの抵抗、及び、他の特徴を含んでいる。本発明の別の利点は、全体のプラットフォームを軽量コンポーネントで構築できることである。
【００２２】
[0022]  いくつかの実施形態において、統合及び浮力構造（ＩＢＳ）アプローチは、（エアロゲル及びナノ構造金属合金のような）極度に固く、極度に強い素材を組み合わせ、従来の素材よりもより高い抵抗を提供する。高度に最適化されたビームアーキテクチャは、超軽量格子構造の機械的性能に適合するために、前例のない自由度を可能にする。
【００２３】
[0023]  いくつかの実施形態において、システムは、モジュール式格子構造モデルにより特徴付けられ、エアロゲル、メタアラミド、繊維又は炭素膜、ナノ構造金属合金、及び、他の新たな素材のような異なる素材のテクノロジーは、異なる環境及び揚力要件に対して理想的な方法で互いに補完するように、共通のプラットフォームに組み合わされることができ、本発明のＩＢＳ端末への構造的アーキテクチャは、「より技術的な意味で、水素セル（ＨＣ）、統合及び浮力構造（ＩＢＳ）」と技術的に呼ばれる共通モジュール式コンポーネントを通して浮力持ち上げプラットフォームを構築する方法を提供する強力な解決法のセットである。
【００２４】
[0024]  いくつかの好ましい実施形態において、強化及び統合構造は、プリズム式になるように製造され、浮体は、ハチの巣のように対照的に置かれる。格子構造は、軽い重さで、高い剛性をねじれ及び屈曲に提供する。
【００２５】
[0025]  ハチの巣構造は、変位運動をブロックするために、制御される内部制限を生成することを伴う。このようなストラテジーは、柔軟性、壊れることなく永久に変形し、伸縮し、又は、変化する素材の能力を常に弱体化させる。
【００２６】
[0026]  特に、格子構造、テンセグリティ及び膜構造、ネットワーク構造、及び、シュワルツァルト構造を伴う、内部制限を有するモジュール式プロジェクトのための工学方法論を提案する。さらに、耐故障性を改善し、安定性を向上させるために、可能性ある用途とともに、強度と軽さの維持に関する全体像を説明する。
【００２７】
[0027]  これら自体が格子構造システムを有する構造要素からなるシステムは、大いに改善した機械的特性、高強度特性、軽さ、及び、割れの広がりに対する高い抵抗から利益を得る。
【００２８】
[0028]  この理由のために、本発明のプラットフォームの１つの形状は、ハチの巣（ハニカム）である。
【００２９】
[0029]  それぞれの上記で言及した構造モジュールは、拡張可能であり、アップグレード可能であり、再形成可能であり、取り外し可能であるオープンモジュールである。
【００３０】
[0030]  航空産業及びエンジニアが、軽さと頑強性のコンバージェンスに対して、革新的な、区分され、安全なプラットフォームモデルの進化をスピードアップすることを可能にするように設計されている。
【００３１】
[0031]  本発明の１つの実施形態は、ガス区画を有する浮力構造と、空気より軽い１つ又はいくつかの区画（水素セル）を統合する強化デバイスとを備えるシステムである。
【００３２】
[0032]  さらに、いくつかの実施形態において、本発明の水素セル（ＨＣ）の構造に対するアーキテクチャは、モジュール式アーキテクチャテクノロジーに基づいて、相互に包含的で、将来の軽航空機プロジェクトに対するユニットとして、又は、システムとしてセットで使用できる、明らかに可変であるオープン構造モジュールのうちの１つ又はグループであり、構造は、異なる安全標準規格をサポートでき、柔軟で経済的なアーキテクチャにおけるさまざまなモジュール式パーツを統合できる。一般的に、格子構造は、一貫して又はいくつかのバリエーションで反復するトポロジー又は基本構造を有する任意の反復セル構造と考えられる。格子構造は、この複雑性を大いに低減させる方法を提供する。共通のセルラトポロジーを使用して、設計の空間を満たす。ハチの巣構造は、素材の最小重量と最小コストを達成するために使用される素材の量を最小化することを可能にするハチの巣のジオメトリを有する構造である。ハチの巣構造のジオメトリは、変化に富むことができるが、すべてのこれらの構造の共通の特徴は、細い垂直壁間に形成される中空セルのマトリックスである。セルは、通常列で、六角形の形状である。
