JP2967196B1 - 耐圧性気球およびその製造方法 - Google Patents
耐圧性気球およびその製造方法Info
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Abstract
【要約】
【課題】耐圧性が高く、また構造が簡単で製造が容易な
ガス袋を備えた気球を提供する。 【解決手段】ガス袋11を形成するゴア13の幅および
長さを自然型のガス袋のゴアの形状の幅および長さより
大きくし、またロードテープ14は自然型のゴアの側縁
部の周長と等しくし、上記のゴア13の縁部を短縮した
状態でロードテープ14に接合し、この幅および長さの
余剰分でゴアを膨出させ、その曲率半径を小さくして耐
圧性を向上させる。
ガス袋を備えた気球を提供する。 【解決手段】ガス袋11を形成するゴア13の幅および
長さを自然型のガス袋のゴアの形状の幅および長さより
大きくし、またロードテープ14は自然型のゴアの側縁
部の周長と等しくし、上記のゴア13の縁部を短縮した
状態でロードテープ14に接合し、この幅および長さの
余剰分でゴアを膨出させ、その曲率半径を小さくして耐
圧性を向上させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成層圏観測用の気
球等、高空用の気球に関する。さらに特定すれば、本発
明は内圧に耐えるガス袋を備え、より高い高度をより長
時間飛翔することができる耐圧気球を提供するものであ
る。
球等、高空用の気球に関する。さらに特定すれば、本発
明は内圧に耐えるガス袋を備え、より高い高度をより長
時間飛翔することができる耐圧気球を提供するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、高空を飛翔する気球として、
たとえば高度30〜40Kmの成層圏を飛翔する科学観
測用大気球がある。このような高空用の気球は、上昇と
ともにガス袋が膨脹し、最大高度に達してこのガス袋が
最大容積となると、ガス袋の下部に形成されている排気
口等から総重量の10%程度の自由浮力分のガスが排出
され、一定の高度を維持して飛翔する。
たとえば高度30〜40Kmの成層圏を飛翔する科学観
測用大気球がある。このような高空用の気球は、上昇と
ともにガス袋が膨脹し、最大高度に達してこのガス袋が
最大容積となると、ガス袋の下部に形成されている排気
口等から総重量の10%程度の自由浮力分のガスが排出
され、一定の高度を維持して飛翔する。
【0003】しかし、日没とともにガス袋内のガスの温
度が低下するので、ガスの浮力が全浮力の7〜10%減
少し、気球の高度が低下する。したがって、日没後に高
度を一定に維持するには、バラストを投下してこの浮力
の減少分を補償する必要がある。このため、たとえば数
日間の長時間の飛翔を行う気球の場合には、上記のよう
な高度維持のために多量のバラストを搭載しておく必要
がある。
度が低下するので、ガスの浮力が全浮力の7〜10%減
少し、気球の高度が低下する。したがって、日没後に高
度を一定に維持するには、バラストを投下してこの浮力
の減少分を補償する必要がある。このため、たとえば数
日間の長時間の飛翔を行う気球の場合には、上記のよう
な高度維持のために多量のバラストを搭載しておく必要
がある。
【0004】たとえば、南極より観測気球を打ち上げ、
夏期に成層圏に吹く周回風に乗せて10日程で一周させ
る科学観測気球の場合には、300Kgの搭載重量のう
ち、その約半分が上記の高度維持用のバラスト重量であ
った。
夏期に成層圏に吹く周回風に乗せて10日程で一周させ
る科学観測気球の場合には、300Kgの搭載重量のう
ち、その約半分が上記の高度維持用のバラスト重量であ
った。
【0005】このため、上記のようなバラストの消費量
を減少させ、より長時間の飛翔を可能とし、またペイロ
ードを増加させることが要望されている。このような要
望を満足させる手段として、耐圧性のガス袋を備えたい
わゆるスーパープレッシャー気球がある。
を減少させ、より長時間の飛翔を可能とし、またペイロ
ードを増加させることが要望されている。このような要
望を満足させる手段として、耐圧性のガス袋を備えたい
わゆるスーパープレッシャー気球がある。
【0006】このスーパープレッシャー気球は、内圧に
耐える耐圧性のガス袋を備えており、最大高度に達して
ガス袋が最大容積となった後にも上昇浮力分のガスを排
出せず、ガス袋の最大容積および内部のガスの圧力を維
持したまま、大気密度の低下により浮力が減少して一定
の高度で水平飛翔する。このようなスーパプレッシャー
気球は、日没後にガスの温度が低下しても、ガス袋内の
ガス圧が低下するだけでこのガス袋の最大容積は変化せ
ず、バラストを投下することなく最大高度を維持したま
ま水平飛翔を維持することができる。これによって、従
来のように大量のバラストを消費することがなく、より
長時間の飛翔が可能となり、またペイロードも増加す
る。
耐える耐圧性のガス袋を備えており、最大高度に達して
ガス袋が最大容積となった後にも上昇浮力分のガスを排
出せず、ガス袋の最大容積および内部のガスの圧力を維
持したまま、大気密度の低下により浮力が減少して一定
の高度で水平飛翔する。このようなスーパプレッシャー
気球は、日没後にガスの温度が低下しても、ガス袋内の
ガス圧が低下するだけでこのガス袋の最大容積は変化せ
ず、バラストを投下することなく最大高度を維持したま
ま水平飛翔を維持することができる。これによって、従
来のように大量のバラストを消費することがなく、より
長時間の飛翔が可能となり、またペイロードも増加す
る。
【0007】ところで、このようなスーパープレッシャ
ー気球を実現するには、内圧に耐える耐圧性のガス袋が
必要となる。このガス袋の耐圧性を高めるには、より軽
量でより強度の高い被膜材料を使用すれば良いが、現在
開発されている被膜材料では、たとえばガス袋の容積が
100,000立方メートル、半径約100mの大形の
耐圧気球を製造することは困難であった。
ー気球を実現するには、内圧に耐える耐圧性のガス袋が
必要となる。このガス袋の耐圧性を高めるには、より軽
量でより強度の高い被膜材料を使用すれば良いが、現在
開発されている被膜材料では、たとえばガス袋の容積が
100,000立方メートル、半径約100mの大形の
耐圧気球を製造することは困難であった。
【0008】このため、上記のようなスーパープレッシ
ャー気球をより大形化、高性能化するには、被膜材料の
開発とともに、より高い内圧に耐えるようなガス袋の構
造も開発する必要がある。
ャー気球をより大形化、高性能化するには、被膜材料の
開発とともに、より高い内圧に耐えるようなガス袋の構
造も開発する必要がある。
【0009】ここで、本発明の理解を容易にするため、
図8ないし図11を参照して一般的な気球の構造を説明
する。図中の1はガス袋で、このガス袋1の内部にはた
とえばヘリウム等が充填され、浮力を発生する。また、
このガス袋1には、観測機器2等のペイロードが搭載さ
れる。なお、実際の気球では、ガスの排出やバラストの
投下等を行う各種の制御機器が搭載されるが、図中では
省略する。
図8ないし図11を参照して一般的な気球の構造を説明
する。図中の1はガス袋で、このガス袋1の内部にはた
とえばヘリウム等が充填され、浮力を発生する。また、
このガス袋1には、観測機器2等のペイロードが搭載さ
れる。なお、実際の気球では、ガスの排出やバラストの
投下等を行う各種の制御機器が搭載されるが、図中では
省略する。
【0010】上記のガス袋1は、概略的に球形をなして
おり、図10に示すようなガス袋を縦にN等分した紡錘
形の被膜片、すなわちゴア3を多数接合して構成されて
いる。これらのゴア3は、軽量で高強度の織布、または
プラスチックフイルム等の被膜材料で形成され、互いに
その両側縁部を縫合または接着され、ガス袋1を構成し
ている。また、これらのゴア3の縫合または接着線に沿
って、高張力に耐えるロードテープ4が縫い込まれ、ま
たは接着される。これらのロードテープ4は、これらゴ
ア3相互の接合強度を高める他、観測機器2等の荷重を
分散して各ゴア3に伝達し、またこのガス袋1の形状を
所定の形状に維持する。
おり、図10に示すようなガス袋を縦にN等分した紡錘
形の被膜片、すなわちゴア3を多数接合して構成されて
いる。これらのゴア3は、軽量で高強度の織布、または
プラスチックフイルム等の被膜材料で形成され、互いに
その両側縁部を縫合または接着され、ガス袋1を構成し
ている。また、これらのゴア3の縫合または接着線に沿
って、高張力に耐えるロードテープ4が縫い込まれ、ま
