JPH0443194A - 拡縮式浮上体 - Google Patents

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〕 この発明は、気球や飛行船など標準状態の空気より軽い
ガスや水蒸気などの気体（ＬＴＡ）により浮力を生じさ
せる浮上体の改良に関し、浮上機体を拡縮できるように
し、着陸や着陸後の収納や係留を容易とするものである
。

［従来の技術〕 標準状態の空気より軽いガスや水蒸気などの気体（Ｌ　
Ｔ　Ａ　：　ＬＩＧＨＴＥＲＴＨＡＮ　ＡＩＲ）系の浮
上体としては、現在、加熱した空気、ヘリウムガス、あ
るいは水素ガスを浮力源として用いる気球（バルーン）
やヘリウムを用いる軟式飛行船などがある。

このような気球（バルーン）の一つである熱気球は、下
部に空気取入口が形成された袋の中に下部からバーナー
によって熱せられた空気を入れ、袋の下方にゴンドラを
ぶら下げて人などが乗ることができる構造となっており
、袋の形状としては、球状とする場合のほか、例えば実
公昭６３−７５９９号公報に記載されている熱気球では
、袋を翼壁に構成している。

また、気球の応用例として、例えば特開昭６１−１８２
５５９号公報には、気球を利用して機器の点検を行う方
法が記載されている。

さらに、ヘリウム式の軟式飛行船は、特開昭５５−１４
８６９３号公報などに記載されているように、流線形の
袋状のエンベロープで船体が形成され、船体底部にゴン
ドラを設けるとともに、推進装置を設けて構成されてお
り、例えば実開平１−１０２０００号公報に記載されて
いる飛行船では、操縦性の向上などを目的として、少な
くともゴンドラの後部にサイドスラスタを配設して構成
されている。

これらいずれの浮上体にあっても、人などが乗るゴンド
ラなどの大きさに比べ、浮上用の気体を入れる袋や気球
、あるいは船体が非常に大型となっている。

［発明が解決しようとする課題］ 熱気球等の気球（バルーン）では、収納する場合、通常
着陸後、袋を地上に平面的に拡げてから折畳む等してお
り、多くの人手と広大なスペースを必要としている。

また、軟式飛行船では、収納する場合、浮力源として用
いるヘリウムガスが高価なため、着陸後大気に放出して
船体を縮めることは、コスト的に問題があり、格納庫内
に入れたり、係留マストなどに係留し、船隊をそのまま
保持することが行われている。

ところか、軟式飛行船では、船体が大型であるため、着
陸や係留に多大な人員と労力や場所を必要とし、例えば
５０ｍ級の飛行船では、着陸時に１２〜１５人の人手を
要し、また着陸後の飛行船の収納には、船体より大きい
格納庫を必要とする。

また、格納庫内に収納しないで係留マストに係留する方
法もあるが、この場合には、係留マストの回りを常に風
上に向くように旋回するため建物は必要としないものの
船体を半径とする広大な係留スペースを必要としたり、
特開昭６３−２３５１９７号公報に記載されている飛行
船の係留装置でも船体を直径とする係留スペースを必要
とする。

さらに、係留する場合には、係留スペースの問題だけで
なく、船体が大型であるため風などの影響を受は易く、
ハンドリングがやりに＜＜、多くの人手が必要となって
いる。

この発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、気球や飛行船などの浮上体においては、浮力を
受ける部分の大きさは、浮上時は大型であっても同等問
題とならないが、地上近くの低空時や地上では、その大
きさにより障害物などの影響を受けてしまうことから、
着陸時や着陸後の収納時に浮力をうける部分の大きさを
小さくすることかできる拡縮式浮上体を提供しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 上記従来技術か有する課題を解決するため、この発明の
拡縮式浮上体は、浮上機体の少なくとも一部に標準状態
空気より軽い浮上気体等を入れて浮力を生しさせる浮上
体において、上記浮上機体を外被と、少なくともこの外
被の内外いずれか一方側に設けられ熱的相変化物質材で
形成された拡縮部材とてなることを特徴とするものであ
る。

また、この発明の拡縮式浮上体は、前記浮上気体を加熱
気体とするとともに、特定温度で自動的に拡縮作用が生
ずる前記熱的相変化物質材で前記拡縮部材を構成したこ
とを特徴とするものである。

さらに、この発明の拡縮式浮上体は、前記拡縮部材を前
記浮上機体の長手方向に螺旋状に配置したことを特徴と
するものである。

また、この発明の拡縮式浮上体は、相変化温度を少なく
とも２つ以上設定した前記熱的相変化物質材で前記拡縮
部材を構成して前記浮上機体の拡縮順序を設定可能とし
たことを特徴とするものである。

さらに、この発明の拡縮式浮上体は、前記拡縮部材を拡
大時には線状となり縮小時には少なくとも一部がコイル
状となる前記熱的相変化物質材で構成したことを特徴と
するものである。

