JP2002240159A - 飛行船ブレード用テープの作成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ブレイダによるエンベロープの製造に関して、
その材料として用いる飛行船ブレード用テープの作成方
法を提供すること。 【解決手段】軸線に対する組角度が±θ°の一対の組糸
と、軸線に対する角度が０°の中央糸とをブレイダによ
って組物層として組織し、組物層によって飛行船などの
エンベロープを一体物として組成する飛行船ブレード用
テープの作成方法にあって、テープ材料となるシートの
長さ方向中央部から長さ方向両端部に向けて漸次薄くな
るように厚さ寸法を変化させるべく複数のシートを重ね
合わせて積層シートＬＳを作成し、積層シートをロール
に巻き取る工程と、巻き取ったロールを解舒しつつスリ
ッター手段１５によってテープ幅を変化させながら所定
幅に積層シートを切断し、給糸ボビン７として巻き取る
工程とからなる飛行船ブレード用テープの作成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、成層圏プラット
フォーム開発に関連して、飛行船などのエンベロープ膜
の製造方法に関するものであり、特に、該飛行船などの
エンベロープ膜をブレイダにより一体物として組織する
ようにしたブレイダによるエンベロープの製造に関し、
その材料として用いる飛行船ブレード用テープの作成方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信分野、気象観測分野におい
て、通信衛星並びに気象衛星に代わるシステムとして、
成層圏プラットフォームの研究開発が急激に進行し、ク
ローズアップされている。この成層圏プラットフォーム
技術は、気象条件が比較的安定している高度約２０ｋｍ
程度の成層圏に通信機械、観測センサなどを搭載した無
人の飛行船を滞空させ、通信・放送、地球観測あるいは
天体観測などに利用するものである。従って、軽くて強
い材料で造る必要があり、分割形成した膜材を継ぎ合わ
すことなく、一体物として構成する必要がある。

【０００３】従来、この成層圏プラットフォームのため
に製造されている飛行船は、図１３に示すもののよう
に、そのエンベロープが多分割ゴアＧによって構成せれ
るものであって、該多分割ゴアを溶着線に沿って溶着し
た構造のものからなっている。この多分割ゴアの溶着に
よる飛行船エンベロープは、分割形成したゴアを継ぎ合
わせて溶着形成するものであるため、飛行船エンベロー
プとしての強度性の面において大きな問題を有するもの
であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、上記する従来技術の問題点を解消すべくなしたもの
であって、飛行船、あるいは気球などのエンベロープを
軽くて強い材料を用い、分割形成したものを継ぎ合わす
ことなく、ブレイダによって組成した一体物として構成
するようにしたブレイダによるエンベロープの製造に関
して、その材料として用いる飛行船ブレード用テープの
作成方法を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記する目
的を達成するにあたって、具体的には、軸線に対する組
角度が±θ°の一対の組糸と、軸線に対する角度が０°
の中央糸とをブレイダによって組物層として組織し、前
記組物層によって飛行船などのエンベロープを一体物と
して組成形成するようにした飛行船ブレード用テープの
作成方法にあって、テープ材料となるシートの長さ方向
中央部から長さ方向両端部に向けて漸次薄くなるように
厚さ寸法を変化させるべく複数のシートを重ね合わせて
積層シートを作成し、スリッター手段によってテープ幅
を変化させながら所定幅に積層シートを切断し、給糸ボ
ビンとして巻き取る工程とからなる飛行船ブレード用テ
ープの作成方法を構成するものである。

【０００６】さらに、この発明では、前記スリッター手
段が、軸方向に定間隔をおいて配列された複数の回転刃
を備えた第１および第２の回転刃組立体であり、前記第
１および第２の回転刃組立体を軸方向に移動させて、テ
ープ切断幅を長さ方向中央部から長さ方向両端部に向け
て漸次細幅状に切断するようにした飛行船ブレード用テ
ープの作成方法を構成するものである。

