(57)【要約】【課題】液体を動作流体とした操舵性の良い姿勢制御装置を搭載した飛行船を提供する。【解決手段】機体の前方、中央、後方にタンク６，７，８を配し、パイプ９，１０を介してタンク間で水を移動させる。水の移動は、昇降装置１８による中央タンク７の昇降動作とパイプ９，１０に設けた開閉バルブの開閉動作により行う。【選択図】図１
2007176279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する複数のタンクが機体の前後方向に設置され、前記複数のタンク間で前記液体を移動させる装置が搭載された飛行船。
【請求項２】
前後の配置関係にある２つのタンクを繋ぐパイプと、前記パイプにより繋がれた前のタンクと後ろのタンクとを相対的に上下に移動する装置とを備えることを特徴とする請求項１記載の飛行船。
【請求項３】
請求項３記載の発明は、前記タンクが機体の中央、前方及び後方に設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の飛行船。
【請求項４】
前記タンクとして、機体の中央に設置された中央タンクと、前記中央タンクより前方に設置された前方タンクと、前記中央タンクより後方に設置された後方タンクとを有し、
前記中央タンクと前記前方タンクとを繋ぎ、開閉バルブが設けられたパイプと、
前記中央タンクと前記後方タンクとを繋ぎ、開閉バルブが設けられたパイプと、
前記中央タンクを前記前方タンク及び前記後方タンクより低い位置から高い位置まで昇降する昇降装置と、
前記開閉バルブの開閉動作及び前記昇降装置の昇降動作を制御する制御装置とが備えられた請求項１に記載の飛行船。
【請求項５】
前記タンクとこれに流入する前記液体との衝撃を緩和するダンパーが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載の飛行船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行船の姿勢制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に記載されるように、機体に浮揚ガスとしてヘリウムガスを収容するとともに、バロネットと呼ばれる吸排気可能な空気嚢が機体の前後に備えられた飛行船が知られる。このような飛行船では、バロネット内の空気を吸排気することにより、前後の重量バランスを変化させて機体のピッチ角を制御する。
【０００３】
また従来、飛行船の安定や上昇を制御するためのバラストとして水バラストをゴンドラ底部などに搭載することが行われている。
【特許文献１】特開２００１−１３０４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のバロネットによる姿勢制御では、動作流体が空気であり、制御に対する応答が比較的ゆっくりしている。
【０００５】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、液体を動作流体とした操舵性の良い姿勢制御装置を搭載した飛行船を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、液体を収容する複数のタンクが機体の前後方向に設置され、前記複数のタンク間で前記液体を移動させる装置が搭載された飛行船である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前後の配置関係にある２つのタンクを繋ぐパイプと、前記パイプにより繋がれた前のタンクと後ろのタンクとを相対的に上下に移動する装置とを備えることを特徴とする請求項１記載の飛行船である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記タンクが機体の中央、前方及び後方に設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の飛行船である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、前記タンクとして、機体の中央に設置された中央タンクと、前記中央タンクより前方に設置された前方タンクと、前記中央タンクより後方に設置された後方タンクとを有し、
前記中央タンクと前記前方タンクとを繋ぎ、開閉バルブが設けられたパイプと、
前記中央タンクと前記後方タンクとを繋ぎ、開閉バルブが設けられたパイプと、
前記中央タンクを前記前方タンク及び前記後方タンクより低い位置から高い位置まで昇降する昇降装置と、
