JP2003514713A - 軽量および超軽量航空機用の空気圧フロート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明による空気圧フロートは、弁（２１）からの加圧空気によって膨張可能な気密性の外部表面（５）を備えている。ウェブ（６）は、本質的にフロートの全体にかけてのびており、線（１）に沿って外部表面（５）と結合しており、一方でフロート内部を相互連絡する複数のチャンバ（７）に分割し、他方で、フロートに所望の外郭（１４）、安定性、また、曲げに対する安定性を提供する。ウェブは、低伸縮性織成材料またはプラスチック材料フォイルから成る、単一または複数の層を設けることができる。動作における方向の安定性を向上するために、また、外部表面（５）への損傷に対する保護として、フロートは、例えばプラスチック材料から成り、接着されたキールレール（８）を備えている。コアンダ効果を防ぐために、二本の側部レール（９）が同様の方法で取付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、請求項１の前文に従った軽量および超軽量航空機用の空気圧フロー
に関するものである。

【０００２】 （背景技術） 加圧空気で膨張するこのような空気圧フロートが幾つか知られている。本発明
に最も近いものは、例えば米国特許第4,697,762号（Ｄ１）、米国特許第2,391,3
29号（Ｄ２）、米国特許第2,522,340号（Ｄ３）、米国特許第2,345,143号（Ｄ４
）に記載された技術状態を呈するものである。Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４では技術の一般
的な状態は制限されるのに比べ、Ｄ１は本発明に最も近い。Ｄ１では、上面、下
面、側面で構成された、強化織成繊維から成る可撓性の機体を備えたフロートが
記載されている。上面および下面は、フロートの主方向に沿って本質的に垂直に
設けられた、同様の繊維から成る多数のウェブによって結合されている。1933年
の初期に、中央後部あたりの位置にステップを備えたフロートがドイツ国特許明
細書DE600 321で開示され、これ以降、このフロートが使用され、さらに改良が
加えられてきた。

【０００３】 このステップの位置におけるＤ１のフロートの断面において、本質的に縦長の
ウェブが、フロートの主方向に対して垂直に取付けられている。ウェブ間、ウェ
ブと側壁間に形成されたチャンバ内部には、気密性の空気袋が挿入されており、
この空気袋は、加圧空気によって膨張され、また、一方で必要な浮力を、他方で
一定の安定性をフロートに提供している。

【０００４】 安定性と剛性を増加するために、剛性発泡体と合板が部分的に設けられた補剛
性要素が、既述のステップよりも前方の範囲内に装備されている。繊維材料で構
成されたフロートの外面にはシューが固定されている。このシューは、前半部分
の下面をさらに剛性化し、フロートを損傷から保護するためのものである。シュ
ーは、例えばプラスチック材料で製造されている。

【０００５】 各フロートの長さ全体にかけて縦方向にのびる二つの桁を介して、航空機の着
陸装置から記述通りの構造を持つ二つのフロートにかかる力が生じる。この桁は
フロートの頂面に設けられており、長い綱によって結ばれ、固定されている。合
計で四つの桁が、二つの横長桁によって結合されており、そこに航空機が支持さ
れ、フロートの下面が既述のステップを備えている位置付近に、後部の横長桁が
配置されている。

【０００６】 Ｄ１によるフロートが意図する用途範囲を考慮すると、要求される主な利点は
軽量性の維持である。しかし、ここで用いられる、フロートの純粋に空気圧な部
分の構造方法は剛性が十分でないため、空気圧式ではないあらゆる種類の方法は
大きくなり、従って場所によっては、空気または純粋に空気圧構成要素よりもさ
らに重くなる。さらにステップの高位において、縦長ウェブが横長ウェブによっ
て妨害されてしまう。やはりこの場所近くに設けられた後部横長桁に力が負荷さ
れるため、この領域において、請求された構造体の一つに、二本のワイヤロープ
とフロートを介して縦方向にのびる圧縮脚によって応力が掛けられ、強化しなく
てはならないフロートの継手のような弱化が生じてしまう。

【０００７】 さらに、Ｄ１からは、例えばＶ字型底部を備えたフロートの他の断面部分形状
が、本発明によってどのように構成されているかが不明瞭である。選択した構造
からは、上述した欠点に加えて、Ｄ１によるフロートもその製造に費用がかかる
ことが少なくとも理解できる。

【０００８】 従って、本発明の目的は、上述した欠点を克服し、軽量かつ剛性で、費用が効
率的な、軽量または超軽量航空機用の空気圧フロートを製造することである。

【０００９】 （発明の開示） 既述の目的に対する取り組みは、その本質的な特徴に関する請求項１において
明らかであり、さらなる有益な実施例が従属の請求項において示されている。

