係留マスト

係留マスト、または係留塔は、飛行船を飛行船格納庫または類似の構造物の外でドッキングできるように設計された構造物です。より具体的には、係留マストは、飛行船の船首が構造物に係留ラインを取り付けることができるように上部に取り付け具を備えたマストまたは塔です。 ^[1]飛行の合間に飛行船を格納庫（または小屋）に 入れる必要がない場合や不便な場合は、飛行船を陸地または水面、空中で1本以上のワイヤー、または係留マストに係留することができます。係留マストが開発されてからは、かなりの人手が不要になったため、係留マストが飛行船の係留の標準的な方法になりました。^[2]

飛行船の係留マストは、固定式の高いマストと、固定式または可動式の低い（または「スタブ」）マストに大別できます。1920 年代から 1930 年代にかけて、多くの国でマストが建設されました。少なくとも 2 つは船に取り付けられました。間違いなく、これまでに設計された最も高い係留マストは、エンパイア ステート ビルの尖塔です。このマストは、もともと係留マストとして建設されましたが、^[3]その後すぐに、飛行船を都市部の真ん中にある非常に高いマストに長期間係留することは不可能であることが判明したため、テレビやラジオの送信塔として使用するために改造されました [4] 。^[3]

もう一つのユニークな例は、アラバマ州バーミンガムの旧トーマス・ジェファーソン・ホテルの屋上に見られる。現在トーマス・ジェファーソン・タワーとして知られるこのマストは、最近、元の姿に復元された。このマストは、グラーフ・ツェッペリンの成功に触発された飛行船の未来的なイメージをホテルが利用するために1929年に建てられた。しかし、このタワー自体は使用されることを想定されておらず、おそらくそれに伴うストレスに耐えられないだろう。^[5]

バッファローのダウンタウンにあるランドビルの上の係留マストも同様で、当時人気のあった航空交通手段を引き付けるように設計されていました。しかし、地元のクーリエエクスプレスとバッファローイブニングニュースの記録には、この特定のマストを使用したツェッペリン飛行船に関する記述はありません。^[6]

「係留マスト」として知られる構造物は、100年以上前に発明されました。当時は、地上での取り扱いの問題で多くの飛行船が墜落したり、空気が抜けたり、あるいは大きな損傷を受けたりしていたため、その解決策が必要だったのです。係留マストが登場する前は、陸上の係留施設が悪天候に対処できず、着陸時に多くの飛行船が損傷するという大きな問題がありました。ゴンザレス・レドンドとキャンプリン^[7]は著書の中で、地上での取り扱いの難しさを部分的に克服した最初の解決策として、水に浮かんで自由に回転し、長軸を風の方向に自動的に合わせることのできる係留施設について論じています。^[7]これにより、飛行船は気流に関係なく着陸できるようになりました。その後、飛行船の設計は水に浮くように変更され、水上格納庫への設置が容易になりましたが、屋外係留方法がなかったため、飛行船は依然としてエンジン故障、気象条件の変化 (嵐) による損傷、係留システムに伴う運用上の問題に悩まされました。このような状況で、複数の飛行船が失われました。飛行船を格納庫に積み込む際のさまざまな問題を回避し、さらなる事故を防ぐために、技術者は屋外で解体することで生じる損害による経済的損失と時間的コストを受け入れ、飛行船の空気を抜くことがよくありました。

飛行船技術者が飛行船をドッキングする際に直面する多数の問題の解決策を見つけるために、スペインの技術者で発明家のレオナルド・トーレス・ケベドは「ドッキングステーション」の設計図を作成し、飛行船の設計に変更を加えた。1910年にトーレス・ケベドは、飛行船の先端を係留マストに取り付け、風向の変化に応じて飛行船が風見鶏になるようにするというアイデアを提案した^{[8] [9]}（図1を参照）。地上に立てた金属の柱の頂上に船首または船尾を直接（ケーブルで）取り付けることで、飛行船を風速に関係なくいつでも屋外に係留できるようになる。さらに、トーレス・ケベドの設計では、乗客を下船させるために飛行船を係留する一時的な着陸地点の改善とアクセス性を求めていた。最終的な特許は 1911 年 2 月に提出され、レオナルドは発明の性質に関する主張を次のように述べました。

