JP2002255096A - 飛行体 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型軽量の浮力補償装置を備えた飛行体を提
供する。 【解決手段】 浮揚ガスによる浮力によって浮揚する機
体本体２に、水電解によって水素ガスを生成し水素ガス
を機体本体２に補給することにより浮揚ガスの漏洩によ
る浮力の減少を補償する浮力補償装置１１が設けられて
なる。
供する。 【解決手段】 浮揚ガスによる浮力によって浮揚する機
体本体２に、水電解によって水素ガスを生成し水素ガス
を機体本体２に補給することにより浮揚ガスの漏洩によ
る浮力の減少を補償する浮力補償装置１１が設けられて
なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、封入された浮揚ガ
スによる浮力によって浮揚する気球や成層圏飛行船など
の飛行体に関する。
スによる浮力によって浮揚する気球や成層圏飛行船など
の飛行体に関する。
【０００２】
【従来の技術】長期間、高高度に滞空して地球環境監視
などに従事する科学観測気球や無人成層圏飛行船は、水
素やヘリウムなどの浮揚ガスが漏洩し浮力が徐々に減少
するため、ミッション期間が制約される。
などに従事する科学観測気球や無人成層圏飛行船は、水
素やヘリウムなどの浮揚ガスが漏洩し浮力が徐々に減少
するため、ミッション期間が制約される。
【０００３】そこで、科学観測気球は、ヘリウムガスを
液化しておき、この液体ヘリウムを断熱性能の高いデュ
ワー瓶に入れ、液体ヘリウムを浮力の減少に応じて電熱
によって蒸発させガス化し、ヘリウムガスの必要量を浮
揚ガス嚢に入れて浮力を回復させる浮力補償装置を備え
ている。
液化しておき、この液体ヘリウムを断熱性能の高いデュ
ワー瓶に入れ、液体ヘリウムを浮力の減少に応じて電熱
によって蒸発させガス化し、ヘリウムガスの必要量を浮
揚ガス嚢に入れて浮力を回復させる浮力補償装置を備え
ている。
【０００４】たとえば、米国で発表された米国航空学会
論文（ＡＩＡＡ９９−３８６２，Ｍ．Ｓｃｈｅｉｎ ｅ
ｔ ａｌ．，Ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｒｙｏｇ
ｅｎｉｃ Ｈｅｌｉｕｍ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｅｘ
ｔｅｎｄｅｄ Ｄｕｒａｔｉｏｎ Ｂａｌｌｏｏｍ Ｆ
ｌｉｇｈｔｓ，１９９９年）に提案された、１m3の液体
ヘリウムを保持する浮力補償装置の全重量は３８５ｋ
ｇ、このうち液体ヘリウムの重量は１３５ｋｇ、装置の
みの重量は２５０ｋｇであり、この装置のみの重量２５
０ｋｇの中には、デュワー瓶の重量約２００ｋｇの他、
デュワー瓶の断熱性能によって液体ヘリウムのガス化が
速く進んだ場合に備えてヘリウムガスを電力で加圧液化
してデュワー瓶に戻す装置の重量も含まれている。そし
て、液体ヘリウムがすべてガスになると、７４０ｋｇの
浮力が発生することになり、装置の全重量を引くと３５
５ｋｇの正味浮力の回復が可能であり、これに要する電
力は２０〜５０Ｗ程度と見込まれている。
論文（ＡＩＡＡ９９−３８６２，Ｍ．Ｓｃｈｅｉｎ ｅ
ｔ ａｌ．，Ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｒｙｏｇ
ｅｎｉｃ Ｈｅｌｉｕｍ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｅｘ
ｔｅｎｄｅｄ Ｄｕｒａｔｉｏｎ Ｂａｌｌｏｏｍ Ｆ
ｌｉｇｈｔｓ，１９９９年）に提案された、１m3の液体
ヘリウムを保持する浮力補償装置の全重量は３８５ｋ
ｇ、このうち液体ヘリウムの重量は１３５ｋｇ、装置の
みの重量は２５０ｋｇであり、この装置のみの重量２５
０ｋｇの中には、デュワー瓶の重量約２００ｋｇの他、
デュワー瓶の断熱性能によって液体ヘリウムのガス化が
速く進んだ場合に備えてヘリウムガスを電力で加圧液化
してデュワー瓶に戻す装置の重量も含まれている。そし
て、液体ヘリウムがすべてガスになると、７４０ｋｇの
浮力が発生することになり、装置の全重量を引くと３５
５ｋｇの正味浮力の回復が可能であり、これに要する電
力は２０〜５０Ｗ程度と見込まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如き
