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飛行船の浮力は気圧によって変動するのでしょうか

場合によっては飛行が困難になるようなこともあるのでしょうか。

投稿日時 - 2017-02-09 04:15:25

QNo.9291669

困ってます

質問者が選んだベストアンサー

 飛行船は上部の流線形をした船体の中にある気嚢の中に水素やヘリウム等の空気よりも軽いガスを詰め、その気嚢が空気から受ける浮力によって浮揚します。
 そして、気体というものは圧力によって体積が変わりますから、気嚢の中のガスも気圧が高い所では収縮し、気圧が低い所では膨張します。
 この体積変化を考慮せずに、最初から気嚢の中をガスで満杯にしておいたのでは、上空の気圧が低い所に上昇した際に中のガスが膨張して気嚢が破裂してしまいます。
 実際の飛行船では、その様な事態に陥る事を防ぐため、気嚢の中にはガスを満杯には入れておかない様にする事で、気圧が低くなっても気嚢の容積一杯にはならないようにしています。
 そのままでは、上部の船体が周囲の大気圧によって潰れて流線型を保てませんから、あの流線型をした上部の船体の中には空気よりも軽いガスを詰めた気嚢の他にも、空気を詰めるための袋が入っていて、気圧の高い所で「空気よりも軽いガスを詰めた気嚢」が潰れた分だけ「空気を入れる袋」を膨らませる事によって上部の船体の形状を保っています。

【参考URL】
 株式会社日本テント製作所 > 飛行船と立体裁断の資料室 > Airship Product I
  http://www2f.biglobe.ne.jp/~ntmain/nihontent/bakadata/kaisetu.htm

 正確に言いますと、「空気を入れる袋」には送風装置によって常に空気が押し込まれる事により、内部の圧力が「周囲の大気圧よりも少しだけ高い圧力」となる様になっていて、上部の流線形をした船体の外皮の張力によって船体の内部容積は一定体積以上には膨らまないため、「周囲の大気圧よりも少しだけ高い圧力」になっている「空気を入れる袋」の圧力が(周囲の大気圧の高低に準じて)変化するのに従って、「空気よりも軽いガスを詰めた気嚢」の体積も変化します。
 この様に若干の圧力差はあるものの、気嚢の中のガスの圧力は周囲の大気圧に応じて変化し、その変化した圧力に応じて気嚢の中のガスの体積も変化しますから、気圧の低い所では気嚢の中のガスの体積は小さくなり、気圧の高い所では気嚢の中のガスの体積は大きくなります。
 気嚢によって生じる浮力の大きさは「気嚢によって押しのけられた大気の重さ」から「気嚢の重さ」を差し引いたものになります。
 そして、圧力の変化に応じて気体の体積が元の体積の何倍になるのかという比率は、どの気体であってもほぼ同じなのですから、例えば周囲の気圧が2分の1になれば、(空気袋を加圧している送風機による若干の圧力差を無視すれば)気嚢の中のガスの体積は2倍となり、気嚢によって押しのけられる大気の体積は2倍となりますが、気圧が2分の1になっている事により周囲の大気の密度も2分の1になっており、密度も2分の1になっている大気を2倍の体積で押しのけるのですから、「気嚢によって押しのけられた大気の重さ」は変化しないという事になりますので、気嚢によって生じる浮力の大きさは概ね同じという事になります。
 気嚢の中のガス以外にも、飛行船の気体の構造材等にも大気の浮力は加わっていて、飛行船の構造材等の体積は気圧によって変化する訳ではありませんから、気圧が低い所では大気の密度が低下する事により、飛行船の構造材等に加わる浮力が小さくなるため、厳密に言いますと少しは浮力が減る事にはなりますが、質問者様が心配しておられる様な

>飛行が困難になるようなこともあるのでしょうか

というほどの影響はありません。

投稿日時 - 2017-02-09 07:08:01

お礼

詳しくご教示いただいたので、くりかえし読ませていただいてただしい理解に努めたいと思います。一見大きな風船のように見ていたことが大きな誤りであることに気がつかされました。

投稿日時 - 2017-02-09 08:17:29

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回答(2)

ANo.1

 勿論です。軽くするには、積んでいる砂袋を落します。重くするのは知りません。

投稿日時 - 2017-02-09 04:28:25

お礼

しばしば起こることなのですね。よくわかりました。

投稿日時 - 2017-02-09 04:39:09

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