(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮揚気体を収容する気嚢の外皮部材の一部を上記気嚢の内部に収納して気嚢容積を可変制御することによって上昇高度を制御する気嚢容積可変機構を備えた飛行船において、
籠状に形成されたケージ構造体と、
該ケージ構造体内に収納されると共に、ケージ構造体の上部に固定され下部には固定されない浮揚気体を収容する風船状の弾性体からなる外皮部材を有する気嚢と、
該気嚢内部に収容され、気嚢の外皮部材の下部に一端が結合された懸吊体を巻き取り及び繰り出して上記外皮部材の一部を気嚢内に収容して気嚢容積を可変制御する気嚢懸吊装置を有する気嚢容積可変機構とを備えたことを特徴とする飛行船。
【請求項２】
上記気嚢容積可変機構は、
気嚢の外皮部材の下部に各々分散して一端が結合された複数の懸吊体と、
該懸吊体を巻き取り及び繰り出す気嚢懸吊装置とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の飛行船。
【請求項３】
上記外皮部材の側部に結合されると共に、基端が上記ケージ構造体の側部に回動可能に軸支された複数の気嚢保持部材を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の飛行船。
【請求項４】
上記気嚢は、
該気嚢の外皮部材に離間して各々配設され、かつ互いに係合可能な係合部材を有するファスナ機構を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の飛行船。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛行船に関し、特に気嚢の容積を可変制御する気嚢容積可変機構を備えた飛行船に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に飛行船における浮上高度を変える方法は、最高浮上高度に耐えるように気嚢の容積を決め、最低浮上高度では浮力が過剰となることから、バラスト重量で補償する方法、或いは浮揚気体の一部を空気と入れ替える方法がある。
【０００３】
これらの方法よると、地上より浮上直後はバラスト法で最低高度にまで浮上し、即ちバラストを捨てながら上昇して最高高度に達した後の下降は、浮揚気体の一部を放出して空気と入れ替えることで行われている。
【０００４】
一方、例えば特開昭５４−７０５９７号公報に開示されるようにバラスト投下及び浮揚気体の放出を要することなく、飛行船の浮上高度を変える気嚢の容積可変機構を備えたものがある。
【０００５】
この容積可変機構は、浮揚気体が収容された気嚢の外皮部材をローラによって巻き取ることにより、或いは対向配置した複数のローラによって気嚢の外皮部材を擦り込んで収納することによって、気嚢容積を小さくして内部圧力を増加させることによって静浮力を減らして飛行船を降下させ、逆に外皮部材を繰り出すことによって気嚢容積を大きくして内部圧力を低下させることによって静浮力の増大を図り、飛行船を浮上せしめるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開昭５４−７０５９７号公報によると、気嚢の外皮部材をローラに巻き取り、或いは繰り出すことによって気嚢容積を変え、気嚢内の内部圧力を増減させて静浮力を制御することによって、バラスト投下及び浮揚気体の放出を要することなく飛行船の浮上高度を変えることができる。
【０００７】
しかし、気嚢の流線形状を損なうことなく気嚢容積を変化させることを目的とし、気嚢全長に亘って連続するローラにより気嚢の外皮部材を巻き取り、或いは対向配置した複数のローラによって外皮部材を擦り込んで収納することにより気嚢容積を可変制御することから、気嚢全長に相当する長尺のローラを要し、特に対をなすローラによって擦り込む際に外皮部材に重なり或いは皺が生じると、円滑な収納が妨げられることが懸念される。
【０００８】
一方、所定の高度で滞空する飛行船である場合には、所定高度と整備等のための地上との往復が主であり、その途中において気嚢の形状を複雑に変化させる必要がなく、また地上付近では突風による影響を回避する必要がある。