【０００７】さらに、この発明では、前記テープ材料と
なるシートの長さ方向全域にわたって、光ファイバーあ
るいは抵抗線を混入させ、前記組糸並びに中央糸のため
のテープ体に破損検出機能を付与してなる飛行船ブレー
ド用テープの作成方法を構成するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明になるブレイダに
よる飛行船、あるいは気球などのエンベロープの製造の
ための飛行船ブレード用テープの作成方法について、図
面に示す具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。図
１は、この発明の一適用例に係るものであって、図１Ａ
は、飛行船の具体的な実施例を示す概略的な外観図であ
り、図１Ｂは、当該飛行船の具体的な実施例にあって、
応力計算を説明するための概略的な説明図である。

【０００９】図１Ａに示す飛行船ＡＳは、この発明の一
適用例を示すものであって、この発明では、上記飛行船
のためのエンベロープに限ることなく、気球のためのエ
ンベロープ、あるいはこれらに類する構造物のエンベロ
ープに対して適用が可能なものである。この発明の一適
用例に係る飛行船ＡＳは、ガス嚢を主体とするエンベロ
ープＥｎと尾翼Ｔａとを備え、内部にヘリウム・ガスな
どからなる浮揚ガスを充填した加圧膜構造により形成さ
れ、エンベロープＥｎ内のガス嚢におけるヘリウム・ガ
スの余剰浮力で上昇して、ミッション高度で余剰浮力分
の浮揚ガスを放出して地上約２０〜２２ｋｍ程度の成層
圏域で滞空し、下降はヘリウム・ガスの一部をされに排
出して自重により降下するように構成されているもので
ある。また、この飛行船は、成層圏域における天候の好
条件により、太陽光をエネルギー源として安定的に利用
できるため、エンベロープＥｎの上部外面には太陽電池
ＳＣを配設したものからなっている。

【００１０】一方、飛行船の応力計算にもとづいて、上
記する飛行船におけるエンベロープＥｎの設計条件を設
定することができる。図１Ａに示すように、飛行船にお
けるエンベロープに対する応力としては径方向応力と、
軸方向応力とがある。ここに、飛行船の径をＤとし、飛
行船の長さをＬとし、飛行船の内圧をＰとした場合、径
方向応力Ｓｄは、Ｓｄ＝（Ｄ／２）×Ｐであり、軸方向
応力Ｓａは、Ｓａ＝（Ｄ／４）×Ｐである。すなわち、
飛行船の径Ｄが小さくなると応力も小さくなるので、飛
行船の軸方向中央部分から軸方向端部側に向けて膜厚を
薄く設計することができることになる。

【００１１】上記する飛行船におけるエンベロープＥｎ
は、特に、下記する設計条件が要求される。すなわち、
(1) 軽くて強い材料であること、(2) 極限まで軽くする
ため糊代あるいは縫い代などは不要であること、(3) 必
要最小限の膜厚であること、(4) 糸の切断部分を少なく
すること、(5) 一体成形が可能であることなどが挙げら
れる。

【００１２】これらのことから、飛行船におけるエンベ
ロープの製造に関して、該飛行船エンベロープをブレイ
ダによって製造することが理想的である。このブレイダ
による飛行船エンベロープの製造によれば、(1) 軽くて
強い材料が適用可能であり、(2) 糊代あるいは縫い代な
どが不要であって、極限まで軽くでき、(3) 必要最小限
の膜厚に組成でき、(4) 糸の切断部分をなくすことがで
き、(5) 一体成形が可能であり、さらには、組糸並びに
中央糸に薄肉テープを用いて、該薄肉テープの厚さを変
えることで前記応力対応が可能であるというものであ
る。

【００１３】次いで、上記するブレイダ並びにブレイダ
により組成される組成物の具体的な構成例について、図
１０、図１１および図１２にもとづいて詳細に説明す
る。図１０は、ブレイダの基本構成例を示す概略的な正
面図であり、図１１は、図１０に示すブレイダの概略的
な側断面図であり、図１２は、当該ブレイダによって組
成される組成物の典型例を示す概略的な斜視図である。