浮力補償装置では、液体ヘリウムが熱によって自然蒸発
し圧力を高めるので、液体ヘリウムを断熱性が高く耐圧
性もあり表面積が最小のデュワー瓶に保持しなければな
らず、しかも耐衝撃などに格段の注意を払った設計で製
作されたデュワー瓶収納用の容器が必要となり、重量が
かなり大きくなる。加えて、デュワー瓶の断熱性が悪く
あるいは気球や飛行船のガス漏洩がきわめて小さい場合
の液体ヘリウムの過剰ガス化に備え、ヘリウムガスの液
化装置が必要になるので、浮力補償装置が大型化し重量
が増大するという問題点がある。
浮力補償装置では、液体ヘリウムが熱によって自然蒸発
し圧力を高めるので、液体ヘリウムを断熱性が高く耐圧
性もあり表面積が最小のデュワー瓶に保持しなければな
らず、しかも耐衝撃などに格段の注意を払った設計で製
作されたデュワー瓶収納用の容器が必要となり、重量が
かなり大きくなる。加えて、デュワー瓶の断熱性が悪く
あるいは気球や飛行船のガス漏洩がきわめて小さい場合
の液体ヘリウムの過剰ガス化に備え、ヘリウムガスの液
化装置が必要になるので、浮力補償装置が大型化し重量
が増大するという問題点がある。
【０００６】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、小型軽
量の浮力補償装置を備えた飛行体を提供することにあ
る。本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴
は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるで
あろう。
されたものであって、その目的とするところは、小型軽
量の浮力補償装置を備えた飛行体を提供することにあ
る。本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴
は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるで
あろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明に係る飛行体は、浮揚ガスが封入され上記浮揚ガ
スによる浮力によって浮揚する機体本体に、水電解によ
って水素ガスを生成し上記水素ガスを上記機体本体に補
給することにより上記浮揚ガスの漏洩による浮力の減少
を補償する浮力補償装置が設けられたことを特徴として
いる。
本発明に係る飛行体は、浮揚ガスが封入され上記浮揚ガ
スによる浮力によって浮揚する機体本体に、水電解によ
って水素ガスを生成し上記水素ガスを上記機体本体に補
給することにより上記浮揚ガスの漏洩による浮力の減少
を補償する浮力補償装置が設けられたことを特徴として
いる。
【０００８】したがって、本発明によれば、水電解によ
って生成される水素ガスにより浮力が補償され、水電解
装置は装置構成が簡単であるので、浮力補償装置の小型
軽量化が達成され、低コストかつ安全に浮力の回復が行
なわれる。
って生成される水素ガスにより浮力が補償され、水電解
装置は装置構成が簡単であるので、浮力補償装置の小型
軽量化が達成され、低コストかつ安全に浮力の回復が行
なわれる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当
たって、同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明
する。図１は、本発明の一実施の形態に係る成層圏飛行
船の一部切欠き正面図、図２は、図１の前面図、図３
は、浮力補償装置の要部断面説明図である。
に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当
たって、同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明
する。図１は、本発明の一実施の形態に係る成層圏飛行
船の一部切欠き正面図、図２は、図１の前面図、図３
は、浮力補償装置の要部断面説明図である。
【００１０】図１、２に示す成層圏飛行船１は、機体長
が２００〜３００ｍの大型飛行船であり、流線型気球の
電動推進式成層圏無人プラットフォームとして期待され
ており、地上約２０ｋｍ高度（ミッション高度）の成層
圏に長期間滞留して地球環境の調査観測や情報中継用と