また、この発明の拡縮式浮上体は、前記拡縮部材に熱的
相変化を与えるためのエネルギ供給手段を地上または前
記浮上機体に設けたことを特徴とするものである。

［作　用］ この拡縮式浮上体によれば、金属、強誘電体、高分子樹
脂、セラミックスなど一種の相転位が関係した現象であ
る形状記憶効果のある熱的相変化物資材を用いて拡縮部
材を構成して浮上気体の外被に取付けるようにしており
、温度変化を利用して浮上気体の容積を変えることを可
能とし、着陸時や着陸後などには、浮上機体を縮めるこ
とができるようにしたり、浮上中などには、浮力調整の
ためなど浮上機体の拡大・縮小（拡縮）ができるように
している。

また、この拡縮式浮上体によれば、浮上気体として加熱
気体を用いるようにするとともに、熱的相変化物質材を
特定温度で拡縮作用が生じるようにしており、この特定
温度の選定によって、浮上用の加熱気体の特定温度で着
陸時、浮力そのものを変化させて着陸を容易とすること
を可能としたり、着陸後の浮上気体の特定温度への降下
に合わせて浮上機体の自動的な縮小ができるようにして
いる。

さらに、この拡縮式浮上体によれば、拡縮部材を螺旋状
に配置するようにしており、例えば螺旋のピッチや螺旋
の外径を変えるようにすることで、浮上機体を長手方向
については、ピッチの変化の合計骨だけ、また径方向に
ついては、螺旋の外径の変化分だけ拡縮ができるように
している。

また、この拡縮式浮上体によれば、相変化温度を２つ以
上設定するようにしており、浮上機体を温度によって拡
縮順序を設けて拡縮を行うことができるようにしている
。

さらに、この拡縮式浮上体によれば、拡縮部材を拡大時
には線状となるようにするとともに、縮小時には、少な
くとも一部分がコイル状となるようにしており、線状か
らコイル状への変化を利用して浮上機体の拡縮ができる
ようにしている。

また、エネルギ供給手段を地上または浮上機体上に設置
するようにしており、これによる加熱または冷却によっ
て拡縮部材を相変化させることができ、浮上中にあって
は浮力の調整や外被の状態を適切に保つことなどができ
るとともに、着陸時などには、浮上機体の縮小を行うこ
とができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する
。

第１図〜第５図はこの発明の拡縮式浮上体の一実施例に
かかり、第１図（ａ）　、（ｂ）は拡大状態及び縮小状
態の正面図、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、（ｃ）及び
第３図（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）は拡縮部材の拡大状
態及び縮小状態の説明図、第４図及び第５図は拡縮部材
の固定状態の説明図である。

この拡縮式浮上体１０は、標準状態の空気より軽い浮上
気体を入れて浮力を生じさせる浮上機体１１を備えてお
り、この浮上機体１１は外被１２と、少なくともこの外
被１２の内外いずれか一方側に設けられる拡縮部材１３
とで構成されている。

浮上機体１１は、例えば熱気球の場合には、下部に空気
取入口が形成されて球状や翼状などに形成され、軟式飛
行船の場合には、流線形など空力特性、強度、表面積、
体積（浮力）などの要因から最適な形状が求められて形
成される。

この浮上機体１１に浮力を生じさせるための浮上気体を
入れる外被１２は、熱気球の場合には、ナイロン６やナ
イロン６６等が使用され、軟式飛行船の場合には、構造
材としての強度特性とガスバリヤ−としてのガスバリヤ
−機能の両方が要求されることから材料が選定され、例
えばＥＶＯＨフィルムなどのヘリウムガスバリヤー材上
に、ポリエステル織物やボリアリレートなど高強力繊維
特殊織物等の繊維基布、ＰＶＣやＰＵ等の本体樹脂、Ｐ
ＶＦやＰＶｄＦ等の耐候性外層が順次、接着剤で接着さ
れて複合膜材とされたもの等が用いられる。

拡縮部材１３は熱的相変化物質材が用いられ、温度変化
によって予め記憶させた拡大状態の形状１、または縮小
状態の形状を採ることができるものである。

この熱的相変化物質材としては、代表的なものとしてＮ
ｔ−Ｔｉ合金などの形状記憶合金が知られており、この
形状記憶効果は原理的には、物質が温度の変化に伴って
相変態をすることによる。

通常の材料に荷重を加えていくと、ある荷重を越えた点
で、荷重を取り除いても永久歪が残るが、形状記憶合金
では、永久歪が生じた状態でもこれを加熱ないし冷却す
ると元の状態に戻る性質がある。

この性質によれば、除去された永久歪のところで任意の
形状に設定しておき、これを加熱または冷却することに
より出発点で延びのない状態に戻すことができ、例えば
直線状のものを、加熱または冷却することによりコイル
状に変化させることができる。

