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公開番号2025157239
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-15
出願番号2025104564,2023513683
出願日2025-06-20,2020-08-28
発明の名称改良された構造および配送システムを有する空気よりも軽い飛行船のための方法および装置
出願人エイチツークリッパー, インコーポレイテッド,H2 CLIPPER, INC.
代理人個人,個人,個人
主分類B64B 1/08 20060101AFI20251007BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】重量を低減してより大きな構造的完全性を生み出すために外骨格に測地線設計原理を採用すること、優れた空気力学的特性を提供すること、より速い巡航速度を可能にする改善された飛行船の技術を提供する。
【解決手段】空気よりも軽い飛行船は、二等辺三角形で構成された接続された六角形のセットを形成する、スポークおよびハブで構成された外骨格を有し、スポークは前記飛行船の表面の傾斜を形成するために屈曲し、長さが変化する。外骨格は、壊滅的な事象に応答して外骨格から物理的に分離することができる単一の場所から飛行船の動作を制御するための、自律的および/または遠隔操縦動作のための、コックピットキャビンを含むノーズコーンに接続する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
空気よりも軽いガスを含む飛行船であり、前記飛行船が、
複数の様々な長さのスポークおよび複数のハブによって画定され、各スポークが対向する端部で前記ハブの１つに結合され、各ハブが６つのスポークに結合される外骨格であり、前記スポークが前記ハブに接続されて、隣接するスポークの間に二等辺三角形を形成する、外骨格と、
ここで、各二等辺三角形は、前記飛行船の長さに実質的に沿って長手方向に延在する同じ長さの２つのスポークと、前記飛行船の円周に沿って長手方向に延在する異なる長さの１つのスポークとを含み、
前記外骨格に結合され、前記飛行船の外部を画定するスキンと、
を備える、飛行船。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記飛行船は、略楕円体形状を有し、
前記外骨格は、前方領域、後方領域、および前記前方領域と前記後方領域との間の１つまたは複数の中央領域を含む複数の領域を有し、
前記前方領域および前記後方領域の直径は、いずれの場合も、前記１つまたは複数の中央領域の直径よりも小さい、
請求項１に記載の飛行船。
【請求項３】
前記二等辺三角形は、前記飛行船の前記円周に沿って環を形成し、各環における前記スポークの長さは、前記環が前記飛行船の中心から前記飛行船の端部に近づくにつれて連続する環において減少する、請求項１に記載の飛行船。
【請求項４】
各環での前記スポークの前記長さは、前記環が前記飛行船の前記中心から端部に近づくにつれて、連続する環において約５．１ｃｍ（約２インチ）減少する、請求項３に記載の飛行船。
【請求項５】
前記１つまたは複数の中央領域での環は、前記前方領域または前記後方領域いずれかでの環よりも、スポークで形成された多数の二等辺三角形を含む、
請求項３に記載の飛行船。
【請求項６】
前記飛行船の円周に沿って長手方向に延在する各スポークが、対向する端部のハブへの接続部を介して、前記飛行船の前記円周に沿って延在する同じ長さのスポークに接続される、請求項１に記載の飛行船。
【請求項７】
前記スポークは管状壁によって画定され、各スポークは同一の直径および壁厚を有し、前記ハブはそれぞれ、中心部分から外側に延在する６つの円筒形状のインサートを含み、各インサートは、前記ハブを前記スポークに結合するために対応するスポークの前記管状壁内に固定される、
請求項１に記載の飛行船。
【請求項８】
各ハブは、前記ハブの中心部分から延在する６つの別個の複数の突起を有する受け口を備え、
各インサートは、前記ハブの中心部分に隣接する第１の端部に突出部を備え、
各突出部は、前記ハブに前記インサートをヒンジ接続するために、前記複数の突起を有する受け口のうちの１つの中に固定され、ヒンジ接続される、
請求項７に記載の飛行船。
【請求項９】
各複数の突起を有する受け口が３つのプロングを含み、各突出部が２つのプロングを含む、請求項８に記載の飛行船。
【請求項１０】
前記スポークが炭素繊維であり、実質的に０．３１７５ｃｍ（０．１２５インチ）の壁厚を有する管状壁によって画定される、請求項１に記載の飛行船。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本技術は、一般に、空気よりも軽い飛行船設計、ペイロードの輸送、ならびにビームフォーム送信および信号中継の分野に関する。本技術は、壊滅的な事象に応答して、または自律的もしくは遠隔操縦動作が望まれる場合に物理的に分離し得る単一の場所から前記飛行船を動作させるための改善された構造設計およびシステム、方法および装置を組み込んだ飛行船を含む。