して利用される。
が２００〜３００ｍの大型飛行船であり、流線型気球の
電動推進式成層圏無人プラットフォームとして期待され
ており、地上約２０ｋｍ高度（ミッション高度）の成層
圏に長期間滞留して地球環境の調査観測や情報中継用と
して利用される。
【００１１】成層圏飛行船１は、ガスバリヤー膜である
ヘリウムガス嚢３を収容した流線型の船体２と尾翼４と
を備え、ヘリウムガス嚢３には浮揚ガスとしてのヘリウ
ムガスが封入され、充分な強度と剛性を有する加圧膜構
造もしくは硬骨構造あるいはこれらの組み合わせからな
り、ヘリウムガスと大気圧との比重差により生じるヘリ
ウムガスの余剰浮力で上昇しミッション高度で余剰浮力
分のヘリウムガスを放出して滞留する。
ヘリウムガス嚢３を収容した流線型の船体２と尾翼４と
を備え、ヘリウムガス嚢３には浮揚ガスとしてのヘリウ
ムガスが封入され、充分な強度と剛性を有する加圧膜構
造もしくは硬骨構造あるいはこれらの組み合わせからな
り、ヘリウムガスと大気圧との比重差により生じるヘリ
ウムガスの余剰浮力で上昇しミッション高度で余剰浮力
分のヘリウムガスを放出して滞留する。
【００１２】船体２の船尾には船尾プロペラ５がその回
転軸を船体２の前後方向中心軸に一致するように突設さ
れるとともに、船尾プロペラ５の回転軸と連結した推進
駆動モータ６が内設され、船尾プロペラ５が推進駆動モ
ータ６によって回転することにより成層圏飛行船１の推
進力が得られるようになっている。船体２の船首よりの
側部には、回転軸が船体２の前後方向中心軸に対して略
直角方向に向く船側プロペラ７が設けられ、この船側プ
ロペラ７によって船体２の進行方向が変更されるように
なっている。
転軸を船体２の前後方向中心軸に一致するように突設さ
れるとともに、船尾プロペラ５の回転軸と連結した推進
駆動モータ６が内設され、船尾プロペラ５が推進駆動モ
ータ６によって回転することにより成層圏飛行船１の推
進力が得られるようになっている。船体２の船首よりの
側部には、回転軸が船体２の前後方向中心軸に対して略
直角方向に向く船側プロペラ７が設けられ、この船側プ
ロペラ７によって船体２の進行方向が変更されるように
なっている。
【００１３】船体２の上側外周には太陽電池パネル８が
張設され、この太陽電池パネル８によって発電された電
力がバッテリ（図示略す）に蓄電され、このバッテリか
らの電力によって船尾プロペラ５、船側プロペラ７、そ
の他の駆動部が駆動される。船体２の略中央部には地球
環境の調査観測、通信・放送および災害監視に用いられ
る観測・情報機器９、燃料電池１０および後述する浮力
補償装置１１が配設されている。
張設され、この太陽電池パネル８によって発電された電
力がバッテリ（図示略す）に蓄電され、このバッテリか
らの電力によって船尾プロペラ５、船側プロペラ７、そ
の他の駆動部が駆動される。船体２の略中央部には地球
環境の調査観測、通信・放送および災害監視に用いられ
る観測・情報機器９、燃料電池１０および後述する浮力
補償装置１１が配設されている。
【００１４】浮力補償装置１１では、図３に示すよう
に、球形で軽量な断熱容器１２内に薄膜軽量のブラダ１
３が収容され、このブラダ１３内に純水Ｗが貯留されて
いる。断熱容器１２の下部には電解チャンバ１４が設け
られ、電解チャンバ１４の上部に装着されたポンプ１５
によって断熱容器１２内の純水Ｗが電解チャンバ１４に
導入されるようになっている。断熱容器１２の上部には
外気圧と断熱容器１２内の気圧とが同圧になるように空
気孔２３が開設され、ブラダ１３内には純水Ｗの温度を
一定に保ち凍結を防止するためのヒータ２９が設置され
ている。
に、球形で軽量な断熱容器１２内に薄膜軽量のブラダ１
３が収容され、このブラダ１３内に純水Ｗが貯留されて
いる。断熱容器１２の下部には電解チャンバ１４が設け
られ、電解チャンバ１４の上部に装着されたポンプ１５
によって断熱容器１２内の純水Ｗが電解チャンバ１４に
導入されるようになっている。断熱容器１２の上部には
外気圧と断熱容器１２内の気圧とが同圧になるように空
気孔２３が開設され、ブラダ１３内には純水Ｗの温度を
一定に保ち凍結を防止するためのヒータ２９が設置され
ている。
【００１５】電解チャンバ１４内には、陽極１６および
陰極１７が離間して配置されるとともに、純水Ｗの温度
および水位を検出する水温センサ１８および水位センサ