【００１４】まず、図１０にもとづき、ブレイダの一構
成例について説明する。図１０および図１１において、
ブレイダＢＲは、ブレイダ本体Ｂｂとマンドレル装置Ｂ
ｍから構成されている。

【００１５】ブレイダＢＲにおけるブレイダ本体Ｂｂ
は、軸線が水平で一側に開口ｅを有するほぼ円筒状の機
台Ｆｂ内に配置された曲率半径Ｒの曲面状の上板Ｕと、
上板Ｕの周方向に穿設された軌道に沿って走行するボビ
ンキャリアーＣと、ボビンキャリアーＣを軌道に沿って
走行させるための駆動装置Ｄと、糸条案内装置Ｇを有し
ている。

【００１６】そして、ボビンキャリアーＣに載置された
ボビンからボビンの軸線方向に引き出される糸条Ｙが上
板Ｕのほぼ中心に集合し、また、マンドレル装置Ｂｍに
取り付けられたマンドレルｍの位置は、マンドレルｍ上
に形成される組物の組み上げ点Ｐが上板Ｕの中心に位置
するようになっている。マンドレル装置Ｂｍは、マンド
レルｍを一次元、二次元あるいは三次元的に位置制御す
ることができる。

【００１７】こうして、ボビンキャリアーＣが駆動装置
Ｄによって軌道に沿って走行させられるとともに、マン
ドレルｍの位置がマンドレル装置Ｂｍによって制御さ
れ、その結果、多数の糸条Ｙが交錯し、また、必要に応
じて機台ＦｂのフレームＦｂ’にほぼ水平に配置された
ボビンキャリアーＣから中糸用糸条ｙが、軌道に沿って
走行するボビンキャリアーＣから巻き戻され組み上げら
れる糸条Ｙに交絡することにより、ブレイディングが行
われて種々の形状のマンドレルｍ上に組物層が組み上げ
られる。

【００１８】次いで、上記ブレイダによって組成された
ブレイディング組成物の基本的な構造例について、図１
２にもとづいて詳細に説明する。図１２に示すブレイデ
ィング組成物Ｂ・Ｃは、円筒状（パイプ状）組成体とし
て組成されるものである。図１に示す例において、前記
ブレイディング組成物Ｂ・Ｃは、軸線に対する組角度が
±θ°の一対の組糸２１、２２と、軸線に対する角度が
０°の中央糸２３によって組織されている。

【００１９】まず、この発明の一実施例において、飛行
船エンベロープＥｎを製造するべくブレイダＢＲに用い
る一対の組糸１、２および中央糸３の構成例について、
図２および図３にもとづいて説明する。この発明におい
て、前記一対の組糸１、２および中央糸３は、テープ体
によって構成されるものであり、前記テープ体は、長さ
方向中央部から長さ方向両端部に向けて漸次細幅である
とともに、長さ方向中央部から長さ方向両端部に向けて
漸次薄くなる紡錘型テープである。以下、この発明にな
る飛行船ブレード用テープの作成方法について説明す
る。

【００２０】前記一対の組糸１、２および中央糸３は、
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、例えば、ケブラーあ
るいはザイロンなどの素線糸を平面状に組み合わせて厚
さ寸法約０．１ｍｍ程度のシート体４を形成し、このシ
ート体４から長さ寸法の異なるシート体４Ａ、４Ｂ、４
Ｃを形成し、これらを積層状に接合して、長さ方向中央
部から長さ方向両端部に向けて漸次薄くなる積層シート
ＬＳを形成する。図に示す例において、前記積層シート
ＬＳは、長さ方向中央部において厚さ寸法ｔが、約０．
３ｍｍ程度であり、長さ方向両端部において厚さ寸法ｔ
が、約０．１ｍｍ程度のシート材として構成される。

【００２１】特に、この発明にあっては、上記するよう
なテープ材料となるシート体４の長さ方向全域にわたっ
て、光ファイバーあるいは抵抗線１１が混入される。こ
のように光ファイバーあるいは抵抗線１１が混入された
シート体４からなる積層シートＬＳを後述するスリット
処理することによって、組糸並びに中央糸のためのテー
プ体に破損検出機能が付与される。