この変化状態中には、材料の組織中で、相変化が生じて
おり、Ｎ　ｉ−Ｔ　ｉ合金では、一般にオーステナイト
相からマルテンサイト相に相変化することによって形状
記憶効果が生じる。そして、この変態温度は合金の材質
及び混合比を変化させることにより数十〜数百℃まで変
化させることができる。

このような形状記憶効果は、金属に限られた現象ではな
く、強誘電体、高分子樹脂、セラミックスでも同じ様な
効果現象があり、一種の相転位が関係した現象であるこ
とから、これら材質をも含めて相変化物質と呼ぶことに
する。

したがって、拡縮部材１３として用いられる熱的相変化
物質材は、熱の変化によって相変化する形状記憶物質で
、金属やその合金のみならず、強誘電体、高分子樹脂、
セラミックス等を含む材料をさす。

次に、このような拡縮部材１３の具体的な配置について
説明する。

この拡縮式浮上体１０ては、浮上機体１１の内部に２条
の螺旋状の拡縮部材１３ａ、１３ｂが取付けられている
。

これら２条の螺旋状の拡縮部材１３ａ、１３ｂは位相が
ずらしてあり、拡大時には、第１図〜第３図の各（ａ）
図に示すように、両方の拡縮部材１３ａ、１３ｂて浮上
機体１１の外被１２を所定の膨らんだ形状に保ち、縮小
時には、第１図（ｂ）及び第２図〜第３図の各（ｂ）　
、　（ｃ）図に示すように、両方の拡縮部材１３ａ、１
３ｂの螺旋のピッチがほぼ同程度縮むとともに、一方の
拡縮部材１３ａに比べもう一方の拡縮部材１３ｂの螺旋
の外径が小さく縮むようになっている。

このような拡大状態と縮小状態を実現するため、それぞ
れの拡縮部材１３ａ、１３ｂは、縮小時に、第２図及び
第３図の各（ｂ）図に示すように、コイル状とされたも
のをさらに螺旋状に形成したり、第２図及び第３図の各
（Ｃ）図に示すように、コイル状の部分を直線状の部分
で連結したものをさらに螺旋状に形成したもので構成さ
れており、拡大時には、第２図及び第３図の各（ａ）図
に示すように、コイル状の部分が直線状に伸びて螺旋状
となるように構成されている。

このような拡縮部材１３ａ、１３ｂの外被１２への取付
けは、第４図及び第５図に示すように、外被１２の内側
、または外側に先端部が円柱状とされた取付座１４を接
着などの方法で固定し、この取付座１４の先端部に円弧
の一部で形成されて回動可能なバンド座１５を取付けて
バンド１６で拡縮部材１３ａ、１３ｂを固定するように
したり、取付座１４に直接バンド１６で拡縮部材１３ａ
。

１３ｂを取付けるようにする。特に、縮小時にコイル状
とされたものを螺旋状に形成した拡縮部材１３の場合に
は、拡縮によって拡縮部材１３ａ。

１３ｂの軸方向の伸縮だけてなく、取付方向が大きく変
化することからバンド座１５を介して取付けるようにす
ることが望ましい。

また、この拡縮部材１３の拡縮が起こる温度の設定は、
次のようにする。

浮上気体として加熱空気（熱気）を用いる熱気球や熱気
飛行船の場合、浮上浮力を熱風により与えることから、
例えば上空から地上着陸時の熱風温度を１２０℃とする
と、これより４０℃程度低めの温度で縮小が起こる拡縮
部材１３を選定しておく。

すると、熱気球や熱気飛行船が着陸後、外被１２内に保
持されていた熱風を大気に放出したり、バーナーなどの
加熱装置を停止して飛行船外被１２の熱伝導による浮上
気体の温度低下がおこり、約８０℃になると、拡縮部材
１３の縮小が始まることになる。

また、第１図〜第３図に示すように、２つの拡縮部材１
３ａと拡縮部材１３ｂとを用いる場合には、まず、一方
の拡縮部材１３ａが縮小し、次いでもう一方の拡縮部材
１３ｂが縮小するようにすることもてき、この場合には
、例えば先に縮小する拡縮部材１３ａの設定温度を着陸
時の熱風温度より４０℃程度低めの温度とし、次に縮小
する拡縮部材１３ｂの設定温度をさらに低い温度、例え
ば６０℃程度低めの温度に設定する。

すると、熱気球や熱気飛行船が着陸後、外被１２内に保
持されていた熱風を大気に放出したり、加熱装置を停止
して飛行船外被１２の熱伝導による浮上気体の温度低下
がおこり、約８０℃になると、一方の拡縮部材１３ａの
縮小が始まり、さらに温度が低下して約６０℃になると
、もう一方の拡縮部材１３ｂの縮小が始まり、拡縮に順
序を付けることができる。

