JP2001122194A - 繋留気球による飛行船自動離着陸繋留装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地上支援員のサポートなく、ヘリウム・
ガスを投棄することなしに飛行船を離着陸させ、また、
現状の人力による２４時間体制の地上でのワッチを解消
し、さらには成層圏プラットフォームの打上げ、回収を
可能または容易にする。 【解決手段】 飛行船機体（１）の機首部、及び繋留装
置（４１）の繋留気球（２１）の機尾部に、嵌合並びに
ヘリウム・ガス授受機能をもたせ、離陸時には、繋留装
置（４１）から、合体した飛行船機体（１）と繋留気球
（２１）をウィンチ（４３）で上昇させ、低高度の空中
で飛行船機体（１）を切離し、また着陸時には、繋留装
置（２１）から上昇させた繋留気球（２１）を、着陸態
勢に入った飛行船機体（１）とドッキングさせ、下降さ
せ、繋留する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繋留気球により飛
行船を自動離着陸繋留させるための、飛行船機首に装備
する円錐状ノーズ・コーン、及びそのノーズ・コーンに
対応した嵌合部を備え、６軸、６自由度で動作可能な姿
勢制御用スラスターを装備し、飛行船との間でヘリウム
・ガスの授受を行ない、飛行船機体のリフトを調整する
ことのできるヘリウム・ガス配管機器を装備した軟式飛
行船形繋留気球及び硬式飛行船形繋留気球、並びに繋留
気球上昇下降用ウィンチを装備した繋留気球による飛行
船自動離着陸装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の飛行船離陸は、飛行船側の機首先
端に垂下しているノーズ・ワイヤと繋留マスト側のリー
ド・ワイヤの接合剖を切離した後、繋留マスト上部に上
ったマスト・マンと呼ばれるグランド・クルーが飛行船
機首のノーズ・トップと繋留マスト最上部のカップリン
グによる嵌合を解除し、飛行船を繋留マストから離脱さ
せ、飛行船機首部のノーズ・コーンから左右に伸びる綱
即ち２本のヨー・ラインを、ライン・パーティーと呼ば
れる複数のグランド・クルーが機軸にほぼ垂直左右に引
き、機体のヨーイングをコントロールしながら、飛行船
ゴンドラの周りに装着されたハンドレールを、カー・パ
ーティーと呼ばれる複数のグランド・クルーが把握し、
地上においてコンドラ及び機体をコントロールし、砂バ
ラストや鉛バラストをゴンドラへ積込んだり、ゴンドラ
から下ろしたりしながらリフトを調整し、一般の飛行機
のようにローリング・テイク・オフ（滑走離陸）、また
は垂アップ・シップ（垂直離陸）という方法により、グ
ランド・クルー全員が、ヨー・ラインやハンドレール
を、タイミングよく手放すことにより行なわれてきた。
一方、飛行船着陸の際は、飛行船がヘビー（重量が大き
い）の場合は、パイロットが水バラストを投棄しなが
ら、また、飛行船がライト（軽量）の場合はパイロット
が機軸の伏角を下げたり、過剰にライトの場合はガス・
バルブを開放してヘリウム・ガスを一部放出、投棄しな
がら飛行船を地上付近まで降下させ、ライン・パーティ
ーと呼ばれる地上支援員らが飛行船機首部から垂下がっ
たヨー・ラインを把握、カー・パーティーと呼ばれる地
上支援員らがゴンドラに設置されたハンドレールを捕捉
し、グランド・クルー・チーフが飛行船の機首部のノー
ズ・トップから垂下したノーズ・ワイヤーと繋留装置側
のリード・ワイヤー接合部とを結合させ、手動または電
動ウィンチで巻取り、繋留マスト・トップに上ったマス
ト・マンが飛行船先端のノーズ・トップを繋留マスト・
トップのカップリングに嵌合させ、グランド・クルーが