たは接着される。これらのロードテープ4は、これらゴ
ア3相互の接合強度を高める他、観測機器2等の荷重を
分散して各ゴア3に伝達し、またこのガス袋1の形状を
所定の形状に維持する。
【0011】このガス袋1の形状は、通常は自然型と称
される形状が用いられる。この自然型の形状は、内部の
ガスの浮力、被膜材料の各部に作用する重力、その他が
釣り合った状態で被膜材料の縦方向(子午線の方向)に
のみ張力が発生し、これと直交する周方向には張力が発
生しないように規定された形状のことである。すなわ
ち、被膜材料の任意の部分の縦方向の張力をTm 、被膜
材料に作用する圧力をP、この被膜材料の部分の曲率半
径をRm 、微小部分に被膜材料に作用する重力の被膜接
線方向の分力をdWm とすると、 Tm =P・Rm +dWm …(1) となる。
される形状が用いられる。この自然型の形状は、内部の
ガスの浮力、被膜材料の各部に作用する重力、その他が
釣り合った状態で被膜材料の縦方向(子午線の方向)に
のみ張力が発生し、これと直交する周方向には張力が発
生しないように規定された形状のことである。すなわ
ち、被膜材料の任意の部分の縦方向の張力をTm 、被膜
材料に作用する圧力をP、この被膜材料の部分の曲率半
径をRm 、微小部分に被膜材料に作用する重力の被膜接
線方向の分力をdWm とすると、 Tm =P・Rm +dWm …(1) となる。
【0012】ここで、縦方向yの位置の被膜材料に作用
する圧力Pは、ガス袋内のガスの密度と外気の密度との
差dρにより発生する圧力とガス袋の底部のバイアス圧
力をP0 との和となり、重力加速度をgとすれば、 P=P0 +dρ・g・y …(2) である。
する圧力Pは、ガス袋内のガスの密度と外気の密度との
差dρにより発生する圧力とガス袋の底部のバイアス圧
力をP0 との和となり、重力加速度をgとすれば、 P=P0 +dρ・g・y …(2) である。
【0013】また、ガス袋の形状を関数y=f(x)で
表せば、被膜材料の縦方向の曲率半径Rm は、 Rm =(1+y´2)3/2/y´´ …(3) である。したがって、これを上記の(1)式に入れて、
yの微分方程式とし、張力Tm にdWm 成分を組み入れ
ながらガス袋の下部から積分することにより、このガス
袋の自然型を求めることができる。
表せば、被膜材料の縦方向の曲率半径Rm は、 Rm =(1+y´2)3/2/y´´ …(3) である。したがって、これを上記の(1)式に入れて、
yの微分方程式とし、張力Tm にdWm 成分を組み入れ
ながらガス袋の下部から積分することにより、このガス
袋の自然型を求めることができる。
【0014】本明細書においては、上記の(1)ないし
(3)ような関係から定まり、前述のように、内部のガ
スの浮力、被膜材料の各部に作用する重力、その他が釣
り合った状態で被膜材料の縦方向(子午線の方向)にの
み張力が発生し、これと直交する周方向には張力が発生
しないように規定された形状を自然型と称するものとす
る。
(3)ような関係から定まり、前述のように、内部のガ
スの浮力、被膜材料の各部に作用する重力、その他が釣
り合った状態で被膜材料の縦方向(子午線の方向)にの
み張力が発生し、これと直交する周方向には張力が発生
しないように規定された形状を自然型と称するものとす
る。
【0015】なお、上記の各ゴア3を構成する被膜材料
に伸縮性が全く無いと仮定した場合には、このガス袋1
の横断面の形状は、図9に示すように各ゴア3の断面形
状が2点鎖線3aに示すように直線状となり、多角形の
形状となる。しかし、実際には、これらゴア3を構成す
るフイルムには伸縮性があるので、内部のガス圧により
図9に実線で示すように円形の断面形状となる。また、
これらゴア3がさらに引き伸ばされる場合には、各ゴア
3は図9の破線3bに示すように外側に略円弧状に膨出
し、各ロードテープ4にはこれらを外側に膨出させるよ
うな荷重が作用するが、この荷重はロードテープ4の張
力により支承される。
に伸縮性が全く無いと仮定した場合には、このガス袋1
の横断面の形状は、図9に示すように各ゴア3の断面形
状が2点鎖線3aに示すように直線状となり、多角形の
形状となる。しかし、実際には、これらゴア3を構成す
るフイルムには伸縮性があるので、内部のガス圧により
図9に実線で示すように円形の断面形状となる。また、
これらゴア3がさらに引き伸ばされる場合には、各ゴア
3は図9の破線3bに示すように外側に略円弧状に膨出
し、各ロードテープ4にはこれらを外側に膨出させるよ
うな荷重が作用するが、この荷重はロードテープ4の張
力により支承される。
【0016】ところで、このようなガス袋1に内圧が作
用した場合には、被膜材料に発生する引張応力は、この
被膜材料の外側への膨出の曲率半径に比例する。したが
って、上記の図9に示すゴア3の膨出3bをより大き
く、すなわちこれらのゴア3の曲率半径をより小さくす
ることにより、内圧に対するガス袋の耐圧性が高くな
り、上述したようなスーパープレッシャー気球を製造す
る場合には有利である。
用した場合には、被膜材料に発生する引張応力は、この
被膜材料の外側への膨出の曲率半径に比例する。したが
って、上記の図9に示すゴア3の膨出3bをより大き
く、すなわちこれらのゴア3の曲率半径をより小さくす
ることにより、内圧に対するガス袋の耐圧性が高くな
り、上述したようなスーパープレッシャー気球を製造す
る場合には有利である。
【0017】しかし、従来の気球では、上記のゴア3の
膨出は、これらゴアを構成する被膜材料の伸びに依存し
ていたが、その伸びには限界があるため、これらゴア3
の膨出量を大きく、すなわち曲率半径を十分に小さくす
ることはできなかった。
膨出は、これらゴアを構成する被膜材料の伸びに依存し
ていたが、その伸びには限界があるため、これらゴア3
の膨出量を大きく、すなわち曲率半径を十分に小さくす
ることはできなかった。
【0018】このゴア3の膨出を大きくする方法として
は、たとえば図11に示すように、このゴア3の斜線で
示す部分3cを切除してその縁部を縫合または接着する
ことにより、立体的な形状のゴア3を形成し、これらを
前記のように縫合または接着してガス袋を形成するもの
がある。
は、たとえば図11に示すように、このゴア3の斜線で
示す部分3cを切除してその縁部を縫合または接着する
ことにより、立体的な形状のゴア3を形成し、これらを
前記のように縫合または接着してガス袋を形成するもの
がある。
【0019】しかしながら、このようなものは、各ゴア
3に多数の縫合線や接着線が形成され、その強度が低下
するとともに重量も増加し、また漏洩等の発生する可能
性が増大して信頼性が低下する。また、このようなもの
は、製造工程が著しく増加し、製造コストの上昇を招く
という不具合がある。
3に多数の縫合線や接着線が形成され、その強度が低下
するとともに重量も増加し、また漏洩等の発生する可能
性が増大して信頼性が低下する。また、このようなもの
は、製造工程が著しく増加し、製造コストの上昇を招く
という不具合がある。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の事情に
基づいてなされたもので、ゴアの被膜材料の曲率半径を
小さくすることによってガス袋の耐圧性を高め、かつ構
造が簡単で製造が容易であるとともに、信頼性も高い気
球およびこれを製造する方法を提供するものである。
基づいてなされたもので、ゴアの被膜材料の曲率半径を
小さくすることによってガス袋の耐圧性を高め、かつ構
造が簡単で製造が容易であるとともに、信頼性も高い気
球およびこれを製造する方法を提供するものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載された本
発明の気球は、各ゴアの形状寸法は、上記のガス袋の被
膜材料に縦方向の張力のみ発生し周方向には張力が発生
しないと規定された自然型の形状に対して、その幅およ
び長さが大きく形成されており、また上記のロードテー
プの長さは、上記のゴアの自然型の形状の両側縁部の長
さに対応した長さに設定されており、上記の各ゴアは、
それらの両側縁部が上記のロードテープの長さに対応し
た長さに均一に皺が形成されて短縮された状態で上記の
ロードテープに接合されており、上記のガス袋内にガス
が充填された場合に上記の各ゴアの被膜材料は上記のロ
ードテープの間で外側に膨出することを特徴とするもの
である。
発明の気球は、各ゴアの形状寸法は、上記のガス袋の被
膜材料に縦方向の張力のみ発生し周方向には張力が発生
しないと規定された自然型の形状に対して、その幅およ
び長さが大きく形成されており、また上記のロードテー
