JPH02290797A

JPH02290797A - 筒状構造体の製作方法

Info

Publication number: JPH02290797A
Application number: JP26183189A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Makihata; 敏秋巻幡; Toru Hori; 徹堀
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-10-05
Publication date: 1990-11-30
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPH0772459B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は筒状構造体、およびこの筒状構造体の製作方法
およびこの筒状構造体の継手部構造に関するものである
。

従来の技術従来の軽量な構造材料としては中空状や断面Ｃ字形状の
鋼材やアルミ材などが使用されていた。

発明が解決しようとする課題しかしながら、この種の構造材料においてもその軽量化
には限界があり、極端に肉厚を薄くすると構造材料とし
ての強度を保てないという課題があった。

本発明は上記課題を解決するもので、構造材料としての
強度を保ちながら極めて軽量である構造体を提供すると
ともに、その製作方法および継手部構造を得ることを目
的するものである。

課題を解決するための手段上記課題を解決するために、本発明の筒状構造体は、長
手方向，周方向および斜め方向に配置された高引張強度
線繊維材で形成された外筒膜と、この外筒膜の内面に配
設された、伸縮性に富みかつ気密性を有する内筒膜と、
所定圧力で封入されて上記内外筒膜の形状を保持する流
体とからなるものである。

また、本発明の筒状構造体の製作方法は、高弓張強度線
繊維材が縦横に配置されてなる膜材を巻回して外筒膜を
形成し、この外筒膜の内側に伸縮性に富みかつ気密性を
有する内筒膜を配置し、この内筒膜内に流体を注入して
上記外筒膜に引張り応力を生ぜしめ、この状態で内外筒
膜を適当形状に変形させた後に上記外筒膜の外側に高引
張強度線繊維材を斜め方向に巻回して上記外筒膜を補強
し、上記内筒膜内に上記流体をさらに注入して高引張強
度が作用した状態で内外筒膜の上記形状を保持させるも
のである。

また、本発明の他の筒状構造体の製作方法は、筒状で所
定形状の型材を、長手方向，周方向および斜め方向の高
引張強度線繊維材で形成された外筒膜で包み込み、上記
所定形状となった上記外筒膜から上記型材を抜き取った
後、上記外筒膜の内部に、伸縮性に富みかつ気密性を有
する内筒膜を挿入し、この内筒膜内に流体を注入して高
引張強度が作用した状態で内外筒膜の形状を保持させる
ものである。

さらに、本発明の筒状構造体の継手部構造は、高引張強
度線繊維材で形成された外筒膜内に、伸縮性に富みかつ
気密性を有する内筒膜が配置され、この内筒膜内に流体
が所定圧力まで注入されることにより形状が保持される
筒状構造体を接続する筒状構造体の継手部構造であって
、内面に凹凸部が形成された少なくとも一つの筒状開口
部を有する軽量継手を設け、上記筒状構造体の一端を上
記軽量継手の筒状開口部に挿入固定してなるものである
。

作用上記筒状構造体の構成により、高引張強度線繊維材の外
筒膜と伸縮性に富みかつ気密性を有する内筒膜と封入流
体とから箇状構造体が構成されるので超軽量化が可能で
あり、また、内部に所定圧力の流体が封入されることに
より、高引張強度線繊維材は予め引張り応力が負荷され
、これにより引張り，圧縮，曲げ，せん断，捩りなどの
外力に対して大きな強度が発揮される。しかも構造体と
して使用しない際には封入流体を抜くことによりコンパ
クト化できて、また、再度流体を封入することにより所
定形状が保持される。

また、請求項２記載の筒状構造体の製作方法により、超
軽量で剛性に優れた筒状構造体を型材などを要すること
なく製作することができる。

さらに、請求項３記載の筒状構造体の製作方法により、
少ない工数で能率良く筒状構造体を製作することができ
る。

また、筒状構造体の接続部構造により、筒状構造体同士
、または筒状構造体と他の構造体などとを軽量継手を介
して容易に接続できるとともに引張り，圧縮．曲げ，せ
ん断，捩りなどの各種の力を伝達できる。