素早く砂バラスト、鉛バラスト、水バラストをゴンドラ
へ積込んだり、ゴンドラから下ろすことによりリフトを
調整するという、前述の離陸過程を遡るような作業をす
ることにより実施されてきた。そして当該方法が、飛行
船に関わる全ての航空気象状態、即ち風雨、気温及び飛
行船の浮力変化等による飛行船の挙動に対応して行なわ
れる滑走離着陸、または垂直離着陸の最善の地上支援手
段で、飛行船の出現以来今日に至るまで、最も有効な方
法とされてきた。他方では、ミュールと呼ばれる車両で
ヨー・ラインを引き、ライン・パーティーの代わりに使
用する実験が行なわれたり、また地上に接近した飛行船
のノーズ・ワイヤを自動的に引掛け、繋留マストに嵌合
させる、「飛行船の繋留器及び繋留装置、特許願 公開
６１−８５２９７」「飛行船の繋留装置、特許願 公開
６３−２２７４９９、６３−２３５１９７」「飛行船の
繋留システム、特許願、公開３−１２５６９５」等、無
人誘導索を用いた飛行船の繋留方法及び装置が考案され
たり、更には強力なガスタービン・エンジンによるバウ
・スラスターを機首部に設置しヨーイング・モメントを
作り出し、パイロットの操作だけで飛行船体を繋留マス
ト・トップに嵌合させる実験も行なわれてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、飛行
船着陸時に、繋留マストに飛行船を繋留し安定させるま
での間、数多くのグランド・クルーを必要とする地上支
援作業が、省力化及び自動化という点において、大きな
障害となっているという問題点があった。また、飛行船
から垂下したノーズ・ワイヤを地上付近で引掛けたり、
飛行船機首部に設置されたバウ・スラスターを作動さ
せ、地上支援なしに飛行船を繋留マストに繋留する方法
は、全天候に対して飛行船操作の許容範囲が狭く、かつ
質量が大きく緩慢な動作をする飛行船の、地表付近及び
地上での制御を完全に行なうものとはなっていないとい
う問題点もあった。通常の飛行船の運航においては、飛
行船の長時間に及ぶ飛行により過度にライトとなった
り、逆転層で飛行船が下降できない状態等が起こり、上
空でヘリウムを放棄し、リフトを調整する事態が発生す
ることがある。飛行中に飛行船の重量を増加させる技術
は非常に困難で、従来数多くの技術者が試みたが、実現
が困難であった。２０世紀初頭の硬式飛行船の時代に、
推進機器のディーゼル機関から排出される排ガスを凝縮
し、水バラストとして回収したりする方法があったが、
その後の軟式飛行船には適用されなかった。また、これ
までの飛行船の事故、損傷は、その殆んどが地表付近及
び地上で発生しており、特に３次元空間の空中から２次
元平面の地上へ着陸させる場合は各気象要素、即ち気
圧、温度、湿度等による風、気流、逆転層等の影響も受
け非常に困難であり、着陸後は、従来の繋留マストによ
る地上での繋留中は、飛行船のヘビーになったりライト
になったりする浮力変化に伴い、常にバラストを調整
し、飛行船の浮力と重量を調整する必要があるという問
題点もあった。一方、高高度の成層圏に滞留するための
飛行船による成層圏プラットフォームを打上げる際は、
外皮のエンベロープ表面上に設置した太陽電池パネルに
歪み、破損を起こさせないように、観測用自由気球のよ
うに相当萎んだ状態で打上げることは避けねばならず、
機体容量に比べ相当比率の高いエア・バロネットに空気
を満たし、飛行船形状を維持し、エア・バロネットに充
満した空気を上昇速度に合わせ排気する方法が考えられ
るが、空気密度の著しく低い成層圏での耐風速で設定し
た推力、動力で上昇速度を制御するのは困難であるとい
う問題点もあった。

