JPH09511199A - 可撓性構造体の壁に対する取付け具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は構造体の可撓性壁に対して使用される取付け具に関する。詳しくは、取付け具（２４）は構造体の壁（３０）に形成されたスロット（３６）を有する。第１可撓性部材（４０）は、ループを形成するように互いに重ね合わされ、スロット（３６）を通り、壁（３０）の第１面（３２）から第２面（３２）の外側へと延びる中央部（４２）と、該中央部（４２）の各端に連接し、スロットに隣接する構造体の壁の第１面（３２）に接着される外側扇形部とを有している。第１可撓性部材（４０）はさらに、マトリックス材料内に埋められた複数個の１方向に向かう補強繊維（４８）を含み、該繊維は、中央部（４２）においては互いに平行であり、各外側部（４４Ａ、４４Ｂ）においては互いから離れるように広がって延びている。第２可撓性部材（５０）は、その周辺がスロット（３６）と第１可撓性部材（４０）の外側部との回りに延び、第１可撓性部材に、また、構造体の可撓性壁の第１面（３２）に接着されている。

Description

【発明の詳細な説明】 可撓性構造体の壁に対する取付け具 発明の背景 発明の分野 本発明は可撓性構造体の分野、特にこのような構造体に対する取付け具の設計 に関する。本取付け具は、軽航空機や膨張式ボートのような加圧構造体に対して 特に有効である。 関連技術の説明 可撓性構造体への取付け具の類は、通常、シャツにボタンを取り付けるように 、直接構造体上に縫い付けられる。補強のため、補強材を両面に縫い付けたり接 着したりすることもある。しかし、このような方法で縫い付けたり接着された取 付け具は、シャツからボタンが剥ぎ取られるときと同様に、高い引張り荷重を受 けたとき、構造体から剥ぎ取られがちである。例えば、ウィンカ等による米国特 許４１２５２３３“一体フィンを有し繋がれた空力気球”においては、両端を気 球の外面に接着されたループ形状の取付け具が開示されている。端部は補強帯に より十文字に交差され、補強帯に接着されている。ストーンの米国特許３１０８ ７６５“外部小気嚢を有する気球”は、ある程度類似の設計を開示している。さ らに、ストーンの取付け具は、ループの端部に荷重分散具を有し、ループの側面 が一緒に結合され補強されている。取付け具は周期的な引張り荷重に曝されるの で、補強材が剥がされる傾向が常に存在する。従って、かかる引張り荷重を主構 造体内へ分散させることが重要である。さらに、可撓性構造体が加圧されている 場合には、その上に取付け具を縫い付けることは、許容出来ない漏洩路を生じさ せる。 スカッグの米国特許４２６７９８９号の「小型熱気球」も興味深い。スカッグ は、構造体の壁に形成された、特定の引張り荷重の方向に直角な孔を有する取付 け具を開示している。部分的にループを作って重なり合い、スロットを通して延 びる中央部を有する第１可撓性部材が設けられている。ループに取り付けられた 端部が構造体壁の内面に接着されている。第２可撓性部材が、第１可撓性部材の 端部を覆って接着される。本設計は、ループから第１可撓性部材への引張り荷重 を、第１可撓性部材の両端間の接着領域における剪断荷重を介してよりよく分散 させる。しかし、構造体の孔は密封されておらず、加圧構造体には使用出来ない 。小型気球に使用されるとき、加圧されていないキャップの頂部に取り付けられ ている。取付け具を加圧構造体に対しても使用し得るように、第２可撓性部材を 第１可撓性部材を完全に覆うように延ばし、スカッグ設計を修正したものもある 。しかし、これら設計は、荷重を構造体内に充分に分散させ、局部的な応力集中 を消滅させたり、減少させてはいない。さらに、可撓性構造体が膨張式ボートや 軽航空機のガスバッグである場合には、結合部の破損が漏洩を生じさせてはなら ない。 本発明の主目的は、可撓性構造体に対する取付け具を提供することである。 本発明の他の目的は、引張り荷重が構造体内に分散され、局部的応力集中を生 じさせないような可撓性構造体への取付け具を提供することである。 本発明のさらに他の目的は、加圧された可撓性構造体に対し使用できる取付け 具を提供することである。 