DE19701283A1 - Kreuzfahrt-Luftschiff mit Ankereinrichtung und Helium-Verflüssigungsanlage - Google Patents

Description

Es herrscht allgemein die Ansicht, daß die Zeit der großen Starr-Luftschiffe (Zep­ peline) vorbei sei. Das ist vor allem ein Resultat des Unglücks von Lakehurst (6. Mai 1937), bei dem durch nie völlig aufgeklärte Umstände das mit Wasserstoff als Traggas ausgestattete Luftschiff LZ 129 verbrannte. Es gibt aber auch einen ratio­ nalen Grund: Flugzeuge sind heute etwa zehnmal schneller als Luftschiffe und zwanzigmal schneller als Schiffe. Deswegen ist praktisch der ganze Passagierver­ kehr beispielsweise über den Nordatlantik vom Flugzeug übernommen worden.

In den letzten 30 Jahren sind allerdings reine Vergnügungsreisen in Form von Kreuzfahrten auf See sehr populär geworden. Damit eröffnet sich aber auch eine neue Existenzgrundlage für große Starr-Luftschiffe als reine Kreuzfahrt- Luftschiffe. Sie würden eine ideale Ergänzung für Kreuzfahrtschiffe ergeben, da ein Kreuzfahrt-Luftschiff nicht nur von einem Hafen zu einem anderen fahren, sondern beinah beliebig viele Landziele erreichen kann. Dabei entwickelt ein Kreuzfahrt-Luftschiff die doppelte Geschwindigkeit eines Schiffs, so daß es viel mehr Ziele während beispielsweise einer einwöchigen Kreuzfahrt ansteuern kann, wobei man mit der in dieser Schrift beschriebenen Ankereinrichtung zumeist in Gehentfernung eines zu besichtigenden Monuments oder Aussichtspunktes oder dergleichen wird landen können. Selbstverständlich wird von den Passagieren ein vergleichbarer Luxus wie auf See erwartet. Aus diesen Gründen ist unter öko­ nomischen Gesichtspunkten eine gewisse Mindestzahl von Passagieren, die zwi­ schen 100 und 300 Passagieren pro Kreuzfahrt-Luftschiff liegt, erforderlich und damit auch die Größe des Kreuzfahrt-Luftschiffs praktisch schon näherungsweise festgelegt. Bei diesen Größenordnungen ist es auch organisatorisch leicht möglich, See- und Luft-Kreuzfahrten zu kombinieren, z. B. so, daß zunächst eine einwöchi­ ge See-Kreuzfahrt und nach Umsteigen auf das Kreuzfahrt-Luftschiff eine einwö­ chige Luft-Kreuzfahrt sich anschließt. Andererseits können auch Luft- Kreuzfahrten in Orten mit internationalen Flughäfen starten und enden, so daß eine Anreise mit Linien- oder Charterflügen zur Teilnahme an einer Luft- Kreuzfahrt beispielsweise quer durch Australien erfolgen kann. Die allgemeine Logistik für solche Unternehmungen sind in der Luft- und Seefahrt bereits hoch­ entwickelt.

Der Stand der Technik des Luftschiffbaus hat sich seit dem Ende des Groß-Luft­ schiffbaus um etwa 1940 praktisch nicht geändert und dürfte damit als allgemein bekannt vorauszusetzen sein. Als prototypisch für alle weiteren Luftschiffe dürf­ ten die letzten Zeppeline LZ 129 und LZ 130 gelten. Zwar wurden des öfteren Entwürfe für ungewöhnliche Luftschiffe, etwa in Torusform, veröffentlicht (z. B. die deutsche Offenlegungsschrift 28 14 309), doch ergibt sich schon aus den dort angegebenen Konstruktions-Einzelheiten (z. B. Polyethylen-Außenhaut für einen Torus mit 400 m Durchmesser), daß es sich hierbei um bloße Gedankenspielereien handelt, die weder die notwendigen technischen Mindestkenntnisse noch einen ernsthaften Willen zur Verwirklichung der "Erfindungen" erkennen lassen.

Für die angeführten Groß-Luftschiffe bestehen weiterhin eine Reihe von größeren Problemen, von denen als die wichtigsten die folgenden drei hervorzuheben sind:

• 1. Hohe Seitenwindempfindlichkeit durch Form und Leitflächen,
• 2. Fahren ohne Ballast und/oder Gasverlust
• 3. Landen und Verankern des Luftschiffs

Es gibt für den Bereich der kleineren Pralluftschiffe ("Blimps") eine Reihe von gut ausgearbeiteten Erfindungen, z. B. für magnetische Verankerungen (Patent­ schriften US 4,238,095 und US 4,272,042), die kaum Anregungen für Weiterent­ wicklungen auf dem Bereich der Groß-Luftschiffe geben können. Auch die obige Deutsche Offenlegungsschrift 28 14 309 erwähnt kurz einen erfinderischen Ge­ danken, nämlich die Verflüssigung des Traggases in einer Gasverflüssigungsan­ lage an Bord des Luftschiffs zur Erzeugung eines Abtriebs, im Gegensatz zu den oben angeführten US-Patentschriften aber ohne eine nähere Begründung der Durchführbarkeit oder eine Anweisung zum technischen Handeln zu geben.

Beschreibung der Erfindung

Die Lösung jedes der drei beim Stand der Technik aufgeführten Hauptprobleme erfordert eine gleichzeitige Berücksichtigung der Eigenheiten der für die beiden anderen Probleme vorgeschlagenen Lösungen, so daß es sich bei der Erfindung um ein einheitliches Ganzes handelt. Dies kann andeutungsweise zunächst so er­ läutert werden: Die ungewöhnliche Form des Luftschiffs, die sich durch eine be­ sonders niedrige Seitenwindempfindlichkeit auszeichnet, verlangt die unbeding­ te Vermeidung aller zusätzlichen Luftwiderstände, wie sie z. B. eine magnetische Landevorrichtung nach den oben erwähnten US-Patentschriften ergeben würde. Ferner erleichtert sie auch den Einbau einer Helium-Verflüssigungsanlage, die von den Vortriebsmotoren mitbetrieben werden kann. Die Helium-Verflüssi­ gungsanlage wiederum erleichtert die Landung unter Verwendung der im fol­ genden beschriebenen Landevorrichtung.

1. Luftschiff mit besonders geringer Seitenwindempfindlichkeit

Das Luftschiff ist als ein Ellipsoid konzipiert, das drei aufeinander senkrecht stehende unterschied­ lich lange Achsen besitzt. Die Längsachse L, die im normalen Fahrbetrieb in Richtung dieser Achse horizontal liegt, ist die größte Achse, die Querachse Q, ebenfalls mit horizontaler Normallage hat eine mittlere Länge, während die Hochachse H mit vertikaler Normallage die kürzeste ist. Ein mögliches Ausfüh­ rungsbeispiel hat z. B. ein Achsenverhältnis L:Q:H = 3 : 2 : 1. Um gleichzeitig eine Vorstellung der Dimensionen für ein Kreuzfahrt-Luftschiff für 300 Personen zu geben, sind hier die Achslängen für das weiterhin benutzte Ausführungsbeispiel gegeben: L = 150 m, Q = 100 m, H = 50 m.