実施例以下本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図（ａ）は本発明の一実施例を示す筒状構造体の一
部切欠き外観図、第１図（ｂ）は同筒状構造体の外筒膜
の要部拡大図である。第１図（ａ）および（ｂ）に示す
ように、筒状構造体ＩＯは、長手方向，周方向および斜
め方向に配置されたアラミド繊維材からなる外筒膜１と
、この外筒膜１の内面に配設された合成ゴム製の内筒膜
２とからなり、内筒膜２には外筒膜１から外方に突出す
る注入口２ａが設けられ、内筒膜２内には注入口２ａが
ら空気が所定圧力まで封入されている。筒状構造体１０
は空気が封入されていない状態では可撓性を有する単な
る膜だが、所定圧力まで封入されると、予め設定された
形状に保持される。ここで、外筒膜１の材料であるアラ
ミド繊維は、引張強度が３１０ｋｇ・Ｉ／ｗ２と高引張
強度（引張強度は鋼材コ４０〜５０ｋｇ　・ｌ／ｎｍ２
、炭素繊維２５０　〜４２０　ｋｇ　・Ｉ／ｍｍ２、ガ
ラス繊維：　２２０　ｋｇ　・Ｉ／ｍｍ２）であり、ま
た比重は１．３９と低く　（比重は鋼材：７．８５、炭
素繊維１．８０、ガラス繊維２．５４Ｌ他に類を見ない
高衝撃強度や耐熱性，耐薬品性や優れた疲労強度を有す
る。なお、外筒膜１には上記３方向のアラミド繊維材の
さらに外側にこれらを押さえる押さえ繊維材３が巻回さ
れている、また内筒膜２の注入口２ａには開閉バルブ４
が設けられている。

上記構成により、筒状構造体１ｏは主として、アラミド
繊維材よりなる外筒膜１と合成ゴムからなる内筒膜２と
から構成されるため超軽量であり、また内部に所定圧力
の空気が封入されることにより、高引張強度のアラミド
繊維材よりなる外筒膜１はあらかじめ引張り応力を与え
られ、これにより引張り．圧縮，曲げ，せん断，捩りな
どの外カに対して大きな強度が発揮される。しがも、構
造体として使用しない際には空気を抜くことによりコン
パクト化できて、収納，搬送に便利であり、また、再度
空気を封入することにより所定形状とすることができる
。

次に本発明の一実施例を示す筒状構造体１ｏの製作方法
について説明する。

まず、アラミド繊維材が縦横に配置されてぃる膜材を巻
回するとともに接着または縫い付けて筒状の外筒膜１と
し、内側に合成ゴムの内筒膜２を配置する。そして、内
筒膜２内に空気を注入口２ａから最終所定圧力の約１７
２まで注入して外筒膜１に引張り応力を生ぜしめる。次
に、この状態で内外筒膜１，２を望む形状に変形させる
。この場合にはこの筒状構造体１０はせん断剛性が殆ん
どなく、面外外力には耐えられないため、上記形状には
容易に変形できる。この後、外筒膜１の外側にアラミド
繊維材を斜め方向に巻回して、外筒膜１を補強するとと
もに形状を保たせる。そして、さらにこの外筒膜１の上
に押さえ繊維材３を巻き付ける。最後に、さらに空気を
注入して内外筒膜１，２内の内圧を所定圧力まで上昇さ
せる。この際、斜め繊維材はせん断剛性を付加するため
、筒状構造体は面外外力にも耐えうる構造となる。なお
、押さえ繊維材３は、摩擦によって斜め繊維材がずれる
ことを防止している。

この筒状構造体ＩＯの製作方法によれば型材などを用い
ることなく超軽量でかつ十分な強度を有する筒状構造体
１０を得ることができる。

また、本発明の実施例を示す他の筒状構造体の製作方法
について第２図（ａ）〜（ｄ）に基づき説明する。

この製作方法においては、第２図（ａ）に示すように、
予め所望の形状を有する筒状の型材５を製作し、第２図
ｆｂ）に示すように、この型材５に筒形状に対して長手
力向，周方向および斜め方向に配置されたアラミド繊維
材からなる外筒膜１で包み込む。そして、外筒膜１から
型材５を抜き取った後、第２図（ｃ）に示すように外筒
膜１の内部に内筒膜２を挿入または貼布し、両端を閉鎖
する。