このように構成した拡縮式浮上体１０によれば、熱気球
の場合には、着陸後バーナーによる加熱を停止して浮上
気体の温度が約６０℃程度低下すると、浮上機体１１の
外被１２の内側に取付けである拡縮部材１３ａの縮小が
生じるとともに、拡縮部材１３ｂの縮小が生じ、第１図
（ａ）の拡大状態から同図（ｂ）の縮小状態に自動的に
変化させることができ、それぞれの拡縮部材１３ａ、１
３ｂの設定温度を変えておけば、縮小に順序を付けるこ
とができる。

この結果、拡縮式浮上体１０の大きさは、拡大時の直径
ＤＯがＤｌに縮小し、拡大時の長さＬＯがＬｌに縮小す
る。

このように拡縮式浮上体１０の浮上機体１１に熱的相変
化物質材で構成された拡縮部材１３を取付けることで、
浮上機体１１の容積を簡単に変えることができ、収納ス
ペースや係留スペースを大巾に減少することができる。

また、熱気浮上体の場合には、着陸時、浮力熱温度の制
御を行うことにより、浮力そのものを変化させて着陸（
着地）ができ、また、着陸後の機体浮力残熱温度の降下
に合わせ、熱的相変化物質材温度を適当に選定すること
により浮上機体の拡縮を行うことができる。

次に、２つの熱的相変化物質材１３ａ、１３ｂを使用す
る場合の拡縮式浮上体１０としての成立性の検討を行う
。

まず、第１７図に示すようなモデルを例に検討する。

そこで、各部の寸法を、次のように表すものとする。

ｄ＾、ｄＢ　・それぞれの拡縮部材１３ａ、１３ｂの直
径、 ＤＯ：拡大時の拡縮部材１３の直径、 Ｄ′０：外被１２の直径、 ｔｏ：外被１２の厚み、 ＰＯ：それぞれの拡縮部材１３ａ、１３ｂの外被１２へ
の取付ピッチ（ここでは、検討を容易とするため、２つ
の拡縮部材１３の取付ピッチを同一とする）、 ＤＩ　＝縮小時の拡縮部材１３ａの直径、Ｄ２：縮小時
の拡縮部材１３ｂの直径、Ｐｌ　：縮小時のそれぞれの
拡縮部材１３ａ、１３ｂのピッチ。

また、外被１２は可撓性があり、特に伸ばして使用しな
いとする。

拡大時の拡縮部材１３の取付ピッチＰＯは縮小時の拡縮
部材１３ａ、１３ｂの直径Ｄｌ、Ｄ２及び縮小時のピッ
チＰ１との間に次の関係がある。

ＰＬ　　　−２１（Ｄｉ／２−Ｄ２／２　）　　　＋　
（ＰＬ／２）２）・・−・・・・・−■ したがって、Ｐｌまたは２２寸法を設定することにより
、ＤｉまたはＤ２寸法が決定される。

そこで、縮小時の拡縮部材１３ｂの直径Ｄ２は、一般解
として次式で与えられる。

２　　　２　１／２ Ｄ２−Ｄｌ±（２ＰＯ−Ｐｉ　　）　　　・・・■一方
、拡縮部材１３ａ、１３ｂの拡大時及び縮小時の構造を
、第１８図（ａ）に示すように、拡大時には、直線状の
螺旋となり、縮小時には、コイル状の螺旋となる（第２
図及び第３図の各（ｂ）図参照）とする。

この場合のコイルの状態を第１８図（ｃ）　、　（ｄ）
のように表わす。

拡大時の展開長：πＤＯ−ｎ−、Ｑ′　・・・・・・■
縮小時の展開長：πＤ２　＝　ｎ　−Ｌｅａｄ　　・・
・・・・■πｐｉ　−ｎ−Ｌｅａｄ　　＋＋＋＋＋＋■
弦長との相関：　ＩＩ　　　−（ｒＤｃ）２＋　（Ｌｅ
ａｄ）　２・２ ・・・・・・■ また、同様にして、第２図及び第３図の各（Ｃ）図に示
すように、コイル状部分を直線状部分で連結して断続的
にコイル状とした場合には、第１８図（ｂ）に示すよう
に、次の関係が成立する。

拡大時の展開長：　πＤＯ−ｍｃ（ｆｌＯ＋ｎ　−１’
）・・・・・・■ 縮小時の展開長：　πＤ２−ｍｅ（Ｎ　Ｏ＋ｎ−Ｌ）・
・・・・・■ πＤ１−ｍｅ（４７０＋ｎ　φＬ） ・・・・・・■ ・　２ 弦長との相関：１　　　＝　（ｒＤｃ）２＋　（Ｌ）　
２・・・・・・［株］ このような一般式の関係から、具体的な拡縮式浮上体１
０について考える。

