(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外皮膜材によって風船状に形成されて浮揚気体を収容する気嚢と、
該気嚢の外皮膜材に沿って交差して配設された複数の索体とを有し、
上記複数の索体によって外皮膜材の形状を拘束すると共に、上記複数の索体にによって囲まれた複数の外皮膜材部分が各々外側に膨出する分割曲面を形成したことを備えたことを特徴とする飛行船。
【請求項２】
上記複数の索体は、
上記外皮膜材に沿って気嚢の前後方向に延在して外皮膜材の変形を拘束する複数の経線索体と、
該経線索体と交差すると共に、上記外皮膜材に沿って気嚢の円周方向に延在して外皮膜材の変形を拘束する複数の緯線索体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】
上記経線索体と緯線索体との交差部は、
上記経線索体が挿通する管状の経線索体保持部と上記緯線索体が挿通する管状の緯線索体保持部とが交差して結合された索体保持手段によって上記外皮膜材に固定されたことを特徴とする請求項２に記載の飛行船。
【請求項４】
上記経線索体は、上記外皮膜材に結合して延在し、
上記緯線索体は、上記外皮膜材から離反して張設されたことを特徴とする請求項３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、特に浮揚気体が収容される気嚢の外皮膜材の形状を拘束する索体を備えた飛行船に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、飛行船は、大きな滑走路や飛行場を必要とせず、騒音の発生が比較的少なく、低速飛行が可能であることから、比較的低高度（高度数ｋｍ以下）で主に、日中における広告宣伝、イベント中継、監視、警戒警備、輸送や観光用等に使用されている。
【０００３】
このような比較的低高度で使用される飛行船は、例えば船体内部にヘリウムガス等の浮揚気体を貯留する気嚢を有し、この気嚢内の前部及び後部に船体のバランスを保つ前方バロネット及び後方バロネットが各々設けられ、薄膜によって形成されたこれら前方バロネットと後方バロネットの容積を変えることによって、気嚢内の浮揚気体の容積を可変制御して浮力を調整するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような比較的低高度で使用される飛行船は、浮揚気体によって占められる容積が、船体全体の容積に比べ比較的少なく、また、雲や大気によって太陽光が吸収されて飛行船への照射強度が減衰されることから、日射による浮揚気体の温度上昇が抑制される。この結果、温度上昇に起因する気嚢内の圧力上昇は、船体内で気嚢を膨張させることで回避できる。
【０００５】
しかし、例えば成層圏以上の高々度（例えば高度１７ｋｍ以上）に浮上させて、昼夜連続して長期間滞空させて使用する際には、高々度で雲がなく、また大気が希薄であることから飛行船は日中太陽光の照射に直接曝され、船体内部容積の大半を占める浮揚気体が加熱されて膨張しようとする。ここで、船体の外形形状、換言すると気嚢の外形形状を一定に維持すると気嚢内の圧力が約５〜６倍に上昇することが懸念される。
【０００６】
このため、仮に従来型の低高度で使用される飛行船を成層圏まで上昇させるには、５〜６倍の内圧に耐える気嚢の外皮膜材の強度が要求される。この結果、外皮膜材の厚さが５〜６倍となり、船体重量の大半を占める外皮膜材の重量増加に起因して船体全体の重量が大幅に増大する。この重量増大により浮揚気体による浮力が相殺される結果、大きな浮力が必要になり気嚢が大きくなり、船体が大型化して設計・製造及び運行上の困難を招く要因となる。
【０００７】
なお、昨今、成層圏を浮遊する大型の観測気球において、図１６に側面図を示し、かつ図１７に図１６のＩＸ−ＩＸ線断面図を示すように気嚢１０１の外皮部材１０２の外表面に頂端から下端に亘って張設する索体１０３によって連続する複数の分割曲面１０２ａに区分してパンプキン形状に形成することによって、外皮膜材１０２の表面曲率を小さくして外皮膜材１０２に生じる張力の減少を図ることによって、気嚢１０１の内部と外部との差圧に対する耐圧を確保するスーパープレッシャー型気球があるが飛行船のような流線形の気球は具現化されていない。
【０００８】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、重量の増大を招くことなく気嚢の内部と外部との差圧に対する耐圧を確保すると共に、十分な浮力能力が得られる飛行船を提供することにある。
【０００９】