【０００９】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、簡素な手段により容易かつ確実に気嚢容積を可変すると共に、地上付近における突風の影響を回避乃至軽減し得る飛行船を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の飛行船の発明は、浮揚気体を収容する気嚢の外皮部材の一部を上記気嚢の内部に収納して気嚢容積を可変制御することによって上昇高度を制御する気嚢容積可変機構を備えた飛行船において、籠状に形成されたケージ構造体と、該ケージ構造体内に収納されると共に、ケージ構造体の上部に固定され下部には固定されない浮揚気体を収容する風船状の弾性体からなる外皮部材を有する気嚢と、該気嚢内部に収容され、気嚢の外皮部材の下部に一端が結合された懸吊体を巻き取り及び繰り出して上記外皮部材の一部を気嚢内に収容して気嚢容積を可変制御する気嚢懸吊装置を有する気嚢容積可変機構とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明によると、一端が外皮部材の下部に結合された懸吊体を気嚢内に設けられた気嚢懸吊装置によって巻き取ることによって外皮部材の下部を気嚢内に引き込み、或いは懸吊体を繰り出すことによって気嚢容積を増大させることから容易かつ確実に気嚢容積の可変制御ができると共に、気嚢容積可変機構の簡素化が得られる。
【００１２】
また、地上付近において、気嚢容積を減ずることによって、ケージ構造体の内部下部は気嚢によって占有されることがなくなり、突風時等に気嚢、ひいては飛行船が風圧を受ける受圧面積が極めて少なくなり、突風による受圧荷重の軽減が得られて、突風に起因する気嚢乃至外皮部材のばたつき等、突風からの影響が回避乃至極めて抑制されて飛行船の安定性が維持されると共に、ケージ構造体に作用する荷重の軽減に伴ってケージ構造体の簡素化及び軽量化が得られる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の飛行船において、上記気嚢容積可変機構は、気嚢の外皮部材の下部に各々分散して一端が結合された複数の懸吊体と、該懸吊体を巻き取り及び繰り出す気嚢懸吊装置を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によると、気嚢の外皮部材の下部が分散された複数の懸吊体によって懸吊されることから、請求項１に加え、より効率的に外皮部材を気嚢内に引き込むことが可能になり、気嚢容積の可変制御が容易に達成できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の飛行船において、上記外皮部材の側部に結合されると共に、基端が上記ケージ構造体の側部に回動可能に軸支された複数の気嚢保持部材を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によると、ケージ構造体の側部に回動自在の気嚢保持部材を設けることから、気嚢保持部材によって外皮部材の過度の撓みが防止されてより高精度でかつ、効率的に気嚢容積の可変制御がもたらされる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の飛行船において、上記気嚢は、該気嚢の外皮部材に離間して各々配設され、かつ互いに係合可能な係合部材を有するファスナ機構を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明によると、外皮部材にファスナ機構を設けることによって、地上付近において、容易かつ確実に気嚢を折り畳んだ状態に保持でき、突風等による影響を回避乃至極めて軽減することができる。
【００１９】
【発明の属する技術分野】
本発明は、飛行船に関し、特に気嚢の容積を可変制御する気嚢容積可変機構を備えた飛行船に関する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による飛行船の実施の形態を図１乃至図１０によって説明する。
【００２１】
図１は飛行船１の概略を示す側面図であり、矢印Ｆ方向は飛行船１の前方方向を示し、図２は図１の矢視Ａ方向から見た後面図である。
【００２２】
飛行船１は略楕円球状の胴体１０を有し、胴体１０の前部両側に各々安定板２及び前方推進装置３が設けられ、後部に操縦舵４及び後方推進装置５等が設けられている。
【００２３】
胴体１０は、図３に示すような直径の異なる円形に形成された複数のフレーム１２を略楕円状に形成された複数の縦通材１３によって繋いで固定した籠状のケージ構造体１１と、図４に示すようにケージ構造体１１内に収納されてヘリウムガス等の浮揚気体が充填される気嚢２０とを有している。
【００２４】
気嚢２０は外皮部材２１によって形成されたいわば風船状であって、膨張した状態で上記ケージ構造体１１内に倣った略楕円球状をなし、複数の部分、本実施の形態では４個所の部分で縊れ、かつ内部が互いに連続する４個の気嚢部分２２に分割されている。
【００２５】