【０００４】本発明は、飛行船離着陸において、地表付
近及び地上において、数多くのグランド・クルーを必要
とする一連の地上支援作業行程内容を統一し、飛行船を
繋留装置に繋留し、繋留後の飛行船の維持管理も含めて
省力化、自動化を図り、更には飛行船による成層圏プラ
ットフォームの打上げ・回収を可能または容易にするこ
とを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【０００５】上記目的を達成するために、本発明の繋留
気球による飛行船離着陸装置においては、飛行船機首部
に、ヘリウム・ガス配管機器、すなわちヘリウム・ガス
管、機械弁、ヘリウム・ガス・シール、及び繋留気球と
嵌合させるための留め金を取付けた流体継手ノーズ・ト
ップを備えた円錐状のノーズ・コーンを装備している。

【０００６】また、繋留装置側の流線形状繋留気球の機
尾に、飛行船機首部とドッキングさせるため電磁ラッチ
を取付けた繋留気球嵌合部、及び飛行船機体とのヘリウ
ム・ガスの授受を行なうためのヘリウム・ガス配管機
器、すなわちヘリウム・ガス・シール、電磁プランジ
ャ、電磁弁、ヘリウム・ガス・ブロワを備え、飛行船機
体着陸時に位置制御を行なうことの可能な、回転するダ
クトのある前後上下移動用スラスタ及び左右移動用スラ
スタを装備し、空中で繋留気球を誘導し、位置制御を行
ないながら、飛行船機首部ノーズ・コーンと嵌合させ、
ウィンチを設置した自動昇降装置により、地上より十分
離れた低高度の嵌合位置から、飛行船機体及び繋留気球
を嵌合した状態で繋留索を巻取って繋留地点まで降下さ
せ、地上あるいは地上付近で繋留することができる。

【０００７】また飛行船離陸時には、飛行船機体及び繋
留気球を合体させた状態で、従来型繋留気球の上昇と同
様の方法で、装備したウィンチにより自動昇降可能な繋
留装置の繋留索を伸長させることにより、従来の地表付
近及び地上での操作に比べ、自由度が大きく、刻々変化
する航空気象状況において限界事項の許容範囲に余裕が
あり柔軟性のある低高度の空中で飛行船と繋留気球を切
離すことができ、合体した飛行船及び繋留気球の上昇・
下降速度調整可能である。

【０００８】また、飛行船による成層圏プラットフォー
ムのような高高度に飛行船を打上げる場合を想定して、
大きな気圧変動に対して形状の変化しない硬式飛行船形
繋留気球に、飛行船機体をドッキングさせることが可能
なように、嵌合部、及び飛行船機体のヘリウム・ガスと
硬式飛行船形繋留気球内のヘリウム・ガスとの授受を行
なうヘリウム・ガス配管機器、並びに各ヘリウム・ガス
嚢内のヘリウム・ガス量を調整するため、各ヘリウム・
ガス嚢を繋ぐヘリウム・ガス管を装備している。

【発明の実施の形態】

【０００９】発明の実施の形態を、実施例に基づき図面
を参照して説明する。図１において、飛行船機体（１）
を繋留気球（２１）とドッキングさせるための、円錐状
のヘリウム・ガス配管を施したノーズ・コーン（９）を
飛行船機首部に装着する。また、図２、図３、図４に示
されるように、繋留装置（４１）側の繋留気球（２１）
には、繋留気球嵌合部（２２）を備え、前後上下移動用
スラスター（３１）及び左右移動用スラスター（３２）
を装備し、着陸時には位置制御を行ない、空中で飛行船
機首部をドッキングすることのできる昇降用のウィンチ
（４３）付き繋留装置（４１）により、地上より十分離
れた低高度のドッキング位置から、飛行船機体（１）及
び繋留気球（２１）の嵌合体を繋留索（４２）を巻取る
ことにより下降させ、また、飛行船離陸時には、従来形
繋留気球の昇降と同様に繋留索（４２）をウィンチ（４
３）で伸張させ、地上より十分に離れた上空まで、飛行
船機体（１）及び繋留気球（２１）の嵌合体を上昇さ
せ、切離す。