1) 「 [係留マスト]は地上に立てられた金属柱で構成され、その上部に飛行船の船首または船尾がケーブルで直接取り付けられていた。

2)   [飛行船は]軸付きのプラットフォーム上の金属柱の頂上に停泊し、柱の周りを円を描くように回転して風に対して端を向いたままでいられるようにします。

3) 飛行船に接続されたケーブルの端と飛行船の取り付け点を受け取る「カニ」またはウインチ。

4) 円錐は柱の上端に接続され、飛行船の端と一致している。^[7]

飛行船の先端をマストや塔などの頂上に係留するのは明らかな解決策のように思えるかもしれないが、係留マストが登場する何年も前から飛行船は飛行していた。マストに係留された最初の飛行船は、1911年5月22日の「メイフライ」と名付けられたHMA（陛下の飛行船）No.1である。38フィート（12メートル）のマストがポンツーンに取り付けられ、キャンバスの細片でできた横木でできた防風板が取り付けられていた。しかし、防風板のせいで船が大きく横揺れしたため、防風板を外すと船はより安定し、時速43マイル（69 km/h）の突風にも耐えられるようになった。^{[10] 1918年には、ケーブル支持のラティスマストに}飛行船を係留するさらなる実験が行われた。^[11]

レオナルド・トーレス・ケベドの設計に基づく係留マスト技術は、飛行船を格納庫に入れる際に必要だった人力による取り扱いを不要にし、飛行船への前例のないアクセスを可能にしたため、20世紀に広く利用されるようになった。彼の発明により、係留マストは、突風や悪天候に耐えながら、飛行船を船、陸、さらには建物の上にも停泊できるように設計された。このような汎用性により、係留マストは飛行船を停泊させるための標準的な方法となり、飛行船は格納庫に戻ることなく、移動可能なマストから長期間にわたって運航できるようになった。これらの係留技術の発展により、20世紀の空域技術はさらに進歩した。^[9]

トーレス・ケベドの画期的な回転式係留先端の発明後、係留マストの構造はその後の 10 年間にわたって絶えず改良と開発が進められました。フランス、イギリス、アメリカ、ドイツのエンジニアによって、高マストと低マストの実験が行われ、安定性、コスト、地上での取り扱い、飛行船の風見鶏を可能にして屋外関連の損傷を最小限に抑える能力の点でどの技術が最も効果的かが判断されました。低マストでも高マストでも係留手順は同じで、飛行船は同じ高さでマストの保護された側に近づきます。次にノーズ ウインチを取り付け、回転マストの先端に飛行船を固定して風に合わせて自由に移動できるようにします。低マストでは、飛行船を再膨張させて修理しようとする際に、風向きの変化に常に注意を払う地上要員が必要でした。格納庫から軟式飛行船を出し入れしたり、マストに載せたり降ろしたりするのに要する大勢の作業員の数を減らすために、トーレス・ケベドの伝統的な設計にいくつかの追加が加えられた。これらの例としては、可動係留構造物に取り付けられてヨーイングとピッチングの量をさらに制限するクレードルと格子、および元のマスト構造の高さを延長できる「アイアンホース」として知られるピラミッド型の牽引マストなどがある。^[12]

1900年から1939年にかけて、硬式飛行船の地上ハンドリング方法は絶えず開発されてきました。ドイツ、イギリス、アメリカの3つの主要なシステムに分かれており、これらの手順技術にはそれぞれ大きな利点と欠点があります。^{[13]イギリスのシステム（ガブリエル・クーリーの}「Airship Technology 」で説明されているように）は、トーレス・ケベドの設計に最も似ていますが、これは彼の特許が当時飛行船の係留に携わっていたイギリスのエンジニアに主な影響を与えていたことを考えると納得できます。彼の本では、3つの主要な硬式飛行船の地上ハンドリングシステムすべてが広範囲に説明されています。