発明の概要 本発明の取付け具は、応力負荷を構造体内に分散させるように、構造体の可撓 性壁に対して使用される。詳しくは、取付け具は構造体の壁に形成されたスロッ トを有している。応力を生じさせる荷重が、スロットの端部において構造体を引 き裂く可能性を減少させるために、応力集中軽減カットアウト（切抜き）がスロ ットの両端に設けられ、該応力集中軽減カットアウトは円形であることが好まし い。第１可撓性部材は、スロットを通り壁の第１面から延び、部分的にループを 形成するように重ねられた中央部を有している。第１可撓性部材はさらに、中央 部の各端に連接し、スロットに隣接する構造体の壁の内面に接着された外側扇形 部を有している。 第１可撓性部材はさらに、マトリックス材料内に埋められた１方向に指向する 複数の補強繊維を有し、該繊維は中央部において互いに平行であり、各外側部に おいて互いに対し扇形状に広がっている。繊維材料は、デュポン社やウヘルミン グトン社から入手できるＫＥＶＬＡＲ（登録商標）やＤＡＣＲＯＮ（登録商標） のような高強度繊維材料であってよい。ヘクストヘランス社製造のＶＥＣＴＲＡ Ｎ（登録商標）や炭素、ガラス繊維も使用出来る。マトリックス材料としては、 ウレタン熱プラスチツクのような広い種類の樹脂が使用可能である。ウレタン樹 脂マトリックス材料を使用してＶＥＣＴＲＡＮ（登録商標）とＫＥＶＬＡＲ（登 録商標）の種々の層から作られた軽航空機のガスバッグの取付け具においては、 第１可撓性部材は、類似のウレタン樹脂マトリックス材料を使用したＫＥＶＬＡ Ｒ（登録商標）繊維材料から作ることが出来る。かかる組み合わせにより、第１ 可撓性部材が、加熱加圧により容易に構造体に接着される。ここでもまた、広い 種類の繊維や樹脂が市販されて利用可能である。 扇形外側部が、引張り荷重が広い領域にわたり構造体内へ均一に分散されるこ とを保証し、その大きさは荷重の関数である。しかし、外側部は必ずしも同じ大 きさである必要はない。例えば、引張り荷重が、外側部の一つに対して主として 鋭角をなす方向にある場合、引張り荷重は主に反対側の外側部内に分散するであ ろう、従って、反対側の外側部が第１に述べた外側部と比較して比例して大きく なろう。加圧構造体の場合は、取付け具が損傷しても、構造体内に漏洩を生じさ せないことが重要である。従って、取付け具は、扇形外側部の間の接着、言い換 えれば、外側部と可撓性構造体との間の接着が破損する前に、ループまたは中央 部が破壊するように設計されねばならない。扇形の外側部を使用すれば、引張り 荷重が可撓性構造体内へとよく分散され、上記要求の充足が保証される。扇形外 側部はまた“軸線から外れた”荷重をもよく吸収する。 第２可撓性部材は、その周辺がスロットと第１可撓性部材の外側部との回りに 延び、第１可撓性部材を覆って構造体の可撓性壁の隣接する面に接着される。こ の第２可撓性部材は二重の目的に役立つ。第１は、構造体壁に対する第１可撓性 部材の取り付けを補強することにより、取付け具の強度を追加することである。 第２は、軽航空機、膨張式ボート、救命筏などのように、構造体が加圧される場 合、スロットを通るガスの漏洩を阻止する密封材として働くことである。第２可 撓性部材に使用される材料は、構造体と第１可撓性部材とに適合し、これらに対 し接着可能でなければならない。 場合によっては、壁の第２面に近い１点から自由端に向かって延びるループの 側部の一部を一緒に結合することが望ましい。これは側面を一緒に縫い合わせて 行われる。強度を増すため、補強部材（剛固な、または柔軟な）をループの側部 の結合部分を覆って配置してもよい。さらに、引張り荷重をよりよく分散させる ため、荷重分散部材をループの端部内に装着してもよい。例えば、係留索等のケ ーブルに取り付けられたＵ字形金具の端部を固定するための端末金具をもつ金属 軸のようなものである。代わりに、中空軸を、荷重を担うピンを支持するために 装備してもよい。 構造と操作方法とに関し本発明の特性と考えられる新規な特徴は、発明の目的 、利点と共に、添付図を参照した以下の説明からよく理解されるだろう。添付図 には、本発明の現在の好適実施例が例示されている。