【実施例】

【００１０】図２において、繋留装置（４１）側の軟式
飛行船形の繋留気球（２１）に擂り鉢状の繋留気球嵌合
部（２２）を備え、着陸時には空中で飛行船機首部をド
ッキングし、飛行船機体（１）の浮力を調整するため、
ヘリウム・ガス配管を使用して飛行船機体（１）及び繋
留気球（２１）間のヘリウム・ガスの授受を行なう。ま
た、飛行船機体（１）繋留中及び離陸時も、飛行船機体
（１）の浮力調整のため飛行船機体（１）並びに繋留気
球（２１）間でヘリウム・ガスの授受を行なうことが可
能である。

【００１１】図５に示される実施例では、繋留装置（４
１）側の硬式飛行船形繋留気球（５１）に繋留気球嵌合
部（２２）を備え、成層圏プラットフォームである飛行
船機体（１）を打上げる場合は、繋留気球（２１）と飛
行船機体（１）の嵌合体を、飛行船機体（１）の飛行船
エンベロープ（２）内のヘリウム・ガスが膨張し続け、
飛行船機体内のエア・バロネットが相当押し潰される圧
力高度近くの高高度あるいは繋留気球の上昇限度まで上
昇させ、飛行船機体（１）と繋留気球（２１）とを切離
す。また、成層圏プラットフォームである飛行船機体
（１）回収時には、飛行船機体（１）の抗力係数を最小
に抑える形状を維持できる高度まで高度を下げ、同時に
繋留装置（４１）側から硬式飛行船形繋留気球（５１）
を同高度まで上昇させてドッキングし、硬式飛行船形繋
留気球（５１）から飛行船機体（１）にヘリウム・ガス
を注入しながら飛行船機体（１）の形状を維持しつつ、
繋留索（４２）をウィンチ（４３）で巻取り回収する方
法をとる。

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００１２】現用の飛行船にヘリウム・ガス配管を内蔵
した円錐状ノーズ・コーンをノーズ・バテンと共に飛行
船機首に装着することにより装置の機能を発揮できるの
で、飛行船機体本体の改造を極力抑えることができる。

【００１３】そして、離着陸の際、地表付近及び地上と
比較して、自由度の大きい、余裕のある低高度の空中
で、飛行船と、繋留装置の繋留気球を切離し、あるいは
ドッキングさせることができ、このことにより、現在の
ように地上で切離し離陸させる、あるいは着陸しドッキ
ングさせるまでの間、多数の熟練したグランド・クルー
が行なう一連の作業の単純化、統一化ができ、省力化、
自動化可能である。

【００１４】さらに、飛行船を繋留気球のように常にラ
イトの状態に維持することができ、地上支援員の２４時
間体制のワッチを解消、省力化、自動化可能である。

【００１５】また、飛行船の浮力が著しくライトである
場合に、飛行船から、繋留気球内にヘリウム・ガスを移
動させることにより、ヘリウム・ガスを放出、投棄する
ことなく飛行船の重量を調整可能である。

【００１５】そして、成層圏プラットフォームとしての
飛行船機体を打上げる場合、膨張するヘリウム・ガス
を、硬式飛行船形の繋留気球内のガス嚢に移動させなが
ら上昇することにより、ヘリウム・ガスを放出、投棄す
る必要がなく、さらには成層圏プラットフォーム回収の
際は、飛行船が形状を維持できる高度まで降下し、同時
に同高度まで繋留気球を上昇させ、ドッキングし、繋留
気球側のヘリウム・ガスを飛行船に移動させることによ
り、更なる降下に対して飛行船形状をそのまま維持で
き、形状抵抗を最小に抑えることが可能である。