イギリスの係留マストは、上陸作業をより簡単にし、人件費を節約するために、1919年から1921年にかけてRNASプルハムとカーディントンでほぼ最終的な形に開発されました^[2]

カーディントンで完全に発達した状態の英国のハイマストとその運用に関する以下の記述は、Masefieldからの要約です。^[14]

係留マストは、飛行船がどんな天候でも係留または離着艦でき、（水素またはヘリウム）ガス、燃料、物資、積荷を受け取ることができる安全な開放港として機能するように開発されました。

1926年に完成したカーディントンマストは、高さ200フィート (61 m) の8面鋼 桁構造で、地上の直径70フィート (21 m) から、地上から170フィート (52 m) の乗客用プラットフォームで26フィート6インチ (8.1 m) まで細くなっています。乗客用プラットフォームの上には、係留装置用の円錐形のハウジングが30フィート (9.1 m) ありました。地上から142フィート (43 m) の高さにある下部プラットフォームには、幅4フィート (1.2 m) のギャラリーにサーチライトと信号装置が収容されていました。高さ170フィート (52 m) にある上部プラットフォームは、直径40フィート (12 m) で、重い欄干で囲まれていました。欄干の上の欄干は軌道になっており、その上を飛行船から降ろされた通路が車輪で走行し、飛行船が風に揺れても塔の周りを自由に移動できるようにしていた。電動の乗客用エレベーターが塔の中央を上っていき、周囲を階段で囲んで徒歩でアクセスできるようにしていた。

塔の上部、乗客プラットフォームから上は、円形の鋼鉄製の砲塔で、その上に円錐台があり、その頂部は乗客プラットフォームから 23 フィート (7.0 メートル) 上にあります。ジンバルに取り付けられた 3 つの部分からなる伸縮アームが上部の開口部から突き出ており、垂直からどの方向にも 30 度まで自由にスイングできます。アームの上部は、ボール ベアリングで回転するように取り付けられたベル型のカップで構成されていました。

ベルマウスから伸びたケーブルは、係留する飛行船から垂らされたケーブルとつながっており、飛行船の先端を下げて先端の円錐がカップにしっかりと固定され、飛行船を塔に固定できるようにしました。伸縮アームは中央に配置され、垂直位置に固定され、垂直軸上で自由に回転できるため、飛行船は先端を塔に向けて風のどの方向にも旋回できます。

塔の基部にある機械室では、3 台の蒸気駆動ウインチが直径 5 フィート (1.5 メートル) のドラムを通して牽引装置を操作し、ケーブルを毎分 50 フィートの速度で牽引していました。

飛行船が風に逆らってゆっくりとマストに近づくと、係留索が機首から地上に繰り出され、地上の作業員によってマストの先端から繰り出された係留索の端に繋がれた。その後、飛行船がマストの上方約 600 フィート (180 m) で風下を飛行する中、索はゆっくりと巻き取られ、1 つのエンジンが後方に回転して索の引っ張り力を維持した。この時点で、2 本のサイド ワイヤ (または「ヨー ガイ」) も、飛行船の機首から地上の数百フィート離れた滑車ブロックまで伸びたケーブルに接続され、そこからマストの基部にあるウインチに接続された。

3本のケーブルは同時に巻き取られ、主な引っ張り力は係留ケーブルにかかり、ヨーガイが船を安定させる。ケーブルがすべて巻き取られると、飛行船の先端にある連結係留コーンがマストのカップに固定された。マストの取り付け部は、飛行船が風に揺れても自由に回転し、ピッチングとロールも自由に行えるようになった。^[15]

飛行船の先端と同じ高さまで引き上げられる跳ね橋のような通路が、マストの周囲を走るプラットフォームの欄干に自由端を載せた状態で降ろされた。乗客と乗組員は、この通路に沿って屋根の下で船に乗り降りした。飛行船をマストに係留するには、約 12 人の人員が必要だった。

カーディントン型の高いマスト4本が、大英帝国飛行船サービスのルート案に沿って、カーディントン自体、モントリオール（カナダ）、イスマイリア（エジプト）、カラチ（当時はインド、現在はパキスタン）に建設された。これらはいずれも現存していない。同様のマストが、オーストラリア、セイロン（現スリランカ）、ボンベイ、キーリング諸島、ケニア、マルタ、ニュージーランドのオハケア、南アフリカでも提案された。^[16]一般的な建設予定地の仕様は、英国政府が作成した文書に記載されている。^[17]