Der Luftwiderstandsbeiwert c_w für allgemeine Ellipsoide (drei unterschiedliche Achslängen)sind in der Fachliteratur nicht zu finden. Dagegen sind für Rotations­ ellipsoide die Beiwerte c_w bei Anströmung in Richtung der Längsachse als Funkti­ on des Verhältnisses Durchmesser/Länge bei S.F. Hoerner: "Aerodynamic Drag", 1958, Seite 2, als Fig. 19 zu finden, wobei dieses Verhältnis von 0 bis 1,4, d. h. von extrem oblongen bis zu mäßig oblaten Ellipsoiden unter Einschluß der Kugel reicht. Die Messungen erfolgten bei großen Reynoldszahlen um 10⁶, wie sie auch bei Luftschiffen vorliegen. Diese Funktion ändert sich im Bereich, der hier vor­ liegt, nur schwach. Für die Ermittlung des richtigen c_w-Wertes kann man deshalb hier mit guter Näherung statt des Durchmessers des Rotationsellipsoids das geo­ metrische Mittel aus Breite und Höhe, √Q.H = D setzen, wenn der Frontalwider­ stand berechnet werden soll. Ebenso ist für die Queranströmung (Seitenwind­ empfindlichkeit) √L.H = D, für den Steig- oder Sinkwiderstand dagegen √L.Q = D zu setzen. So entnimmt man aus dem angeführten Diagramm für den Frontal­ widerstand einen Beiwert c_w1 = 0,07, ebenfalls für den Seitenwiderstand c_w2 = 0,07, für den vertikalen Widerstand c_w3 = 0,10. Zum Vergleich gilt für den Frontalwi­ derstand des Zeppelins LZ 129 nach experimentellen Messungen c_w4 = 0,06 (Achsenverhältnis 6 : 1), sowie für den Querwiderstand des Rumpfes c_w5 = 0,07 und für die Leitwerks- und Ruderflächen c_w6 = 1,1 (flaches Brett).

Nun gilt für den Luftwiderstand die Formel W = ½.ρ.v².F_i.c_wi, worin ρ die Dichte der Luft, F₁ und c_wi mit i = 1. . .6 die größten Querschnitte und die zugehö­ rigen Beiwerte für die oben angegebenen Fälle sind.

Für den Fahrtwiderstand wurde eine Fahrtgeschwindigkeit von v = 100 km/h = 27,778 m/s, für die Seitenwindempfindlichkeit ebenso v = 100 km/h als Seiten­ wind angenommen. Für den Sink- oder Steigewiderstand wurde v = 1 m/s (kurz vor der Landung, bzw. kurz nach dem Start) angenommen. Die ermittelten Werte für die Widerstände sind in der Tabelle 1 zum Vergleich für LZ 129 und das hier beschriebene ellipsoidale Luftschiff (EL 1) zusammen mit anderen Werten für beide Luftschiffe angegeben.

Aus den berechneten Widerständen für 100 km/h Fahrgeschwindigkeit ergeben sich sofort die für den Vortrieb bei dieser Geschwindigkeit benötigten Motorlei­ stungen P₁₀₀ nach der Formel P₁₀₀ = W.v. Die tatsächlich installierte Leistung der Vortriebsmotoren des LZ 129 ergibt die ebenfalls als Meßwert ermittelte Höchst­ geschwindigkeit bei voller Motorleistung von 137 km/h auch rechnerisch, wenn man P₁₀₀ mit dem Faktor (137/100)³ = 2,571 multipliziert (da die benötigte Motor­ leistung mit der dritten Potenz der Geschwindigkeit anwächst) mit einer Genau­ igkeit von besser als 1%. Für EL 1 ist die berechnete Höchstgeschwindigkeit 110 km/h, so daß bei der Reisegeschwindigkeit von 100 km/h nur 3/4 der installierten Motorleistung benötigt werden.

Die gewählte Ellipsoidform von EL 1 mit den Achsenverhältnissen 3 : 2 : 1 weicht relativ geringförmig von der Kugelform ab, was einerseits den Rauminhalt bei vorgegebener Oberfläche dem Optimum der Kugel stark annähert, andererseits, wie gleich noch zu zeigen sein wird, die Seitenwindempfindlichkeit stark verrin­ gert, aber als Preis dafür eine erhöhte Vortriebsleistung benötigt. Das Verhältnis der installierten Vortriebsleistungen von EL 1 zu LZ 129 beträgt 1,81, ist also 80% höher als die von LZ 129, was zufällig auch gerade dem Prozentsatz entspricht, mit dem das Volumen von EL 1 das von LZ 129 übertrifft. Das ist aber bei der mit genügendem Abstand zur Höchstgeschwindigkeit gewählten Reisegeschwindig­ keit von 100 km/h weniger von Bedeutung, da, wie leicht zu zeigen, die Motor­ betriebskosten bei den gesamten Betriebskosten kaum ins Gewicht fallen.

Die Verringerung der Seitenwindempfindlichkeit des EL 1 gegenüber dem LZ 129 ist dagegen von größter Bedeutung, da viele Unglücke beim Betrieb der bisheri­ gen Groß-Luftschiffe auf Seitenwindeinflüsse zurückzuführen sind. Wie in Tabel­ le 1 aufgelistet, ist der Widerstand des EL 1 gegenüber einem Sturm von 100 km/h nur 1/3 dessen von LZ 129, was nicht zuletzt auf den Verzicht auf die ha­ varie-anfälligen Leit- und Ruderflächen zurückzuführen ist. Diese Flächen wur­ den bei Zeppelinen gelegentlich im Sturm zerrissen und mußten während der Fahrt unter Lebensgefahr für die Besatzung repariert werden. Diese Änderung bedeutet einen unschätzbaren Vorteil für die Sicherheit des Luftschiffs, die bei einem Kreuzfahrt-Luftschiff höchste Priorität besitzt. Der Widerstand beim Sinken und Steigen ist für LZ 129 und für EL 1 bis auf wenige Prozente gleich.

Durch tiefliegende Anordnung von Maschinen, Betriebsstoffen, Vorräten etc. und deren gleichmäßige Gewichtsverteilung ergibt sich die Möglichkeit, den Schwer­ punkt des Luftschiffs tief auf der unteren Hälfte der Hochachse zu positionieren, so daß sich eine gewisse Eigenstabilität um die Normallage ergibt. Auslenkungen durch Windkräfte, Personen- und Lastverlagerungen und dergleichen werden durch sechs Aktuatoren dynamisch ausgeglichen, die außerdem für gewollte Fluglageänderungen, wie Steig-, Sink- oder Kurvenflug benötigt werden. Die Aktuatoren sind vorzugsweise elektrisch betriebene umsteuer- und geschwindig­ keitsregelbare Gebläse, die jeweils nahe dem Ende der Längs- und Querachse an­ geordnet sind. Vier Aktuatoren an den Enden der Längs- wie der Querachse sind je in einem in vertikaler Richtung durch das ganze Luftschiff von oben bis unten durchgehenden Rohr angeordnet. Dadurch kann je nach Laufrichtung des Geblä­ ses an seinem Ort ein Auf- oder Abtrieb erzeugt werden, um so z. B. bei umge­ kehrter Laufrichtung an den entgegengesetzten Achsenenden eine Kippung oder bei gleicher Richtung einen bei gleichbleibender Normallage wirkenden Auftrieb oder Abtrieb zum Steigen oder Sinken des Luftschiffs zu erzeugen. Für die Um­ lenkungen des Luftschiffs um die Hochachse (Kurvenfahrt) sind im wesentlichen die auf den beiden Seiten des Luftschiffs in konventioneller Weise in Gondeln angeordneten Vortriebsmotoren mit Propellern einzusetzen, indem beispielsweise die auf der linken Seite angeordneten Propeller schnell, auf der rechten Seite lang­ sam laufen, um eine Rechtskurve zu fliegen, wobei selbstverständlich die an den Enden der Querachse angeordneten Aktuatoren eine zu Kurvenradius und Fahr­ geschwindigkeit passende Schräglage automatisch oder von Hand einstellen. Sollte sich bei der praktischen Erprobung ergeben, daß so keine ausreichend en­ gen Kurven gefahren werden können, so kann auch in der Nähe des vorderen und hinteren Aktuators je ein weiterer gleichartiger Aktuator in Form eines in horizontaler Richtung durch das Luftschiff laufenden Rohres mit Gebläse ange­ ordnet werden. Die Höhe dieser Aktuatoren sollte vorzugsweise soweit wie mög­ lich nahe der Höhe des Schwerpunktes liegen, gleichzeitig aber zur Verbesserung der Hebelwirkung möglichst nahe den Enden der Längsachse, also ein Kompro­ miß, der dem Einzelentwurf angepaßt werden muß. Die Lage der sechs Aktuato­ ren ist schematisch in Fig. 1a in Draufsicht, in Fig. 1b in Seitenansicht und in Fig. 1c in Frontalansicht dargestellt.