プの長さは、上記のゴアの自然型の形状の両側縁部の長
さに対応した長さに設定されており、上記の各ゴアは、
それらの両側縁部が上記のロードテープの長さに対応し
た長さに均一に皺が形成されて短縮された状態で上記の
ロードテープに接合されており、上記のガス袋内にガス
が充填された場合に上記の各ゴアの被膜材料は上記のロ
ードテープの間で外側に膨出することを特徴とするもの
である。
【0022】したがって、これらのゴアはその幅および
長さが自然型の形状より大きく設定されているが、ロー
ドテープは自然型の形状の両側縁部の周長と等しいた
め、上記のようにこの余剰分だけ各ゴアがガス袋の周方
向および縦方向に膨出する。よって、これら各ゴアの部
分の曲率半径が小さくなり、内圧に対する耐圧性がより
向上する。また、これらゴアは接合線のない単一の被膜
片から構成されているので、構造が簡単で接合箇所の増
加はなく、重量や工程の増加、強度の低下や漏洩の可能
性の増加等を招くこともない。
長さが自然型の形状より大きく設定されているが、ロー
ドテープは自然型の形状の両側縁部の周長と等しいた
め、上記のようにこの余剰分だけ各ゴアがガス袋の周方
向および縦方向に膨出する。よって、これら各ゴアの部
分の曲率半径が小さくなり、内圧に対する耐圧性がより
向上する。また、これらゴアは接合線のない単一の被膜
片から構成されているので、構造が簡単で接合箇所の増
加はなく、重量や工程の増加、強度の低下や漏洩の可能
性の増加等を招くこともない。
【0023】また、請求項2に記載の本発明の気球は、
前記のガス袋の最大半径の位置に対応した各ゴアの位置
Y0 の被膜材料の外側への膨出の曲率半径Rarc,0 とし
た場合に、各ゴアの任意の位置における被膜材料の外側
への膨出の曲率半径Rarc は Rarc ≦Rarc,0 としたことを特徴とするものである。
前記のガス袋の最大半径の位置に対応した各ゴアの位置
Y0 の被膜材料の外側への膨出の曲率半径Rarc,0 とし
た場合に、各ゴアの任意の位置における被膜材料の外側
への膨出の曲率半径Rarc は Rarc ≦Rarc,0 としたことを特徴とするものである。
【0024】前記のように、各ゴアの被膜材料を外側に
膨出させた場合に、上記の最大半径に対応した位置の被
膜材料の外側への膨出の曲率半径Rarc,0 が最も大きく
なり、この部分の耐圧強度が最も低くなる。したがっ
て、被膜材料の引張強度その他の条件から、この曲率半
径Rarc,0 を設定し、各ゴアの任意の位置の被膜材料の
外側への膨出半径Rarc をこのRarc,0 と等しいかそれ
以下とすることにより、任意の位置の被膜材料の耐圧強
度は少なくとも上記の最大半径に対応した部分の耐圧強
度より小さくなることはない。
膨出させた場合に、上記の最大半径に対応した位置の被
膜材料の外側への膨出の曲率半径Rarc,0 が最も大きく
なり、この部分の耐圧強度が最も低くなる。したがっ
て、被膜材料の引張強度その他の条件から、この曲率半
径Rarc,0 を設定し、各ゴアの任意の位置の被膜材料の
外側への膨出半径Rarc をこのRarc,0 と等しいかそれ
以下とすることにより、任意の位置の被膜材料の耐圧強
度は少なくとも上記の最大半径に対応した部分の耐圧強
度より小さくなることはない。
【0025】したがって、設計が容易となるとともに、
耐圧強度の信頼性が向上する。また、実際のゴアの設計
に関しては、上記の条件のみを満足させれば耐圧強度の
点では問題がなくなるので、ゴアの形状の自由度が増
し、製作上、またはその他の要求に対して設計の自由度
も向上する。
耐圧強度の信頼性が向上する。また、実際のゴアの設計
に関しては、上記の条件のみを満足させれば耐圧強度の
点では問題がなくなるので、ゴアの形状の自由度が増
し、製作上、またはその他の要求に対して設計の自由度
も向上する。
【0026】また、請求項3に記載の気球は、前記のガ
ス袋の内部のガスの密度と外気の密度との差をdρ、ガ
ス袋の底部のバイアス圧力をP0 とし、前記のガス袋の
最大半径の位置に対応した各ゴアの位置Y0 の被膜材料
の外側への膨出の曲率半径Rarc,0 とし、また各ゴアの
縦方向の位置をYとした場合に、これらゴアの任意の位
置における被膜材料の外側への膨出の曲率半径Rarc
を、 Rarc =Rarc,0 ・(P0 +dρ・g・Y0 )/(P0 +dρ・g・Y) としたことを特徴とするものである。
ス袋の内部のガスの密度と外気の密度との差をdρ、ガ
ス袋の底部のバイアス圧力をP0 とし、前記のガス袋の
最大半径の位置に対応した各ゴアの位置Y0 の被膜材料
の外側への膨出の曲率半径Rarc,0 とし、また各ゴアの
縦方向の位置をYとした場合に、これらゴアの任意の位
置における被膜材料の外側への膨出の曲率半径Rarc
を、 Rarc =Rarc,0 ・(P0 +dρ・g・Y0 )/(P0 +dρ・g・Y) としたことを特徴とするものである。
【0027】したがって、これらゴアの被膜材料の各部
に発生する張力が等しくなり、各部に不均一な張力が発
生することによる強度の低下を確実に防止でき、また使
用する被膜材料も最小となり、最も軽量で合理的な構造
となる。
に発生する張力が等しくなり、各部に不均一な張力が発
生することによる強度の低下を確実に防止でき、また使
用する被膜材料も最小となり、最も軽量で合理的な構造
となる。
【0028】また、請求項4に記載の気球は、前記の各
ゴアの中心線の長さLmeriは、これらゴアの任意の微小
部分の被膜材料の外側への膨出の曲率半径をRm 、この
微小部分の曲率半径の傾き角をθmとし、またこの微小
部分が外側に膨出した膨出高さをLexpとし、またこの
膨出によるゴアの中心線の長さの微小増加分dLmeriと
した場合に、この微小増加分dLmeriをガス袋の底部か
ら頂部まで積分した長さ、 Lmeri=∫(Lexp +Rm )・dθm としたことを特徴とするものである。
ゴアの中心線の長さLmeriは、これらゴアの任意の微小
部分の被膜材料の外側への膨出の曲率半径をRm 、この
微小部分の曲率半径の傾き角をθmとし、またこの微小
部分が外側に膨出した膨出高さをLexpとし、またこの
膨出によるゴアの中心線の長さの微小増加分dLmeriと
した場合に、この微小増加分dLmeriをガス袋の底部か
ら頂部まで積分した長さ、 Lmeri=∫(Lexp +Rm )・dθm としたことを特徴とするものである。
【0029】したがって、各ゴアの被膜材料が外側に膨
出することによりこのゴアの中心部の長さが縦方向に延
長される分だけ、このゴアの長さが予め延長されてお
り、各ゴアの被膜材料の各部に発生する縦方向および周
方向のすべての方向の張力が等しくなり、より強度が増
すとともに、ガス袋の形状が極めて安定した最適の形状
となる。
出することによりこのゴアの中心部の長さが縦方向に延
長される分だけ、このゴアの長さが予め延長されてお
り、各ゴアの被膜材料の各部に発生する縦方向および周
方向のすべての方向の張力が等しくなり、より強度が増
すとともに、ガス袋の形状が極めて安定した最適の形状
となる。
【0030】また、請求項5に記載の方法は、上記の各
ゴアをその自然型の形状に対して、その幅および長さが
大きな形状の複数のゴアを裁断する工程と、ゴアの自然
型の形状の両側縁部の長さに対応した長さにロードテー
プを切断する工程と、上記の各ゴアの両側縁部を互いに
接合するとともに、これらゴアの両側縁部を上記のロー
ドテープの長さに対応した長さに均一な皺を形成して短
縮せた状態で上記のロードテープに接合する工程、とを
具備したものである。したがって、前記のようなゴアの
部分の膨出した耐圧性の気球を簡単に製造することがで
きる。
ゴアをその自然型の形状に対して、その幅および長さが
大きな形状の複数のゴアを裁断する工程と、ゴアの自然
型の形状の両側縁部の長さに対応した長さにロードテー
プを切断する工程と、上記の各ゴアの両側縁部を互いに
接合するとともに、これらゴアの両側縁部を上記のロー
ドテープの長さに対応した長さに均一な皺を形成して短
縮せた状態で上記のロードテープに接合する工程、とを
具備したものである。したがって、前記のようなゴアの
部分の膨出した耐圧性の気球を簡単に製造することがで
きる。
【0031】また、請求項6に記載の方法は、前記のゴ
アの両側縁部およびロードテープの接合工程は、前記の
ゴアの両側縁部を互いに接合するとともに、この接合部
に沿って前記のロードテープが挿入可能な袋状部を形成
する工程と、上記の袋状部内にロードテープを挿入する
工程と、上記の袋状部を挿入したロードテープの長さと
等しい長さに均一に短縮させる工程と、上記の袋状部と