ドイツの係留方法はイギリスのものとはかなり異なっていた。パグズリー（1981）を引用すると：^[18]

「ドイツ人は、もともと輸送の容易さと経済性のために、ずっと低いマストを使用するシステムを開発した。船首は、船体の半径よりわずかに高いだけのマストの先端に以前と同じように固定されていた。船尾の下部フィンは、マストの周りの円形の線路上を走る重い台車に固定され、この台車は、船を風上に向けるために線路の周りを移動できるように動力が供給されていた。ヒンデンブルク号で使用された最も洗練された形式では、レール システムは、マストから飛行船格納庫までまっすぐに伸びるレールに連結され、マストは動力が供給され、マストと船尾台車が揃った状態で、船を格納庫に機械的に移動させることができた。」

ドイツの飛行船グラーフ・ツェッペリン号の着陸に関する以下の記述は、ディックとロビンソン（1985）からの抜粋である。^[19]

着陸を試みる前に、地上の乗組員と無線または旗信号で連絡を取り、地表温度と風の状態を調べた。通常の穏やかな天候での着陸では、機首をわずかに下げた。こうすると滑空角が良くなり、船がほとんど自力で落下するからだ。地上で煙の出る火を起こして風向を示した。次に、船は毎分 100 フィートの降下率で長距離の接近を行い、着陸旗を越えたところでロープを下ろした。突風や波の荒い天候など、異常な状況のときは、グラーフの重量を少し軽くし、接近は速く、できれば長距離で低空で行う必要があった。

飛行船が原野の上空を飛行していたとき、エンジンをしばらく逆転させて飛行船を停止させなければならなかったが、これはまた、機首を下げるのにも役立った。飛行船の機首から垂らされたヨーラインは、それぞれ 30 人の乗組員によって左舷と右舷に引き出され、さらに各側で 20 人の乗組員がスパイダーライン (20 本の短いラインがブロックからクモの脚のように放射状に伸びていることからこう呼ばれる) で飛行船を引き下げた。飛行船が地上に到着したとき、50 人の乗組員が操縦車両のレールを、20 人の乗組員が後部車両のレールを握った。予備の 30 人の乗組員を含め、地上要員は合計 200 人であった。

地上の乗組員は、グラーフを短いマスト、つまり「スタブ」マストまで歩いて連れて行き、そこに飛行船の先端を取り付けます。飛行船は地上に停泊し、後部のゴンドラは可動式の重り付き台車に取り付けられ、風を受けて飛行船がマストの周りを旋回できるようにします。場所によっては、スタブマストがレールに取り付けられ、飛行船の格納庫に引き込むことができ、船の先端を誘導し、尾部は後部のゴンドラに取り付けられた台車で制御します。地上着陸用に設計された飛行船には、メインおよび後部のゴンドラ (または尾翼) の下に空気圧式バンパーバッグまたは下部車輪が取り付けられていました。

ディックは、1928 年にグラーフ ツェッペリンが就航するまで、ドイツ人は係留マストを一切使用せず、高いマストに係留することもなかったと述べています。これは、ある程度、ツェッペリン社の保守的な運営を反映していると考えられます。あらゆる状況で飛行船を操縦してきた長年の経験が評価され、明らかな利点がない限り、革新や実践上の大きな変更は採用されませんでした。

米国では、複数の技術が組み合わされ、飛行船はハイマストとスタブマストの両方に係留された。大型飛行船アクロンとメイコンをスタブマストに取り付ける前に、着陸時または地上でこれらを管理するために、最大340人からなる大規模な地上要員（または「着陸隊」）が必要だった。地上要員であることは、リスクがないわけではなかった。突風が吹いたり、誤った取り扱いをしたりすると、飛行船は突然浮き上がる可能性がある。地上要員がすぐに操縦ロープを放さなければ、彼らは足から吹き飛ばされる危険があった。1932年に映画フィルムに記録された有名な事件では、米国の飛行船アクロンの着陸中に、3人の男性がこのようにして足から吹き飛ばされ、2人はすぐに落下して死亡した。3人目は、飛行船に引き上げられるまで操縦ロープをつかむことができた。^{[10] [20]}