Für die Dimensionierung solcher Aktuatoren kann man nach Literaturangaben von einem spezifischen Schub eines einzelnen Aktuators (meist mit den engli­ schen Ausdrücken "ducted fan" oder "impeller" bezeichnet) von mindestens 30 N/kW (entsprechend rund 3 kg Auftrieb) ausgehen. Damit ergibt sich als sinnvol­ le Lösung, jeden der sechs Aktuatoren mit beispielsweise 33 kW Leistung auszu­ statten. So können die vier vertikal wirkenden Aktuatoren bei Start (Landung) ei­ nen Auftrieb (Abtrieb) von zusammen 400 kg bewirken, was für eine Steig-(Sink-) Geschwindigkeit von 2,4 m/s ausreicht. Natürlich ergibt sich diese Geschwindig­ keit wegen der großen trägen Masse des Luftschiffs erst nach einiger Zeit, wenn der Luftwiderstand des Luftschiffs z. B. beim Aufstieg mit steigender Geschwin­ digkeit dem Auftrieb des Luftschiffs durch die 4 Aktuatoren gerade das Gleich­ gewicht hält. Um eine Anschauung für die Dauer dieser Steigphase zu geben, sei hier eine kurze Tabelle mit dem Start bei t = 0 angegeben, wo hinter der Zeit t (in s) jeweils die erreichte Höhe h (in m) und Geschwindigkeit v (in m/s) ohne Be­ rücksichtigung des Luftwiderstands gegeben, da der für die Anfangsphase des Aufstiegs zunächst vernachlässigbar bzw. geringfügig ist: 0/0/0; 10/0,67/0,133; 60/24/0,8; 180/216/2,4. Das Luftschiff hat also nach etwa 5 min seine stationäre, durch den Luftwiderstand bestimmte konstante Steiggeschwindigkeit erreicht.

Entsprechend träge reagiert das Luftschiff auf die gegenläufigen horizontal lau­ fenden Aktuatoren, wenn eine Drehbewegung erzeugt werden soll. Für eine überschlägige Berechnung wurde das Trägheitsmoment J des Luftschiffs um die Hochachse als das einer gleichmäßig mit einer Masse M = 300.000 kg belegten Kreisscheibe mit dem Radius R berechnet, wobei R² = a.b genommen wird, zu J = ½M.R². Das durch die Aktuatoren erzeugte Drehmoment T ergibt sich für einen horizontalen Abstand der Aktuatoren von 60 m zu T = 2.1000 N.60 m. Dann ergibt sich die zeitliche Ableitung der Winkelgeschwindigkeit ω aus T = J.dω/dt. Die errechneten Werte ergeben dann den Drehwinkel (in Klammern dahinter den von der Bug- bzw. Heckspitze zurückgelegten Bogenweg. Nach 10 s: 0,60 (0,8 m), nach 1 min: 210 (28,8 m).

Diese Angaben mögen genügen, da sich nach dem angegebenen Vorgehen leicht andere Fälle, wie seitliche Translation bei gleichgerichteten horizontalen Aktuato­ ren oder die Kombination von statischem und dynamischen Auftrieb durch Ak­ tuatoren in ausreichender Näherung berechnen lassen. Auf jeden Fall zeigt sich, daß die für die Aktuatoren beispielhaft angegebenen Dimensionierungen für alle normalen Start-, Fahrt- und Landevorgänge ausreichend sind und wie sie abgeän­ dert werden können, um andere gewünschte dynamische Eigenschaften des Luft­ schiffs zu erzielen.

Ein besonderer Vorzug dieser dynamischen Steuerung ist die Tatsache, daß sie im wesentlichen geschwindigkeitsunabhängig wirkt, im Gegensatz zur konventionel­ len Steuerung durch Leitwerke mit Rudern, die bei Fahrtgeschwindigkeit null völlig unwirksam wird. Diese Eigenschaft der Aktuatoren hilft nicht nur, eine Un­ fallquelle zu vermeiden, die in der Geschichte der Luftfahrt eine unheilvolle Rolle gespielt hat, sondern ermöglicht auch die Präzisionslandungen, die für den Ein­ satz der weiter unten beschriebenen Ankervorrichtung besonders vorteilhaft ist.

Das Volumen des Luftschiffs EL 1 ergibt sich aus der Formel V = (4/3).π.a.b.c, wobei a = L/2, b = Q/2 und c = H/2 die Längen der Halbachsen sind. Es ergibt sich laut Tabelle 1 zu 80% größer als das von LZ 129, obwohl die Länge von EL 1 nur 61% der von LZ 129 gleichkommt, was sich auf die Manövrierfähigkeit be­ sonders bei Präzisionslandungen sehr günstig auswirkt.

Die obere Hälfte des Luftschiffs EL 1 (Volumen 196.350 cbm - mehr als das ge­ samte Traggasvolumen von LZ 129) ist mit permanent gefüllten und versiegelten Traggaszellen gefüllt, die beim Start soweit gefüllt sind, daß sie erst bei der ge­ wünschten Reisehöhe (z. B. 2500 m) prall mit Helium gefüllt sind (sogenannte Prallhöhe). Diese Gaszellen müssen aus so widerstandsfähigem Material gefertigt sein, daß sie auch noch bei etwa 1000 m größerer Höhe nicht platzen, sondern erst bei noch größerer Höhe die Sicherheits-Überdruckventile ansprechen und Gas ablassen, was aber bei umsichtiger Reiseführung niemals nötig sein sollte.

Das vierte Sechstel der Höhe des Luftschiffs, von oben gerechnet, wird von zwei übereinander angeordneten Passagierdecks eingenommen, während im darunter liegenden Teil des Luftschiffs, soweit nicht durch Maschinen, Laufgänge, Aufzü­ ge, Vorräte etc. eingenommen,weitere Gaszellen angeordnet sind, die allerdings im Gegensatz zu den oben liegenden Gaszellen an eine Helium-Verflüssi­ gungsanlage angeschlossen sind, die, wie weiter unten beschrieben, eine Auf­ triebsregelung während der Fahrt ermöglicht. Das maximale Fassungsvermögen dieser Gaszellen beträgt rund 80.000 cbm, so daß das Gesamtfassungsvermögen für Helium 275.000 cbm beträgt, was einen Gesamtauftrieb von 300 t ergibt. Durch die weiter unten beschriebene Helium-Verflüssigungsanlage kann dieser Auftrieb ganz nach Bedarf reduziert werden.