更に、図５に図１のＩ−Ｉ線断面図を示すように上部が前後方向に連続してケージ構造体１１の側部中間位置の対向する縦通材１３に、基端が上下方向に回動自在に軸支されると共に、ケージ構造体１１の内周面形状に倣った円弧状の気嚢保持部材１５を有し、各気嚢保持部材１５は各々気嚢２０の外皮部材２１の側部に固着される。
【００２６】
これらの気嚢保持部材１５は、図５に示す略ケージ構造体１１の内周に倣った下降位置と、図６に示すように対向配置された気嚢保持部材１５の先端が互いに近接する上昇位置との間で回動可能であって、上昇位置における気嚢保持部材１５とケージ構造体１１によって囲まれる容積が地上付近で必要な気嚢容積になり、このときの対向する気嚢保持部材１５は互いに接触しない長さに設定されている。
【００２７】
気嚢２０内には気嚢容積可変機構３０が設けられている。この気嚢容積可変機構３０は、ケージ構造体１１の上部に固定された複数の気嚢懸吊装置３１（１つのみ図示）を有し、気嚢懸吊装置３１には電動ウィンチ（図示せず）と該電動ウィンチに巻き取られ、或いは繰り出される複数本の懸吊体、例えばワイヤ３２とが備えられ、各ワイヤ３２の先端は所定間隔に分散されて気嚢保持部材１５間において気嚢２０の外皮部材２１に各々結合される一方、ワイヤ３２には常時電動ウィンチによって張力が付与されている。このワイヤ３２の先端と外皮部材２１との結合は、外皮部材２１の内面に前後方向に延在にて設けられた補強部材（図示せず）にワイヤ３２の先端を結合することによってなされている。
【００２８】
気嚢２０は、図６、図７に係合状態の要部拡大図、図８に図７に矢視Ｂ方向からの平面図を示すように、一対の係合片３６、３７及び、開閉器３８を備えたファスナ機構３５を有している。
【００２９】
係合片３６及び３７は、互いに対向する断面略Ｌ字状で、各々互いに離間した外皮部材２１の部位に前後方向に沿って延在して基部３６ａ、３７ａが結合されると共に、互いに係合可能な係合部３６ｂ、３７ｂが延設されている。
【００３０】
一方開閉器３８は、断面略コ字状であって、係合片３６、３７の係合部３６ｂと３７ｂの両側面に各々圧接して転動するローラ３８ａ及び分離片３８ｂを備え、例えば図８において矢印Ｃ方向に開閉器３８を移動することによって係合片３６、３７の両側面を対向するローラ３８ａによって押圧して互いの係合部３６ｂと３７ｂを連続的に係合せしめ、矢印Ｄ方向に移動することによって互いの係合部３６ｂと３７ｂの間に進入する分離片３８ｂによって互いの係合を解除するように形成されている。また、開閉器３８は、内蔵された電動モータ等の駆動手段或いは、手動によって移動され、かつ解放時には気嚢２０の縊れ部に位置する。この状態を図９に示し、図１０に図９のＥ−Ｅ船断面図を示すように気嚢２０が折り畳まれた状態となる。
【００３１】
飛行船１には、上記前方推進装置２及び後方推進装置４及び、これらの推進装置２及び４を駆動する電動モータ、操縦舵３を駆動するアクチュエータ及び、飛行船１の位置を把握するＧＰＳ装置、風速計、高度計等の計測器が設けられ、これら計測器からの信号を処理して駆動装置に信号を発信する制御器と、地上と信号を送受信する送受信機とを備えている。
【００３２】
次に上記のように構成された飛行船１の作動について説明する。
【００３３】
飛行船１は、地上付近における例えば係留状態では、ファスナ機構３５の両係合片３６と３７が互いに係合して図９及び図１０に示すように、係合片３６と３７との間の外皮部材２１の一部が気嚢２０内に収納されると共に、気嚢２０がケージ構造体１１の内部上方に小さく折り畳まれて収納された状態に維持されている。
【００３４】
この結果、気嚢２０の断面積が小さく設定され、ケージ構造体１１の内部下部は気嚢２０によって占有されることがない。従って、突風時等に気嚢２０、ひいては飛行船１が風圧を受ける受圧面積が極めて少なくなり、いわゆる突風荷重の低減が得られ、突風に起因する気嚢２０乃至外皮部材２１のばたつき等の、突風からの影響が回避乃至極めて抑制されて飛行船１が安定した状態に維持される。
【００３５】
飛行船１の上昇は、先ずファスナ機構３５の係合片３６と３７の結合が解除された、即ちファスナ機構３５が開いた状態でかつ、気嚢懸吊装置３１の電動ウィンチによってワイヤ３２に気嚢２０が垂れ下がらない程度の張力が付与された状態で、上昇に必要な浮揚気体を気嚢２０内部に充填して飛行船１の上昇を開始する。
【００３６】
飛行船１の上昇に従って、大気の比重が減少すると共に、外気圧が低下する。この外気圧の低下に伴って飛行船１の気嚢２０の内圧によってワイヤ３２を電動ウィンチから引き出しつつ気嚢２０が膨張し、浮力が確保されて上昇を続ける。
【００３７】
所望の高度に飛行船１が確実に上昇できるように飛行船１の気嚢容積と浮揚気体の量を所望高度より若干高い程度に設定し、所定高度に達した後、電動ウィンチによってワイヤ３２を巻き上げて気嚢２０を収縮させて気嚢容積を減少させ空中に滞空する。