前記開閉バルブの開閉動作及び前記昇降装置の昇降動作を制御する制御装置とが備えられた請求項１に記載の飛行船である。
【００１０】
請求項５記載の発明は、前記タンクとこれに流入する前記液体との衝撃を緩和するダンパーが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一記載の飛行船である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、機体の前後方向に設置されたタンク間で液体を移動させることにより、機体の重心が移動し、機体のピッチ角を制御することできるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１３】
図１(a)は、本実施形態のピッチ制御装置の構成図である。図１(b)は、本実施形態の飛行船１の断面図である。
本実施形態の飛行船１は、ヘリウムガス室などが含まれる外皮２内に前後のバロネット３，４を備える。また、飛行船１のゴンドラ５内には、図１(a)に示す前方タンク６、中央タンク７、後方タンク８及びパイプ９，１０が設けられている。
【００１４】
中央タンク７は、機体１の中央に配置される。前方タンク６は機体前方に、後方タンク８は機体後方に配置される。前方タンク６と後方タンク８はほぼ同じ高さに設置される。
中央タンク７と前方タンク６とはパイプ９により繋がれる。すなわち、パイプ９を介して中央タンク７内の空間と前方タンク６内の空間が繋がれ、パイプ９を介して両タンク６，７間の液体の流通が可能である。
同様に、中央タンク７と後方タンク８とはパイプ１０により繋がれる。パイプ１０を介して中央タンク７内の空間と後方タンク８内の空間が繋がれ、パイプ９を介して両タンク７，８間の液体の流通が可能である。
尚、中央タンク７が配置される機体１の中央とは、中央タンク７で液体を全て保持し、それぞれのバロネットに設計値通りの空気を充填して滞空したとき機体１は水平に維持される位置であり、本願では、液体を入れた中央タンク７の重心は機体１の重心と略同じ鉛直線を持つ。液体の量、前後タンク６、８の位置は機体１の規模や特性により適宜設定される。
【００１５】
パイプ９，１０は可撓性のあるパイプ（チューブ）である。
パイプ９，１０にはそれぞれ開閉バルブ１１，１２が設けられている。開閉バルブ１１，１２にはそれぞれ流量計が付設されている。
【００１６】
また、中央タンク７を昇降する昇降装置１８が設けられている。昇降装置１８は、例えば、定滑車を介して中央タンク７を吊るワイヤと、そのワイヤを捲回する回転ドラムと、回転ドラムを駆動するモータ等により構成する。昇降装置１８は、中央タンク７を前方タンク６及び後方タンク８より低い位置から高い位置まで昇降する。飛行船特有のゆっくりした動きに対応できれば良いので、昇降装置１８は小型、小電力のもので足りる。
【００１７】
制御装置１７は、開閉バルブ１１，１２の開閉動作、昇降装置１８の昇降動作及びバロネット３，４の吸排気動作を制御する。また、制御装置１７は開閉バルブ１１，１２に設けられた流量計から計測値を得る。
【００１８】
パイプ９の前方タンク６の近傍にダンパー１３が設けられる。パイプ９の中央タンク７の近傍にダンパー１４が設けられる。パイプ１０の中央タンク７の近傍にダンパー１５が設けられる。パイプ１０の後方タンク８の近傍にダンパー１６が設けられる。
【００１９】
ダンパー１３〜１６は、図２に示すように同構造に構成される。図２(a)は、ダンパー部のパイプ軸方向の断面図、(b)は、図(a)におけるＢ−Ｂ線断面図である。
図２に示すように、パイプ端部３０の外周に係止されたスプリング２１と、パイプ端部３０及びパイプ端部３１を接続し、スプリング２１によって弾性支持されながらパイプ軸方向にスライド移動するシリンダ２２とが設けられている。
パイプ端部３０内には狭小部３２が形成されている。シリンダ２２内にはブロック２３が支持部材２４，２５によってシリンダ２２の内壁に繋がれ、シリンダ２２の中央に保持されている。図２(b)に示すように、シリンダ２２とブロック２３及び支持部材２４，２５との間には、隙間２６，２７が空けられている。シリンダ２２の矢印ａ方向への移動に伴って、ブロック２３が狭小部３２に近づき流路が狭められる。したがって、矢印ａ方向の流れについては運動エネルギーを抑え、ダンパーの機能を奏する。
図２(a)における矢印ａに対するダンパーの向きが、図１(a)におけるダンパー１３の傍らに示す矢印ａに対するダンパー１３の向きに一致するようにダンパー１３を配置する。他のダンパー１４〜１６も同様に配置する。
【００２０】
次に、ピッチ角の制御内容につき説明する。動作液体は水とする。