Die der Kugelgestalt nähere Form des EL 1 im Vergleich zum LZ 129 ergibt eine wesentlich günstigere Statik und wird im Verein mit der Verwendung neuerer Materialien wie CFK u. Kunststoffen erheblich das Nutzlast/Eigengewicht- Verhältnis verbessern und in die Gegend von 1,2 treiben können. Dadurch ist es auch möglich, das Luftschiff mit einer Metall-Außenhaut zu versehen, deren Ge­ wicht (Belag ¼ mm Duraluminium) zu etwa 20 t abgeschätzt wurde. Dadurch werden u. a. auch die starken Abtriebskräfte vermieden, wenn starke Regenfälle tuchbespannte Zeppeline eine oder mehrere Tonnen Regenwasser aufnehmen lie­ ßen. Bei geeigneter Befestigungsweise ist es durchaus auch unter Umständen vorteilhaft, die Außenhaut als tragendes Element in die Statik mit einzubeziehen und gegebenenfalls dicker und aus statisch leistungsfähigerem Material, z. B. Ble­ chen aus Titan oder Titan-Aluminium-Legierungen zu gestalten.

Über die ganze Ausdehnung der Passagierdecks zieht sich statt Blech eine groß­ flächige Verglasung aus einem extrem widerstandsfähigen, organischen Glas, z. B. Lexan®, das von ausreichender Dicke und an genügend vielen Stellen am Gerip­ pe verankert ist, um allen Belastungen standzuhalten. So ergeben sich großflächi­ ge Panoramafenster, die eine ungestörte Beobachtung des überflogenen Gebiets ermöglichen, was erheblich zu der Attraktivität einer Luft-Kreuzfahrt beiträgt.

Die beiden Passagierdecks sind so aufgeteilt, daß das obere Deck (Raumhöhe z. B. 4,5 m) für allgemein benutzte Einrichtungen (Speisesäle mit Küchen, allgemeine Salons, Spielsalons, Bars, Coffee-Shop etc.), das untere Deck (Raumhöhe z. B. 2,8 m) für die Kabinen und Suiten der Passagiere benutzt wird. Das obere Deck ent­ hält auch noch einen oder mehrere Räume für die Schiffsführung direkt an der vordersten Stelle des Bugs. Die Besatzung des Luftschiffs, Offiziere und Personal, sind jeweils in Kabinen untergebracht, die so nahe wie möglich an ihrem Ar­ beitsplatz angeordnet sind.

Die Aufteilung der Passagierkabinen sollte vorzugsweise so erfolgen, wie es bei modernen Kreuzfahrtschiffen üblich ist, nämlich beispielsweise bei 300 Passagie­ ren 150 Kabinen, wovon 2/3 (100 Kabinen) als Außenkabinen, 1/3 (50 Kabinen) als Innenkabinen ausgebildet sind. Von den Außenkabinen sollten etwa 10 als große Luxus-Suiten ausgestattet sein. Das obere Deck hat eine Fläche von rund 11.000 qm, das untere 10.000 qm, so daß pro Passagierkabine im Mittel rund 60 qm zur Verfügung stehen.

Die Besatzung sollte etwa 70 Personen umfassen (12 Schiffsführung und Technik, 23 Kabinenservice, 25 allgemeiner Service (Köche, Kellner etc.), 10 Unterhaltungs­ service (Animateure, Spielsalon-Personal)).

2. Fahren ohne Ballast und Gasverlust

Ballastabwurf und Gasablassen war bis­ her beim Betrieb eines Luftschiffs unverzichtbar. Zum einen wurde bisher der Start so bewirkt, daß nach Lösen der Verankerung des Luftschiffs zunächst Ballast abgeworfen wurde (zumeist Wasser), um ein ausreichend schnelles Steigen auf eine Höhe von 50 bis 100 m zu erreichen, wo dann die Vortriebsmotoren ange­ worfen wurden, um danach das Luftschiff mit einem Anstiegswinkel von etwa 100 durch dynamischen Auftrieb auf die Reisehöhe zu bringen. Durch Abnahme des Luftdrucks mit steigender Höhe dehnt sich das Traggas in den Gaszellen aus und erhöht somit den Auftrieb, bis er in der gewünschten Reisehöhe dem Ge­ wicht des Luftschiffs das Gleichgewicht hält und dieses dann in der horizontalen Normallage mit dem geringsten Widerstand weiterfahren kann. (Bei 10° An­ stellwinkel erhöht sich der aerodynamische Widerstand bei Ellipsoiden um etwa ein Drittel).

Entsprechend hat dann das Luftschiff einen zum Abstieg zu großen Auftrieb und kann i. a. nur durch dynamischen Abtrieb durch negativen Anstellwinkel nicht genügend schnell sinken, so daß nur Gasablassen übrigbleibt.

Des weiteren ergab sich bis kurz vor dem Ende der Großluftschiffe (etwa 1940) eine Schwierigkeit durch den Treibstoffverbrauch, indem nämlich in den Motoren der Luftschiffe der Treibstoff zu gasförmigen Verbrennungsprodukten verbrannt wurde, die in die Atmosphäre entwichen, so daß ein dem Gewicht der verbrauch­ ten Treibstoffe entsprechender Auftrieb entstand, der zunächst nur durch Ablas­ sen von Traggas kompensiert werden konnte. Zur Verdeutlichung dieser Fakten sei erwähnt, daß LZ 129 auf einer 100-stündigen Fahrt nach Brasilien 60 t Dieselöl verbrauchte. Da einerseits eine einwöchige Kreuzfahrt mit 16 Stunden täglicher Fahrzeit (8 Stunden für Exkursionen) einer Gesamtfahrzeit von 112 h entspricht, andererseits die Motorleistung von EL 1 etwa 80% höher, aber dafür der spezifi­ sche Dieselölverbrauch der Motoren (g pro kWh) heute erheblich geringer ist, kann man erwarten, daß auch bei EL 1 noch ein Verbrauch von etwa 80 t pro Kreuzfahrt entstehen dürfte. Das entspräche bei einfacher Kompensation durch Gasablassen einem Verlust von etwa 70.000 cbm Helium, was bei einem Preis von etwa z.Zt. DM 42 pro cbm einem finanziellen Verlust von etwa 3 Millionen DM entspricht, was untragbar ist. (Damals wurde allerdings der viel billigere Was­ serstoff benutzt).

Bei LZ 130, dem Schwesterschiff von LZ 129, konnte schließlich nach langen Vor­ arbeiten dieses Problem durch eine an sich schon alte Idee so gelöst werden, daß die Auspuffgase der Motoren durch eine Kühlanlage geleitet wurden, in der das Verbrennungswasser kondensierte und in die Ballastwassertanks geleitet wurde, wo es den Gewichtsverlust durch den Treibstoffverbrauch recht genau kompen­ sierte. Jedoch ergab sich ein Mehrgewicht durch die Kühlanlage von 4 t und ein Treibstoff-Mehrverbrauch von 2 t pro 100 Stunden Fahrt, so daß also 6 t weniger Nutzlast mitgeführt werden konnten. Trotzdem war diese Neuerung ein großer Fortschritt und hätte sich besonders dann vorteilhaft ausgewirkt, wenn es noch zu einer Helium-Füllung deutscher Zeppeline gekommen wäre, was allerdings durch das Ausfuhrverbot des amerikanischen Helium-Monopols unmöglich war.