少なくとも2隻の船に係留マストが設置されている。米国は大型飛行船を長距離海上哨戒作戦に使用することを計画していたため、^[21] USS パトカ号に取り付けられたマストに飛行船を係留する実験が行われた。

時間が経つにつれて、 USS シェナンドー、ロサンゼルス、アクロンの各飛行船が船尾のマストに係留され、補給、燃料補給、ガス補給の基地として利用されるようになった。^[22]

スペインの水上機母艦デダロ（ 1922年 - 1935年）は、船首に係留マストを備え、小型飛行船を搭載できるようにした。^{[23] [24]}

1925年頃、イギリス海軍はモニター飛行船HMSロバーツを係留マストと燃料補給機能を備えた移動式飛行船基地に改造することを検討したが、この提案は実現しなかった。 ^[25]

1912 年までに、飛行船は航空旅行の未来として広く認知され、民間輸送と軍用車両の両方としての柔軟性により、飛行船とその係留マストの両方が継続的に進歩しました。係留マストまたは「オープン係留」により、飛行船は安全で迅速で比較的安価な「ユニバーサル」^[7]ドッキング システムを通じて軍隊の演習に同行できるようになりました。このシステムは、非硬式、半硬式、硬式を問わず、あらゆるタイプとサイズの飛行船に適しており、気象条件にも耐えることができます。第一次世界大戦で旅客輸送船、航空偵察船、長距離爆撃機として使用された後、軍当局は飛行船への関心を失いました。しかし、飛行船自体の建造と運用、および係留技術が大幅に進歩したため、民間企業やその他の政府機関によって飛行船がすぐに開発されました。^[7]

1929年、エンパイアステートビルは世界で最も高いビルであると宣言され、その頂上には飛行船の係留マストが設置され、「既存の大西洋横断ルート、および南米、西海岸、太平洋横断に計画されているルートの乗客を収容できる」とされた（タウラナック）。^[3]この係留マストは、世界で最も有名なランドマークの1つに、前例のないアクセス可能な空の旅を提供するために設置されました。こうして、ニューヨークは米国の近代航空宇宙技術の中心地となりました。しかし、この係留場所の明らかな欠点は、適切なターミナル施設がないことです。乗客は飛行船から102階のプラットフォームまで伸びた板を歩いて降りなければなりませんでした。建物を取り壊して「スカイターミナル」を建設するという提案がありましたが、費用があまりにも高額だったため、中止されました。ジョン・トゥアラナックは、1931 年にエンパイア ステート ビルに接触した飛行船は 1 機だけであり、それも「せいぜい短時間」だったと語っています。

「長いロープを取り付けた個人所有の飛行船は、地上の乗組員がロープをつかむまで30分間係留位置にありました...乗組員が必死につかまっている間、3分間係留マストの上に固定されていました...下の交通は停止しました...飛行船は建物に永久に接触することはありませんでした。」^[3]

今日、現代の技術は係留マスト システムの急速な進歩を遂げていますが、20 世紀の飛行船は無視され、今では忘れ去られた過去の古代技術と見なされることがよくあります。主にスポーツ ゲームや広告に使用される屋内および屋外の飛行船には、大気の状態が屋外保管に適していない場合に地上の乗組員に飛行船とマストを屋内に移動するように音声警告できる優れた測定装置を備えた、最新の係留マスト設計が必要です。^[26]カメラ、フィンの取り付けと取り外し、および修理作業などの他のコンポーネントは、屋内係留マストによってはるかに安全になりました。屋内係留マストは格納庫内で使用され、係留された飛行船のヨーイング、ピッチング、ローリング、高さ調整の自由度をさらに高めます。^[26]