しかし、図面は例示、説明 の目的のためのものであり、発明の範囲を決めることを意図したものでないこと が明らかに理解されるべきである。 図面の簡単な説明 第１図は、軽航空機の透視図、 第２図は、取付け具を示す、乗物のガスバッグの部分透視図、 第３図は、第２図の線３−３に沿ってとられた取付け具の断面図、 第４図は、中央部をループに形成する前の、繊維材料の分布を示す第１可撓性 部材の前面図、 第５図は、第３図の取付け具の部分図にして、ループの側面に補強材を付加し 、ループ内に金属取り付け管を装備している状態を示す図、 第６図は、第２図の取付け具の部分図にして、中央ループ部が補強材も、取り 付け金具も装備していない状態を示す図である。 好適実施例の説明 第１図には、非剛固な軽航空機乗物が全体として番号１０で示されている。乗 物１０は可撓性ガスバッグ１２を有し、その底からゴンドラ１４が懸吊され、ゴ ンドラに推力発生組立体１６が取り付けられている。乗物はさらに、後部に搭載 され、支持ワイヤーにより支持された複数個のフィン１７を有している。乗物１ ０はプラットフォーム１９にドッキングして示されており、頭部を塔２０に固定 され、複数個の係留索２２により乗物の長手方向に沿って直接プラットフォーム に固定されている。これら係留索２２と支持ワイヤー１８とは番号２４で示され た主題の取付け具によってガスバッグ（気体袋）に取り付けられている。この適 用例は説明のためだけのものであり、本取付け具は、いかなる可撓性壁の構造体 に対しても使用可能であることに注意することが重要である、しかし、上記ガス バッグのような加圧された可撓性構造体に対し使用するとき最も有効である。 第２図、第３図において、ガスバッグ１２の壁３０は内面３２と外面３４とを 有し、スロット３６が壁を貫通していることが判る。スロット３６は両端に、引 き裂き“停止部”として働く円形のカットアウト３８Ａ、３８Ｂを有している。 かかるカットアウトをスロット３６の両端に設けることにより、荷重による引き 裂きが起こる危険が顕著に減少する。勿論、応力負荷を広い領域に分散させる効 果を有する限り、カットアウトは他の形状でもよい。主要な取り付け点として働 く第１可撓性部材４０は、側面４２Ａ、４２Ｂをもつループの形状の中央部４２ を有している。ループはスロット３６を通り、内面３２から外面３４を越えて延 びている。第１可撓性部材４０はまた、各端に扇形外側部４４Ａ、４４Ｂを有し 、該外側部はスロット３６の近くで壁３０の内面３２に接着されている。 第４図は、中央部をループに形成する前の第１可撓性部材４０の図である。部 材４０は、柔軟な樹脂のマトリックス材料４９内に埋められた１方向に向いた繊 維材料４８の糸から作られている。繊維材料４８は中央部４２において蜜に詰め られ（番号４８Ａで示す）、次いで、均一に広げられて扇形外側部４４Ａ、４４ Ｂを構成している（番号４８Ｂで示す）。繊維材料は、ＫＥＶＬＡＲ（登録商標 ）、ＤＡＣＲＯＮ（登録商標）、ＶＥＣＴＲＡＮ（登録商標）グラファイト、ガ ラス繊維等の高強度構造繊維から選択することが出来る。部材４０は種々の方法 で製作され得る。例えば、繊維材料が、部材の形状を有し、複数個のピンを扇形 端部の周辺に等間隔に配置した型の中に配置される。繊維材料は張力を受けてピ ンに縛り付けられ、型内に配置される。１方向の繊維材料は繊維間隔を維持する ため、ハーネス（ｈａｒｎｅｓｓ）織りにしてもよい。次いで、樹脂が型内に射 出される。樹脂としては熱可塑性ウレタンが適している。この場合、圧力と熱と を加えることにより壁３０の内面３２に接着させることが出来る、しかし、選択 された樹脂は壁に接着可能である必要がある。 第２図、第３図に戻り、第２可撓性部材５０が、第１可撓性部材４０上に接着 され、周辺５２とスロット３６との回りに延び、壁３０の内面３２に接着されて いる。従って、第２可撓性部材が、スロット３６と第１可撓性部材４０回りにお いて、ガスに対する緊密な密封を提供し、同時に取付け具の強度を増強させてい る。中央部４２により形成されたループは、ループ内に置かれた荷重分散部材５ ４を有している。Ｕ字形金具５６が係留索２２（第１図も参照）の端部に取り付 けられている。