Eine andere prinzipielle Möglichkeit zur Vermeidung von Heliumverlusten wird in der deutschen Offenlegungsschrift 28 14 309 kurz als Abstiegshilfe für ein phantastisch großes torusförmiges Luftschiff erwähnt, nämlich die Verflüssigung von Traggas durch eine im Luftschiff mitgeführte Gasverflüssigungsanlage, ohne ein Ausführungsbeispiel oder auch nur irgendwelche weiteren Erläuterungen zu geben. Im folgenden soll gezeigt werden, wie diese Möglichkeit tatsächlich in ei­ ner vorteilhaften Ausführung für Kreuzfahrt-Luftschiffe durchführbar ist.

Helium, das nach Gesetzesvorschrift allein noch als Traggas für bemannte Luft­ schiffe in Frage kommt, ist das am schwierigsten zu verflüssigende Gas. Praktisch kommt dafür, wenn es um große Gasmengen geht, nur ein Verfahren, nämlich die Kompression mit nachfolgender Abkühlung (unter Zuhilfenahme von flüssigem Stickstoff) und Dekompression unter externer Arbeitsleistung in Frage. Nach die­ sem Verfahren hat als führende Firma auf diesem Gebiet die Fa. Linde-Kryotech­ nik (Winterthur) in USA Anlagen mit einer Leistung von 2.400 l flüssigen Heli­ ums pro Stunde verwirklicht, wobei eine Antriebsleistung von 1850 kW benötigt wird. Die Erzeugung eines Liters flüssigen Heliums verbraucht insgesamt etwa 1 kWh, wobei der Verbrauch von flüssigem Stickstoff in diesem Prozeß bereits berücksichtigt ist. Mit diesen Angaben kann man ausrechnen, daß zum Ausgleich von 80 t Gewichtsverlust durch den Treibstoffverbrauch rund 62.000 cbm Heli­ umgas verflüssigt werden müßte. Das bedeutet, daß durch den Leistungsve­ brauch der Anlage aber ein Mehrverbrauch an Treibstoff von rund 12,5 t entsteht, der seinerseits durch weitere Verflüssigung von Helium kompensiert werden müßte, während die Verbrennungswasser-Rückgewinnungsanlage nur einen Treibstoff-Mehrverbrauch von 2,5 t hätte, der sich außerdem selbst kompensiert. Es steht deshalb fest, daß die Verwendung einer großen Helium-Verflüssi­ gungsanlage nur zum Zwecke der Gewichtsverlust-Kompensation des Treibstoff­ verbrauchs nicht sinnvoll ist und auch die neuen Luftschiffe eine Verbrennungs­ wasser-Rückgewinnungsanlage erhalten müssen.

Dagegen wird eine kleinere Helium-Verflüssigungsanlage von etwa 200 l/h bis etwa 500 l/h sehr wertvoll beim Fahren sein, wenn bei leichten Fall- oder Auf­ winden, Überwindung von Gebirgshöhen oder beim Durchfahren von Gegenden mit starken Schwankungen der atmosphärischen Temperatur kein Ballast abge­ worfen oder Gas abgelassen werden muß, aber ebenso auch als Lande- oder Starthilfe.

Selbst die kleinere Anlage von 200 l/h kann während der letzten fünf Stunden vor einer Landung z. B. einen Vorrat von 1 cbm flüssigen Heliums erzeugen, der wäh­ rend der Landung nützlich ist und zum Start bei seiner Verdampfung fast 1 t Auftrieb ergibt. Dazu muß mit Pumpen das flüssige Helium durch einen mit flüssigem Stickstoff "vorgeheizten" Verdampfungsraum geleitet werden, und an­ schließend durch einen nach Art eines Kühlers gebauten Wärmespeicher fließen, in dem z. B. auf 95° aufgeheiztes Wasser beim Durchströmen des kalten Heliums bis auf 200 abgekühlt wird. Dabei sind die erforderlichen 55 kWh einem Wärme­ speicherinhalt von nur einem halben cbm Wasser zu entnehmen, der in 5,5 h mit einem elektrischem Heizer von 10 kW wieder voll aufgeladen werden kann. Da 1 t rein statischen Auftriebs beim Start eine zusätzliche Steiggeschwindigkeit von 3,8 m/s ergibt (Tabelle 1), die in 1 min einen Höhengewinn von über 200 m Höhe ermöglicht, ist somit ein Senkrechtstart möglich.

Ähnlich bewirkt ein entsprechend großer Abtrieb bei der Landung eine hohe senkrechte Sinkgeschwindigkeit, die kurz vor der Landung durch die vier vertikal wirkenden Aktuatoren und kontinuierliches schnelles Verdampfen von flüssigem Helium bis auf null abgebremst werden kann.

Selbstverständlich ist eine solche Helium-Verflüssigungsanlage auch während der Fahrt wegen ihres geringen Leistungsbedarfs von etwa 200 kW (500 kW bei der erwähnten größeren Anlage) durch Ankopplung an ein Vortriebsmotorenpaar zu betreiben.

Eine vorausschauende Schiffsführung wird die topographischen und meteorolo­ gischen Gegebenheiten der nächsten 2 bis 3 Stunden zur Planung des Betriebs der Helium-Verflüssigungsanlage nutzen, um jederzeit den erforderlichen zusätzli­ chen Auftrieb oder Abtrieb zur Verfügung zu haben, da naturgemäß umso eher vorausgeplant werden muß, je kleiner die Anlage dimensioniert ist. Deshalb ist für kurzfristiger zu fällende Entscheidungen eine größere Anlage von etwa 500 l/h günstiger. Außerdem ist auf jeden Fall ein Vorratsgefäß von mindestens 10 cbm flüssigen Heliums vorzusehen, das bei normaler Fahrt zur Hälfte gefüllt sein sollte, um eine ausreichende Auf- oder Abtriebsreserve bereitzustellen.

Es soll nicht verhehlt werden, daß für das plötzliche Auftreten von erheblichen vertikalen Turbulenzen es immer noch nötig sein wird, einen Notballast für Schnellabwurf bereitzuhalten (bei LZ 129 waren dies 4 t Wasser) und auch not­ falls bereit zu sein eine (möglichst kleine) Gasmenge durch eng begrenztes Abbla­ sen zu opfern, falls nicht schnell genug eine ausreichende Menge Helium verflüs­ sigt werden kann, was umso eher nötig sein wird, je kleiner die Helium-Verflüssi­ gungsanlage ist. Ist jedoch das Turbulenzgebiet durchfahren, kann der evtl. zu starke Höhenverlust wieder durch Verdampfen von Helium kompensiert werden.

3. Landen und Verankern des Luftschiffs

Ein in der Luftschiffahrt von Anbe­ ginn bis heute nur sehr unbefriedigend gelöstes Problem ist die Verankerung von Luftschiffen während und nach der Landung. Ein gängiges Verfahren ist das Zu­ werfen von Manntauen aus dem Luftschiff an eine notwendigerweise vielköpfige Hilfsmannschaft, die es daraufhin an den beabsichtigten Ankerplatz zieht und es dort an fest in den Boden eingelassenen Pfosten vertaut. Anschließend wird das Luftschiff zum Schutz vor der Witterung (insbesondere vor Sturmböen) entweder mit einer Fahreinrichtung oder durch die Haltemannschaft vom ursprünglichen Ankerplatz in eine entsprechend große Halle überführt.