【００３３】
[0033]  他の例は、鳥の骨に基づく生体模倣設計である。骨は、素材の強度と柔軟性を得るが、その構造的要素を層に堆積する方法からも得る。構造的階層と高い強度の組成物に加えて、骨は、わずかに異なる形状、サイズ、及び、角度で進化してもよい。これらは、多くの方向：垂直、水平、及び、斜めに重量への抵抗を増加させ、この内部の可変性は、事故が生じたとき、骨を、より抵抗力があるようにする。骨は、外側は固いが、内側は空である。これは、骨を軽く、動かしやすくし、極めて頑丈にもする。この目的のために、これは、かなり固い外面を有している。マクロ及びマイクロ設計に関する区分は、より大きな境界に接続する格子構造を含み、２つの固定されたポイント間に、強く、効果的な構造を生成する。マイクロ要素は、鳥の羽の区分を模倣し、グリッド構造でオープンな空間を満たす。結果として生じる設計は、最適化された負荷サポートポイントのネットワークを形成する蜘蛛の巣タイプのパターンである。最終的なコンフィギュレーションは、最小の素材を必要とし、壁は、できるだけ軽く、最も少ない空間の量を占め、水素ガスを閉ざす３次元空間の量を確実にするべきである。
【００３４】
[0034]  テンセグリティ構造は、いくつかの単純な設計パターンの組み合わせに基づいており、部材は、純粋な圧縮又は純粋な張力でのみ載せられ、これは、機械的安定性により、ケーブルが張力でピンと張ることを可能にし、構造上の圧力が増加すると、部材がピンと張ったまま／圧縮されたままにすることを可能にする。
【００３５】
[0035]  単一の表面構造技術は、シェル構造、シェルレース構造、格子シェルと呼ばれる。構造及び製造技術は、デジタルモデリング、デジタル分析を経済的なレーザー切断製造と組合せ、平らなシート素材を自己サポート構造に変形する。反復分析は、環境に応答し、重量と無駄を最小化させる非常に効率的な構造を生み出す。シェルレース構造は、屈曲、起伏、及び、穴を通して最適化される。技術は、本質的に刺激され、シェルは、曲線のジオメトリから大きな強度を得て、これらが必要とする場所を経時的に薄い層で大きくする。起伏とともに、屈曲は、剛性を生成させる。穴は、構造が強度を必要としない素材を取り除くことにより、重量を最小化し、軽さをもたらす。いくつかの異なるモジュールのみが明確に組み合わされ、設計プロジェクトに対する最適なプラットフォームを提供できることから、これは、本発明のプラットフォームの生成を促進する。
【００３６】
[0036]  他の例とともに、これは、例示的目的のみのためのものであり、本発明を決して限定しない。技術的専門家は、広い発明の概念から逸脱することなく、上記で説明した実施形態において変更がなされてもよいことを認識するだろう。したがって、本発明は、説明した特定の実施形態に限定されないが、特許請求の範囲によって規定されるように、本発明の精神及び範囲内の改良を包含するように意図されていることが理解される。
【００３７】
[0037]  例えば、膜構造は、浮体内にも設けることができる。
【００３８】
[0038]  膜構造は、ピンと張った膜でできている空間構造である。膜の構造的使用は、空気圧構造、収縮膜構造、及び、ケーブルドーム（cable domes）に分けることができる。これらの３つのタイプの構造において、膜は、ケーブル、柱、及び、形態を回復するための構造の他の部材とともに作用する。
【００３９】
[0039]  明らかに、異なる特性を有していてもよい無限の構造（例えば、シェルレース構造、格子シェル、膜構造、テンセグリティ構造、格子構造、蜘蛛の巣のような構造、及び、シュワルツァルト構造）を生成させるために、任意の１つ以上のレベルにおいて、異なる形状及び／又は接続を無限に使用できる。この方法で構築されることができる構造の完全な範囲を詳細にリストアップすることは、この作業の範囲外である。