【００１０】 （発明を実施するための最良の形態） 次に、添付の図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。

【００１１】 図１は、本発明によるフロートの実施例の正面を下方から見た斜視図である。
この図では、全ての固定および連結部品を省略した、純粋に空気圧構造体のみを
示している。図１ではフロートに沿って線１が走っており、図２では、これらの
線により接近して示している。フロートの長さのほぼ半分の位置に、水の流れを
切る（breaking away）ためのステップ２として知られるものが見える。図１の
左手に示すフロートの首部は前面３を備え、右手に示す機尾は類似した後面４を
備えている。

【００１２】 図２は、図１のフロートの、大まかにＡＡと印した部分の断面図である。気密
性の積層低伸縮性織成材料（airtight laminated low-stretch woven material
）から成る外表面５が、弁２１を通る加圧空気によって膨張し、本質的に外表面
５の全長に渡って、これと接続した多数のウェブ６により所望の形状に保持され
る。これらの連結は、縫合、接着、溶接によって行うことができる。ウェブ６が
この方法で外表面と結合している場合、図1に関連して述べた、本質的に外表面
５の全長に渡ってのびる線１が生じる。ウェブ６に織成繊維材料またはフォイル
からなり得、また、ウェブ６によってフロートの内部空間が、相互連絡可能な複
数のチャンバ７に分割される。ウェブ６は首部面３と後尾面４にまでは完全に達
していないため、少なくとも二つの端部にフロートオーバーフローハッチ（図示
せず）が設けられる。これは、ウェブ６に気密性フォイルを使用した際には特に
重要である。

【００１３】 ウェブ６に織成繊維材料を使用した場合、チャンバ７間の空気交換は繊維材料
を介して行われる。繊維材料挿入物を使用した場合、繊維はフロートの縦軸に対
して平行および垂直に配列されている。さらに、二層の間に織成繊維材料を挿入
することが有益であり、一方の層が他層に対して約45°の角度で傾斜することが
わかっている。このため、織成繊維材料を用いた場合にも、ウェブ６は剪断力を
受容する位置にあるため、折り曲げに抵抗する剛性とフロート形状の安定性とが
著しく増加する。

【００１４】 この第一実施例では、キール範囲内にキールレール８が、接着剤または溶着に
よって取付けられている。キールレールは、一方でフロートの方向安定性を向上
し、他方でその底面を損傷から保護する。同様の方法で、フロートの底面から側
壁への変化部分に側部レール９が設けられている。側部レール９を設ける理由は
、外表面５を保護し、さらに、水中でのいわゆるコワンダ効果を防止し、これに
より流れを分けることを行うことである。キールレール８と側部レール９はプラ
スチック製であることが好ましい。

【００１５】 側部レール９は例えば、フロートの前半部分のみにかけて、すなわち首部から
ステップ２までのびており、キールレール８も同様にフロートの前半部分にかけ
てのびているが、さらにステップ２よりも後部にのびていてもよい。

【００１６】 図に示すウェブ６の数とその密度に関して、さらに、図３に示す接触円１０を
用いることで、ウェブ６の方向が得られる。図３は、図２の断面図である。

【００１７】 この断面図の予定された全体外郭１１では、接触円１０が、所定の第一ポイン
ト１２において全体外郭と接触する形で挿入される。次に、基本幾何学な考慮か
ら、全体外郭１１のための第二接触ポイント１３が算出される。各々の接触円１
０の接触ポイント１２、１３が結合され、ここに挿入されるウェブ６の方向が決
定される。

【００１８】 フロート加圧空気で膨張した状態にある場合、断面図の実際の外郭（actual c
ontour）は、接触ポイント１２、１３の各々において設定された力の均一性によ
って得られる。そのため、図２に参照符合１４で示すようなこの外部表面５の実
際の外郭は、接触ポイント１２、１３において交わった円の弓形部を成し、これ
らの円の半径は、次式による従来の関係で決定される。 Ｒ＝σ/Δｐ ここで、 Ｒ＝ 湾曲の半径[ｍ] σ＝ 外表面５における円周応力[Ｎ/ｍ] Δｐ＝ 内外部の圧力差[Ｎ/ｍ²]

【００１９】 しかし、σはΔｐと比例するため、基本的な物理的導関数から値Ｒが得られる
。この値Ｒは、各チャンバ７の形状と、その半対角線の大きさのみに依存する。

【００２０】 図４は、第一実施例における本発明のさらなる特徴を示す。既述のように、外
部表面５は気密に造られており、例えば後面４に設けられた弁から入る加圧空気
によって膨張することができる。