【００２２】この発明にあって、飛行船ブレード用テー
プにおける破損検出機能とは、例えば、図７Ａに示すよ
うに、光ファイバーを適用した例によれば、テープ体の
一端側に発光素子１２を組み合わせ、ておき、テープ体
の他端側に受光素子１３を組み合わせておくことによ
り、図７Ｂに示すように、発光素子１２から発光され、
受光素子１３で受光される光量の変化、即ち、常態時に
おけるコンスタントな光量に対し、異常時（テープ体の
中間部位が破損１４した時）における光量のレベル低下
を検出することによって、テープ体に生じた破損を検出
することができるようになっている。この光ファイバー
に代えて抵抗線を適用した場合には、上記構成を電気的
に検出することができるようになっている。

【００２３】この発明になる飛行船ブレード用テープの
作成方法によれば、前記飛行船ブレード用テープは、以
下に示す手順に沿って作成される。この発明では、複数
のシートの重ね合わせにより、シートの長さ方向中央部
から長さ方向両端部に向けて漸次薄くなるように形成し
た積層シートＬＳをロール状に巻き取った状態で準備す
る工程と、巻き取ったロールを解舒しつつスリッター手
段１５によってテープ幅を変化させながら所定幅に積層
シートＬＳを切断し、給糸ボビン７として巻き取る工程
とによって構成されている。

【００２４】この発明において、前記スリッター手段１
５の好ましい構成例を図６に示す。図６に示す実施例に
おいて、前記スリッター手段１５は、軸方向に定間隔を
おいて配列された複数の回転刃１６を備えた第１の回転
刃組立体１７および第２の回転刃組立体１８によって構
成されている。前記第１の回転刃組立体１７と前記第２
の回転刃組立体１８とは、軸方向に往復移動可能なよう
に構成されていて、テープ切断幅を長さ方向中央部から
長さ方向両端部に向けて漸次細幅状に切断することがで
きるようになっている。図６中、参照符号１９は、各回
転刃組立体に対するバックアップローラを示すものであ
り、参照符号２０は、当該積層シートＬＳの上記切断に
よって生じる端材を示すものである。

【００２５】このスリッター手段１５によれば、前記積
層シートＬＳは、図２Ａに示すような湾曲したスリット
ライン５に沿って幅寸法ｗが、長さ方向中央部から長さ
方向両端部に向けて漸次細幅になるようにスリットさ
れ、図３に示すような紡錘型テープ６に形成される。す
なわち、該紡錘型テープ６は、長さ方向中央部６ａから
長さ方向両端部６ｂ、６ｂに向けて漸次細幅であるとと
もに、長さ方向中央部６ａから長さ方向両端部６ｂ、６
ｂに向けて漸次薄くなる構造体として準備されるもので
ある。

【００２６】この紡錘型テープ６は、組成される飛行船
エンベロープＥｎの長さ寸法Ｌ、径寸法Ｄの構造体に対
して、これをそれぞれ一連なりの組糸１、２並びに中央
糸３によって組成することができる程度の長さ寸法に形
成され、ブレイダＢＲにセットするべく、図３Ｃおよび
図３Ｄに示すようなボビン７として準備される。

【００２７】このようにして準備された紡錘型テープ６
によるボビン７をブレイダＢＲにセットする。図８に、
当該ブレイダＢＲに対してボビン７をセットした状態の
要部を概略的に示すとともに、図９に、一対の組糸１、
２としてのボビン７と、中央糸３としてのボビン７の配
置関係を概略的に示すものである。図８において、組成
される飛行船エンベロープＥｎのためのマンドレルｍに
対し、そのまわりの円周に沿って、軸線に対する組角度
が＋θ°の組糸１としてのボビン７Ａが多数個セットさ
れ、その外側の円周に沿って、軸線に対する組角度が−
θ°の組糸としてのボビン７Ｂが多数個セットされてお
り、さらにまた、別の円周に沿って、軸線に対する角度
が０°の中央糸としてのボビン７Ｃが多数個セットされ
る。