ロードテープとを接合する工程、とを備えたものであ
る。
アの両側縁部およびロードテープの接合工程は、前記の
ゴアの両側縁部を互いに接合するとともに、この接合部
に沿って前記のロードテープが挿入可能な袋状部を形成
する工程と、上記の袋状部内にロードテープを挿入する
工程と、上記の袋状部を挿入したロードテープの長さと
等しい長さに均一に短縮させる工程と、上記の袋状部と
ロードテープとを接合する工程、とを備えたものであ
る。
【0032】したがって、ゴアの両側縁部を短縮させな
い状態で接合した後にロードテープを袋状部に挿入し、
この後に袋状部を均一に短縮させてロードテープと接合
すれば良く、接合作業が簡単である。
い状態で接合した後にロードテープを袋状部に挿入し、
この後に袋状部を均一に短縮させてロードテープと接合
すれば良く、接合作業が簡単である。
【0033】また、請求項7に記載の方法は、前記のゴ
アの両側縁部およびロードテープの接合工程は、前記の
ゴアの両側縁部を所定量ずつ短縮させつつロードテープ
と接合するものである。したがって、このゴアの両側縁
部とロードテープとの接合作業が1工程ですみ、能率が
高い。
アの両側縁部およびロードテープの接合工程は、前記の
ゴアの両側縁部を所定量ずつ短縮させつつロードテープ
と接合するものである。したがって、このゴアの両側縁
部とロードテープとの接合作業が1工程ですみ、能率が
高い。
【0034】また、請求項8に記載の方法は、前記のゴ
アの両側縁部を上記のロードテープの長さに対応した長
さに均一に皺を形成して短縮せた状態で上記のロードテ
ープに接合する工程は、このゴアの両側縁部とロードテ
ープとを間欠的に接合し、前記のゴアの両側縁部に形成
される皺をこれら間欠的な接合部分の間に形成させるも
のである。したがって、このロードテープとゴアの両側
縁部との間に無理な荷重が作用せず、強度が高くなると
ともに、製造も能率的となる。
アの両側縁部を上記のロードテープの長さに対応した長
さに均一に皺を形成して短縮せた状態で上記のロードテ
ープに接合する工程は、このゴアの両側縁部とロードテ
ープとを間欠的に接合し、前記のゴアの両側縁部に形成
される皺をこれら間欠的な接合部分の間に形成させるも
のである。したがって、このロードテープとゴアの両側
縁部との間に無理な荷重が作用せず、強度が高くなると
ともに、製造も能率的となる。
【0035】また、請求項9に記載の方法は、前記のゴ
アの両側縁部を上記のロードテープの長さに対応した長
さに均一に皺を形成して短縮せた状態で上記のロードテ
ープに接合する工程は、このゴアの両側縁部とロードテ
ープとを連続的に接合し、前記のゴアの両側縁部に形成
される皺をこの連続的な接合部分に封入するものであ
る。
アの両側縁部を上記のロードテープの長さに対応した長
さに均一に皺を形成して短縮せた状態で上記のロードテ
ープに接合する工程は、このゴアの両側縁部とロードテ
ープとを連続的に接合し、前記のゴアの両側縁部に形成
される皺をこの連続的な接合部分に封入するものであ
る。
【0036】よって、このゴアの両側縁部の余剰分が微
細な皺となって接合部分に分散されて封入されるので、
ロードテープとゴアの両側縁部との間に作用する荷重が
接合部分に均一に分散され、強度を増すことができ、ま
た作業も簡単となる。
細な皺となって接合部分に分散されて封入されるので、
ロードテープとゴアの両側縁部との間に作用する荷重が
接合部分に均一に分散され、強度を増すことができ、ま
た作業も簡単となる。
【0037】
【発明の実施の形態】以下、図1ないし図8を参照して
本発明の気球およびその製造方法を説明する。図1ない
し図4には、本発明の耐圧気球の一実施形態を示し、こ
のものはたとえば成層圏を飛翔する科学観測用の大形の
気球である。
本発明の気球およびその製造方法を説明する。図1ない
し図4には、本発明の耐圧気球の一実施形態を示し、こ
のものはたとえば成層圏を飛翔する科学観測用の大形の
気球である。
【0038】図中の11はガス袋であり、このガス袋1
1の内部にはたとえばヘリウム等が充填され、浮力を発
生する。また、このガス袋11には、観測機器12等の
ペイロードが搭載される。なお、実際の気球では、ガス
の排出やバラストの投下等を行う各種の制御機器が搭載
されるが、図中では省略する。
1の内部にはたとえばヘリウム等が充填され、浮力を発
生する。また、このガス袋11には、観測機器12等の
ペイロードが搭載される。なお、実際の気球では、ガス
の排出やバラストの投下等を行う各種の制御機器が搭載
されるが、図中では省略する。
【0039】上記のガス袋11は、概略的に球形をなし
ており、図3に示すように、ガス袋を縦にN等分した紡
錘形のゴア13を多数接合して構成されている。これら
のゴア13は、軽量で高強度の織布、またはプラスチッ
クフイルム等の被膜材料で形成され、互いにその両側縁
部を縫合または接着等により接合され、ガス袋11を構
成している。また、これらのゴア13の接合線に沿っ
て、高張力に耐えるロードテープ14が縫い込まれ、ま
たは接着される。これらのロードテープ14は、これら
ゴア13相互の接合強度を高める他、観測機器12等の
ペイロードの荷重を分散して各ゴア13に伝達し、また
このガス袋11の形状を所定の形状に維持する。
ており、図3に示すように、ガス袋を縦にN等分した紡
錘形のゴア13を多数接合して構成されている。これら
のゴア13は、軽量で高強度の織布、またはプラスチッ
クフイルム等の被膜材料で形成され、互いにその両側縁
部を縫合または接着等により接合され、ガス袋11を構
成している。また、これらのゴア13の接合線に沿っ
て、高張力に耐えるロードテープ14が縫い込まれ、ま
たは接着される。これらのロードテープ14は、これら
ゴア13相互の接合強度を高める他、観測機器12等の
ペイロードの荷重を分散して各ゴア13に伝達し、また
このガス袋11の形状を所定の形状に維持する。
【0040】そして本発明においては、上記の各ゴア1
3の形状は、図4に示すような形状に形成されている。
図3中で2点鎖線で描かれた形状13aは、前述した自
然型の場合のゴアの形状であり、その縦方向の長さはL
n、幅はL0 である。
3の形状は、図4に示すような形状に形成されている。
図3中で2点鎖線で描かれた形状13aは、前述した自
然型の場合のゴアの形状であり、その縦方向の長さはL
n、幅はL0 である。
【0041】そして、本発明の気球のゴア13は、その
幅Larc,0 が上記の自然型の形状13aの幅L0 より大
きく、また本発明のゴア13の長さLmeriは、自然型の
形状13aの長さLn より長く設定されている。
幅Larc,0 が上記の自然型の形状13aの幅L0 より大
きく、また本発明のゴア13の長さLmeriは、自然型の
形状13aの長さLn より長く設定されている。
【0042】また、上記のロードテープ14の長さは、
上記の自然型の形状13aの側縁部の周長と等しく設定
されている。そして、上記の本発明のゴア13は、その
両側縁部が互いに接合されているとともに、その両側縁
部の周長がロードテープ14の長さと等しくなるように
均一に短縮された状態でこのロードテープ14に接合さ
れている。
上記の自然型の形状13aの側縁部の周長と等しく設定
されている。そして、上記の本発明のゴア13は、その
両側縁部が互いに接合されているとともに、その両側縁
部の周長がロードテープ14の長さと等しくなるように
均一に短縮された状態でこのロードテープ14に接合さ
れている。
【0043】図2には、この気球のガス袋11の2−2
線に沿う概略的な断面形状を示す。前述したように、各
ゴアが自然型の形状でかつ伸縮性が無いと仮定した場合
には、このゴアは図2中で2点鎖線13aで示すよう
に、多角形の形状をなす。しかし、本発明の場合には、
各ゴア13の幅Larc,0 が自然型り形状13aの幅L0
より広く形成されているので、このガス袋11の内圧に
より、その余剰分だけ各ゴア13が外側に略円弧状に膨
出し、その曲率半径が小さくなる。
線に沿う概略的な断面形状を示す。前述したように、各
ゴアが自然型の形状でかつ伸縮性が無いと仮定した場合
には、このゴアは図2中で2点鎖線13aで示すよう
に、多角形の形状をなす。しかし、本発明の場合には、
各ゴア13の幅Larc,0 が自然型り形状13aの幅L0
より広く形成されているので、このガス袋11の内圧に
より、その余剰分だけ各ゴア13が外側に略円弧状に膨
出し、その曲率半径が小さくなる。
【0044】また、このように各ゴア13が膨出するこ
とにより、各ゴア13の中心部分はこのガス袋11の子