２０が配設され、さらには電解チャンバ１４内を純水Ｗ
の電気分解に最適な圧力および温度に保持するための加
圧器２５および加熱器１９がそれぞれ配設されている。
陽極１６および陰極１７の上半部はそれぞれガス導入管
２１内に位置し、陽極１６側のガス導入管２１は酸素ガ
スの流れは許容するが逆方向の流れは抑止する逆止弁２
２を途中に装着して大気中に開放され、陰極１７側のガ
ス導入管２１は水素ガスの流れは許容するが逆方向の流
れは抑止する逆止弁２２を途中に装着してヘリウムガス
嚢３に連通されている。なお、上記陽極１６および陰極
１７としては、ニッケルメッキを施した鉄板が用いられ
ている。
陰極１７が離間して配置されるとともに、純水Ｗの温度
および水位を検出する水温センサ１８および水位センサ
２０が配設され、さらには電解チャンバ１４内を純水Ｗ
の電気分解に最適な圧力および温度に保持するための加
圧器２５および加熱器１９がそれぞれ配設されている。
陽極１６および陰極１７の上半部はそれぞれガス導入管
２１内に位置し、陽極１６側のガス導入管２１は酸素ガ
スの流れは許容するが逆方向の流れは抑止する逆止弁２
２を途中に装着して大気中に開放され、陰極１７側のガ
ス導入管２１は水素ガスの流れは許容するが逆方向の流
れは抑止する逆止弁２２を途中に装着してヘリウムガス
嚢３に連通されている。なお、上記陽極１６および陰極
１７としては、ニッケルメッキを施した鉄板が用いられ
ている。
【００１６】ポンプ１５、陽極１６、陰極１７、水温セ
ンサ１８、加熱器１９、水位センサ２０、加圧器２５、
ヘリウムガス嚢３内に設けられヘリウムガスの温度、圧
力、ヘリウム純度などを測定するガス嚢内センサ群２
４、成層圏飛行船１の飛行空域大気の温度、圧力および
日射、成層圏飛行船１の飛行位置および対気速度などを
測定する大気計測用センサ群２８は、マイクロコンピュ
ータ２６に接続され、太陽電池パネル８（バッテリ）お
よび燃料電池１０の直流電源２７より電力が供給される
ようになっている。
ンサ１８、加熱器１９、水位センサ２０、加圧器２５、
ヘリウムガス嚢３内に設けられヘリウムガスの温度、圧
力、ヘリウム純度などを測定するガス嚢内センサ群２
４、成層圏飛行船１の飛行空域大気の温度、圧力および
日射、成層圏飛行船１の飛行位置および対気速度などを
測定する大気計測用センサ群２８は、マイクロコンピュ
ータ２６に接続され、太陽電池パネル８（バッテリ）お
よび燃料電池１０の直流電源２７より電力が供給される
ようになっている。
【００１７】マイクロコンピュータ２６は、大気計測用
センサ群２８およびガス嚢内センサ群２４の測定結果に
基づいて成層圏飛行船１の沈下もしくは上昇度合を算出
し浮力の減少度合を計算した後、必要な水素ガス量を算
出し水電解を行なわせ、水位センサ２０および水温セン
サ１８の検出結果よりポンプ１５による純水Ｗの電解チ
ャンバ１４への導入量および加熱器１９の発熱量を制御
するとともに、電解チャンバ１４内が適正圧力になるよ
うに加圧器２５を制御するものである。
センサ群２８およびガス嚢内センサ群２４の測定結果に
基づいて成層圏飛行船１の沈下もしくは上昇度合を算出
し浮力の減少度合を計算した後、必要な水素ガス量を算
出し水電解を行なわせ、水位センサ２０および水温セン
サ１８の検出結果よりポンプ１５による純水Ｗの電解チ
ャンバ１４への導入量および加熱器１９の発熱量を制御
するとともに、電解チャンバ１４内が適正圧力になるよ
うに加圧器２５を制御するものである。
【００１８】成層圏飛行船１は、以上の如く構成されて
いるので、電解チャンバ１４内において、純水Ｗの電気
分解が行われ、このとき生成される水素ガスはガス導入
管２１を介してヘリウムガス嚢３に補給され、酸素ガス
はガス導入管２１より大気中に排出される。かくして、
水素ガスの補給により浮力が増加するとともに、電気分
解による純水Ｗの減少によって船体２の総重量が減少
し、成層圏飛行船１における浮揚ガスの漏洩による浮力
の減少が補償され、失った浮力が回復することになる。
いるので、電解チャンバ１４内において、純水Ｗの電気
分解が行われ、このとき生成される水素ガスはガス導入
管２１を介してヘリウムガス嚢３に補給され、酸素ガス
はガス導入管２１より大気中に排出される。かくして、
水素ガスの補給により浮力が増加するとともに、電気分
解による純水Ｗの減少によって船体２の総重量が減少
