JP4451695B2 - 無人飛行船及びその圧力維持方法 - Google Patents

Description

本発明は、無人飛行船及びその圧力維持方法に関する。

現在、ヘリウム等の浮揚ガスの浮力を利用して浮揚し、推進装置や操縦装置によって自在に飛行する飛行船が提案され、実用化されている。飛行船の中でも、柔軟な外皮からなる船体を有する軟式の飛行船においては、船体自体が浮揚ガスや空気を充填するガス袋として機能しており、浮揚ガスや空気の圧力（船体内圧）によって船体形状が維持されることとなる。

前記した軟式の飛行船の船体内には、空気が充填されるバロネット（空気房）が設けられている。そして、このバロネットを除く船体内空間に浮揚ガスが充填されている。バロネットには、吸排気用のブロアが設けられており、このブロアによってバロネット内の空気の体積・重量を調節することにより、飛行船の姿勢制御を行っている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３３１９９９号公報（第２頁、第５図）

ところで、前記した軟式の飛行船は、柔軟な外皮からなる船体を有するため、何らかの外的要因により飛行中に外皮が損傷して船体に孔があき、その孔から船体内の浮揚ガスが漏れてしまい、その結果、船体内の圧力が低下して飛行が困難となる場合がある。

従来の有人飛行船では、かかる事態が発生した場合に、パイロットの操作により手動の引裂装置や電動バルブを作動させてバロネットに開口部を形成し、この開口部から空気を浮揚ガスに供給して、船体内の圧力を維持していた。しかし、従来の無人飛行船には、前記したような手動の引裂装置や電動バルブが搭載されていないため、浮揚ガスの漏れによる船体内の圧力低下を阻止することができなかった。

本発明の課題は、無人飛行船において、飛行中の外皮損傷に起因した浮揚ガスの漏れによる船体内の圧力低下を阻止することである。また、本発明の課題は、無人飛行船の圧力維持方法を提供することである。

以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、船体と、この船体内に設けられた空気房と、この空気房に設けられた吸排気用のブロアと、制御装置と、を備え、前記船体内の前記空気房を除く空間が浮揚ガス嚢とされてなる無人飛行船において、前記空気房は、加熱溶融型接着剤で接合された密封膜と、前記加熱溶融型接着剤を加熱する加熱手段と、を有し、前記制御装置は、前記ブロアの吸気動作により前記空気房内の圧力を上昇させるとともに、前記加熱手段で前記加熱溶融型接着剤を加熱して溶融させて前記密封膜の接合を解除することにより前記空気房に開口部を形成し、この開口部を介して前記空気房内の空気を前記浮揚ガス嚢内に供給することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、船体の外皮が損傷して浮揚ガスが漏れた場合に、ブロアで吸気を行って空気房内の圧力を上昇させるとともに、空気房の膜を接合する加熱溶融型接着剤を加熱手段で加熱して溶融させることができる。この結果、空気房に開口部を形成することができ、この開口部から、空気房内の空気を浮揚ガス嚢に供給して、船体内の圧力低下を阻止することができる。また、加熱手段で加熱溶融型接着剤を再度加熱して膜の再溶着を行うことにより、空気房の再利用を実現させることができる。

柔軟なラバーヒータを加熱手段として採用すれば、空気房の密封膜の接合部に沿って変形させることができるため、加熱溶融型接着剤を効果的に加熱して溶融させることができる。また、柔軟なラバーヒータを用いて空気房に開口部を形成することができるので、従来の有人飛行船で用いられていた剛性部品（電動バルブ等）を採用する必要がない。この結果、空気房の膜の損傷を防ぐことができる。

また、通電によって発熱するラバーヒータを加熱手段として採用すれば、従来の有人飛行船で用いられていた複雑な機構（手動の切裂装置等）を採用することなく、しかも、火工品を用いることなく、きわめて容易かつ安全に空気房に開口部を形成することができる。