そこで、各部の寸法を次のように設定する。

ＤＯ−６０００ｍ■、 ＬＯ−１８０００ｍｍ（３・Ｄｏ）、 Ｄ２＝５００ｔａ＋。

ＰＯ■１０００　Ｉｌｍ。

ＰＬ　＝６５．Ｏａ＋ｍとする。

これらの値と、■式より、 Ｄｉ　＝１９１２．７２ｍｍが求められるとともに、１
）　縮小時、全体をコイル状の螺旋とすると、コイルの
各部が次のように求められる。

Ｄ２＝５００ｍｍ、コイルの巻数ｎ−４００巻とすれば
、 ■式より、Ｌｅａｄ　−３、９３ｍｔｘ。

■式より、ｆｌ　’　−４７，１２ｍｍ、０式より、縮
小時のコイルの平均直径Ｄｃは、Ｄｃ−１４，９５厘層
となり、コイル として十分対応できる。

２）　　Ｄｉ−１９１２，７２ｍ５を全長コイル状の螺
旋とした場合、 コイルの巻数ｎ−２００巻とすれば、 同様にして、 ０式より、Ｌｅａｄ−３０，０４ｍｍ ■式より、Ｄ　’−９４，２５ｓ■、 ０式より、縮小時のコイルの平均直径Ｄｃは、Ｄｃ−２
８，４４１園となり、コイル として十分対応できる。

３）　次に、縮小時に断続したコイル状とする場合。

今、ＤＯ＝６０００ｓａ＋、 Ｄ２−５００ｍ１゜ ４７０−２Ｏｎ＋＋ａ。

ｍ　−４０個、 ｎ　　−１ピッチ当り１０巻とする。

■式より、ｉｔ　’　−４５，１２ｍｍ＋■式より、Ｌ
　　−１，９３ａｖ、 ０式より、Ｄｃ−１４，３５■となり、コイルとして十
分対応できる。

４）　また、ＤＩ　＝１９１２．７２ｍｍの場合で、Ｄ
Ｏ＝６０００ｗｍ。

Ｎｏ−３０ｉｎ。

ｍ　　−６０個、 ｎ　　−１ピッチ当り１０巻とする。

■式より、り　’　−２８，１６ｉ＋ｍ■式より、Ｌ　
　−７，０１ｓｖ、 ［相］式より、Ｄｃ−８，６８ｍｏ＋となり、コイルと
して十分対応できる。− ５）　次に、縮小率を求めると、 Ｘ方向、連続コイル状の場合の２つの拡縮部材の寸法は
、次のようになっている。

拡縮部材１３ａについて： 縮小時の直径Ｄｉ　＝１９１２．７２ｖで、この場合の
コイル径Ｄｌｃ−２８，４４■■、拡縮部材１３ｂにつ
いて： 縮小時の直径Ｄ２＝５００ｍｇで、 コノ場合ノコイル径Ｄ２ｃ＝１４．９５ｍｍ。

である。

Ｐｌ　　−δ＋Ｄ　１ｃ＋　Ｄ２ｃ＋２　ｔここで、 δ：干渉を避けるための適度の隙間、 ｔは外被１２の厚さであり、今、ｔ＝０．３ｍｇとする
。

また、ＰＬ＝６５ｍｍとしたので、上式より、δ−２１
，１１＋ｉ＋ａが求められ、この値で干渉しない。

したがって、Ｘ方向の１ピッチ当りの縮小率Ｒｘは、次
式で与えられる。

Ｒｘ−ＰＩ／Ｐ。

一６５／１０００−１　／　１５．　３８　（１ピツチ
）となる。

また、Ｘ方向の縮小率ＲＦは次式で与えらる。

Ｒｙ−Ｄｉ／ＤＯ −１９１２，７２／６０００−１　／　３　、　１４と
なる。

そして、浮上体全体の拡縮は、 直径方向（Ｘ方向）：拡大時のＤ　０−６０００ｍｍが
縮小時には、Ｄ　ｌ−１９１２，７２■會になる。

長手方向（Ｘ方向）：拡大時のＬ　Ｏ＝１８０００ｍｍ
が縮小時には、Ｌ　’＝１１７０．３５ｍｍになる。

また、この場合のカサ体積は、 拡大時：Ｖ　　＝５０８．９ｍ”、 縮小時：Ｖ”−３，３６３ｍ８となり、この場合のカサ
の減少率は、 Ｖ’　／Ｖ−１／１５１．５となる。

このように、熱的相変化物質材を用いて浮上機体１１を
拡縮することが可能であることが分かり、しかも、拡縮
率を１　：１５１とすることができ、非常に有効である
ことか分かる。

なお、この検討例では、拡縮部材１３ａ、１３ｂを同一
位相の場合で説明したが、この位相が螺旋状であっても
同様に取り扱うことができ、スパイラルのリードアング
ルをβとし、スパイラルの１巻の弦長からＤｌｏを求め
れば良い。

次に、拡縮部材の配置が異なるこの発明の他の実施例に
ついて、図面により簡単に説明する。

（１）　第６図及び第７図は、拡縮部材１３を、１本た
け螺旋状に配置したものである。

この場合の拡縮部材１３は、第１７図で説明したモデル
例の拡縮部材１３の２本の拡縮部材１３ａ、１３ｂの内
１本の拡縮部材１３ｂが無い場合で、拡大時の直径ＤＯ
が縮小時Ｄ１に拡大時の取付ピッチＰＯが縮小時Ｐ１に
同時におのおの縮小するので、拡縮部材１３の設置をし
ておけば簡単に浮上体の縮小が出来る。