Eine andere gängige Methode ist die sogenannte "Verankerung am hohen Mast", bei der eine Einrastvorrichtung in der Bugspitze des Luftschiffs in ein entspre­ chendes Gegenstück an der Spitze eines z. B. 50 m hohen Mastes eingefädelt und eingerastet wird, wobei die Mastspitze frei drehbar ist, so daß sich das Luftschiff wie eine Wetterfahne im Wind frei um die Mastspitze drehen kann. Passagiere, Besatzung und Fracht gelangen über eine Laufbrücke vom Luftschiff in die Mast­ spitze, um dann mit einem Fahrstuhl im Mast auf den Erdboden zu gelangen. Diese beiden wichtigsten Verfahren mit mehreren Varianten sind ausführlich dargestellt in dem Buch von Peter Kleinheins (Hrsg): "Die großen Zeppeline", 2. Aufl., Düsseldorf, VDI-Verlag, 1996.

Es ist klar, daß diese Verfahren sehr kostenträchtig sind, einmal was die Investi­ tionen für die Einrichtungen am Landeplatz wie Hallen und Masten, andererseits was Personal- und Zeitaufwand anbetrifft. Wo aber diese Einrichtungen fehlen, ist ein Landen nur unter größten Schwierigkeiten und unter Inkaufnahme hoher Risiken möglich. Dies ist einer der wesentlichsten Punkte, weshalb bisher die Luftschiffahrt, insbesondere die mit großen Starrluftschiffen, die als einzige Luft­ schiffklasse überhaupt für Personen- und Frachtverkehr in größerem Umfang in Frage kommt, im wesentlichen so unwirtschaftlich war, daß sie in den letzten 50 Jahren keine Rolle mehr gespielt hat. Es ist weiterhin sofort einsichtig, daß sich die geschilderten Lande-Verfahren und -Einrichtungen nicht für Luftschiffe mit großen Passagierzahlen (z. B. EL 1 mit 300 Passagieren und 70 Personal) skalieren lassen und vor allem, daß diese Verfahren keinesfalls mehr den heutigen Sicher­ heitsvorschriften für den Personentransport nachkommen können. Das gilt auch für das Lande- und Verankerungsverfahren, das in den oben angeführten US-Pa­ tentschriften geschildert wird und sich wegen der fast ausschließlich verwandten Permanentmagnete nur für kleine Pralluftschiffe eignet, selbst da nur sehr be­ dingt, wie sich aus der Erfindungsbeschreibung leicht entnehmen läßt. Ein Elek­ tromagnet wird dort nur für die Verankerung am hohen Mast vorgeschlagen, wo­ bei der besagte Magnet an der Gummi-Außenhaut des Prall-Luftschiffs festge­ macht werden soll, also nur ein sehr kleines Gewicht und damit geringe magneti­ sche Kraft haben kann.

Hier wird im folgenden ein neues Verfahren für das Landen und Verankern von großen Passagier-Luftschiffen angegeben und die nötigen Einrichtungen dazu in verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen beschrieben, bei denen die oben geschilderten Schwierigkeiten völlig vermieden werden und einen Passa­ giertransport im großen Maßstab überhaupt erst ermöglichen.

Der erfinderische Gedanke ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Luftschiff auf einer ausreichend großen und dicken auf dem Erdboden aufliegen­ den oder mit ihm verbundenen Eisenplatte landet und durch zwei oder mehr mit dem Luftschiff fest verbundenen Elektromagnete vermittels Einschalten des Stroms für die Magnete kraftschlüssig mit dem Grund verbunden wird. In den weiter unten folgenden beispielhaften technischen Ausführungen der für dieses Verfahren notwendigen Einrichtungen wird in quantitativen Abschätzungen ge­ zeigt werden, daß sich das Verfahren tatsächlich und auch wirtschaftlich vorteil­ haft durchführen läßt. Die wesentlichste Voraussetzung hierfür ist, daß die Ab­ reißkräfte der Magnete so hoch sind, daß auch die stärksten zu erwartenden Windböen auf die wegen der großen Fläche besonders empfindlichen Breitseite kein Abreißen der Magnete von der Grundplatte bewirken können. Überdies muß auch die Lastverminderung z. B. durch das Aussteigen von Passagieren (bei 300 Passagieren von je 80 kg mit 20 kg Gepäck sind das 30 t Gewichtsverminde­ rung = Auftrieb) durch die Haltekräfte der Magnete kompensiert werden.

Das Landeverfahren ist dann so durchzuführen, daß das Luftschiff sich senkrecht über der Landeplattform schwebend unter der Wirkung der Aktuatoren dem Bo­ den bis auf etwa 1 m nähert, wo dann durch die Erhöhung des Stroms durch die Magnete eine beschleunigte Annäherung an die Bodenplatte erfolgt, aber eine Reihe von Stoßdämpfern mit progressiver Charakteristik, die um die Magnete herum angeordnet sind, ein weiches Aufsetzen garantieren, um die Struktur des Luftschiffs keinen übermäßigen Belastungen auszusetzen und den Passagieren und Mannschaften keine Unpäßlichkeiten zuzumuten. Diese Stoßdämpfer werden zur Landung ausgefahren und sind während der Fahrt eingezogen.

Die erfinderische Vorrichtung besteht aus den Magneten im Luftschiff und der Verankerungsplatte. Um eine ebene Fläche zu haben, auf der das Luftschiff bei der Landung aufsitzen kann, weicht die Oberfläche des EL 1 im untersten Bereich seiner Oberfläche etwas von der vollkommenen Ellipsoidform ab, indem parallel zur Mittelebene eine ebene elliptische Fläche mit einer großen Halbachse von et­ wa 12 m entsteht. Am vorderen und hinteren Ende dieser Fläche werden die bei­ den Magnete so eingebaut, daß deren magnetisch aktive Oberfläche genau bündig mit der eben beschriebenen Landefläche des EL 1 abschließt, so daß keinerlei zu­ sätzlicher Luftwiderstand entsteht. Bei diesen Magneten handelt es sich um Topfmagnete, die kommerziell als sogenannte Lasthebemagnete gefertigt sind. Die dazu weiterhin gemachten Angaben sind dem Katalog der Firma Wagner KG Magnetbau, 87751 Heimertingen, entnommen. So können z. B. zwei Magnete ein­ gebaut werden, die bei 1,35 m Durchmesser und 28 cm Höhe bei 1650 kg Eigen­ gewicht selbst bei einem Luftspalt von 4,5 mm zwischen aktiver Magnetebene und Verankerungsplatte eine Abreißkraft von 300 kN (entsprechend etwa 30 t Gewicht) aufweisen. Die dafür aufgenommene Erregerleistung beträgt bei Spei­ sung mit 220 V = gerade 8,8 kW. Bei dem oben erwähnten Aussteigen von 300 Pas­ sagieren entsteht ein Auftrieb von etwa 300 kN, während eine Seitenwindbö von 100 km/h Geschwindigkeit gerade 192 kN Seitendruck ergibt (Tabelle 1). Damit sind diese beiden Magnete vollkommen ausreichend zur magnetischen Veranke­ rung des EL 1 an der Verankerungsplatte.