【００４０】
[0040]  上記で説明したジオメトリベースの多様性に加えて、異なるコンポーネント及び／又は異なる拡張におけるシステムの拡大レベルにより、所定のジオメトリに対して、追加の汎用性を導入することができる。
【００４１】
[0041]  明らかに、任意の所定のジオメトリに対して、システムの一般的特性への影響を有し、得ることができる多くのバリエーションがある。
【００４２】
[0042]  ここで提示した概念は、さまざまな特性及び機械的用途を有する幅広いシステムで使用されることができる。
【００４３】
[0043]  これらのシステムの最も関心のある特徴のうちの１つは、これらが可変セルサイズ及び／又は形状（図２）を有するように設計されることができることである。
【００４４】
[0044]  ここで示す特性は、スケールに依存し、これは、概念が、マイクロからマクロスケールへの任意のスケール長で用いられてもよいことを意味する。ここで提案する作用の限定は、これが、モデルに基づいているということである。例えば、システムは、理想的なフェイルセーフシステムを表すべきであり、例えば、（図７）において、これは、等しい形状及びサイズの完全に厳格な正方形である。
【００４５】
[0045]  ここで提案するシステムは、例えば、膜構造の使用を通して、わずかに異なって設計されることができる。この作業において、強化メカニズム及び統合による構造に基づく新たな構造ベースの軽航空機システムを提案する。これらのシステムは、拡大した挙動を含む幅広い範囲の特性とともに、さまざまな拡張で始めることができる異なるサイズのセルを有する能力を提示することを示している。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明が動作できるシステムの機能的ブロックダイヤグラムである。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態にしたがう格子構造を有する複数の水素セルの断面図である。
【図３】図３は、本発明の例示的な実施形態にしたがう格子構造を有する複数の水素セルの模式図である。
【図４】図４は、本発明のジオメトリベースの様々な例示的な実施形態にしたがう基本六角形形状を有する水素セルの断面図である。
【図５】図５は、本発明の例示的な実施形態にしたがう格子構造を有する複数の水素セルの断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の例示的な実施形態にしたがう複数の水素セルの部分的斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の例示的な実施形態にしたがう複数の強化及び統合構造の断面図である。
【図７】図７Ａ，Ｂは、本発明の例示的な実施形態にしたがう複数の強化及び統合構造の斜視図である。
【図８】図８は、本発明の例示的な実施形態にしたがう複数の強化及び統合構造の断面図である。
【図９】図９Ａ，Ｂは、本発明の例示的な実施形態にしたがう複数の強化及び統合構造の壁面のダイヤグラムであり、図９ｃは、本発明の例示的な実施形態にしたがう強化及び統合構造の斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の例示的な実施形態にしたがう複数の強化及び統合構造の斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の例示的な実施形態にしたがう複数の部分的強化及び統合構造の部分斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の例示的な実施形態にしたがう複数の強化及び統合構造の断面図である。
【詳細な説明】
【００４７】