【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に記載の飛行船は、外皮膜材によって風船状に形成されて浮揚気体を収容する気嚢と、該気嚢の外皮膜材に沿って交差して配設された複数の索体とを有し、上記複数の索体によって外皮膜材の形状を拘束すると共に、上記複数の索体にによって囲まれた複数の外皮膜材部分が各々外側に膨出する分割曲面を形成したことを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によると、気嚢の内部と外部との差圧により外皮膜材に作用する内圧が複数の索体によって分担支持され、かつ外皮膜材の変形が拘束されて気嚢の形状が保持されると共に、曲面を有する多数の分割曲面によって気嚢が形成されることから内圧に対する外皮膜材の張力が減少せしめられ、強度の低い薄膜によって外皮膜材を形成することが可能になり、重量の軽減がもたらされて浮揚気体による浮力能力が向上する。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の飛行船において、上記複数の索体は、上記外皮膜材に沿って気嚢の前後方向に延在して外皮膜材の変形を拘束する複数の経線索体と、該経線索体と交差すると共に、上記外皮膜材に沿って気嚢の円周方向に延在して外皮膜材の変形を拘束する複数の緯線索体とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によると、気嚢の内部と外部との差圧により外皮膜材に作用する内圧が複数の経線索体及び緯線索体によって分担され、特に円周方向に張設された緯線索体によって気嚢の縦断面形状の変形が拘束されて気嚢の形状が保持される。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２に飛行船において、上記経線索体と緯線索体との交差部は、上記経線索体が挿通する管状の経線索体保持部と上記緯線索体が挿通する管状の緯線索体保持部とが交差して結合された索体保持手段によって上記外皮膜材に固定されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によると、経線索体及び緯線索体の交差部が、管状の経線索体保持部及び緯線索体保持部に挿通して支持されることから、経線索体及び緯線索体の交差部における過度の曲げ荷重の発生が抑制され、経線索体及び緯線索体に対する要求強度の低減が得られると共に、経線索体及び緯線索体の耐久性の向上が得られる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項３の飛行船において、上記経線索体は、上記外皮膜材に結合して延在し、上記緯線索体は、上記外皮膜材から離反して張設されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によると、緯線索体が外皮膜材に接合されることなく張設されることから、各分割曲面の前後方向の曲率半径が大きくなり、互いに滑らかに連続形成され、分割曲面に発生する応力が抑制されて外皮膜材の耐久性が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施の形態）
以下、本発明の飛行船の第１実施の形態を図１乃至図１２によって説明する。
【００１８】
図１は、飛行船１の概要を示す側面図であり、２は外皮膜材３によって横長の略楕円球状乃至紡錘形状等の流線型に形成されてヘリウムガス等の浮揚気体が収容される気嚢である。
【００１９】
気嚢２には、その気嚢２の前端と後端との間を連結する方向、いわゆる経線方向に外皮膜材３に沿って略等間隔で複数本、本実施の形態では１６本の経線索体１１が張設されている。一方、気嚢２の内部圧力に対して比較的張力が大となる前後方向の中央部分には、気嚢２の円周方向、いわゆる緯線方向に外皮膜材３に沿って間隔を介して複数本、本実施の形態では８本の緯線索体１２が並設され、外皮膜材３の前後方向中央部は格子状に配設された複数の経線索体１１と緯線索体１２によって複数の分割曲面４に区画されている。これら経線索体１１及び緯線索体１２は、細線、例えば細いロープ等によって形成される。
【００２０】
従って、経線索体１１及び緯線索体１２が配置される外皮膜材３の部位は、経線索体１１及び緯線索体１２によって形状変形が拘束されることから、気嚢２の内部と外部の差圧に起因して図１及び図１のＩ−Ｉ線断面図を図２に示すように各分割曲面４の中央部が球面状に膨出する。
【００２１】
各分割曲面４の曲率半径ｒは、例えば従来の気嚢の円断面の半径Ｒの１０分の１程度に設定することで、高い内部圧力に耐えるように形成されている。ここで、分割曲面４における曲率ｒと外皮膜材３の円周方向に生じる張力Ｔとの関係について、図３に示す図２のＡ部拡大図によって説明する。
【００２２】
一般に外皮膜材３の円周方向に生じる張力Ｔは、フープ力と称され、外皮膜材３の内部と外部との差圧をΔｐ、曲率半径をｒとすると、Ｔ＝Δｐ．ｒの関係があり、曲率半径ｒを小さくすることで、張力Ｔが減少してより高い内部と外部の差圧Δｐに外皮膜材３が耐え得る。
【００２３】
図４は、分割曲面４の詳細を示す図１のＢ部拡大斜視図であって、各分割曲面４の相対する２辺は、気嚢２の経線方向に延在する経線索体１１によって保持され、他の相対する２辺は緯線方向に延在する緯線索体１２によって保持されると共に、分割曲面４の各隅部は、経線索体１１と緯線索体１２の交差部によって保持される。