【００２１】 これにより、フロート全体が加圧され、ウェブ６に応力が掛けられてフロート
を縦方向に剛性化する機能を果たすので、さらに補剛性手段を追加する必要はな
い。外部表面５の局所的な損傷による圧力損失のみの偶発的な事故のために、柔
軟で、弾性の空気袋１５がチャンバ７内の外部表面５とウェブ６の間に挿入され
ており、この空気袋には、通常の動作で、気密外部表面５内で作用する空気圧力
が約80〜90％まで汲み上げられる。従って、これらの空気袋は通常動作では何の
機能も果たさない。

【００２２】 しかし、外部表面５内の、空気袋１５の外において圧力損失が生じると、空気
袋がチャンバ７の壁に密着し、フロートの固定状態を確実に維持する。

【００２３】 各空気袋１５は弁１６をそれぞれ備えている。これらの弁は、後面４上に全て
同じように配置され、逆止め弁として形成されていることが好ましい。万一、空
気袋の内の一つが破裂して漏れが生じたり、何らの形で損傷した場合でも、残り
の空気袋１５がその影響を受けることはない。弁１６は、空気袋１５内で作用す
る圧力を均一に設定するようにマニホルド構造であることが好ましい。

【００２４】 図５では、断面図の形状は、図２、図３、図４に示したものに限定されていな
い。ここでは、本発明の範囲内である対のキールフロートを第二実施例として示
している。全体外郭１１を定めることができ、また、本発明によるウェブ６を設
けることにより変更を加えることができる。これらの段階を数回繰返す手段によ
り、形状を最適化することが可能である。

【００２５】 図５に示すような形状は、噴霧条件に関して図１〜図３の形状よりも優れてい
る。外部ウェブ６の比較的大きな傾斜のために、水平交差軸周囲の安定性は崩れ
るが、垂直交差軸周囲の安定性は増加する。

【００２６】 ここでは、地上走行動作において方向性を安定させるため、また、フロート下
面の損傷に対する保護として、フロート下面の形状に関連した二本のキールレー
ル８が設けられている。同様に、側部レール９は、この構造形状ではより強力に
発生するコアンダ効果を抑制する。さらに、側部レール９も既述の通り、外部表
面５の側部に生じた損傷を保護する。

【００２７】 図６ａは本発明によるフロートの第一実施例の側面図であり、図６ｂは、ステ
ップ２の部分の縦断面図である。このフロートの縦断面図は、点線による滑らか
な流線１で示すように、ステップの断面傾斜にかけて連続的に変化している。こ
の方法では、フロート上にかかる曲げ力によって生じる外部表面５およびウェブ
６内の応力のピークが回避される。このピークは、縦断面図が連続的に変化して
いないフロートでは回避することができない。ステップ２自体が、例えば、剛性
発泡体１８を充填し、外部表面５にしっかりと係合させて接着したプラスチック
材料製のシェル１７を備えている。プラスチック材料シェル１７は、保護層１９
によってさらにコーティングされているため、フロートの下面全体が有益に被覆
される。これにより、フロートの前部からプラスチック材料シェル１７にかけて
滑らかな変化が得られる。

【００２８】 図７は、第１実施例に従ってフロートの長さ全体にかけて設けられたウェブ６
を示している。７つの断面表面２０が図示されているが、これらは関連性がなく
、また、タイプに無関係にウェブまたは他タイプの交差する隔壁を示すものでは
ない。図７では、断面表面２０の形状は、大きさが異なるだけで、全体にかけて
本質的に同一であることがわかる。

【００２９】 図７から離れて、図６ａ、図６ｂに示すステップ２の構造を考慮すると、形状
の変化が滑らかである限り、フロートの、ステップ２の後方にあたる部分の底部
と、これに従ってさらに断面表面２０の底部とが、異なった形状であってよいこ
とが明らかである。これには例えば、ステップ２の後ろにあたる部分も単一のキ
ールで構成することが可能な、本発明による第二実施例のフロートがあてはまる
。これは、対のキール構造では前方部分にしか効果がないという事実を特に考慮
したものである。

【００３０】 航空機からフロートへ、さらにフロートの間へ静的荷重および動的荷重を導入
する構造が公知である。フロートの長さの大部分にかけてのび、二つのフロート
を結合する、フロートまたはロッド形状の構造もある。このような構造は上述し
たように公知であるか、または最大表面にかけて重量を分配する課題に対する構
造から、類似の方法で成る。このような課題は、繊維材料および/または空気圧
構成部品にかかる負荷がどのようなものであっても発生する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第一実施例の斜視図である。