[0046]  飛行と突発故障の実用的ゼロモードを提供する特別な設計とに対して十分な静的揚力を生成するための浮揚ガスとして、水素を使用する能力とともに、航空機に適した、統合及び浮力構造（ＩＢＳ）の固有の簡略化、物理的損害への高い耐性は、結果として、最先端の軽航空機と比較して有利である。性質によって刺激を与えられ、水素の安全な使用に対して設計され、これは、個々の設計者の必要性にカスタマイズされるだろう。各目的内で異なるレベルの設計を提供することにより、ＩＢＳは、多くの人々に軽航空機の利益へのアクセスを与え、環境的に持続的である、成功する目的を発揮することが必要な異なる構造を達成することができる。
【００４８】
[0047]  いくつかの実施形態において、水素セル（ＨＣ）は、分離された構造として扱われることがある。ネットワーク化されたグリッドによって課されるより広い条件は、爆発によって生成されることがあり、パネルの素材の変形率を考慮すべきである、実質的なエネルギーの量に影響を及ぼすと知られている。いくつかの実施形態において、セルは、火及び爆発の早期の条件の限界を超えて持ちこたえ、爆発又は火のアプローチによって与えられる横からの圧力は、隔壁による仕切りが設けられているときのケースであることから、１つの浮体から次へと伝達されることはできない。
【００４９】
[0048]  いくつかの好ましい実施形態において、１つの又はいくつかの形態において生じる異なる浮力は、浮遊安定性を有するプラットフォームを提供する。さらに、１つ以上の水素セル（ＨＣ）は、例えば、ナノ構造金属合金のような低密度で高強度を有する素材でできた格子構造である、強化及び統合構造要素に取り付けられることができる。
【００５０】
[0049]  水素セルの完全な故障の場合、一方で、安全性を増加させ、もう一方で、動作中の浮力プラットフォームの統合と水素分散を促進する。
【００５１】
[0050]  方法は、これらの相互接続を変更することを可能にする、１つ以上のネットワークで接続された水素セルのモジュール式再構成スキームを説明する。
【００５２】
[0051]  提供する１つの例は、そこに格納されている高い安全性の水素を有する１セットの水素燃料セルであり、例えば、規則的に直交して構成され、格子形状で製造される全体強化構造で構成されているプリズム形態を有するように製造されることができる。
【００５３】
[0052]  本発明の１つの目的は、非常に高容量で効率性を有する新たなタイプの水素燃料セルを提供すると同時に、ガスの圧力と圧力の変化に耐えることができ、同時に、３つの空間方向のいずれかへのモジュール式拡張で、任意のサイズのセルを作ることを可能にすることである。
【００５４】
[0053]  さらに、本発明の別の目的は、高容量効率性を含み、セルにおいて火又は爆発が広がること防ぐ浮力構造を提供し、第２の強化構造の統合を可能にすることである。
【００５５】
[0054]  本発明の別の目的は、浮力制御を可能にするのに十分な容器を提供することである。
【００５６】
[0055]  さらなる目的は、反復のモジュール式要素により、モジュール式で任意のサイズにスケール可能なセルの概念を提供することである。
【００５７】
[0056]  以下で、添付の図面を参照して、本発明の技術的アイディアをより詳細に説明する。
【００５８】
[0057]  しかしながら、添付の図面は、本発明の技術的アイディアをより詳細に説明するために示されている１つの例にすぎず、したがって、本発明のアイディアは、添付の図面に限定されない。
【００５９】
[0058]  基本的な六角形を、より一般的な角柱形式に修正することができる。
【００６０】
[0059]  生成する設計に関連する新たな革新的方法を使用し、目的のために異なるレベルの用量、軽航空機、浮力を提供し、結果として生じる設計は、性能と重さに対して最適化され、所望の用途の必要性に応じて固く又は柔軟であることができ、すべて、少ないコストで、空気より軽く、高い安全性の航空機である、柔軟でカスタマイズされたオプションを提供するように設計されている。設計者が規定したパラメータに基づいて最適化された設計解決法を見つけるための計算能力に焦点を合わせた生成する設計プロセスは、設計の品質及び性能を増加させる方法であるだけでなく、製造ストラテジーを最適化する努力をして、コストと素材を劇的に減少させることもできる。