着陸および貨物の荷降ろしのための改善された手段も提供され、別の好ましい一実施形態では、無人航空機（ＵＡＶ：ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅｓ）の使用を介して、そのような飛行船は、遠隔地の起点からそのようなペイロードが所望される場所へのペイロードのピックアップ、輸送、配送、および帰還を効率的に行うように特別に設計され、代替的に、ビームフォーム送信および信号中継のための通信プラットフォーム、またはこれらの使用の組み合わせとして機能する。本開示は、遠隔地で製造されたパッケージ商品をピックアップし、輸送し、個人の家およびオフィスなどの個々の消費者の場所に配送するための特定の有用性を有し、そのような有用性に関連して説明される。ただし、採掘、他の商用および軍用のユーティリティを含む他のユーティリティも考えられる。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
空気よりも軽い飛行船は、当技術分野において周知である。剛性または半剛性の飛行船または可搬式飛行船は、飛行船の形状を維持し、その構造的負荷を運ぶ構造的フレームワークと、水素またはヘリウムなどの空気よりも軽いガスで１つまたは複数の内部バッグまたはコンパートメントを膨張させることによってもたらされる浮揚とを有する操縦可能な飛行船である。歴史的に、そのような飛行船は、ボートに似たキールを使用しており、これは、内部ケーブルおよび／またはトラスと併せて、飛行船の形状を維持するのに役立ち、ゴンドラおよびエンジンを支持する一種のスパインとして機能した。この歴史的アプローチに対する改善として、出願人の２０１３年４月３日に出願された先の特許出願第１３／８５５，９２３号、現在は米国特許第９，１０２，３９１号（’３９１特許）には、とりわけ、等しい長さのスポークによって形成された正三角形と、等しいサイズのハブとから構成され、各ハブで終端する６つのスポークが六角形のセットを形成する外骨格が開示されている。６つの正三角形からそれぞれ構成されるこの接続された六角形のセットは、様々なスポークを異なる半径に曲げることを可能にすることによって、飛行船の３次元形状を形成した。様々な目的のために電気エネルギーを生成するために複数の太陽光セルを飛行船の表面に取り付けることをとりわけ開示している、２０１６年１１月１５日に出願された出願人のその後の特許出願第１５／３５１，７５９号、現在は米国特許第１０，３０８，３４０号（’３４０特許）、２０１８年４月２５日に出願された本出願人のさらなる特許出願第１５／９６２，４７５号、現在は米国特許第１０，５８９，９６９号（’９６９特許）は、とりわけ、輸送車両、クレーンまたはレールを使用して飛行船の船体から貨物を輸送、積み込み、および積み下ろしするためのシステムおよび方法を開示している。２００８年１０月２９日に出願された出願人の先の特許出願第１２／２９０，４５３号、現在は米国特許第８，３３６，８１０号（’８１０特許）は、生産に最も経済的な場所から最も必要とされる場所にグリーン水素を輸送するために飛行船を使用するためのシステムおよび方法、ならびに、とりわけ、上部にジンブル（ｇｉｍｂｌｅ）を装備することができる飛行船の直径の少なくとも半分よりも大きいポールに飛行船を受け入れて繋ぎ、これにより任意の角度に旋回することを可能にするように適合された、単一の発射体および着陸場ライン受信装置を含む飛行船用の独自のドッキングシステムを開示した。
【０００３】
これらの以前に発行された特許は、他の先行技術と共に、水素ガスおよび代替のペイロードをこれらが製造された場所から市場需要がある場所に輸送するための改善された方法を開発する必要性を記載している。上述したように、本出願人の３９１号特許は、等しい長さのスポークおよび同一のハブで構成された飛行船外骨格を記載しており、そのような等しい長さのスポークは、各ハブで終端して一組の六角形を形成する。しかしながら、３次元形状を形成するための等しい長さのスポークに基づく正三角形から構成される接続された六角形のこのような初期の設計は、限定的であり、修正なしでは、様々なスポークを異なる半径に曲げることを可能にするだけでは、飛行船１０１の３次元形状の傾斜および円周の変化に十分に対応することができない。同様に、出願人の以前の開示は、本開示を通じて拡張および改善される。
【０００４】
最もよく知られている飛行船の２つは、ＧｒａｆＺｅｐｐｅｌｉｎおよびＨｉｎｄｅｎｂｕｒｇである。ＧｒａｆＺｅｐｐｅｌｉｎは、１９２８年から１９３７年まで商業的に運航し、１４４回の海上横断を含む５９０回のフライトを行い、インシデントなしで１００万マイルを走行した。それにもかかわらず、１９３７年のヒンデンブルクの災害に基づいて、飛行船計画、特に水素を浮揚ガスとして使用しようとする可能性があるものに関する最も一般的に言及されている懸念は安全性である。本技術の様々な態様は、飛行船の安全性を直接的に向上させ、とりわけ、これに限定されないが、飛行船が節約動作のために軽くなりすぎることなく、貨物の積み下ろしを含む従来技術の長年の問題を克服するために必要である。
【０００５】