【００１６】さらには、成層圏での耐風速で設定された
動力しか装備していない成層圏プラットフォームを、形
状を維持しつつ、繋留気球と合体した状態で上空まで上
昇させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】飛行船機首の部分縦断面図である。

【図２】繋留気球機尾の部分縦断面図である。

【図３】飛行船機体と繋留気球の嵌合状態の実施例を示
す、繋留気球及び嵌合部の部分縦断面図である。

【図４】飛行船機体と繋留装置全体の繋留状態の実施例
を示す概観図である。

【図５】硬式飛行船形繋留気球の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 飛行船機体 ２ 飛行船エンベロープ ３ ノーズ・バテン ４ 流体継手ノーズ・トップ ５ 留め金 ６、５３ ヘリウム・ガス管 ７ 機械弁 ８、２８ ヘリウム・ガス・シール ９ ノーズ・コーン ２１ 繋留気球 ２２ 繋留気球嵌合部 ２３ 繋留気球エンベロープ ２４ 電磁ラッチ ２５ 電磁プランジャ ２６ 電磁弁 ２７ ヘリウム・ガス・ブロワ ３１ 前後上下移動用スラスタ ３２ 左右移動用スラスタ ３３ コントロール・ユニット ３４ エア・ブロワ ３５ エア・バロネット ４１ 繋留装置 ４２ 繋留索 ４３ ウィンチ ５１ 硬式飛行船形繋留気球 ５２ ヘリウム・ガス嚢

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有人または無人の飛行船機体（１）を、
   地上または空中にて、繋留装置（４１）側の繋留気球嵌
   合部（２２）の電磁ラッチ（２４）と飛行船機体（１）
   側の流体継手ノーズ・トップ（４）に装着した留め金
   （５）を嵌合させ、飛行船機体（１）の飛行船エンベロ
   ープ（２）内のヘリウム・ガスと、繋留気球エンベロー
   プ（２３）内のヘリウム・ガスとの授受を行なうヘリウ
   ム・ガス配管機器、すなわちヘリウム・ガス管（６）、
   機械弁（７）、ヘリウム・ガス・シール（８）を内蔵
   し、飛行船機体（１）機首部のノーズ・バテン（３）と
   共に装着可能なノーズ・コーン（９）。
2. 【請求項２】 繋留装置（４１）側に、軟式飛行船構造
   の流線型状をした繋留気球（２１）を備え、繋留気球
   （２１）が６軸、６自由度で位置制御可能なように、飛
   行船あるいは地上から制御可能な、ダクトが回転する前
   後上下移動用スラスタ（３１）及び左右移動用スラスタ
   （３２）を装備し、飛行船とドッキングさせるため、繋
   留気球嵌合部（２２）に、飛行船機体（１）側の流体継
   手ノーズ・トップ（４）に装着した留め金（５）と嵌合
   するための電磁ラッチ（２４）を備え、飛行船とのヘリ
   ウム・ガス授受を可能にするヘリウム・ガス配管機器で
   ある、電磁プランジャ（２５）、電磁弁（２６）、ヘリ
   ウム・ガス・ブロワ（２７）、ヘリウム・ガス・シール
   （２８）及び内圧調整のためのエア・バロネット（３
   ３）、エア・ブロワ（３４）、並びに無線制御のための
   コントロール・ユニット（３５）を内蔵し、繋留気球
   （２１）を繋ないだ繋留索（４２）の伸張及び巻取りに
   よって上昇下降を行なうウィンチ（４３）を装備した、
   繋留気球（２１）による飛行船自動離着陸繋留装置。
3. 【請求項３】 繋留装置（４１）に、繋留気球嵌合部
   （２２）を装備した硬式飛行船形繋留気球（５１）を設
   置し、飛行船機体（１）との嵌合を可能とし、各ヘリウ
   ム・ガス嚢（５２）をヘリウム・ガス管（５３）で連結
   させた請求項２の硬式飛行船形繋留気球による飛行船自
   動離着陸装置。