但し、外被１２は縮小時拡縮部材１３ｂがないのでピッ
チ間の外被膜の抱束がないので、一般にシワシワ状態と
なる。

すなわち、前述の第１７図のモデルは拡縮部材を２本（
ｄ＾、ｄＢ）で説明しているが、これは機体の外被（１
２）が縮小時においても微小の張力又は微小のクルミを
保持し、微少時に外被を痛めない配慮をしているもので
あり、したがって、この実施例のように、拡縮部材１３
が１本になっても浮上体の外径及び直径はそれぞれＤＯ
からＤＩ。

ＰＯからＰＬに縮小し、この場合の縮小率は設定値即ち
拡大時の展開長と、縮小時の展開長で決まる。

このような拡縮式浮上体１０によっても浮上機体１１を
拡縮することができ、既に説明した実施例と同様の効果
を奏する。

（２）　第８図〜第１０図は、拡縮部材１３をパンタグ
ラフ状に配置したものである。

この拡縮部材１３は、浮上機体１１の赤道部分に取付け
られており、第９図に示すように、パンタグラフの頂部
が、拡大時には、広がり、縮小時には折曲がるように設
定されるとともに、交差部分ては、拡大時には、交差角
度が大きくなり、縮小時には、交差角度が小さくなるよ
うに設定しである。

また、このパンタグラフ状にする場合、第１０図に示す
ように、多数のリンクを回動可能に連結し、交差部分の
上下に熱的相変化物質材のコイルスプリングを介挿する
ようにして拡縮を行わせるようにすることもできる。

このようなパンタグラフ状の拡縮部材１３によっても浮
上機体１１の拡縮を自動的に行うことができる。

（３）　第１１図及び第１２図は、拡縮部材１３を亀こ
う状に配置したものである。

この拡縮部材１３は、第１１図に示すように、浮上機体
１１の赤道部分に取付けられている。

この亀こう状の拡縮部材１３は、第１２図に示すように
、拡大時には、各辺が直線状となり、縮小時には、各辺
がコイル状になるように構成されるなどして拡縮できる
ようになっている。

このような亀こう状の拡縮部材１３によっても浮上機体
１１の拡縮を自動的に行うことができる。

なお、この亀こう状やパンタグラフ状に拡縮部材１３を
構成する場合、浮上機体１１の赤道上に環状に配置する
ようにしたが、浮上機体１１の横断方向両側の亀こう状
やパンタグラフ状の拡縮部材１３を拡縮できるリンクで
連結して立体的に連結されたアコーディオン型などの構
成とすることもできる。

（４）　第１３図及び第１４図は、拡縮式浮上体１０の
浮上機体１１の長手方向に沿ってリング状の拡縮部材１
３を複数本組合わせて配置したものである。

この実施例では、異なる２種類８本のリング状の拡縮部
材１３ａ、１３ｂを交互に配置するようにしており、縮
小時には、一方の拡縮部材１３ｂが他方の拡縮部材１３
ａに比べて大きく縮小するようにしてあり、縮小時の横
断面形状がほぼ星形になるようにしである。

これら拡縮部材１３は、拡大時には、直線状になり縮小
時には、コイル状になるなどの構成とされている。

この場合に使用する２つの拡縮部材１３ａ、１３ｂの設
定温度を代えるようにしておけば、縮小時に順序よく縮
小させることができる。

なお、このリング状の拡縮部材１３を用いる場合、浮上
機体１１の長手方向に沿って配置する場合に限らず、横
断面方向にリング状の拡縮部材を同一の位相、またはず
らした状態で配置して直径を各部で拡縮できるようにし
たり、さらにこれらリング状の拡縮部材を長手方向に拡
縮する拡縮部材で連結するようにして直径方向だけでな
く、長さ方向の拡縮を行うようにしても良く、リングを
交互に異なる大きさに縮小するようにすることもできる
。

（５）　第１５図及び第１６図は、軟式飛行船に適用し
た場合の一実施例である。

この軟式飛行船２０では、浮上機体としての飛行船２１
の外被２２の下部に剛構造のゴンドラ２３が取付けられ
て人などが乗ることができるようになっており、飛行船
２１の後部に飛行の安定化を図るフィン２４等が突き出
すように設けられている。

この飛行船２１の外被２２の内側（または外側）に熱的
相変化物質材で作られた拡縮部材２５が取付けられてい
る。

この拡縮部材２５は、例えば第１６図に示すように、パ
ンタグラフ状に構成されて飛行船２１の赤道部分に配置
されており、ゴンドラ２３部分は剛構造であるため拡縮
しないよう通常の材料でパンタグラフを構成しである。