し、成層圏飛行船１における浮揚ガスの漏洩による浮力
の減少が補償され、失った浮力が回復することになる。
【００１９】この場合、ヘリウムガス嚢３内の温度、圧
力およびヘリウム純度などが測定されるとともに、飛行
空域大気の温度、圧力および日射などが測定され、さら
には成層圏飛行船１の沈下もしくは上昇度合が成層圏飛
行船１の位置や対気速度から算出され、浮力の減少度合
が計算される。この浮力の減少率に応じて水素ガスが生
成され浮力の補償が行なわれる。また、水電解に必要な
電力は太陽電池パネル８（バッテリ）および／もしくは
燃料電池１０より供給すれば、電力供給系での全体重量
の増減はない。なお、水素ガスをヘリウムガスに混合し
た場合、約１０％の混合比迄爆発しない領域であり、水
素ガスを浮揚ガスとして使用している場合は発生水素ガ
スの量的制約はない。
力およびヘリウム純度などが測定されるとともに、飛行
空域大気の温度、圧力および日射などが測定され、さら
には成層圏飛行船１の沈下もしくは上昇度合が成層圏飛
行船１の位置や対気速度から算出され、浮力の減少度合
が計算される。この浮力の減少率に応じて水素ガスが生
成され浮力の補償が行なわれる。また、水電解に必要な
電力は太陽電池パネル８（バッテリ）および／もしくは
燃料電池１０より供給すれば、電力供給系での全体重量
の増減はない。なお、水素ガスをヘリウムガスに混合し
た場合、約１０％の混合比迄爆発しない領域であり、水
素ガスを浮揚ガスとして使用している場合は発生水素ガ
スの量的制約はない。
【００２０】ところで、１３５ｋｇの水を電気分解して
できる水素ガスの量を考えると、２モルの水分子は１モ
ルの酸素ガスと２モルの水素ガスに分解する。これらの
質量は３２ｋｇと４ｋｇであり、分解した酸素ガスと水
素ガスの質量比は８：１である。
できる水素ガスの量を考えると、２モルの水分子は１モ
ルの酸素ガスと２モルの水素ガスに分解する。これらの
質量は３２ｋｇと４ｋｇであり、分解した酸素ガスと水
素ガスの質量比は８：１である。
【００２１】したがって、１３５ｋｇの水は質量１２０
ｋｇの酸素と質量１５ｋｇの水素とに分かれる。質量１
５ｋｇの水素ガスは７５００モルなので、７５００モル
×２２．４（リットル／モル）＝１６８，０００リット
ル＝１６８ｍ3（常温常圧）となる。
ｋｇの酸素と質量１５ｋｇの水素とに分かれる。質量１
５ｋｇの水素ガスは７５００モルなので、７５００モル
×２２．４（リットル／モル）＝１６８，０００リット
ル＝１６８ｍ3（常温常圧）となる。
【００２２】空気密度は１．２９ｋｇ／ｍ3、水素の密
度は０．０９ｋｇ／ｍ3なので、１６８ｍ3の水素の空気
中での浮力（０°Ｃ）は、（１６８ｍ3）×（１．２９
−０．０９）ｋｇ／ｍ3＝２０１．６ｋｇとなる。した
がって、残りの酸素１２０ｋｇを捨てると、水の重量全
部の１３５ｋｇがなくなったことになり、見掛け上、３
３６ｋｇの浮力が発生することになる。
度は０．０９ｋｇ／ｍ3なので、１６８ｍ3の水素の空気
中での浮力（０°Ｃ）は、（１６８ｍ3）×（１．２９
−０．０９）ｋｇ／ｍ3＝２０１．６ｋｇとなる。した
がって、残りの酸素１２０ｋｇを捨てると、水の重量全
部の１３５ｋｇがなくなったことになり、見掛け上、３
３６ｋｇの浮力が発生することになる。
【００２３】このように、本実施の形態では、純水Ｗを
船体２に搭載し浮力の減少に応じて純水Ｗを電気分解し
水素ガスと酸素ガスとに分けた後、酸素ガスは大気に放
出し、水素ガスをヘリウムガス嚢３に供給するので、純
水Ｗの重量が減少し、水素ガスの発生により浮力が増加
する。
船体２に搭載し浮力の減少に応じて純水Ｗを電気分解し
水素ガスと酸素ガスとに分けた後、酸素ガスは大気に放
出し、水素ガスをヘリウムガス嚢３に供給するので、純
水Ｗの重量が減少し、水素ガスの発生により浮力が増加
する。
【００２４】今、一定量の液体をガス化して浮力を発生
させる場合、発生ガスによる浮力に、消失した液体の重
量を加えた浮力増加を発生浮力といい、ガス化装置の重
量を発生浮力から差し引いた量を正味の回復浮力という
と、回復浮力は装置が存在しないと仮定した場合の浮力
の増加分であるので、水の電解槽を薄膜製の袋とし断熱
容器１２にスタイロフォームなどの軽量材を使用すれ
ば、その重量は約１０ｋｇ、パイプや制御器の重量を１
０ｋｇとすれば、ガス化装置の全重量は１５５ｋｇとな