午線すなわち経線を含む面内で外側に膨出するが、この
膨出分に見合うだけ、各ゴア13の長さLmeri は、自
然型の形状13aの長さLnより大きく形成されてい
る。
とにより、各ゴア13の中心部分はこのガス袋11の子
午線すなわち経線を含む面内で外側に膨出するが、この
膨出分に見合うだけ、各ゴア13の長さLmeri は、自
然型の形状13aの長さLnより大きく形成されてい
る。
【0045】なお、実際には、これらゴア13を構成す
る被膜材料には伸縮性があり、上記の各ゴア13の幅お
よび長さの余裕分の他に、この被膜材料の伸びによって
もこれら各ゴア13が外側に膨出している。また、この
実施形態では、好ましくはこれら各ゴアは、ガス袋11
の最大半径の位置に対応する部分では、隣接するロード
テープ14の間に略半円形に膨出しており、このような
膨出状態において曲率が最小となり、これ以上の膨出の
必要はない。
る被膜材料には伸縮性があり、上記の各ゴア13の幅お
よび長さの余裕分の他に、この被膜材料の伸びによって
もこれら各ゴア13が外側に膨出している。また、この
実施形態では、好ましくはこれら各ゴアは、ガス袋11
の最大半径の位置に対応する部分では、隣接するロード
テープ14の間に略半円形に膨出しており、このような
膨出状態において曲率が最小となり、これ以上の膨出の
必要はない。
【0046】また、この実施形態において、上記のよう
に各ゴア13の被膜材料を外側に膨出させた場合に、上
記の最大半径の位置においてその外側への膨出の曲率半
径Rarc,0 が最大となり、この部分における被膜材料の
引張応力が最大となり、この部分の耐圧強度は最も低く
なる。
に各ゴア13の被膜材料を外側に膨出させた場合に、上
記の最大半径の位置においてその外側への膨出の曲率半
径Rarc,0 が最大となり、この部分における被膜材料の
引張応力が最大となり、この部分の耐圧強度は最も低く
なる。
【0047】したがって、与えられた条件、すなわち被
膜材料の引張強度、耐圧性、その他の条件から、この部
分の曲率半径Rarc,0 を設定し、各ゴア13のその他の
任意の位置の被膜材料の外側への膨出の曲率半径をRar
c とすれば、 Rarc ≦Rarc,0 …(4) とすることにより、任意の位置での耐圧強度は少なくと
も上記の最大半径の部分より低くなることはない。した
がって、この(4)式の条件を満足するようにゴア13
の形状を決定すれば、ゴア13の任意の位置の耐圧強度
をそれぞれ算定する必要はなく、設計が容易となり、ま
たこのガス袋全体の耐圧強度の信頼性を確実に保証する
ことができる。
膜材料の引張強度、耐圧性、その他の条件から、この部
分の曲率半径Rarc,0 を設定し、各ゴア13のその他の
任意の位置の被膜材料の外側への膨出の曲率半径をRar
c とすれば、 Rarc ≦Rarc,0 …(4) とすることにより、任意の位置での耐圧強度は少なくと
も上記の最大半径の部分より低くなることはない。した
がって、この(4)式の条件を満足するようにゴア13
の形状を決定すれば、ゴア13の任意の位置の耐圧強度
をそれぞれ算定する必要はなく、設計が容易となり、ま
たこのガス袋全体の耐圧強度の信頼性を確実に保証する
ことができる。
【0048】また、上記の条件を満足する範囲で、ゴア
13の形状を任意に設定しても、少なくとも耐圧強度は
保証されるので、製作上の都合や、その他の条件に対応
してこれらゴア13の形状を設定することが可能とな
り、設計の自由度を向上させることができる。
13の形状を任意に設定しても、少なくとも耐圧強度は
保証されるので、製作上の都合や、その他の条件に対応
してこれらゴア13の形状を設定することが可能とな
り、設計の自由度を向上させることができる。
【0049】また、上記のガス袋11を構成する各ゴア
13の各部分において、その被膜材料に生じる張力が互
いに等しく、均一であることが最も合理的であり、この
気球を最も軽量でかつ耐圧性の高いものとすることがで
きる。
13の各部分において、その被膜材料に生じる張力が互
いに等しく、均一であることが最も合理的であり、この
気球を最も軽量でかつ耐圧性の高いものとすることがで
きる。
【0050】この実施形態では、各ゴア13の形状等
が、上記のようなさらに最適なものとなるように設定さ
れており、以下これらゴア13の形状と被膜材料の外側
への膨出の曲率半径等との関係を図4を参照して説明す
る。
が、上記のようなさらに最適なものとなるように設定さ
れており、以下これらゴア13の形状と被膜材料の外側
への膨出の曲率半径等との関係を図4を参照して説明す
る。
【0051】図4には、ゴア13の任意の微小部分を模
式的に示す。この任意の位置の微小部分での被膜材料の
外側への膨出の曲率半径をRm 、曲率半径の傾き角度を
θm、ロードテープ14の本数すなわちゴア13の枚数
をNとする。このゴア13の各部のうち、最も曲率半径
の大きくなる部分の曲率半径をRarc,0 は、ガス袋11
の最大半径Xmax とすれば、 Rarc,0 ≧Xmax ・π/N …(5) となる。そして、この高さ位置すなわち縦方向の位置を
Y0 とし、任意の縦方向の位置において、被膜材料に作
用する圧力Pは、前述の(2)式と同様に、 P=P0 +dρ・g・Y0 …(2´) となる。
式的に示す。この任意の位置の微小部分での被膜材料の
外側への膨出の曲率半径をRm 、曲率半径の傾き角度を
θm、ロードテープ14の本数すなわちゴア13の枚数
をNとする。このゴア13の各部のうち、最も曲率半径
の大きくなる部分の曲率半径をRarc,0 は、ガス袋11
の最大半径Xmax とすれば、 Rarc,0 ≧Xmax ・π/N …(5) となる。そして、この高さ位置すなわち縦方向の位置を
Y0 とし、任意の縦方向の位置において、被膜材料に作
用する圧力Pは、前述の(2)式と同様に、 P=P0 +dρ・g・Y0 …(2´) となる。
【0052】ここで、被膜材料の子午線方向すなわち縦
方向の張力が十分に小さいとすれば、任意の縦方向位置
Yで被膜材料の張力が一定になるための曲率半径Rarc
は、 Rarc ・(P0 +dρ・g・Y)=Rarc,0 ・(P0 +dρ・g・Y0 ) …(6) であるので、 Rarc =Rarc,0 ・(P0 +dρ・g・Y0 )/(P0 +dρ・g・Y) …(7) となる。
方向の張力が十分に小さいとすれば、任意の縦方向位置
Yで被膜材料の張力が一定になるための曲率半径Rarc
は、 Rarc ・(P0 +dρ・g・Y)=Rarc,0 ・(P0 +dρ・g・Y0 ) …(6) であるので、 Rarc =Rarc,0 ・(P0 +dρ・g・Y0 )/(P0 +dρ・g・Y) …(7) となる。
【0053】なお、実際の気球では、使用する被膜材料
にある程度の伸びがあるので、必ずしも上記のような寸
法に正確に対応していない場合がある。しかし、一般的
には、上記の(7)式から明らかなように、ガス袋11
の下部から上部にゆくに従って各ゴア13の部分の曲率
半径Rarc を小さくしてゆけば良く、各ゴア13の展開
平面形状もこのような特性に対応して設定することが好
ましい。
にある程度の伸びがあるので、必ずしも上記のような寸
法に正確に対応していない場合がある。しかし、一般的
には、上記の(7)式から明らかなように、ガス袋11
の下部から上部にゆくに従って各ゴア13の部分の曲率
半径Rarc を小さくしてゆけば良く、各ゴア13の展開
平面形状もこのような特性に対応して設定することが好
ましい。
【0054】また、これらゴア13の展開形状の各部の
幅は、上記の関係から求めた曲率半径で膨出した被膜材
料の円弧の長さであり、この円弧の長さLarc は、 Larc =2・Rarc ・θ1 …(8) である。
幅は、上記の関係から求めた曲率半径で膨出した被膜材
料の円弧の長さであり、この円弧の長さLarc は、 Larc =2・Rarc ・θ1 …(8) である。
【0055】また、このように各ゴア13が周方向に所
定の曲率半径で膨出した場合の、自然型の形状のゴアの
中心線からの膨出高さLexp は、 Lexp =Rarc ・(1−cos(θ1)) …(9) である。ここで、θ1は曲率半径Rarc が隣接するロー
ドテープ間で張る角度の1/2であって、 θ1=sin-1(L1/Rarc ) …(10) である。ここで、L1はロードテープの間の周方向の距
離の1/2であって、その位置のガス袋の半径をXとす
れば、 L1=X・π/N …(11) である。
定の曲率半径で膨出した場合の、自然型の形状のゴアの
中心線からの膨出高さLexp は、 Lexp =Rarc ・(1−cos(θ1)) …(9) である。ここで、θ1は曲率半径Rarc が隣接するロー