【００２８】前記ボビン７Ａ、７Ｂ、７Ｃからそれぞれ
巻き出された紡錘型テープ６によって、前記マンドレル
ｍ上に組まれていく組織部分８に対して絞りワイヤなど
からなる絞り手段９によって絞り込みがなされ、組成体
１０が組織される。このようにして組織された組成体１
０に対しては、樹脂コーティング処理がなされるように
なっている。

【００２９】図８に示す実施例において、前記マンドレ
ルｍは、例えば、空気を入れた風船のような構造体によ
って構成されているものであって、一対の組糸並びに中
央糸によるブレイディング後は、空気を抜いて、組成さ
れた組成体１０の中から抜き取ることができるようにな
っている。

【００３０】以上のことから明らかなように、この発明
では、軸線に対する組角度が±θ°の一対の組糸と、軸
線に対する角度が０°の中央糸とをブレイダによって組
物層として組織し、この組物層によって飛行船のエンベ
ロープを一体物として組成形成することができ、前記一
対の組糸並びに中央糸を長さ方向中央部から長さ方向両
端部に向けて漸次細幅であるとともに、長さ方向中央部
から長さ方向両端部に向けて漸次薄くなる紡錘型テープ
によって構成しておくことにより、飛行船エンベロープ
の軸方向両端部における組物層の膜厚を軸方向中央部に
おける膜厚より薄く形成することができるようになって
いる。

【００３１】

【発明の効果】以上の構成になるこの発明のブレイダに
よるエンベロープ製造における飛行船ブレード用テープ
の作成方法によれば、(1) 軽くて強い材料が適用可能で
あり、(2) 糊代あるいは縫い代などが不要であって、極
限まで軽くでき、(3) 必要最小限の膜厚に組成でき、
(4) 糸の切断部分をなくすことができ、(5) 一体成形が
可能であり、さらには、組糸並びに中央糸に薄肉テープ
を用いて、該薄肉テープの厚さを変えることで前記応力
対応が可能であるなどの点において、極めて有効に作用
するものである。

【００３２】さらに、この発明によれば、テープ材料と
なるシートを、その長さ方向中央部から長さ方向両端部
に向けて漸次薄くなるように厚さ寸法を変化させるべく
複数のシートを重ね合わせた積層シートにより構成し、
これをスリッター手段によって、テープ切断幅を長さ方
向中央部から長さ方向両端部に向けて漸次細幅状に切断
するようしたものであって、極めて簡単な制御により所
望の飛行船ブレード用テープが作成できる点において
も、極めて有効に作用するものである。

【００３３】さらにまた、この発明になる飛行船ブレー
ド用テープの作成方法によれば、前記テープ材料となる
シートの長さ方向全域にわたって、光ファイバーあるい
は抵抗線を混入させ、組糸並びに中央糸のためのテープ
体に破損検出機能を付与したことにより、テープ体によ
って組織される飛行船のエンベロープに生じる破損を簡
単に検出することができる点において、極めて有効に作
用するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の一適用例に係るものであっ
て、図１Ａは、飛行船の具体的な実施例を示す概略的な
外観図であり、図１Ｂは、当該飛行船の具体的な実施例
にあって、応力計算を説明するための概略的な説明図で
ある。

【図２】図２は、一対の組糸および中央糸のための紡錘
型テープを形成する基礎となるシート体の一例を示すも
のであって、図２Ａは、該シート体から紡錘型テープを
スリットによって形成する一態様を示す概略的な平面図
であり、図２Ｂは、その中央縦断面図である。

【図３】図３は、一対の組糸および中央糸のための紡錘
型テープの形態を示すものであり、図３Ａは、紡錘型テ
ープの概略的な平面図であり、図３Ｂは、概略的な一側
面図であり、図３Ｃは、この紡錘型テープを巻き取った
ボビンの形態を示す概略的な斜視図であり、図３Ｄは、
その概略的な断面図である。