この場合に、内筒膜２には予め注入口２ａを設けてもよ
いが、内筒膜２を外筒膜１内に配設してから注入口２ａ
を設けてこの注入口２ａに開閉バルブ４を設けてもよい
。その後、注入口２ａより空気を所定圧力まで注入する
ことにより、第２図（ｄ）に示すように、高引張強度が
作用した状態で内外筒膜１，２の形状が上記所定形状に
保持される。なお、外筒膜１は上記製作方法と同様に縦
横に配置されてなる膜材に斜め方向に繊維材を巻回する
とよいが、これに限るものではない。

この筒状構造体の製作方法によれば、少ない工数で能率
良く筒状構造体を製作することができる。

なお、外筒膜１はアラミド繊維以外の高引張強度を有す
る線繊維材でもよく、内筒膜２は合成ゴム以外の伸縮性
に富みかつ気密性を有するものでもよい。また、高引張
強度線繊維材をさらに異なる方向に巻回して外筒膜１を
形成してもよい。さらに、筒状構造体内に封入されるも
のは空気以外の気体や液体でもよい。

次に、本発明の実施例を示す筒状構造体の継手部構造に
ついて第３図（ａ）および（ｂ）に基づき説明する。

第３図（８）において、１ｌはアルミニウム製の軽量継
手で、内面に凹凸部１２が形成された筒状開口部ｌ３を
有する。この軽量継手１ｌの筒状開口部１３に、加圧す
る前の筒状構造体１０の端部を挿入し、加圧することに
より外筒膜１が凹凸部１２に押し付けられてこの摩擦力
により筒状構造体１０が軽量継手１１に係合固定される
。この軽量継手ＩＩにより筒状構造体に対して引張り．
圧縮，曲げ，せん断，捩りなど各種の力を伝達できる。

なお、第３図（ａ）に示すように、筒状構造体１０の端
部と軽量継手１１との隙間はウレタンゴムなどのパッキ
ング材ｌ４で埋められている。また、軽量継手１１の材
質はアルミニウムに限られるものではなく、合成樹脂や
ケプラー（アラミド繊維材と合成樹脂で作られたもの）
でもよい。また、第３図（ｂ）は上記軽量継手構造が用
いられているＴ型の軽量継手１５で、このＴ型軽量継手
１５は例えば上下方向に貫通された貫通孔１６と側方に
開口された側方孔１７とが設けられ、それぞれの孔１６
．１７が上記筒状開口部１３の構造とされ凹凸部ｌ２が
形成されている。これによれば筒状構造体１０どうしを
容易に接続することができる。

この実施例ではＴ字型のものを示したが十字型などのも
ので多数の筒状構造体１０どうしを接続してもよい。

また、第４図は本発明の筒状構造体を用いた製品の一例
としての飛行船の概略図を示すもので、第４図に示すよ
うに、飛行船２０の壁体は周方向に延びる筒状構造体１
０をその長手方向に複数配設して形成されている。そし
て、これらの筒状構造体ｌＯの内筒膜内の圧力を適度に
高められることにより、これらの筒状構造体１０により
形成される飛行船内の圧力を真空に近い状態にしても形
状を保つことができる。したがって、飛行船２０内気体
を真空ポンプなどにより排出すること事により簡単に浮
力の調整ができ、浮力を得るのに必要なヘリウム量を大
幅に節約できると同時に浮力調整の容易な飛行船を実現
できる。

さらに、第５図（ａ）および（ｂ）は本発明の筒状構造
体を用いた橋を示す概略斜視図および概略平面図である
。この橋２ｌは、それぞれ気体が封入された筒状構造体
ＩＱ　（第１図参照）からなる、一対の桁部２３と、こ
の桁部２３の上方に配置される一対のアーチ部２２と、
これらのアーチ部２２どうしを連結する複数のアーチ連
結用水平トラス部２４と、アーチ部２２と桁部２３との
間に複数配設される連結用垂直トラス部２５と、桁部２
３間に複数並べて配設される床用部材２６とをそれぞれ
接続して構成され、床用部材２６の上には、歩行者およ
び車輌通行を容易にするために膜材２７が載設されてい
る。上記橋２１の上記構成部材の接続箇所には、第３図
（ａ）（ｂ）に示されるような軽量継手ＩＩおよびＴ型
軽量継手ｌ５や、同様に内面に波状の凹凸部１２が形状
された、第６図（ａ）〜（ｅ）の示すような各種の軽量
継手２８，　２９．　３０が配設され、橋２１の上記構
成部材同士はこれらの軽量継手＋１．　１５．　２８，
　２９．　３０により確実に連結固定されている。なお
、３ｌは橋２１が架け渡される岸側支持部材である。