【００２４】
経線索体１１による分割曲面４の保持は、図５に図４のＩＩ−ＩＩ線断面図を示すように、互いに隣接する分割曲面４の間に経線索体１１が配置され、外皮膜材３の内側及び外側から各々隣接する分割曲面４の端部間を補強用テープ１３によって接着することによって行われる。同様に緯線索体１２による分割曲面４の保持は、図６に図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示すように、隣接する分割曲面４の間に緯線索体１２が配置され、外皮膜材３の内側及び外側から隣接する分割曲面４の端部間を補強用テープ１３によって接着することによって行われる。
【００２５】
経線索体１１と緯線索体１２の交差部には、経線索体１１及び緯線索体１２を保持する索体保持手段として機能する索体保持用金具１５が外皮膜材３に固定されて配置されている。索体保持用金具１５は、図７に要部斜視図を示し、図８に図７のＩＶ−ＩＶ線断面図を示すように経線索体１１を挿通保持する管状の経線索体保持部１６と、この経線索体保持部１６に交差して緯線索体１２を挿通保持する管状の緯線索体保持部１７が近接して結合された略十字状に形成され、経線索体保持部１６及び緯線索体保持部１７に各々経線索体１１と緯線索体１２を挿通することによって相対位置が保持される。
【００２６】
更に、経線索体１１及び緯線索体１２が分割曲面４に密着して張設されるように経線索体保持部１６及び緯線索体保持部１７が緩やかに湾曲形成され、経線索体１１及び緯線索体１２の交差部における過度の曲げ荷重の発生を抑制して経線索体１１及び緯線索体１２に対する要求強度の低減を図り、経線索体１１及び緯線索体１２の耐久性の向上を図ると共に、分割曲面４の隅部に生じる荷重集中を抑制して外皮膜材３の耐久性を向上させている。
【００２７】
このように形成された飛行船１は、気嚢２の内部と外部との差圧により外皮膜材３に作用する内圧が複数の経線索体１１及び緯線索体１２によって分担されと共に、特に円周方向に張設された緯線索体１２によって気嚢２の縦断面形状の変形が拘束されて気嚢２を安定した所望の形状に維持している。
【００２８】
更に、曲率半径の小さい曲面を有する多数の分割曲面４によって気嚢３が形成されることから内圧に対する外皮膜材３の張力が減少せしめられる。この結果、強度の低い薄膜によって外皮膜材３を形成することが可能になり、外皮膜材３の重量軽減が可能になる。ここで、船体構造の大部分を占める外皮膜材３の重量軽減総和に対して、付加された経線索体１１、緯線索体１２及び索体保持用金具１５等の重量増加は極めて微少であり、重量の増大を招くことなく十分な浮揚気体による浮力能力が得られ、軽量化の効果は極めて有効的である。
【００２９】
特に、成層圏において太陽光に直接曝され、気嚢３内の浮揚気体が加熱されて気嚢３内の内圧が大幅に上昇する成層圏用飛行船において、浮揚気体の容積増加を防ぎ、十分な浮力能力を確保することができる。
【００３０】
（第２実施の形態）
次に、図９乃至図１３によって本発明の第２実施の形態を説明する。なお、図９乃至図１３において、上記図１乃至図８と対応する部分に同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略し、異なる部分を主に説明する。
【００３１】
図９は、上記図７に対応する索体保持金具２０を示す要部斜視図であり、図１０は図９のＶ−Ｖ線断面図である。この索体保持金具２０は、経線索体１１を挿通保持する管状の経線索体保持部２１と、この経線索体保持部２１と交差して緯線索体１２を挿通保持する緯線索体保持部２２が近接して結合された略十字状に形成されている。
【００３２】
経線索体保持部２１は、経線索体１１が分割曲面４に密着して張設されるように緩やかに湾曲生成され、経線索体１１は、図９のＶＩ−ＶＩ線断面図を図１１に示すように隣接する分割曲面４の間に配置され、外皮膜材３の内側及び外側から隣接する分割曲面４の端部間を補強用テープ１３によって接着することによって外皮膜対３に結合されている。
【００３３】
一方、緯線索体１２は、索体保持金具２０の緯線索体保持部２２に挿通保持され、図１２、図１３に各々図９のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図を示し、かつ図１４に気嚢２の縦断面図を示すように外皮膜材３に密着することなく、各索体保持用金具２０間において、外皮膜材３から離反した多角形に張設される。従って、図１２及び図１３に示すように各分割曲面４は、上記第１実施の形態に比べ、経線方向における曲率半径が大きくなり、互いに滑らかに連続形成されて隣接する分割曲面４の接合部に発生する応力が抑制されることから、第１実施の形態に加え、外皮膜材３の耐久性が向上する。
【００３４】