しかしながら、商業的な観点から、様々な他の問題、例えば飛行船が収容可能な貨物または乗客の一定のペイロードに対しそのような飛行船を動作させるために必要な不釣り合いに多い乗員数特に特定の悪天候における飛行船の構造的完全性の障害、およびヘリウムを浮揚ガスとして使用しようとする場合に高コストであり、リフティング能力が低下することにより、飛行船が従来の航空機、列車、および船舶と成功裏に競い合うことができなかった。出願人の以前の特許出願は、従来技術のそのような制限を克服しようとする、例えば重量を低減してより大きな構造的完全性を生み出すために外骨格に測地線設計原理を採用すること、優れた空気力学的特性を提供すること、より速い巡航速度を可能にすることによる改善されたシステムおよび方法を提供している。
【０００６】
いくつかの従来技術の開示は、従来の飛行船の下の貨物室として特大のゴンドラのような構造を追加し、そのような追加の構造を利用して商品を保管し、物品配送のために自律型航空機（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ）（ＵＡＶ）を発射することを提案している。従来技術のこれらの提案には、とりわけ、ＡｍａｚｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．による、２０１４年１２月２２日に出願された出願第１４／５８０，０４６号明細書、現在は米国特許第９，３０５，２８０号明細書（’２８０特許）に開示されている、物品配送のためにＵＡＶを利用する空輸フルフィルメントセンターの開示が含まれる。２０１７年２月８日に出願されたＷａｌｍａｒｔＡｐｏｌｌｏＬＬＣの出願第１５／４２７，２７７号は、物品配送のために無人航空機システム（ＵＡＳ）を利用する配送センターで、２０１６年２月１２日に出願された仮出願第６２／２９４，７４８号、現在は米国特許第１０，６４７，４０２号（’４０２特許）の利益を主張している。
【０００７】
基本的に、従来技術のそのような開示は、空気よりも軽い飛行船の多くの周知の特性、特に水素またはヘリウムなどの空気よりも軽いガスの周囲空気よりも低い密度によって提供される「自由揚力」；必要に応じて、相対的に対地同期した場所に長期間留まる見込み；および垂直離着陸（ＶＴＯＬ）を実行する能力から利益を得ようとするものであり、そのような飛行船がそのペイロードを遠隔地の工場などの起点から物流センター（ＵＡＶまたはＵＡＳを介して、複数の個人宅および事業所などの最終目的地に直接）に直接飛行することを可能にする。当業者は、そのような特性が、非常に混雑して非効率的な港湾施設、空港、ならびに複数の一貫輸送、取扱いステップ、および地上設備の必要性を回避するための飛行船の可能性をもたらすことを認識するであろう。それによって、飛行船が従来技術の問題を克服することができる程度まで遅延を最小限に抑え、コストを削減するという見込みがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
米国特許第９，１０２，３９１号
米国特許第１０，３０８，３４０号
米国特許第１０，５８９，９６９号
米国特許第８，３３６，８１０号
米国特許第９，３０５，２８０号
米国特許第１０，６４７，４０２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
少なくとも１つの態様では、本技術は、空気よりも軽いガスを収容する飛行船に関する。飛行船は、可変長の複数のスポークおよび複数のハブによって画定される外骨格を有し、各スポークは、対向する端部でハブの１つに結合される。各ハブは、６つのスポークに結合されている。スポークは、隣接するスポークの間に二等辺三角形を形成するようにハブに接続される。スキンは、外骨格に結合され、飛行船の外部を画定する。
【００１０】
いくつかの実施形態では、飛行船は楕円形状を有することができる。外骨格は、前方領域、後方領域、および前方領域と後方領域との間の１つまたは複数の中央領域を含む複数の領域を有することができる。前方領域および後方領域の直径は、いずれの場合も、１つまたは複数の中央領域の直径よりも小さくすることができる。いくつかの実施形態では、各二等辺三角形は、実質的に飛行船の長さに沿って長手方向に延在する同じ長さの２つのスポークと、飛行船の円周に沿って長手方向に延在する異なる長さの１つのスポークとを含む。場合によっては、二等辺三角形は、飛行船の円周に沿って環を形成し、各環内のスポークの長さは、環が飛行船の中心から飛行船の端部に近づくにつれて連続する環内で減少する。各環のスポークの長さは、環が飛行船の中心から端部に近づくにつれて、連続する環において約５．１ｃｍ（約２インチ）減少する可能性がある。場合によっては、１つまたは複数の中央領域の環は、前方または後方領域のいずれかの環よりも、スポークによって形成された多数の二等辺三角形を含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の中央領域の環は４８個の二等辺三角形を含み、前方領域の環は１２個の二等辺三角形を含み、後方領域の環は１２個の二等辺三角形を含み、外骨格は、前方領域と１つまたは複数の中央領域との間の第１の中間領域と、後方領域と中央領域との間の第２の中間領域とを有し、そのような中間領域はそれぞれ２４個の二等辺三角形を含む。場合によっては、飛行船の円周に沿って長手方向に延在する各スポークは、対向する端部のハブへの接続部を介して、飛行船の円周に沿って延在する同じ長さのスポークに接続される。
（【００１１】以降は省略されています）

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