請求項２に記載の発明は、船体と、この船体内に設けられた空気房と、この空気房に設けられた吸排気用のブロアと、を備え、前記船体内の前記空気房を除く空間が浮揚ガス嚢とされてなり、前記空気房は、加熱溶融型接着剤で接合された密封膜と、前記加熱溶融型接着剤を加熱する加熱手段と、を有する無人飛行船の圧力維持方法であって、前記船体の変形又は前記船体内の圧力低下が検出された場合に、前記ブロアの吸気動作により前記空気房内の圧力を上昇させるとともに、前記加熱手段で前記加熱溶融型接着剤を加熱して溶融させて前記密封膜の接合を解除することにより前記空気房に開口部を形成し、この開口部を介して前記空気房内の空気を前記浮揚ガス嚢内に供給することを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、浮揚ガスの漏れに起因する船体の変形又は船体内の圧力低下が検出された場合に、ブロアの吸気動作により空気房内の圧力を上昇させるとともに、加熱手段（例えばラバーヒータ）で加熱溶融型接着剤を溶融させて密封膜の接合を解除することにより、空気房に開口部を形成する。そして、この開口部を介して、空気房内の空気を浮揚ガス嚢内に供給して、浮揚ガス嚢内の圧力を維持することができる。

本発明によれば、空気房の膜を接合する加熱溶融型接着剤を加熱する加熱手段を備えるので、この加熱手段で加熱溶融型接着剤を溶融させて空気房に開口部を形成し、この開口部を介して、空気房内の空気を浮揚ガス嚢内に供給することができる。この結果、飛行中の外皮損傷に起因した浮揚ガスの漏れによる船体内の圧力低下を阻止することができる。また、加熱手段で加熱溶融型接着剤を再度加熱して膜の再溶着を行うことにより、空気房の再利用を実現させることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。

まず、図１及び図２を用いて、本実施の形態に係る無人飛行船１の構成について説明する。無人飛行船１は、図１に示すように、柔軟な外皮で構成された船体１０、船体１０内に設けられた複数のバロネット（船首側バロネット２０、船尾側バロネット３０及び中央バロネット４０）、船体１０の下面に設けられたゴンドラ７０、等を備えて構成されている。

船体１０は、合成樹脂製又は軽金属製の柔軟性を有する外皮で構成されている。船体１０内のバロネットを除いた空間（以下、「浮揚ガス嚢」という）には浮揚ガスが充填されており、この浮揚ガスの圧力と、バロネットに充填された空気の圧力と、によって船体１０の形状が保持されている。

また、船体１０の船尾寄りの上下面には、図１に示すように、方向舵１２を備える垂直尾翼１１が設けられており、船体１０の船尾寄りの側面には、図示されていない昇降舵を備える水平尾翼１３が設けられている。これら方向舵１２及び昇降舵は、ゴンドラ７０に搭載された図示されていない操縦装置によって駆動される。

また、上方の垂直尾翼１１には、浮揚ガスの漏れに起因する船体１０の変形を検出するための図示されていないカメラが設置されている。また、船体１０内には、浮揚ガスの漏れに起因する船体１０内の圧力低下を検出するための図示されていない圧力センサが搭載されている。カメラによって取得された船体１０の形状に係る画像情報や、圧力センサで計測された船体１０内の圧力情報は、地上に送信されてモニタに出力され、遠隔操縦者によって常時監視される。

船首側バロネット２０、船尾側バロネット３０及び中央バロネット４０は、本発明における空気房であり、加熱溶融型接着剤で複数の膜を接合して密封したものである。図１に示すように、船首側バロネット２０は船体１０の船首寄りの底部に設けられており、船尾側バロネット３０は船体１０の船尾寄りの底部に設けられており、中央バロネット４０は船体１０の機軸方向略中央の底部に設けられている。

中央バロネット４０は、図２に示すように、船首側の膜４１の端部と船尾側の膜４２の端部とを加熱溶融型接着剤を介して重ね合せ、この重ね合わせた部分を加熱して加熱溶融型接着剤を溶融させて、膜同士を溶着することにより構成されている。本実施の形態においては、１００℃〜１５０℃の温度で溶融する加熱溶融型接着剤を採用している。

また、図２に示すように、中央バロネット４０の膜４１と膜４２とを重ね合わせて溶着した部分（以下、「接合部」という）４３の上面には、長尺狭幅のラバーヒータ５０が貼着されている。