この筒状構造体１０により構成した橋２１によれば、橋
２１全体が極めて軽量となるため、岸側支持部材３１な
どの基礎（支持台）は小規模のもので済み、架設も極め
て容易となり、架設費用等の低減を図れる。また、橋２
１を他の場所に移設する場合でも、橋２１が軽量である
ため、簡単な機材のもので容易に移動でき、さらに、筒
状構造体１０内部の気体（空気など）を排出すれば簡単
にたためて保管も容易であり、保管場所も最小空間だけ
で済む。

発明の効果以上のように本発明の筒状構造体によれば、超軽量でか
つ引張り，圧縮，曲げ，せん断，捩りなどの外力に対し
て大きな強度を有する筒状構造体を得ることができ、し
かも使用しない際にはこの筒状構造体のコンパクト化が
容易にでき、使用時には所定形状に再び保持でき、形状
記憶性を持たせることができる。

また、筒状構造体の接続部構造により、筒状構造体同士
、または筒状構造体と他の構造体などとを軽量継手を介
して容易に接続できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施例を示す筒
状構造体の一部切欠き外観図および同筒状構造体の外筒
膜の要部拡大図、第２図（ａ）〜Ｃｄ）は本発明の請求
項３記載の筒状構造体の製作方法における各工程を示す
概略図、第３図（！）および（ｂ）はそれぞれ本発明の
継手部構造の部分切欠き概略図、第４図は本発明の筒状
構造体を用いた飛行船の概略図、第５図（ａ）および（
ｂ）は本発明の筒状構造体を用いた橋の概略斜視図およ
び概略平面図、第６図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同橋の
筒状構造体接続部を示す概略断面図を示す。１・・・外筒膜、２・・・内筒膜、２ａ・・・注入口、
５・・・型材、１０・・・筒状構造体、１ｌ・・・軽量
継手、１２・・・凹凸部、１３・・・筒状開口部、１５
・・・Ｔ型軽量継手、１６・・・貫通孔（筒状開口部）
、１７・・・側方孔（筒状開口部）。代理人　　　森　　本　　義　　弘第ｆ図（ａ−）第２図（ａ．）（″ｂ）！２・・・内筒膿２藏・・・五入口ＩＱ・・悄《槙逐榛＜ｃ）（ｌｔ）（ｂ）第３図第５図（ａ）

Claims

【特許請求の範囲】１、長手方向、周方向および斜め方向に配置された高引
張強度線繊維材で形成された外筒膜と、この外筒膜の内
面に配設された、伸縮性に富みかつ気密性を有する内筒
膜と、所定圧力で封入されて上記内外筒膜の形状を保持
する流体とからなる筒状構造体。２、高引張強度線繊維材が縦横に配置されてなる膜材を
巻回して外筒膜を形成し、この外筒膜の内側に伸縮性に
富みかつ気密性を有する内筒膜を配置し、この内筒膜内
に流体を注入して上記外筒膜に引張り応力を生ぜしめ、
この状態で内外筒膜を適当形状に変形させた後に上記外
筒膜の外側に高引張強度線繊維材を斜め方向に巻回して
上記外筒膜を補強し、上記内筒膜内に上記流体をさらに
注入して高引張強度が作用した状態で内外筒膜の上記形
状を保持させる筒状構造体の製作方法。３、筒状で所定形状の型材を長手方向、周方向および斜
め方向の高引張強度線繊維材で形成された外筒膜で包み
込み、上記所定形状となった上記外筒膜から上記型材を
抜き取った後、上記外筒膜の内部に、伸縮性に富みかつ
気密性を有する内筒膜を挿入し、この内筒膜内に流体を
注入して高引張強度が作用した状態で内外筒膜の形状を
保持させる筒状構造体の製作方法。４、高引張強度線繊維材で形成された外筒膜内に、伸縮
性に富みかつ気密性を有する内筒膜が配置され、この内
筒膜内に流体が所定圧力まで注入されることにより形状
が保持される筒状構造体を接続する筒状構造体の継手部
構造であって、内面に凹凸部が形成された少なくとも一
つの筒状開口部を有する軽量継手を設け、上記筒状構造
体の一端を上記軽量継手の筒状開口部に挿入固定してな
る筒状構造体の継手部構造。