【００６１】
[0060]  いくつかの実施形態において、各水素セル（ＨＣ）のモジュール式構造は、セルの温度及び浮力状態のような関連する物理パラメータを記録する、それ自体の内部マイクロ制御装置を有している。結果として、各水素セル（ＨＣ）は、それがどの状態であるかを知っている。水素セル（ＨＣ）は、ネットワーク通信のように、ワイヤレス配線、又は、水素セル（ＨＣ）間の配線を通して、互いに通信する。これらは、水素セル（ＨＣ）が有する浮力の量、セルの状態を計算するためにセルからのデータを使用する搭載されたコンピュータのように、他のデバイスとも通信できる。セルが空であるが、他は依然として水素を格納している場合、低い容量を有する水素のセル（ＨＣ）が統合及び浮力構造（ＩＢＳ）の一般的な広さに影響を及ぼすことは起こりそうもないことから、軽航空機は停止する必要はない。代わりに、空の水素セルは、単にそれ自体をグループから取り外し、バイパスとして機能する。他が水素を提供することを継続し、空のセルが置き換えられ、水素セル（ＨＣ）が誤作動する場合、航空機を作業室に持って行く必要はない。軽航空機は１つより多くのセルを有することができることから、これは、任意の個々の１つに依存しない。修理に関して、ただ単一の水素のセル（ＨＣ）を置き換えることだけで十分である。
【００６２】
[0061]  多くの実施形態において、スマート制御ネットワークは、必要性を感じ、必要に応じて、容量、温度、圧力、水素、安定性、浮力、及び、飛行制御の制御を提供する、完全な調整を行うだろう。
【００６３】
[0062]  このネットワークは、構造素材に組み込まれるだろう。スマートシステムとして、これらは、環境の認識し、構造にあるレベルの人工知能を与えるセンサとアクチュエータのシステムを使用し、これらがＩＢＳの必要性を適合できるようにする多数の機能を実行することができる。
【００６４】
[0063]  多くの実施形態において、構造は、浮力を制御し、特定の飛行制御、すべてのセンサからのデータを組み合わせるコンピュータ視覚システムに付随する制御システムを提供するための、高度、位置及びアクチュエータのための複数のセンサも備えていてもよく、これは、これらの脆弱性、モジュール、又は、環境におけるイベント又は変更を検出するように意図されているサブシステムを監視し、すべてのセンサからのデータを組み合わせ、情報を他の電子コンポーネントに送る。統合及び浮力構造（ＩＢＳ）は、全体的に冗長なシステムを搭載しており、これは、一方が機能しなくなる場合、もう一方がバックアップの準備ができており、事故に対して保護しなければならないことを意味する。これは、ＩＢＳの冗長機械システム、飛行システム、浮力システム、センサシステム、及び、コンピュータシステムの重要性である。
【００６５】
[0064]  したがって、いくつかの実施形態において、本発明の目的は、構造制御応答、浮力特性に対する、特に、可燃性及び爆発反応による効果に対してより良い保護を有している、スマートシステムを有する浮力プラットフォームの提供である。
【００６６】
[0065]  技術的な利点と効果的なデバイスは、軽航空機の新たな構造的システムの（天気及び圧力需要に対する）安全性及び性能を改善させるための代替策を提供する。スマート構造を設計するための制御及び監視デバイスの使用は、天気及び圧力需要に耐えるためのそれら自体の強度だけでなく、かなりの変形を持続させることなく動的エネルギーが消えるようにするために、このようなデバイス又はシステムにも依存する。制御に加えて、及び、制御に関連して、損害監視の迅速で正確なアセスメントは、最も重要である。これは、（衝撃波の運動エネルギーの伝達と構造への熱拡散を削減する）基礎分離システム、（腱及び支柱を使用して、追加のバッファリングメカニズムを生成するために制御力を適用する）制御システムを表す。
【００６７】