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。例えば、上記各実施の形態では前後方向の中央部にのみ複数の緯線索体１２を気嚢２の円周方向に配置したが、前後方向全体に亘って経線索体１２を配置することによって図１５に示すように気嚢２全体に分割曲面４を形成することも可能であり、また、経線索体１１及び緯線索体１２の数を適宜増減することによって、分割曲面４の曲率半径を適宜変更して外皮膜材３の張力を可変設定することができる。
【００３５】
更に、上記各実施の形態では気嚢２の前後方向及び円周方向に沿って経線索体１１及び緯線索体１２を配置したが、気嚢２の外皮膜材３に沿って交差する螺旋状に索体を配置して、分割曲面を形成することも可能であり、また索体を網目状に配置して分割曲面を形成することも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明した本発明の飛行船によると、複数の索体によって外皮膜材の形状を拘束すると共に、索体によって囲まれた複数の外皮膜材部分が各々外側に膨出した分割曲面を形成するように構成することから、気嚢の内部と外部との差圧により外皮膜材に作用する内圧が複数の索体によって分担支持され、かつ、外皮膜材の変形が拘束されて気嚢の形状が安定した状態に維持されると共に、曲面を有する多数の分割曲面によって気嚢が形成されることから内圧に対する外皮膜材の張力が減少せしめられ、強度の低い薄膜によって外皮膜材を形成することが可能になり、飛行船の重量の軽減がもたらされて浮揚気体による浮力能力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による飛行船の第１実施の形態の概要を示す側面図である。
【図２】同じく、図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】同じく、図２のＡ部拡大図である。
【図４】同じく、図１のＢ部拡大図である。
【図５】同じく、図４のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図６】同じく、図４のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図７】同じく、索体保持用金具の概要を示す要部斜視図である。
【図８】同じく、図７のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図９】本発明による飛行船の第２実施の形態に使用される索体保持金具の概要を示す要部斜視図である。
【図１０】同じく、図９のＶ−Ｖ線断面図である。
【図１１】同じく、図９のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図１２】同じく、図９のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図１３】同じく、図９のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図１４】同じく、気嚢の縦断面図である。
【図１５】他の形態を示す飛行船の概要を示す全体斜視図である。
【図１６】観測気球の概要を示す側面図である。
【図１７】同じく、図１６のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【符号の説明】
１      飛行船
２      気嚢
３      外皮膜材
４      分割曲面
１１      経緯索体（索体）
１２      緯線索体（索体）
１５      索体保持用金具（索体保持手段）
１６      経線索体保持部
１７      緯線索体保持部
２０      索体保持用金具（索体保持手段）
２１      経線索体保持部
２２      緯線索体保持部
Ｔ      張力
Δｐ      気嚢の内部と外部との差圧
ｒ      曲率半径
【図１】
0003762934.tif 000002
【図２】
0003762934.tif 000003
【図３】
0003762934.tif 000004
【図４】
0003762934.tif 000005
【図５】
0003762934.tif 000006
【図６】
0003762934.tif 000007
【図７】
0003762934.tif 000008
【図８】
0003762934.tif 000009
【図９】
0003762934.tif 000010
【図１０】
0003762934.tif 000011
【図１１】
0003762934.tif 000012
【図１２】
0003762934.tif 000013
【図１３】
0003762934.tif 000014
【図１４】
0003762934.tif 000015
【図１５】
0003762934.tif 000016
【図１６】
0003762934.tif 000017
【図１７】
0003762934.tif 000018