【図４】図４は、飛行船エンベロープの組成過程におい
て、一対の組糸および中央糸による組成過程の状態を示
す概略的な側面図である。

【図５】図５は、当該ブレイディングによって組成され
た飛行船エンベロープの一構成例を示す概略的な側面図
である。

【図６】図６は、前記紡錘型テープを形成するためのス
リッター手段の具体的な構成例を示すものであって、図
６Ａは、スリッター手段の具体的な構成例を示す概略的
な斜視図であり、図６Ｂは、一片の紡錘型テープに対す
るスリッター手段の関与関係を示す概略的な斜視図であ
る。

【図７】図７は、破損検出機能をもったテープ材の構成
例を示すものであって、図７Ａは、破損検出に光ファイ
バーを適用し、発光素子および受光素子を組み合わせた
構成例を示す概略的な斜視図であり、図７Ｂは、常態時
と破損異常時における光量のレベル低下の状況を示すグ
ラフであり、図７Ｃは、図７Ａにあって７Ｃ−７Ｃに沿
って断面にして示すテープ体の概略的な断面図である。

【図８】図８は、ブレイダＢＲに対してボビン７をセッ
トした状態の要部を示す概略的な斜視図である。

【図９】図９は、一対の組糸としてのボビンと、中央糸
としてのボビンの配置関係を示す概略的な斜視図であ
る。

【図１０】図１０は、ブレイダの基本構成の一例を示す
概略的な正面図である。

【図１１】図１１は、図９に示したブレイダの概略的な
側断面図である。

【図１２】図１２は、当該ブレイダによって組成される
組成物の典型例を示す概略的な斜視図である。

【図１３】図１３は、従来の飛行船エンベロープの製造
に関して、該飛行船エンベロープを多分割ゴアによって
構成する例を示す概略的な斜視図である。

【符号の説明】

１、２ 一対の組糸 ３ 中央糸 ４ シート体 ５ スリットライン ６ 紡錘型テープ ７ ボビン Ｅｎ 飛行船エンベロープ ＢＲ ブレイダ ８ 組成過程の組織部分 ｍ マンドレル ９ 絞り手段 １０ 組織された組成体 １１ 光ファイバーあるいは抵抗線 １２ 発光素子 １３ 受光素子 １４ 破損部 １５ スリッター手段 １６ 複数の回転刃 １７ 第１の回転刃組立体 １８ 第２の回転刃組立体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3B154 AB14 AB40 BA53 BB18 BC50 DA30 3C027 WW07 WW15 4F205 AC03 AD15 AG01 AG03 AG14 AH31 AP12 AQ01 HA02 HA14 HA29 HA37 HB02 HC16 HG03 HG04 HK19 HL01 HL13 HL16 HL17 HT12 HT22 4L046 AA05 AB03 BA06 BB00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線に対する組角度が±θ°の一対の組
   糸と、軸線に対する角度が０°の中央糸とをブレイダに
   よって組物層として組織し、前記組物層によって飛行船
   などのエンベロープを一体物として組成形成するように
   した飛行船ブレード用テープの作成方法にあって、テー
   プ材料となるシートの長さ方向中央部から長さ方向両端
   部に向けて漸次薄くなるように厚さ寸法を変化させるべ
   く複数のシートを重ね合わせて積層シートを作成し、ス
   リッター手段によってテープ幅を変化させながら所定幅
   に積層シートを切断し、給糸ボビンとして巻き取る工程
   とからなることを特徴とする飛行船ブレード用テープの
   作成方法。
2. 【請求項２】 前記スリッター手段が、軸方向に定間隔
   をおいて配列された複数の回転刃を備えた第１および第
   ２の回転刃組立体であり、前記第１および第２の回転刃
   組立体を軸方向に移動させて、テープ切断幅を長さ方向
   中央部から長さ方向両端部に向けて漸次細幅状に切断す
   るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の飛行船
   ブレード用テープの作成方法。
3. 【請求項３】 前記テープ材料となるシートの長さ方向
   全域にわたって、光ファイバーあるいは抵抗線を混入さ
   せ、前記組糸並びに中央糸のためのテープ体に破損検出
   機能を付与してなることを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の飛行船ブレード用テープの作成方法。