ドテープ間で張る角度の1/2であって、 θ1=sin-1(L1/Rarc ) …(10) である。ここで、L1はロードテープの間の周方向の距
離の1/2であって、その位置のガス袋の半径をXとす
れば、 L1=X・π/N …(11) である。
【0056】したがって、上記のようにゴア13の各部
が周方向に外側に膨出した場合に、この微小部分の傾斜
角θm の微小角度dθm についてのゴア13の子午線方
向の中心線CLの長さの増加分dLmeriは、 dLmeri=(Lexp +Rm )・dθm …(12) であり、よってこの場合のゴア13の中心線CLの長さ
Lmeriは上記の式をガス袋の底部から頂部まで積分した
式、 Lmeri=∫(Lexp +Rm )・dθm …(13) で求めることができる。
が周方向に外側に膨出した場合に、この微小部分の傾斜
角θm の微小角度dθm についてのゴア13の子午線方
向の中心線CLの長さの増加分dLmeriは、 dLmeri=(Lexp +Rm )・dθm …(12) であり、よってこの場合のゴア13の中心線CLの長さ
Lmeriは上記の式をガス袋の底部から頂部まで積分した
式、 Lmeri=∫(Lexp +Rm )・dθm …(13) で求めることができる。
【0057】このように、各ゴア13の周方向の曲率半
径に対応して、このゴア13の中心線CLの長さを上記
のように設定することにより、これらゴア13が外側に
膨出した場合に、これらゴア13に縦方向の無理な張力
が発生しない。したがって、上記のような形状および寸
法に設定することにより、ゴア13の各部が全方向にわ
たって均一な張力になり、最も耐圧強度が高く、また軽
量である最適の形状となる。
径に対応して、このゴア13の中心線CLの長さを上記
のように設定することにより、これらゴア13が外側に
膨出した場合に、これらゴア13に縦方向の無理な張力
が発生しない。したがって、上記のような形状および寸
法に設定することにより、ゴア13の各部が全方向にわ
たって均一な張力になり、最も耐圧強度が高く、また軽
量である最適の形状となる。
【0058】上記のように、この気球のガス袋11は、
これを構成するゴア13の幅および長さが自然型の形状
の幅および長さより大きく設定されているので、被膜材
料の伸びに本質的に依存せず、これらゴア13を大きく
外側に膨出させることができる。よって、その曲率半径
を小さくでき、このガス袋11がより高い内圧に耐える
ことができる。
これを構成するゴア13の幅および長さが自然型の形状
の幅および長さより大きく設定されているので、被膜材
料の伸びに本質的に依存せず、これらゴア13を大きく
外側に膨出させることができる。よって、その曲率半径
を小さくでき、このガス袋11がより高い内圧に耐える
ことができる。
【0059】また上記のように、ゴア13の膨出量は基
本的にその被膜材料の伸びに依存することはないので、
各ゴアの幅および長さの余剰分により任意に設定するこ
とができる。したがって、図2に示すように、各ゴア1
3を略半円形に膨出させ、その曲率半径を最小にして耐
圧性を最大にすることができる。
本的にその被膜材料の伸びに依存することはないので、
各ゴアの幅および長さの余剰分により任意に設定するこ
とができる。したがって、図2に示すように、各ゴア1
3を略半円形に膨出させ、その曲率半径を最小にして耐
圧性を最大にすることができる。
【0060】また、このものは、各ゴア13が接合部の
無い単一片のものであるから、構造が簡単であり、また
接合部の増加を招くことがなく、重量の増加、製造工程
の増加、強度の低下や漏洩の可能性の増加等の不具合を
招くこともない。
無い単一片のものであるから、構造が簡単であり、また
接合部の増加を招くことがなく、重量の増加、製造工程
の増加、強度の低下や漏洩の可能性の増加等の不具合を
招くこともない。
【0061】なお、前述の如く、実際の気球の被膜材料
は伸びがあるので、設計の際には、上記のような形状、
寸法の関係にこの被膜材料の伸び分を加味して設計する
ことが好ましい。この場合でも、被膜材料の伸び率を考
慮しただけで、基本的には上記のような形状、寸法の関
係に従うものであることはもちろんである。
は伸びがあるので、設計の際には、上記のような形状、
寸法の関係にこの被膜材料の伸び分を加味して設計する
ことが好ましい。この場合でも、被膜材料の伸び率を考
慮しただけで、基本的には上記のような形状、寸法の関
係に従うものであることはもちろんである。
【0062】なお、上記のような気球は、各ゴア13の
両側縁部の周長さがロードテープ14より長くなるの
で、これらを縫製または接着等により接合する場合に、
ゴア13の両側縁部に皺が発生するので、特別な接合作
業が必要となる。
両側縁部の周長さがロードテープ14より長くなるの
で、これらを縫製または接着等により接合する場合に、
ゴア13の両側縁部に皺が発生するので、特別な接合作
業が必要となる。
【0063】次に、上記のようにゴアとロードテープを
接合して気球のガス袋11を製造する方法を説明する。
図5および図6には、製造方法の第1の実施形態を示
し、このものはゴア13を縫合により接合する場合に適
したものである。
接合して気球のガス袋11を製造する方法を説明する。
図5および図6には、製造方法の第1の実施形態を示
し、このものはゴア13を縫合により接合する場合に適
したものである。
【0064】この方法では、まず図5に示すように、2
枚のゴア13の側縁部を接合する際にこれら縁部を重ね
合わせて2列の縫合線23により縫合し、袋状部20を
形成する。
枚のゴア13の側縁部を接合する際にこれら縁部を重ね
合わせて2列の縫合線23により縫合し、袋状部20を
形成する。
【0065】次に、この袋状部20に等間隔に目盛21
を付し、またロードテープ14にも等間隔に目盛22を
付す。これらの目盛21と目盛22の間隔は、このロー
ドテープ14の長さとゴア13の側縁部の周長との比、
すなわち短縮率に対応するように設定されている。
を付し、またロードテープ14にも等間隔に目盛22を
付す。これらの目盛21と目盛22の間隔は、このロー
ドテープ14の長さとゴア13の側縁部の周長との比、
すなわち短縮率に対応するように設定されている。
【0066】次に、このロードテープ14を上記の袋状
部20内に挿入する。そして、この袋状部20を短縮さ
せてその各目盛21とロードテープ14の目盛22と一
致させる。これによって、このゴア13の縁部の袋状部
20は、このロードテープ14の長さと等しい長さに均
一に短縮される。
部20内に挿入する。そして、この袋状部20を短縮さ
せてその各目盛21とロードテープ14の目盛22と一
致させる。これによって、このゴア13の縁部の袋状部
20は、このロードテープ14の長さと等しい長さに均
一に短縮される。
【0067】次に、この袋状部20の被膜材料に均一に
微細な皺が形成されるように、各目盛21間の部分も均
一に短縮する。そして、この袋状部20とロードテープ
14とを縫合する。
微細な皺が形成されるように、各目盛21間の部分も均
一に短縮する。そして、この袋状部20とロードテープ
14とを縫合する。
【0068】なお、上述したように、上記の袋状部20
の短縮率が小さい場合には、この袋状部20の被膜材料
に形成された微細な皺は、各縫目内に分散して縫い込ま
れ、大きな皺が縫い込まれることはない。なお、場合に
よっては、このロードテープ14との縫合は連続させず
に、断続的に縫合してもよく、縫合されていない部分に
被膜材料の皺または弛みを形成してもよい。
の短縮率が小さい場合には、この袋状部20の被膜材料
に形成された微細な皺は、各縫目内に分散して縫い込ま
れ、大きな皺が縫い込まれることはない。なお、場合に
よっては、このロードテープ14との縫合は連続させず
に、断続的に縫合してもよく、縫合されていない部分に
被膜材料の皺または弛みを形成してもよい。
【0069】この方法は、ゴア13の側縁部を短縮しな
い状態で縫合し、この後に袋状部にロードテープ14を
挿入してからこの袋状部20を短縮してロードテープ1
4と縫合するので、作業が容易である。
い状態で縫合し、この後に袋状部にロードテープ14を
挿入してからこの袋状部20を短縮してロードテープ1
4と縫合するので、作業が容易である。
【0070】また、図7および図8には、本発明の製造
方法の第2の実施形態を示す。方法は、たとえばプラス
チックフイルム等の被膜材料からなるゴアを接着または
溶着等により接合する場合に適したものである。
方法の第2の実施形態を示す。方法は、たとえばプラス