Die Benutzung von mindestens zwei Magneten dieser Dimensionierung hat meh­ rere Vorteile. Wenn die elektrische Kontroll- und Speisevorrichtung für jeden Ma­ gneten getrennt aufgebaut ist, kann beim Ausfall oder Teilausfall eines Magneten doch mit hoher Wahrscheinlichkeit noch der normale Betrieb bis zur Beendigung einer allfälligen Reparatur der Einrichtung gesichert werden. Nach dem allge­ meinen Redundanzprinzip zur Erhöhung der Betriebssicherheit technischer Ein­ richtungen wäre diese Funktion noch besser durch die Verwendung von drei kleineren Magneten mit gleicher Leistungssumme zu erreichen, wie gleich noch ausgeführt wird.

Diese Anordnung mit mindestens zwei Magneten im Abstand von etwa 20 m er­ möglicht auch das Aus- und Einsteigen von Passagieren mit Herzschrittmachern und solchen, die magnetisch empfindliche Geräte wie Notebooks oder Kassetten­ recorder mit sich führen, ohne Gefahr von Personen- oder Sachschäden, wenn die Aussteigöffnung in der Mitte zwischen den Magneten außerhalb von deren Streu­ feldbereich angeordnet wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung benutzt drei kleinere Magnete mit dem bereits oben erwähnten Sicherheitszuwachs gegenüber zwei Magneten. Ein weite­ rer Vorteil besteht in der Verringerung des, wenn auch geringen Risikos durch das bei einer heftigen Seitenbö entstehende Kippmoment, da dieses ja auf der ganzen Seitenfläche entsteht, weil bei sinnvoller Anordnung der Magnete dieses Moment voll aufgenommen werden kann. Eine solche Anordnung ist zweckmä­ ßigerweise so ausgeführt, daß ein Magnet am hinteren Ende der Landefläche des Luftschiffs (wie bei der Zwei-Magneten-Anordnung) positioniert wird, während die beiden anderen Magnete jeweils im gleichen Abstand rechts und links von der Mittellinie am Rande der Landefläche und ungefähr 3 m hinter deren vorderem Ende positioniert werden. Für diese Anordnung wären aus dem Katalog der oben erwähnten Firma die mit einem Durchmesser von 1,000 m und einer Abreißkraft von 192 kN bei 3 mm Luftspalt und 700 kg Eigengewicht vorzusehen. Dadurch ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch, daß die Dicke der Verankerungsplatte wesentlich geringer sein kann. Als optimale Dicke ist etwa ein Zwölftel des Durchmessers der Magnete anzusehen, so daß auf diese Weise ¼ des Eisenge­ wichts der Verankerungsplatte im Vergleich zur Anordnung mit zwei Magneten eingespart würde. Es ist klar, daß man diese Argumentation auf eine größere Zahl von Magneten ausdehnen kann. Die Optimierungsaufgabe kann nur im kon­ kreten Einzelfall bei vorliegendem Pflichtenheft nach dem hier angegebenen Vor­ gehen gelöst werden. So kann außerdem die Verwendung von mehreren kleine­ ren Magneten die statische Aufgabe der ausreichenden Befestigung der Magnete im Gerippe des Luftschiffs erheblich erleichtern. Diese Aufgaben können in viel­ fältiger Art durchgeführt werden, ohne das hier abgesteckte Gebiet der Erfindung zu verlassen.

Als Verankerungsplatte genügt eine aus Teilen vor Ort zusammengesetzte und zweckmäßigerweise einbetonierte kreisförmige ebene Platte aus kohlenstoffar­ mem Stahl (z. B. St 34 oder St 37) mit der oben angegebenen Dicke in Abhängig­ keit vom Magnetdurchmesser und mit einem Durchmesser von ungefähr 30 m. Dieser Durchmesser garantiert bei einem äußersten Abstand der Magnete von dem Mittelpunkt der Landefläche des Luftschiffs eine ausreichende Rangierfrei­ heit von ungefähr 5 m nach allen Richtungen, was eine ohne weiteres zu errei­ chende Präzision der Landung nach dem oben angegebenen Verfahren bedeutet. Die Oberfläche wird zweckmäßigerweise mit beispielsweise Tagesleuchtfarbe gestrichen, um die Ortung und Landung visuell zu unterstützen, obwohl das wohl im Normalfall wegen des Einsatzes von Radarsensoren nicht nötig sein dürfte.

Statt die Verankerungsplatte auf festen Boden zu legen, ist es selbstverständlich auch möglich, sie verankerten und miteinander verbundenen Pontons aufzulegen. Die so entstehende Plattform kann längs eines Hafenkais verankert werden und z. B. das leichte Umsteigen von Passagieren zwischen Kreuzfahrt-Luftschiff und Kreuzfahrtschiff zu gestatten.

Die Vorteile des Verfahrens unter Ausnutzung der besonderen Eigenschaften der beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind offensichtlich. Vor allem entfallen alle aufwendigen Installationen am Landeplatz bis auf eine einfache Verankerungsplatte, sowie jegliches Bodenpersonal, so daß auch völlig abgelegene Punkte auf dem größten Teil der Erdoberfläche zur Landung benutzt werden können. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit eines Luftschiffbetriebs ganz außerordentlich erhöht, zum anderen wird die Sicherheit der Verankerung durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen Luftschiff und Verankerungsplat­ te gegenüber den bisherigen, oben geschilderten Verfahren erheblich erhöht, da die für jedes Luftschiff leicht angebbare Haltekraft gegen Auftriebsänderungen und Winddruck mit einem ausreichenden Sicherheitsfaktor elektromagnetisch eingehalten werden können.

Vergleich LZ 129 mit EL 1

Vergleich LZ 129 mit EL 1

Claims (16)

1. Kreuzfahrt-Luftschiff, dadurch gekennzeichnet, daß

• - es die Form eines Ellipsoids mit drei aufeinander senkrecht stehenden, unter schiedlich langen Achsen besitzt,
• - keine Leit-und Ruderflächen aufweist,
• - durch Aktuatoren in der Lage dynamisch geregelt und gesteuert wird,
• - eine Helium-Verflüssigungsanlage enthält,
• - sowie eine elektromagnetische Ankereinrichtung besitzt.

2. Kreuzfahrt-Luftschiff nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Längenverhältnisse von Längsachse L, Querachse Q und Hochachse H sich vorzugsweise verhalten sollen gemäß L:Q:H = 3 : 2 : 1 mit einem bevorzugten Wert von L = 150 m, wenn das Luftschiff für eine Passagierzahl von etwa 300 Personen entworfen wurde.

3. Kreuzfahrt-Luftschiff nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - es 6 Aktuatoren besitzt, die vorzugsweise aus elektrisch betriebenen, umsteuer- und geschwindigkeitsregelbaren Gebläsen mit etwa 30 bis 50 kW elektrischer Leistung bestehen und in der Nähe der Enden von Längs- und Querachse ange­ ordnet sind, wobei vier dieser Aktuatoren in je einem in vertikaler Richtung von oben bis unten durchgehenden Rohr, dagegen zwei nahe den Enden der Längs­ achse in das Luftschiff in horizontaler Richtung durchlaufenden Rohren ange­ bracht sind.

4. Kreuzfahrt-Luftschiff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die obere Hälfte des Luftschiffs ganz durch Gaszellen ausgefüllt wird, die ihrer­ seits permanent mit Helium von solchem Druck gefüllt sind, daß die Prallhöhe des Luftschiffs identisch mit der normalen Reisehöhe ist, aber die Sicherheits- Überdruckventile so eingestellt sind, daß sie erst bei Erreichen einer beispielswei­ se 1000 m größeren Höhe ansprechen, deren Luftdruck aber noch deutlich unter dem Berstdruck der Gaszellen liegen muß,
• - ferner in der unteren Hälfte des Luftschiffs, soweit es nicht von den Passagier­ decks, Maschinen, Vorräten und Ähnlichem eingenommen wird, noch weitere mit Helium gefüllte Gaszellen enthält, die an eine Helium-Verflüssigungsanlage mit dem dazugehörigen Vorratsgefäß für flüssiges Helium angeschlossen sind und nach Bedarf mehr oder weniger stark mit gasförmigem Helium aufgefüllt werden können.