（１）いま、中央タンクに水が貯まっているとする。前方へ重心を移動する場合、制御装置１７は、開閉バルブ１１を開き、開閉バルブ１２を閉じ、その状態で昇降装置１８を制御して中央タンク７を前方タンク６より高い位置まで上昇させる。これにより、中央タンク７内の水がパイプ９を通って前方タンク６に移動し、機体の重心が前方に移動する。従って、機首を下げる方向へ機体を傾ける重力が作用する。
前方タンク６に流入する水は、直前のダンパー１３によって運動エネルギーが抑えられ、前方タンク６に流入する水の前方タンク６に対する衝撃が緩和される。これにより、タンク間の水の移動に伴う振動が抑えられ、機体の安定が図れる。
制御装置１７は、開閉バルブ１１に付設された流量計の計測値から計算した水の移動量が目標の値になるように適時に開閉バルブ１１を閉じて水の移動を止める。
【００２１】
（２）上記（１）の実行後、重心を機体後方へ移動させる場合は以下の制御が実行される。
すなわち、制御装置１７は、開閉バルブ１１を開け、開閉バルブ１２を閉め、その状態で昇降装置１８を制御して中央タンク７を前方タンク６より低い位置まで下降させる。これにより、前方タンク６内の水がパイプ９を通って中央タンク７に移動する。ここでは、中央タンク７に流入する水の中央タンク７に対する衝撃はダンパー１４の作用により緩和される。
次に、制御装置１７は、開閉バルブ１１に付設された流量計の計測値から計算した水の移動量が目標の値になるように適時に開閉バルブ１１を閉じて水の移動を止める。
次に、制御装置１７は、開閉バルブ１１を閉め、開閉バルブ１２を開け、その状態で昇降装置１８を制御して中央タンク７を後方タンク８より高い位置まで上昇させる。これにより、中央タンク７内の水がパイプ１０を通って後方タンク８に移動する。ここでは、後方タンク８に流入する水の後方タンク８に対する衝撃はダンパー１６の作用により緩和される。
次に、制御装置１７は、開閉バルブ１２に付設された流量計の計測値から計算した水の移動量が目標の値になるように適時に開閉バルブ１２を閉じて水の移動を止める。
以上により、機体の重心は後方に移動し、機首を上げる方向へ機体を傾ける重力が作用する。
【００２２】
（３）上記（２）の実行後、重心を中央に移動させる場合は以下の制御が実行される。
すなわち、制御装置１７は、開閉バルブ１１を閉じ、開閉バルブ１２を開き、その状態で昇降装置１８を制御して中央タンク７を後方タンク８より低い位置まで下降させる。これにより、後方タンク８内の水がパイプ１０を通って中央タンク７に移動し、機体の重心が後方から中央に移動する。
ここでは、中央タンク７に流入する水の中央タンク７に対する衝撃はダンパー１５の作用により緩和される。
次に、制御装置１７は、開閉バルブ１２に付設された流量計の計測値から計算した水の移動量が目標の値になるように適時に開閉バルブ１２を閉じて水の移動を止める。
【００２３】
以上の要領で、本実施形態の飛行船１はピッチ角を自在に制御することができる。また、本実施形態の飛行船１は、以上のピッチ角制御に併せてバロネット３，４の空気の吸排気によるピッチ角制御を実行し、効率の良いピッチ角制御を実行する。
【００２４】
以上の実施形態に拘わらず、タンクを２つとし、機体の前方及び後方に配しても良い。
しかし、本実施形態によれば、タンクが機体中央にも設置されるので、重心を機体中央に制御することが容易である。
また、本実施形態によれば、中央タンクのみに昇降装置を装備すればよいので、簡素な構造で実現できるとともに、昇降装置を長大化させることなく機体中央に設置することができるから、昇降装置の重量によって機体前後の重量バランスを崩すことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】(a)は、本発明の一実施形態に係るピッチ制御装置の構成図である。(b)は、飛行船の断面図である。
【図２】(a)は、ダンパー部のパイプ軸方向の断面図、(b)は、(a)におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１     飛行船
２     外皮
３，４ バロネット
５     ゴンドラ
６     前方タンク
７     中央タンク
８     後方タンク
９，１０      パイプ
１１，１２    開閉バルブ
１３-１６     ダンパー
１７   制御装置
１８   昇降装置
２１   スプリング
２２   シリンダ
２３   ブロック
２４，２５    支持部材
２６，２７    隙間
３０   パイプ端部
３１   パイプ端部
３２   狭小部
【図１】
2007176279.tif 000003
【図２】
2007176279.tif 000004