チックフイルム等の被膜材料からなるゴアを接着または
溶着等により接合する場合に適したものである。
【0071】すなわち、まず図7に示すような作業台3
0を用意する。この作業台30の上面には複数の棒状の
スペーサ32が等間隔に配置され、これらのスペーサ3
2はその長手方向に抜き去ることが可能である。そし
て、このような作業台30の上にゴア13の一部を載置
する。この場合に、このゴア13の被膜材料は、上記の
スペーサ32に対応した波形に屈曲し、所定の弛みが付
与される。
0を用意する。この作業台30の上面には複数の棒状の
スペーサ32が等間隔に配置され、これらのスペーサ3
2はその長手方向に抜き去ることが可能である。そし
て、このような作業台30の上にゴア13の一部を載置
する。この場合に、このゴア13の被膜材料は、上記の
スペーサ32に対応した波形に屈曲し、所定の弛みが付
与される。
【0072】次に、このような作業台30上に載置され
た2枚のゴア13およびロードテープ14を図8に示す
ようなローラを用いて順次接合する。すなわち、この2
枚のゴア13の縁部は重ね合わされ、2列の接着線また
は溶着線等の接合線35に沿って接合される。そして、
これらの接合線35の間にロードテープ14が配置さ
れ、このロードテープ14とゴア13の被膜材料とが接
着または溶着等により接合される。
た2枚のゴア13およびロードテープ14を図8に示す
ようなローラを用いて順次接合する。すなわち、この2
枚のゴア13の縁部は重ね合わされ、2列の接着線また
は溶着線等の接合線35に沿って接合される。そして、
これらの接合線35の間にロードテープ14が配置さ
れ、このロードテープ14とゴア13の被膜材料とが接
着または溶着等により接合される。
【0073】この場合に、上記の接合線35の部分は、
それぞれ一対のローラ33の間に挟圧保持される。ま
た、上記のロードテープ14の部分も、一対のローラ3
4により挟圧保持される。そして、上記のローラ33,
34を回転させ、ロードテープ14およびこのゴア13
の被膜材料の接合線35の部分をそれぞれV1,V2の
速度で送る。
それぞれ一対のローラ33の間に挟圧保持される。ま
た、上記のロードテープ14の部分も、一対のローラ3
4により挟圧保持される。そして、上記のローラ33,
34を回転させ、ロードテープ14およびこのゴア13
の被膜材料の接合線35の部分をそれぞれV1,V2の
速度で送る。
【0074】上記のロードテープ14の送り速度V1
と、接合線35の部分の送り速度V2とは、ロードテー
プ14の長さと、ゴア13の側縁部の周長との比すなわ
ち接合の際の短縮率に対応して設定されており、この接
合線35の部分の送り速度V2の方が早い。
と、接合線35の部分の送り速度V2とは、ロードテー
プ14の長さと、ゴア13の側縁部の周長との比すなわ
ち接合の際の短縮率に対応して設定されており、この接
合線35の部分の送り速度V2の方が早い。
【0075】したがって、この被膜材料の接合線35の
部分には、連続的に皺または弛みが発生し、ロードテー
プ14に対してゴア13の縁部の被膜材料の余剰分が均
一に分散され、最終的には、このロードテープ14の両
端とゴア13の縁部の両端とは一致する。
部分には、連続的に皺または弛みが発生し、ロードテー
プ14に対してゴア13の縁部の被膜材料の余剰分が均
一に分散され、最終的には、このロードテープ14の両
端とゴア13の縁部の両端とは一致する。
【0076】そして、この方法では、図8に示すよう
に、端部から順次被膜材料に皺または弛みを均一に付与
しながら、順次このゴア13の被膜材料同志、およびロ
ードテープ14を一体的に接着または溶着等により接合
する。
に、端部から順次被膜材料に皺または弛みを均一に付与
しながら、順次このゴア13の被膜材料同志、およびロ
ードテープ14を一体的に接着または溶着等により接合
する。
【0077】なお、前記のように、これらゴア13の被
膜材料は作業台30上のスペーサ32により弛み32a
が付与されているので、上記のように被膜材料を早く送
る場合でも、他の部分が引張られることはない。なお、
前記のスペーサ32は、この接合が進行してゆくに従っ
て順次引き抜かれるので、邪魔になることはない。
膜材料は作業台30上のスペーサ32により弛み32a
が付与されているので、上記のように被膜材料を早く送
る場合でも、他の部分が引張られることはない。なお、
前記のスペーサ32は、この接合が進行してゆくに従っ
て順次引き抜かれるので、邪魔になることはない。
【0078】また、この実施形態では、ゴア13とロー
ドテープ14とは接合部分36によって間欠的に接合さ
れ、これらの接合部分にゴア13の被膜材料の皺または
弛みを均一に形成する。もちろん、前述のように、この
ゴア13の縁部の短縮率を小さく設定すれば、このゴア
13の被膜材料に微細な皺または弛みを形成し、これを
分散して接合部分にシールすることも可能である。
ドテープ14とは接合部分36によって間欠的に接合さ
れ、これらの接合部分にゴア13の被膜材料の皺または
弛みを均一に形成する。もちろん、前述のように、この
ゴア13の縁部の短縮率を小さく設定すれば、このゴア
13の被膜材料に微細な皺または弛みを形成し、これを
分散して接合部分にシールすることも可能である。
【0079】この方法は、ゴア13の縁部に順次皺また
は弛みを均一に形成しつつロードテープ14と順次接合
して行くので、製造が能率的である。
は弛みを均一に形成しつつロードテープ14と順次接合
して行くので、製造が能率的である。
【0080】また、上記のような製造方法の場合に、隣
接する2枚のゴア13の縁部を皺を発生させずに先に接
合し、この後にこれらゴアの縁部に皺または弛みを形成
しながら間欠的または連続的にロードテープ14と接合
してもよい。また、上記のように、これらゴア13の縁
部とロードテープ14を同時に接合してもよい。
接する2枚のゴア13の縁部を皺を発生させずに先に接
合し、この後にこれらゴアの縁部に皺または弛みを形成
しながら間欠的または連続的にロードテープ14と接合
してもよい。また、上記のように、これらゴア13の縁
部とロードテープ14を同時に接合してもよい。
【0081】また、ゴア13とロードテープ14との接
合は、ゴア13の縁部の間にロードテープ14を挟んで
接合してもよい。また、ゴアの縁部の接合部を2本のロ
ードテープの間に挟んで接合してもよい。さらに、ゴア
の縁部の接合部の片面側にロードテープを配置して接合
しても良い。
合は、ゴア13の縁部の間にロードテープ14を挟んで
接合してもよい。また、ゴアの縁部の接合部を2本のロ
ードテープの間に挟んで接合してもよい。さらに、ゴア
の縁部の接合部の片面側にロードテープを配置して接合
しても良い。
【0082】また、ゴアの縁部を接合するとともに、こ
の接合部に補助テープを皺や弛みなく接合し、この後に
この補助テープおよびゴアの縁部に皺や弛みを与えつつ
ロードテープと接合しても良い。このような補助テープ
を使用することにより、ゴアの縁部とロードテープとの
接合強度がより向上する。
の接合部に補助テープを皺や弛みなく接合し、この後に
この補助テープおよびゴアの縁部に皺や弛みを与えつつ
ロードテープと接合しても良い。このような補助テープ
を使用することにより、ゴアの縁部とロードテープとの
接合強度がより向上する。
【0083】なお、本発明は上記の実施形態には限定さ
れない。たとえば、本発明は科学観測用の気球には限定
されず、その他の用途の気球一般に適用可能である。
れない。たとえば、本発明は科学観測用の気球には限定
されず、その他の用途の気球一般に適用可能である。
【0084】
【発明の効果】上述の如く本発明の気球は、ゴアの幅お
よび長さが自然型の形状より大きく設定されているが、
ロードテープは自然型の形状のゴアの両側縁部の周長と
等しいため、この余剰分だけ各ゴアがガス袋の周方向お
よび縦方向に膨出する。よって、これら各ゴアの部分の
曲率半径が小さくなり、内圧に対する耐圧性がより向上
する。また、これらゴアは接合線のない単一の被膜片か
ら構成されているので、構造が簡単で接合箇所の増加は
なく、重量や工程の増加、強度の低下や漏洩の可能性の
増加等を招くこともない。
よび長さが自然型の形状より大きく設定されているが、
ロードテープは自然型の形状のゴアの両側縁部の周長と
等しいため、この余剰分だけ各ゴアがガス袋の周方向お
よび縦方向に膨出する。よって、これら各ゴアの部分の
曲率半径が小さくなり、内圧に対する耐圧性がより向上
する。また、これらゴアは接合線のない単一の被膜片か
ら構成されているので、構造が簡単で接合箇所の増加は