5. Kreuzfahrt-Luftschiff nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Volumen des Luftschiffs im vierten Sechstel seiner Höhe von oben an ge­ zählt durch zwei übereinander liegende Passagierdecks ausgefüllt wird, wobei das obere Deck mit einer größeren Raumhöhe von beispielsweise 4,5 m für allge­ mein benutzte Einrichtungen (Speisesäle mit Küchen, allgemeine Aufenthalts­ räume, Spielsalons, Bars) sowie an der Bugspitze die Räume für die Schiffsfüh­ rung, dagegen das untere Deck mit einer geringeren Raumhöhe von beispielswei­ se 2,8 m für die Kabinen und Suiten der Passagiere mit zugehörigen Gängen, Treppen und Aufzügen benutzt wird, wobei Kabinen für die Besatzung des Kreuzfahrt-Luftschiffs jeweils so nah wie möglich beim zugehörigen Arbeitsplatz angeordnet sind.

6. Kreuzfahrt-Luftschiff nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• - es mit Ausnahme der Passagierdecks eine Außenhaut aus Metall, vorzugsweise aus dünnem Duraluminium oder einer vergleichbaren Legierung besitzt, wäh­ rend die Passagierdecks von der Außenwelt durch eine dickere, großflächige Panorama-Verglasung aus extrem widerstandsfähigem organischen Glas wie bei­ spielsweise Lexan getrennt werden.

7. Kreuzfahrt-Luftschiff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Außenhaut des Luftschiffs als tragendes Element in die Statik mit einbezo­ gen wird, indem dickere Bleche aus leistungsfähigerem Material wie Titan oder Titan-Aluminium-Legierungen verwendet werden.

8. Kreuzfahrt-Luftschiff nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• - es für eine Höchstgeschwindigkeit von etwa 110 km/h und eine Reisegeschwin­ digkeit von 100 km/h ausgelegt ist, indem vorzugsweise 4 Vortriebsmotoren mit Schubpropeller und einer Gesamtleistung von 4800 kW verwendet werden.

9. Anwendung einer Helium-Verflüssigungsanlage zum Betrieb eines Kreuzfahrt- Luftschiffs nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Helium-Verflüssigungsanlage mit einer Verflüssigungsleistung von etwa 200 bis 500 l/h benutzt wird, die einen Vorratstank von mindestens 10 cbm flüssi­ gen Heliums besitzt, der bei normaler Fahrt immer etwa zur Hälfte gefüllt sein sollte und überdies zur schnellen Verdampfung des Heliums mit einem Wärme­ speicher in Form eines heißwassergefüllten Kühlers von mindestens einem halben Kubikmeter Heißwasser Inhalt verbunden ist, so daß bei Bedarf für mehr Auftrieb schnell flüssiges Helium über den Wärmespeicher verdampft und in die verbun­ denen Gaszellen gefüllt werden kann, während bei Bedarf für mehr Abtrieb durch die Helium-Verflüssigungsanlage weiter Helium verflüssigt wird, wobei der Leistungsbedarf der Anlage von etwa 200 bis 500 kW, je nach Größe der An­ lage, auch durch Ankopplung an einen oder mehrere der Vortriebsmotoren ge­ deckt werden kann.

10. Verfahren für das Landen und Verankern von Kreuzfahrt-Luftschiffen nach An­ spruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Luftschiff auf einer ausreichend großen und dicken auf dem Erdboden auf­ liegenden oder mit ihm verbundenen Eisenplatte landet und durch zwei oder mehr mit dem Luftschiff verbundenen Elektromagneten durch Einschalten des Stroms durch die Magnete kraftschlüssig mit dem Grund verbunden wird, wobei diese Magnete so dimensioniert sein müssen, daß die Summe ihrer Abreißkräfte (definiert nach VDE 0580) höher ist als die Summe der Lastverminderung durch das Aussteigen aller Passagiere plus den höchstmöglichen Winddrücken durch Sturmböen.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• - sie aus den mindestens zwei Magneten im Luftschiff und aus der Veranke­ rungsplatte am Boden besteht und beide Teile so dimensioniert sind, daß sie op­ timal zusammenwirken.

12. Magnete nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

• - sie als Topf-Elektromagnete (sogenannte Lasthebemagnete) ausgebildet sind, de­ ren magnetisch aktive Unterfläche bündig mit der Unterfläche des Luftschiffs ab­ schließt, wobei diese Unterfläche zur Ausbildung als Landefläche des Luftschiffs dadurch entsteht, daß die Oberfläche des Luftschiffs im untersten Bereich so von der vollkommenen Ellipsoidfläche abweicht, daß parallel zur Mittelebene des Luftschiffs eine ebene elliptische Fläche mit einer großen Halbachse von etwa 12 m entsteht, an deren vorderen und hinteren Ende je ein Magnet fest in das Luft­ schiff eingebaut werden,
• - ferner diese Magnete je eine Abreißkraft von etwa 300 kN aufweisen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß

• - als besonders vorteilhaft eine Anordnung von drei kleineren Magneten von je et­ wa 200 kN Abreißkraft so gestaltet ist, daß ein Magnet am hinteren Ende der oben erwähnten Landefläche des Luftschiffs (wie bei der Zwei-Magneten-Anordnung) positioniert wird, während die beiden anderen Magnete jeweils im gleichen Ab­ stand rechts und links von der Mittellinie am Rande der Landefläche und unge­ fähr 3 m von deren vorderen Ende positioniert werden.

14. Anordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Aus- und Einsteigeeinrichtung des Kreuzfahrt-Luftschiffs für Passagiere und Besatzung etwa in der Mitte zwischen den Elektromagneten so angeordnet wird, daß auch Passagiere mit Herzschrittmachern und solche, die magnetisch empfind­ liche Geräte wie Notebooks oder Kassettenrecorder mit sich führen, ohne Gefahr von Personen- oder Sachschäden außerhalb des Streufelds der Magnete passieren können.

15. Verankerungsplatte nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche da­ durch gekennzeichnet, daß

• - die Verankerungsplatte eine aus Teilen vor Ort zusammengesetzte ebene Platte aus kohlenstoffarmem Stahl, beispielsweise St 34 oder St 37, ist, deren Dicke min­ destens einem Zwölftel des Durchmessers der verwendeten Magnete entsprechen sollte und einen Mindestdurchmesser hat, so daß für jeden der verwendeten Ma­ gnete bei perfekter Landung noch eine Entfernung vom Rand der Verankerungs­ platte von ungefähr 5 m als Rangierfreiheit bei der Landung bleibt, beispielsweise also für die obigen Ausführungen einen Durchmesser von 30 m,
• - diese bei genügendem Gesamtgewicht einfach auf den Boden des Landeplatzes aufgelegt oder sonst z. B. durch Einbetonieren im Boden fest verankert wird.

16. Verankerungsplatte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Verankerungsplatte auf einer aus verankerten und miteinander verbundenen auf Wasser schwimmenden Pontons bestehenden Plattform aufgelegt und gege­ benenfalls mit ihr fest verbunden wird.