【図２】 第一実施例の断面図である。

【図３】 図２の構造的な詳細図である。

【図４】 本発明による図２の補助である。

【図５】 第二実施例の断面図である。

【図６ａ】 第一実施例の側面図である。

【図６ｂ】 図６ａの詳細部分の縦断面図である。

【図７】 第一実施例の透視略図である。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前記フロートの内部にかけて繊維材料と可撓性ウェブ（６）
   が縦方向に配置されており、チャンバ（７）が前記フロート内で分割形成され、
   チャンバの中に加圧空気で膨張することができる、気密且つ可撓性の空気袋（１
   ５）を挿入した、軽量および超軽量航空機用の空気圧フロートであり、 - 前記フロートが気密性および密封された外部表面（５）を有し、 - 前記フロートが、本質的にその全体にかけて設けられ、前記外部表面（５
   ）の長さ全体にかけて固定された複数の可撓性ウェブ（６）を有し、これにより
   、前記ウェブ（６）の位置と配置が、フロートの断面の任意の全体外郭（１１）
   内に複数の接触円が設けられ、この全体外郭（１１）上における各接触円の二つ
   の接触ポイント（１２、１３）が、各ウェブ（６）の取付けポイントを前記外部
   表面（５）に対して画定するよう確立され、 - 前記ウェブ（６）の導入により、前記ウェブと前記外部表面（５）間に相
   互連絡チャンバ（７）が形成され、前記チャンバの各々が、加圧空気によって膨
   張することが可能な気密性且つ可撓性の空気袋（１５）を有し、 - 前記気密性の外部表面が少なくとも一つの弁（２１）を有し、前記弁を介
   して加圧空気が流入し、前記外部表面が膨張すること、 を特徴とする空気圧フロート。
2. 【請求項２】 前記ウェブ（６）が、繊維が前記フロートの縦軸に対して本
   質的に平行且つ垂直に配列された、低伸縮性の繊維材料で製造されていることを
   特徴とする請求項１に記載の空気圧フロート。
3. 【請求項３】 前記ウェブ（６）が二層壁構造であるため、前記繊維材料の
   第二層の繊維方向が前記第一層から45°の角度で傾斜していることを特徴とする
   請求項２に記載の空気圧フロート。
4. 【請求項４】 前記ウェブ（６）が低伸縮性のプラスチックフォイルで製造
   されていることを特徴とする請求項１に記載の空気圧フロート。
5. 【請求項５】 前記ウェブ（６）が前記外部表面（５）に、縫合によって固
   定されていることを特徴とする請求項２、３、４のいずれか一項に記載の空気圧
   フロート。
6. 【請求項６】 前記ウェブ（６）が前記外部表面（５）に、接着剤によって
   固定されていることを特徴とする請求項２、３、４のいずれか一項に記載の空気
   圧フロート。
7. 【請求項７】 前記ウェブ（６）が前記外部表面（５）に、溶着によって固
   定されていることを特徴とする請求項２、３、４のいずれか一項に記載の空気圧
   フロート。
8. 【請求項８】 前記空気袋（１５）が、低伸縮性の気密積層された繊維材料
   から成ることを特徴とする請求項１に記載の空気圧フロート。
9. 【請求項９】 前記空気袋（１５）がエラストマーから成ることを特徴とす
   る請求項１に記載の空気圧フロート。
10. 【請求項１０】 前記空気袋（１５）の各々が、前記外部表面（５）上に一
    つの弁（１６）を有することを特徴とする請求項８または９に記載の空気圧フロ
    ート。
11. 【請求項１１】 前記空気袋（１５）内の前記作動圧力が、前記外部表面（
    ５）内の作動圧力よりも10〜20％少ないことを特徴とする請求項１０に記載の空
    気圧フロート。
12. 【請求項１２】 前記外部表面（５）が、少なくとも水中に入る部分にかけ
    て保護層（１９）を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記
    載の空気圧フロート。
13. 【請求項１３】 前記フロートが前方および後方部分から成り、これにより
    、前記前方部分から前記後方部分への変化部がステップ（２）を有し、 - 前記フロート内の前記ウェブ（６）が、前記ステップ（２）よりも前方の
    より大きな横断面が、前記ステップ（２）よりも後方のより小さな横断面へと連
    続的に変化し、 - 前記外部表面（５）が、実際のステップ（２）を形成する、充填材で充填
    されたプラスチック材料のシェル（１７）を有し、 - 前記保護層（１９）が前記ステップ（２）にかけて設けられ、さらに、前
    記プラスチック材料のシェルも覆うことを特徴とする請求項１２に記載の空気圧
    フロート。
14. 【請求項１４】 前記フロートが、前記フロートを損傷から保護するために
    、少なくとも一本のキールレール（８）と、二本の側部レール（９）を有するこ
    とを特徴とする請求項１２に記載の空気圧フロート。
15. 【請求項１５】 前記キールレール（８）と前記側部レール（９）が、プラ
    スチック材料から成り、前記フロート上に接着されていることを特徴とする請求
    項１４ に記載の空気圧フロート。