なく、重量や工程の増加、強度の低下や漏洩の可能性の
増加等を招くこともない。
【0085】また、本発明の方法によれば、上記のよう
なゴアの部分の膨出した耐圧性の気球を簡単に製造する
ことができる等、その効果は大である。
なゴアの部分の膨出した耐圧性の気球を簡単に製造する
ことができる等、その効果は大である。
【図1】本発明の気球の一実施形態の概略側面図。
【図2】図1の2−2線に沿う概略断面図。
【図3】図1の気球のゴアの展開図。
【図4】ゴアの各部の寸法関係を示す概略的な斜視図。
【図5】本発明の製造方法の第1の実施形態の説明図。
【図6】図5の6−6線に沿う断面図。
【図7】本発明の製造方法の第2の実施形態に使用する
作業台の説明図。
作業台の説明図。
【図8】本発明の製造方法の第2の実施形態の説明図。
【図9】従来の気球の一実施形態の概略側面図。
【図10】図9の10−10線に沿う概略断面図。
【図11】従来の気球のゴアの展開図。
【図12】従来の気球の別のゴアの展開図。
11 ガス袋 13 ゴア 13a 自然型の形状のゴア 14 ロードテープ 20 袋状部 33,34 ローラ 36 接合線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B64B 1/40 - 1/58
Claims (9)
- 【請求項1】 気密性の被膜材料から形成された紡錘形
の複数のゴアをその両側縁部を互いに接合するととも
に、これらゴアの両側縁部の接合部に沿って張力に耐え
るロードテープを取り付けたガス袋を備え、このガス袋
が最大容積まで膨張した後も上昇浮力分のガスを排出せ
ずに内部のガスの圧力を維持する耐圧性の気球であっ
て、 上記の各ゴアの形状寸法は、上記のガス袋の被膜材料に
縦方向の張力のみ発生し周方向には張力が発生しないと
規定される自然型の形状に対して、その幅および長さが
大きく形成されており、 また上記のロードテープの長さは、上記のゴアの自然型
の形状の両側縁部の長さに対応した長さに設定されてお
り、 上記の各ゴアは、それらの両側縁部が上記のロードテー
プの長さに対応した長さに均一に皺が形成されて短縮さ
れた状態で上記のロードテープに接合されており、 上記のガス袋内にガスが充填された場合に上記の各ゴア
の被膜材料は上記のロードテープの間で外側に膨出する
ことを特徴とする耐圧性気球。 - 【請求項2】 前記のガス袋の最大半径の位置に対応し
た各ゴアの位置Y0の被膜材料の外側への膨出の曲率半
径Rarc,0 とした場合に、各ゴアの任意の位置における
被膜材料の外側への膨出の曲率半径Rarc は、 Rarc ≦Rarc,0 としたことを特徴とする請求項1の耐圧性気球。 - 【請求項3】 前記のガス袋の内部のガスの密度と外気
の密度との差をdρ、ガス袋の底部のバイアス圧力をP
0 とし、前記のガス袋の最大半径の位置に対応した各ゴ
アの位置Y0の被膜材料の外側への膨出の曲率半径Rar
c,0 とし、また各ゴアの縦方向の位置をYとした場合
に、これらゴアの任意の位置における被膜材料の曲率半
径Rarc を、 Rarc =Rarc,0 ・(P0 +dρ・g・Y0 )/(P0 +dρ・g・Y) としたことを特徴とする請求項1の耐圧性気球。 - 【請求項4】 前記の各ゴアの中心線の長さLmeriは、
これらゴアの任意の微小部分の被膜材料の外側への膨出
の曲率半径をRm 、この微小部分の曲率半径の傾き角を
θm とし、またこの微小部分が外側に膨出した膨出高さ
をLexp とし、またこの膨出によるゴアの中心線の長さ
の微小増加分dLmeriとした場合に、この微小増加分d
Lmeriをガス袋の底部から頂部まで積分した長さ、 Lmeri=∫(Lexp +Rm )・dθm としたことを特徴とする請求項1の耐圧性気球。 - 【請求項5】 気密性の被膜材料から形成された紡錘形
の複数のゴアをその両側縁部を互いに接合するととも
に、これらゴアの両側縁部の接合部に沿って張力に耐え
るロードテープを取り付けたガス袋を備え、このガス袋
が最大容積まで膨張した後も上昇浮力分のガスを排出せ
ずに内部のガスの圧力を維持する耐圧性の気球を製造す
る方法であって、 上記の各ゴアをその自然型の形状に対して、その幅およ
び長さが大きな形状の複数のゴアを裁断する工程と、 ゴアの自然型の形状の両側縁部の長さに対応した長さに
ロードテープを切断する工程と、 上記の各ゴアの両側縁部を互いに接合するとともに、こ
れらゴアの両側縁部を上記のロードテープの長さに対応
した長さに均一に皺を形成して短縮せた状態で上記のロ
ードテープに接合する工程、とを具備したことを特徴と
する耐圧性気球の製造方法。 - 【請求項6】 前記のゴアの両側縁部およびロードテー
プの接合工程は、 前記のゴアの両側縁部を互いに接合するとともに、この
接合部に沿って前記のロードテープが挿入可能な袋状部
を形成する工程と、 上記の袋状部内にロードテープを挿入する工程と、 上記の袋状部を挿入したロードテープの長さと等しい長
さに均一に皺を形成して短縮させる工程と、 上記の袋状部とロードテープとを接合する工程、とを備
えたことを特徴とする請求項5の耐圧性気球の製造方
法。 - 【請求項7】 前記のゴアの両側縁部およびロードテー
プの接合工程は、前記のゴアの両側縁部を所定量ずつ短
縮させて均一に皺を形成しつつロードテープと接合する
ことを特徴とする請求項5の耐圧性気球の製造方法。 - 【請求項8】 前記のゴアの両側縁部を上記のロードテ
ープの長さに対応した長さに均一に皺を形成して短縮せ
た状態で上記のロードテープに接合する工程は、このゴ
アの両側縁部とロードテープとを間欠的に接合し、前記
のゴアの両側縁部に形成される皺をこれら間欠的な接合
部分の間に形成させることを特徴とする請求項5の耐圧
性気球の製造方法。 - 【請求項9】 前記のゴアの両側縁部を上記のロードテ
ープの長さに対応した長さに均一に皺を形成して短縮せ
た状態で上記のロードテープに接合する工程は、このゴ
アの両側縁部とロードテープとを連続的に接合し、前記
のゴアの両側縁部に形成される皺をこの連続的な接合部
分に封入することを特徴とする請求項5の耐圧性気球の
製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10195633A JP2967196B1 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 耐圧性気球およびその製造方法 |
US09/346,998 US6290172B1 (en) | 1998-07-10 | 1999-07-02 | Super-pressure balloon and method of manufacturing the same |
FR9908829A FR2780945B1 (fr) | 1998-07-10 | 1999-07-08 | Ballon surpressurise et procede de fabrication d'un tel ballon |
CN99110321A CN1085974C (zh) | 1998-07-10 | 1999-07-09 | 超压气球及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10195633A JP2967196B1 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 耐圧性気球およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2967196B1 true JP2967196B1 (ja) | 1999-10-25 |
JP2000025695A JP2000025695A (ja) | 2000-01-25 |
Family
ID=16344419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10195633A Expired - Lifetime JP2967196B1 (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | 耐圧性気球およびその製造方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6290172B1 (ja) |
JP (1) | JP2967196B1 (ja) |
CN (1) | CN1085974C (ja) |
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