さらに、ループの側面４２Ａ、４２Ｂが縫い糸５８により縫い合 わされ、側面が別々に動くことを阻止し、部材５４をループ端の適切な位置に固 定している。 取付け具２４の上述した特殊な例においては、番号５７で示した引張り荷重は 常に主として下方に向いていることに注意されたい。かくて、第１可撓性部材に 伝わる引張り荷重５７の大部分は外側部４８に吸収される。従って、外側部４４ Ａよりも荷重に比例して大きくなっている、勿論、実際の寸法は実際の引張り荷 重に依存する。繊維材料が均等に分布されている扇形部が、荷重をガスバッグ（ 気体袋）１２の壁３０内へと分散させ、“軸線から外れた”荷重さえも分散させ ることが出来る。また、引張り荷重は第１可撓性部材４０から壁３０へと、その 間の接着部に沿った剪断力を介して主に分散されることに注意されたい。スロッ ト３６に沿って“裂ける”傾向は非常に少ない。勿論、引張り荷重が主として構 造体に垂直である場合には、外側部４４Ａと４４Ｂとは同じ寸法になる。加圧構 造体においては、外側部と構造体との間の接着が剪断により破損する前に、ルー プが引張り力により破損するように取付け具を設計し、破損の場合漏洩が生じな いようにすることが重要である。 第５図は、支持力を増すために、縫い合わされたループに補強材６０を付加し た状態を示している。ループの端部に装着された補強材５４’は一端において先 細りになっていることに注意されたい。この形状は引張り荷重の分散に役立つ。 さらに、第６図には、多くの場合、ループの側面は結合される必要なく、補強材 の必要も無いことを示すため、ループが縫い合わされておらず、補強材も有しな い中央部が示されている。 以上、具体的な実施例について本発明を説明したが、本実施例は単に例示的な ものであり、当業者には容易に考えられる多くの変形があり得ることが理解され るべきである。かくて、本発明は添付の請求の範囲の趣旨によってだけ限定され ると解釈されるべきである。 工学的応用 本発明は航空機に、また、可撓性構造体を製造する工業に適用される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 引張り荷重を受ける構造体の壁に使用される取付け具にして、 構造体の壁に形成されたスロットと、 該スロットを通り前記壁の第１面から延び、部分的にループを形成するように 重ね合わされた中央部と、該中央部の各端に連接し、前記スロットに隣接する構 造体の壁の前記第１面に接着された外側扇形部とを有する第１可撓性部材にして 、マトリックス材料内に１方向に指向する複数の補強繊維を有し、該繊維が前記 中央部において互いに平行であり、前記各外側部において互いに対し扇形状に広 がるようになっている第１可撓性部材と、 前記スロットと前記第１可撓性部材の外側部の回りに延びる周辺を有する第２ 可撓性部材にして、前記第１可撓性部材の外側部に、また、第１可撓性部材の外 側部の周辺回りに延びる構造体の可撓性壁の前記第１面に接着された第２可撓性 部材とを有することを特徴とする取付け具。 ２． 請求の範囲第１項に記載の取付け具において、該取付け具がさらに前記 スロットの両端に応力集中軽減カットアウトを有し、第２可撓性部材が該カット アウトを越えカットアウトの回りに延びていることを特徴とする取付け具。 ３． 請求の範囲第２項に記載の取付け具において、前記応力集中軽減カット アウトが円形であることを特徴とする取付け具。 ４． 請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の取付け具にお いて、前記壁の第２面に近い点からループの自由端に向かって延びるループの一 部が互いに結合されていることを特徴とする取付け具。 ５． 請求の範囲第４項に記載の取付け具において、前記ループの結合部分に 補強部材が結合されていることを特徴とする取付け具。 ６． 請求の範囲第５項に記載の取付け具において、前記補強部材が柔軟であ ることを特徴とする取付け具。 ７． 請求の範囲第６項に記載の取付け具において、前記ループの結合されて いない部分に荷重分散部材が取り付けられていることを特徴とする取付け具。