り、この装置では３３６ｋｇの浮力が発生するので差し
引き約１８０ｋｇの正味浮力の回復が可能となる。
させる場合、発生ガスによる浮力に、消失した液体の重
量を加えた浮力増加を発生浮力といい、ガス化装置の重
量を発生浮力から差し引いた量を正味の回復浮力という
と、回復浮力は装置が存在しないと仮定した場合の浮力
の増加分であるので、水の電解槽を薄膜製の袋とし断熱
容器１２にスタイロフォームなどの軽量材を使用すれ
ば、その重量は約１０ｋｇ、パイプや制御器の重量を１
０ｋｇとすれば、ガス化装置の全重量は１５５ｋｇとな
り、この装置では３３６ｋｇの浮力が発生するので差し
引き約１８０ｋｇの正味浮力の回復が可能となる。
【００２５】液体ヘリウムのように、全装置の重量が３
８５ｋｇと同等重量の水電解方式の浮力回復装置を考え
ると、その浮力発生能力の関係は３８５：１５５＝ｘ：
３３６となるので、発生浮力ｘ＝８３４ｋｇとなり、ヘ
リウム液化の場合の発生浮力７４０ｋｇを大幅に上回
る。水電解槽とパイプ、制御器はさらに軽量化の可能性
があり、発生浮力は８４０ｋｇ以上になると考えられ
る。液体ヘリウム方式との優位差は明らかである。さら
に、本実施の形態の水電解装置では、水を電解液として
いるので、安全上有利であり、しかも装置構成が簡単で
あるので、成層圏飛行船１の浮力の補償が簡便かつ小型
軽量の浮力補償装置１１によって行なうことができる。
８５ｋｇと同等重量の水電解方式の浮力回復装置を考え
ると、その浮力発生能力の関係は３８５：１５５＝ｘ：
３３６となるので、発生浮力ｘ＝８３４ｋｇとなり、ヘ
リウム液化の場合の発生浮力７４０ｋｇを大幅に上回
る。水電解槽とパイプ、制御器はさらに軽量化の可能性
があり、発生浮力は８４０ｋｇ以上になると考えられ
る。液体ヘリウム方式との優位差は明らかである。さら
に、本実施の形態の水電解装置では、水を電解液として
いるので、安全上有利であり、しかも装置構成が簡単で
あるので、成層圏飛行船１の浮力の補償が簡便かつ小型
軽量の浮力補償装置１１によって行なうことができる。
【００２６】以上、本発明の実施の形態について詳述し
たが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでは
なく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の
精神を逸脱しない範囲で設計において種々の変更ができ
るものである。たとえば、上記実施の形態では、電解チ
ャンバ１４の上部に装着されたポンプ１５によって純水
Ｗが電解チャンバ１４に導入されるようになっている
が、ポンプ１５に代えて電解チャンバ１４上にあって電
解チャンバ１４に自然落下する純水Ｗの流量を電磁弁に
よって制御してもよい。また、ブラダ１３内の純水Ｗに
凍結防止用の添加物を投入することにより純水Ｗの融点
を下げ凍結を回避してもよい。さらに、純水Ｗに水酸化
ナトリウムまたは水酸化カリウムなどを投与して電解液
の電気抵抗を下げ電気分解を促進させてもよい。また、
水電解によって生成された水素ガスを燃料電池１０の燃
料として用いてもよい。
たが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでは
なく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の
精神を逸脱しない範囲で設計において種々の変更ができ
るものである。たとえば、上記実施の形態では、電解チ
ャンバ１４の上部に装着されたポンプ１５によって純水
Ｗが電解チャンバ１４に導入されるようになっている
が、ポンプ１５に代えて電解チャンバ１４上にあって電
解チャンバ１４に自然落下する純水Ｗの流量を電磁弁に
よって制御してもよい。また、ブラダ１３内の純水Ｗに
凍結防止用の添加物を投入することにより純水Ｗの融点
を下げ凍結を回避してもよい。さらに、純水Ｗに水酸化
ナトリウムまたは水酸化カリウムなどを投与して電解液
の電気抵抗を下げ電気分解を促進させてもよい。また、
水電解によって生成された水素ガスを燃料電池１０の燃
料として用いてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明によれば、水の電気分解によって生成される水素ガス
によって浮力を補償するので、従来のように極低温の液