小型の移動式マストは、小型飛行船や飛行船に長い間使用されてきた。車輪または履帯に取り付けられ、少人数の乗組員で操作できる。一般的な操作原理は、大型マストとほぼ同じである。現代の飛行船は、格納庫に戻ることなく、移動式マストから何ヶ月も運航できる。^[2]

空気力学と構造設計の発達、およびより高度な材料へのアクセスの向上により、過去 30 年間で飛行船の技術ははるかに洗練されました。耐久性のあるエンジンの製造により、飛行船はパイロットや乗組員から完全に独立して、かなり長い時間飛行できるようになりました。しかし、これらの新しい技術革新は、係留マストの廃止にもつながりました。エアクッション着陸システムの追加により、飛行船は地上要員や係留マストなしでほぼ​​どこにでも着陸できるようになり、「機内のコンピューターが航空機に何をすべきかを指示し、航空機がそれを実行する」ためです（ピーター・デロベルティス）。^{[27] 1937年の}ヒンデンブルク号の悲劇的なドッキングは、航空宇宙産業の失敗の象徴として今も残っていますが、それ以来、現代の飛行船は、空気より軽い航空機と固定翼航空機のハイブリッドとして設計されています。現代の飛行船は、通常の航空機の数分の1のコストと燃料で、従来の航空旅行に必要な大量の滑走路を必要とせずに、膨大な積載量を運ぶことができます。

20世紀初頭に人気があった商用飛行船が使われなくなったにもかかわらず、飛行船が航空貨物の未来を象徴するという概念が、新世代の起業家によって復活しつつある。^[27]現代の係留マストは、屋内外の飛行船の利用のために今も開発が進められている。主にスポーツの試合や広告で使われる係留マストは、これらの飛行船を固定し、安全に保管するために使われる。係留マストは伝統的に広いスペースを占めるため、多くの技術者が現在では、地上で十分な安定性を確保するために脚が長く、簡単に折り畳んで持ち運びできるスタンドとして係留マストを設計している。このようなメカニズムには、スプリングで作動するクイックレスポンスロッドが採用されており、飛行船の重量によってマストが大きなストレスを受けないように運動要素に特別な設計上の重点が置かれている。かつては大きかった係留塔に対する現代の解決策は、持ち運び可能で折り畳み可能なマストであり、これにより、屋内外の飛行船とそのマストが大量のスペースを占有しないことが保証されます。^[26]屋外飛行船の場合、風速が安全な閾値を超えると地上の乗組員とオペレーターに通知するアラームを備えたバネ仕掛けの装置が組み込まれているため、飛行船を屋内に持ち込んで保管できます。機動性のために、マストは移動可能な折り畳み式の脚ベースに取り付けられています。屋内飛行船に関しては、軽量のマストは同様に安定しており、持ち運び可能で、最大5メートルの非剛性飛行船に対応し、ヨーイング、ピッチング、ローリングを効果的に制限します。

ウィキメディア・コモンズには、係留マストに関連するメディアがあります。

• 
  1931年から1933年頃、USSアクロンがマストに接近する
• 
  マストに取り付けられたUSSシェナンドー
• 
  ほぼ垂直の位置にあるUSSロサンゼルス
• 
  レシフェの短いマスト。元の形で保存されている唯一のもの。8 °04′42″S 34°55′35″W / 8.078434°S 34.9263243°W / -8.078434; -34.9263243
• 
  現代の飛行船が移動式係留マストに近づいています。
• 
  マストに取り付けられた現代の船
• 
  ヒンデンブルク号の事故

• この YouTube クリップは主に HM 飛行船 R101 に焦点を当てていますが、R101 がカーディントン マストから離陸し、着陸する様子を示しています。
• この YouTube ムービー クリップの最初の部分では、USS Macon が可動式スタブ マストに乗って格納庫から出され、飛行のためにマストから切り離される様子が映っています。
• このクリップは、USS アクロンが移動式スタブマストの上で格納庫から移動される様子を示しており、地上で大型飛行船を取り扱う際の困難さの一部を説明しています。
• 2 台の最新の移動式マスト トラックとその運用の一部、およびカーディントン マストの米国製スタブ マストと英国製 R101 を垣間見るクリップ。