ラバーヒータ５０は、ゴンドラ７０に搭載された図示されていないバッテリに電線５１を介して接続されており、このバッテリの電力により発熱して、接続部４３の加熱溶融型接着剤を加熱するものである。すなわち、ラバーヒータ５０は本発明における加熱手段である。本実施の形態においては、接合部４３の加熱溶融型接着剤を溶融させる温度（１００℃〜１５０℃）までラバーヒータ５０の温度を上昇させるようにしている。

ラバーヒータ５０は、中央バロネット４０の接合部４３の上面に、耐熱性を有するシリコン接着剤で貼着されている。このため、通電により発熱した場合においても、ラバーヒータ５０が接合部４３から剥がれることはない。また、ラバーヒータ５０には、サーモスタット５２が設けられている。サーモスタット５２は、ラバーヒータ５０の温度を所定範囲内（１００℃〜１５０℃）に維持するためのものである。

船首側バロネット２０、船尾側バロネット３０及び中央バロネット４０の各々の下方には、図１に示すように、吸排気用のブロア６０が設けられている。ブロア６０が吸気動作を行うと、外気が各バロネット内に取り込まれるため、各バロネット内の圧力は上昇する。一方、ブロア６０が排気動作を行うと、各バロネット内の空気が外部に排出されるため、各バロネット内の圧力は低下する。ブロア６０は、ゴンドラ７０に搭載された図示されていないブロア駆動装置により駆動される。

ゴンドラ７０には、無人飛行船１全体を統合制御する制御装置や、中央バロネット４０に貼着されたラバーヒータ５０に電力を供給するためのバッテリ等が搭載されている。バッテリの電力は、方向舵１２や昇降舵を駆動する操縦装置や、エンジン・プロペラ等の推進装置や、各バロネットの下方に設けられたブロア６０を駆動するブロア駆動装置にも供給される。

操縦装置、推進装置、ブロア駆動装置及びバッテリは、地上の基地局から送信される指令信号によって駆動制御される制御装置に接続されている。地上の基地局から指令信号を送信することにより、制御装置を介して操縦装置を駆動制御して方向舵１２や昇降舵を駆動するとともに、推進装置を駆動制御して所望の推進力を発生させることができる。また、地上の基地局から指令信号を送信することにより、制御装置を介してブロア駆動装置を駆動制御してブロア６０を駆動するとともに、バッテリの電力をラバーヒータ５０に供給することができる。

次に、本実施の形態に係る無人飛行船１の圧力維持方法について説明する。

まず、地上にいる遠隔操縦者は、無人飛行船１の垂直尾翼１１に設置されたカメラによって取得された船体１０の形状に係る画像情報と、船体１０内に設置された圧力センサで計測された船体１０内の圧力情報と、をモニタで監視する。そして、浮揚ガスの漏れに起因する船体１０の変形又は船体１０内の圧力低下を検出する（異常検出工程）。

異常検出工程において、船体１０の変形又は船体１０内の圧力低下が検出された場合には、遠隔操縦者は、ブロア６０の吸気動作と、ラバーヒータ５０への通電と、を実現させるための指令信号を無人飛行船１に対して送信する（吸気・通電指令工程）。

前記した指令信号を受けた無人飛行船１の制御装置は、ブロア駆動装置を駆動制御してブロア６０の吸気動作を実現させるともに、バッテリの電力をラバーヒータ５０に供給してラバーヒータ５０を発熱させる。すると、中央バロネット４０内の圧力が上昇した状態で、中央バロネット４０の接合部４３の加熱溶融型接着剤が加熱されて溶融するため、接合部４３に開口部が形成される（開口部形成工程）。

中央バロネット４３の接合部４３に開口部が形成されると、この開口部から、中央バロネット４０内の空気が船体１０の浮揚ガス嚢内に自動的に供給される。このため、浮揚ガス嚢内の圧力を上昇させることができる。その後、遠隔操縦者は、指令信号を無人飛行船１に対して送信して、ブロア６０の吸気量を調整することにより、浮揚ガス嚢内の圧力を所望の値に維持して船体形状を保持する。