[0066]  いくつかの実施形態において、スマート制御は、軽航空機の浮力を調整し、したがって、−各セルが数秒で変化することができる−スマート水素ネットワークのような動的応答を有し、飛行を通して動的に異なる浮力レベルに反応することができ、これは、大気圧と温度におけるバリエーションの間で、軽航空機の浮力レベルが一定のままであることを意味する。統合及び浮力構造（ＩＢＳ）の目的のうちの１つは、軽航空機の、浮力、圧力、湿度、安定性、及び、飛行制御を制御するために、ネットワークに調節可能なスマートアーキテクチャを設計することである。チャネルのネットワークを通した水素ポンプは、機能モジュールの浮力制御を可能にする。チャネルは、例えば、心血管システムと比較することができる。
【００６８】
[0067]  いくつかの実施形態において、統合及び浮力構造（ＩＢＳ）と応答水素セル（ＨＣ）は、絶縁体、カバ−、及び、（応力及び張力にさらされる）構造保護を、それを通して振動する統合ネットワークと組み合わせ、これは、各ＨＣの特定の必要性を識別し、各ＨＣの特定の必要性に応答できる。
【００６９】
[0068]  いくつかの実施形態において、格子及びハチの巣構造と統合ネットワークは、強度、軽さ、及び、空間の完全な組み合わせを生成するだろう。必要なときのみにこのネットワーク構造は電圧を有し、空間を利用可能に残すことから、これは軽量で、強い。格子構造を使用することにより、構造は、必要な強度を有するが、必要とされるとき、余分な空間をうまく利用することもできる。
【００７０】
[0069]  いくつかの実施形態において、水素セル（ＨＣ）における割れは、統合及び浮力構造（ＩＢＳ）が他の水素セルのチェーンをバックアップとして有していることから、統合及び浮力構造（ＩＢＳ）に損害を与えないだろう。グリッドは、セルからセルに水素を向け直すことができる。量を制御するために、水素を特別なセルに集中させることができる。
【００７１】
[0070]  いくつかの実施形態において、統合及び浮力構造（ＩＢＳ）と呼ばれる構造は、格子構造、空のテンセグリティ又は膜構造、相互接続セルのからなるオープンセル３Ｄ構造である。その過度に低い密度に加えて、素材のセルラアーキテクチャは、圧縮からの回復、高電圧電力吸収、振動又はショックエネルギー緩衝を含む、軽航空機の前例のない機械的挙動を生じさせる。
【００７２】
[0071]  いくつかの実施形態において、改善したシステム性能は、液体水素グリッドのようなシステムを通して向けられる、水素、液体セル、及び、一連のダクトの交換のためのチャネルを使用することにより取得される。
【００７３】
[0072]  いくつかの実施形態において、圧縮された水素を発生させるために、管接続は、少なくとも１つのデバイスから拡張し、浮体上に均一な体積を提供する。
【００７４】
[0073]  いくつかの実施形態において、チャネルは、使用目的に依存して、固い又は柔軟な素材に組み込まれることができる。例えば、格子構造プラットフォームに適している固いものと比較して、整合性と、滑らかで、弾力のあるフィルムの形状とは、膜構造における統合により適している。
【００７５】
[0074]  いくつかの実施形態において、チャネルのような軽い縦方向の統合構造は、パネル間に付加されることができ、大きな鳥かご又は蜘蛛の巣のような構造の外観の内部構造を与える。
【００７６】
[0075]  いくつかの実施形態において、このような構築が可能になる場合、故障又は過度の圧力のケースにおける浮体の分解を回避するために、過剰な伸縮を回避するために、浮体は、圧力安全弁を有することができる。
【００７７】
[0076]  多くの実施形態において、膜のようなコーティングを施されたカバーは、ＵＶ放射、湿度、温度、及び、ガスの漏洩度の量を制御する。
【符号の説明】
【００７８】
１：水素セル
２：強化及び統合構造
３：外壁
４：２次強化及び統合部
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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