体ヘリウムを大量に保持する必要がなくなり、水電解装
置は装置構成が簡単であるとともに、電解分の水がなく
なり結果として装置重量が軽減化されるので、小型軽量
の浮力補償装置によって低コストで安全かつ信頼性よく
浮力回復効率を向上させることができる。
明によれば、水の電気分解によって生成される水素ガス
によって浮力を補償するので、従来のように極低温の液
体ヘリウムを大量に保持する必要がなくなり、水電解装
置は装置構成が簡単であるとともに、電解分の水がなく
なり結果として装置重量が軽減化されるので、小型軽量
の浮力補償装置によって低コストで安全かつ信頼性よく
浮力回復効率を向上させることができる。
【図１】本発明の一実施の形態を示す成層圏飛行船の一
部切欠き正面図である。
部切欠き正面図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す成層圏飛行船の前
面図である。
面図である。
【図３】本発明の一実施の形態を示す成層圏飛行船にお
ける浮力補償装置の要部断面説明図である。
ける浮力補償装置の要部断面説明図である。
１ 成層圏飛行船 ２ 船体 ３ ヘリウムガス嚢 ４ 尾翼 ５ 船尾プロペラ ６ 推進駆動モータ ７ 船側プロペラ ８ 太陽電池パネル ９ 観測・情報機器 １０ 燃料電池 １１ 浮力補償装置 １２ 断熱容器 １３ ブラダ １４ 電解チャンバ １５ ポンプ １６ 陽極 １７ 陰極 １８ 水温センサ １９ 加熱器 ２０ 水位センサ ２１ ガス導入管 ２２ 逆止弁 ２３ 空気孔 ２４ ガス嚢内センサ群 ２５ 加圧器 ２６ マイクロコンピュータ ２７ 直流電源 ２８ 大気計測用センサ群 ２９ ヒータ Ｗ 純水
Claims (1)
- 【請求項１】浮揚ガスが封入され上記浮揚ガスによる浮
力によって浮揚する機体本体に、水電解によって水素ガ
スを生成し上記水素ガスを上記機体本体に補給すること
により上記浮揚ガスの漏洩による浮力の減少を補償する
浮力補償装置が設けられたことを特徴とする飛行体。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001058239A JP4586137B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 成層圏用飛行体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001058239A JP4586137B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 成層圏用飛行体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002255096A true JP2002255096A (ja) | 2002-09-11 |
| JP4586137B2 JP4586137B2 (ja) | 2010-11-24 |
Family
ID=18917992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001058239A Expired - Lifetime JP4586137B2 (ja) | 2001-03-02 | 2001-03-02 | 成層圏用飛行体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4586137B2 (ja) |
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| CN113830280A (zh) * | 2021-11-09 | 2021-12-24 | 中国电子科技集团公司第三十八研究所 | 一种用于浮空器长航时定高度飞行的浮力控制装置 |
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- 2001-03-02 JP JP2001058239A patent/JP4586137B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4586137B2 (ja) | 2010-11-24 |
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