以上説明した実施の形態に係る無人飛行船１においては、船体１０の外皮が損傷して浮揚ガスが漏れた場合に、ブロア６０で吸気を行って中央バロネット４０内の圧力を上昇させるとともに、ラバーヒータ５０（加熱手段）で、中央バロネット４０の接合部４３の加熱溶融型接着剤を加熱して溶融させることができる。

この結果、中央バロネット４０に開口部を形成することができ、この開口部から、中央バロネット４０内の空気を浮揚ガス嚢内に供給して、船体１０内の圧力低下を阻止し、船体形状を保持することができる。また、ラバーヒータ５０で加熱溶融型接着剤を再度加熱して膜の再溶着を行うことにより、中央バロネット４０の再利用を実現させることができる。

また、以上説明した実施の形態に係る無人飛行船１においては、柔軟なラバーヒータ５０を加熱手段として採用しているので、中央バロネット４０の接合部４３に沿って変形させることができるため、加熱溶融型接着剤を効果的に加熱して溶融させることができる。また、柔軟なラバーヒータ５０を用いて中央バロネット４０に開口部を形成することができるので、従来の有人飛行船で用いられていた剛性部品（電動バルブ等）を採用する必要がない。この結果、中央バロネット４０の膜４１、４２の損傷を防ぐことができる。

また、以上説明した実施の形態に係る無人飛行船１においては、通電によって発熱するラバーヒータ５０を加熱手段として採用しているので、従来の有人飛行船で用いられていた複雑な機構（手動の切裂装置等）を採用することなく、しかも、火工品を用いることなく、きわめて容易かつ安全に中央バロネット４０に開口部を形成することができる。

なお、以上の実施の形態においては、中央バロネット４０にのみラバーヒータ５０を設けた例を示したが、船首側バロネット２０や船尾側バロネット３０にラバーヒータを設けることもできる。また、以上の実施の形態においては、長尺狭幅のラバーヒータ５０を採用した例を示したが、ラバーヒータ５０の形状はこれに限られるものではない。

また、以上の実施の形態においては、通電により発熱するラバーヒータ５０を加熱手段として採用した例を示したが、中央バロネット４０の接続部４３の加熱溶融型接着剤を加熱して溶融させることができるものであれば、ラバーヒータ５０以外の加熱手段を採用することもできる。

本発明の実施の形態に係る無人飛行船の側面図である。 図１の無人飛行船の中央バロネットを矢印IIの方向から見た場合の部分拡大図である。

符号の説明

１ 無人飛行船
１０ 船体
２０ 船首側バロネット（空気房）
３０ 船尾側バロネット（空気房）
４０ 中央バロネット（空気房）
４１、４２ 膜
５０ ラバーヒータ（加熱手段）
６０ ブロア

Claims (2)

1. 船体と、この船体内に設けられた空気房と、この空気房に設けられた吸排気用のブロアと、制御装置と、を備え、前記船体内の前記空気房を除く空間が浮揚ガス嚢とされてなる無人飛行船において、
   前記空気房は、
   加熱溶融型接着剤で接合された密封膜と、
   前記加熱溶融型接着剤を加熱する加熱手段と、
   を有し、
   前記制御装置は、前記ブロアの吸気動作により前記空気房内の圧力を上昇させるとともに、前記加熱手段で前記加熱溶融型接着剤を加熱して溶融させて前記密封膜の接合を解除することにより前記空気房に開口部を形成し、この開口部を介して前記空気房内の空気を前記浮揚ガス嚢内に供給することを特徴とする無人飛行船。
2. 船体と、この船体内に設けられた空気房と、この空気房に設けられた吸排気用のブロアと、を備え、前記船体内の前記空気房を除く空間が浮揚ガス嚢とされてなり、前記空気房は、加熱溶融型接着剤で接合された密封膜と、前記加熱溶融型接着剤を加熱する加熱手段と、を有する無人飛行船の圧力維持方法であって、
   前記船体の変形又は前記船体内の圧力低下が検出された場合に、前記ブロアの吸気動作により前記空気房内の圧力を上昇させるとともに、前記加熱手段で前記加熱溶融型接着剤を加熱して溶融させて前記密封膜の接合を解除することにより前記空気房に開口部を形成し、この開口部を介して前記空気房内の空気を前記浮揚ガス嚢内に供給することを特徴とする無人飛行船の圧力維持方法。

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