【００３８】
一方、飛行船１を下降させるには、電動ウィンチによりワイヤ３２を巻き上げて気嚢２０を収縮することによって気嚢容積を減少させて降下を開始する。或いは浮揚気体を必要量残して気嚢２０外に放出して降下を開始する。
【００３９】
電動ウィンチによるワイヤ巻き上げトルクは、飛行船１の降下中も降下開始時の値を保持した状態を維持しておく。飛行船１の降下につれて外圧が上昇することから気嚢２０は圧縮されて外皮部材２１が弛み、外皮部材２１がワイヤ３２を介して電動ウィンチにより巻き上げられて図６に示すように次第に畳まれて収納されていく。
【００４０】
また、飛行船１が上昇或いは下降の途中で停留したり、降下速度が過大であるときには、電動ウィンチによるワイヤ３２の巻上げ力を調整して気嚢容積を増減させて下降速度を調整する。
【００４１】
これらの気嚢容積の可変制御は、ケージ構造体１１の側部に回動自在の気嚢保持部材１５を設けることから、気嚢保持部材１５によって外皮部材２１の過度の撓みが防止されてより高精度でかつ、効率的に行われる。
【００４２】
従って、本実施の形態における飛行船１によると、飛行船１の気嚢容積が地上付近において最小であり、上昇するにつれて気嚢容積が増大する可変構造とし、電動ウィンチにより巻上げられるワイヤ３２の先端を、気嚢２０の下部範囲における外皮部材２１の複数箇所に結合して常にワイヤ３２に張力を付与して弛んだ外皮部材２１を引き込み折り畳む構造とすることから、特別な加工部品等が不要で構成の簡素化及び、可変制御の簡素化が得られる気嚢可変機構の飛行船１が達成できる。また、気嚢２０の可変容積により地上付近での突風荷重の低減がえられ、気嚢２０を保持するケージ構造１０の簡素化及び軽量化がもたらされる。
【００４３】
上記実施の形態では、気嚢容積可変機構３０の懸吊体としてワイヤ３２を用いたが、ワイヤ３２に代えて強化繊維からなる細線等を用いることも可能であり、本発明は上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明した本発明の飛行船によると、浮揚気体を収容する気嚢の外皮部材の一部を上記気嚢の内部に収納して気嚢容積を変えて上昇高度を制御する気嚢容積可変機構を備えた飛行船において、一端が外皮部材の下部に結合された懸吊体を気嚢内に設けられた気嚢懸吊装置によって巻き取り、或いは繰り出すことによって外皮部材の下部を気嚢内に引き込み、或いは引き込みを解除することによって気嚢容積を増大させることから、容易かつ確実に気嚢容積の可変制御ができると共に、気嚢容積可変機構の簡素化が得られる。
【００４５】
また、地上付近において、気嚢容積を減ずることによって、ケージ構造体の内部下部は気嚢によって占有されることがなくなり、突風時等に気嚢、ひいては飛行船が風圧を受ける受圧面積が極めて少なくなり、突風からの影響が回避乃至極めて抑制されて飛行船の安定した状態が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施の態様の概略を示す飛行船の側面図である。
【図２】図１の矢視Ａ方向から見た後面図である。
【図３】ケージ構造体を示す側面図である。
【図４】気嚢を示す側面図である。
【図５】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】同じく、気嚢可変容積を説明する説明図である。
【図７】同じく、ファスナ機構を示す要部拡大図である。
【図８】図７の矢視Ｂ方向からの平面図である。
【図９】気嚢が折り畳まれた状態示す断面図である。
【図１０】図９のＥ−Ｅ線断面図である。
【符号の説明】
１      飛行船
１０      胴体
１１      ケージ構造体
１２      フレーム
１３      縦通材
１５      気嚢保持部材
２０      気嚢
２１      外皮部材
２２      気嚢部分
３０      気嚢容積可変機構
３１      気嚢懸吊装置
３２      ワイヤ（懸吊体）
【図１】
0004106414.tif 000002
【図２】
0004106414.tif 000003
【図３】
0004106414.tif 000004
【図４】
0004106414.tif 000005
【図５】
0004106414.tif 000006
【図６】
0004106414.tif 000007
【図７】
0004106414.tif 000008
【図８】
0004106414.tif 000009
【図９】
0004106414.tif 000010
【図１０】
0004106414.tif 000011