この拡縮部材２５をパンタグラフ状にして拡縮する具体
的な構造は、既に説明した熱気球などの場合と同様で良
い。

なお、軟式飛行船２０の場合の拡縮部材２５の配置につ
いても、パンタグラフ状にする場合に限らず、熱気球な
どの場合で説明したそれぞれの配置を採ることができる
。

また、飛行船２１の後部に設けられるフィン２４などに
ついては、第１６図に示すように、飛行船２１から放射
方向に突き出す拡大時の状態から縮小時には、９０度折
れ曲がり飛行船２１の表面に沿うようにするため、拡縮
部材２５を用い、拡大時には直線状となり、縮小時には
、折れ曲がった状態となるようにしたものが内側、また
は外側に取付けである。

このような軟式飛行船２０では、着陸時は、バロネット
容積が２５〜３０％を一般に占めている。

そこで、着陸後、地上または地上近傍において、加熱源
（または冷却源）を飛行船に接続し、熱的相変化物質材
で作られた拡縮部材２５を相変化が生じる温度に加熱（
または冷却）し、飛行船２１を縮小させ、バロネット内
の空気容積を少なくとも縮小させる。

この場合、地上の格納庫に浮上気体、例えばヘリウムの
保管庫がある場合には、一部のヘリウムを保管庫に移す
ようにし、浮上機体としての飛行船２１をさらに縮小さ
せる。

一方、浮上を行う場合には、着陸時と逆の操作を行えば
良く、熱的相変化物質材の設定温度は、加熱源（または
冷却源）及び熱的相変化物質材の熱容量に基づき決定さ
れるとともに、熱的変化物質材は予め拡縮時の形状を保
つように設定しである。

このように軟式飛行船２０においては、浮上機体である
飛行船２１に熱的変化物質材を取付けることにより、飛
行中に飛行船２１の容積を減少、または増加することて
浮力の調整が可能となり、着陸が容易となる。

すなわち、着陸時は、機体重量がわずか、浮力より大き
くなり、自然に地上に落ちる状態にすることができる。

また、着地と同時に、さらに浮力を小さくするように浮
上機体としての飛行船２１の容積を減少することで着陸
後のハンドリングを容易にすることができるとともに、
従来のように浮力と自重とをバランスさせた状態で係留
する必要がなく、風によって係留マストを中心に回転運
動することを考慮せずに一定の位置に固定状態で係留す
ることができ、係留スペースを大巾に縮小できる。

さらに、格納庫内に軟式飛行船２０を格納する場合にも
、飛行船２１を縮小できるとともに、フィン２４などの
飛行船２１から突き出した部分を機体に沿うように折り
曲げることができ、従来の格納庫に比べ大巾に小さい格
納庫で済む。

また、軟式飛行船２０ては、飛行中に浮上気体が時間の
経過とともに僅かずつ洩れ出して初期充填時より浮上気
体が減少すると、飛行船２１の外被２２にしわが生じ、
抵抗の増大を招いてしまうが、拡縮部材２５の熱的相変
化物質材の相変化温度を所定の温度に設定しておき、飛
行船２１に搭載しておいたエネルギ供給源（図示せず）
で加熱、または冷却することにより外被２２を張るよう
にすることか出来、抵抗を減らし、軟式飛行船２０の推
力を一定に維持することができる。

以上のように、この発明の拡縮式浮上体によれば、外被
の内側または外側に拡縮部材を取付けるようにすること
で、熱気球やヘリウム式飛行船などＬＴＡ系の浮上体の
浮上機体の外被が本来膜状であって折り畳むなどで収納
できるものであることのメリットを生かし、従来問題と
なっていた着陸時や着陸後の係留に多くの人員を要する
とともに、係留場所や格納庫か強大であることのデメリ
ットを解消することかできる。

なお、この発明の拡縮部材の配置は上記実施例で説明し
たものに限らず、他の配置を採用するようにしても良い
。

また、この発明の要旨を逸脱しない範囲で各構成要素を
変更しても良いことは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上、実施例とともに具体的に説明したようにこの発明
によれば、次のような効果がある。

■　金属、強誘電体、高分子樹脂、セラミックスなど一
種の相転位が関係した現象である形状記憶効果のある熱
的相変化物資材を用いて拡縮部材を構成して浮上気体の
外被に取付けるようにしたので、温度変化を利用して浮
上気体の容積を自動的に変えることができる。

したがって、着陸時や着陸後などには、浮上機体を縮め
ることができ、着陸作業が容易となるとともに、係留や
格納に要するスペースを大巾に減少できる。

また、浮上中などには、浮上機体の拡大・縮小（拡縮）
によって、浮力を調整することもできる。

■　浮上気体として加熱気体を用いるようにするととも
に、熱的相変化物質材を特定温度で拡縮作用が生じるよ
うにしたので、この特定温度の選定によって、浮上用の
加熱気体の特定温度で着陸時、浮力そのものを変化させ
て着陸を容易とすることが可能となり、着陸後の浮上気
体の特定温度への降下に合わせて浮上機体の自動的な縮
小ができる。

すなわち、特に、拡縮部材の相変化を生じさせるために
エネルギ供給源が必要でなく、浮上気体の温度を利用し
て自動的な浮上機体の拡縮ができることになる。

■　拡縮部材を螺旋状に配置するようにしたので、例え
ば螺旋のピッチや螺旋の外径を変えるようにすることで
、浮上機体を長手方向については、ピッチの変化の合計
骨だけ、また径方向については、螺旋の外径の変化分だ
け拡縮することができ、拡縮粒材の配置が簡単となる。

■　相変化温度を２つ以上設定するようにしたので、浮
上機体を温度によって拡縮順序を設けて拡縮を行うこと
ができ、大きな浮上機体であっても容易に縮小できる。

■　拡縮部材を拡大時には線状となるようにするととも
に、縮小時には、少なくとも一部分がコイル状となるよ
うにしたので、線状からコイル状への変化を利用して浮
上機体の拡縮が簡単にてき、拡縮部材自体の製作も容易
となる。

■　エネルギ供給手段を地上または浮上機体上に設置す
るようにしたので、これによる加熱または冷却によって
拡縮部材を相変化させることができ、浮上中にあっては
浮力の調整や外被の表面状態を適切に保つことなどがで
きるとともに、着陸時などには、浮上機体の縮小を行う
ことができる。

以上のように、ＬＴＡ系の浮上体のメリットを生かし、
従来のデメリットを解消し、浮上機体の拡縮によって着
陸時の補助員の削減および着陸後の浮上機体の大きさの
減少を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明の拡縮式浮上体の一実施例に
かかり、第１図（ａ）　、　（ｂ）は拡大状態及び縮小
状態の正面図、第２図（ａ）　、（ｂ）　、　（ｃ）及
び第３図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は拡縮部材の
拡大状態及び縮小状態の説明図、第４図及び第５図は拡
縮部材の固定状態の説明図である。 第６図及び第７図は、この発明の他の一実施例にかかり
、拡縮部材を１本だけ螺旋状に配置した場合の説明図で
ある。 第８図〜第１０図は、この発明の他の一実施例にかかり
、拡縮部材をパンタグラフ状に配置した場合の説明図で
ある。 第１１図及び第１２図は、この発明の他の一実施例にか
かり、拡縮部材を亀こう状に配置した場合の説明図であ
る。 第１３図及び第１４図は、この発明の他の一実施例にか
かり、拡縮式浮上体の浮上機体の長手方向に沿ってリン
グ状の拡縮部材を複数本組合わせて配置した場合の説明
図である。 第１５図及び第１６図は、この発明の他の一実施例にか
かり、軟式飛行船に適用した場合の説明図である。 第１７図及び第１８図は、この発明の拡縮式浮上体の成
立性を検討するためのモデルの一例を示す模式図である
。 １０：拡縮式浮上体、 １１：浮上機体、 １２：外被、 １３　拡縮部材。 ２０：軟式飛行船、 ２１：飛行船（浮上機体）、 ２２：外被、 ２３：ゴンドラ、 ２４：フィン、 ２５：拡縮部材。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 （ａ） （Ｑ） （Ｑ） 図 第２ 図 ３図 第 第５ 図 （ｂ） （ｂ） （Ｃ） （ａ） 図 第７図 （ｂ） （ｂ） 第１１ 図 （ｂ） （ａ） 第１２図 （ｂ） 第１３図 第１５図 ト 第１４図 （Ｇ） （ｂ） 第１６図 （ｃ） （ｄ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）浮上機体の少なくとも一部に標準状態空気より軽
   い浮上気体等を入れて浮力を生じさせる浮上体において
   、上記浮上機体は外被と、この外被の少なくとも内外い
   ずれか一方側に設けられた熱的相変化物質材で形成され
   た拡縮部材とでなることを特徴とする拡縮式浮上体。
2. （２）前記浮上気体を加熱気体とするとともに、特定温
   度で自動的に拡縮作用が生ずる前記熱的相変化物質材で
   前記拡縮部材を構成したことを特徴とする請求項１記載
   の拡縮式浮上体。
3. （３）前記拡縮部材を前記浮上機体の長手方向に螺旋状
   に配置したことを特徴とする請求項１または２記載の拡
   縮式浮上体。
4. （４）相変化温度を少なくとも２つ以上設定した前記熱
   的相変化物質材で前記拡縮部材を構成して前記浮上機体
   の拡縮順序を設定可能としたことを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載の拡縮式浮上体。
5. （５）前記拡縮部材を拡大時には線状となり縮小時には
   少なくとも一部がコイル状となる前記熱的相変化物質材
   で構成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載の拡縮式浮上体。
6. （６）前記拡縮部材に熱的相変化を与えるためのエネル
   ギ供給手段を地上または前記浮上機体に設けたことを特
   徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の拡縮式浮上体
   。