-
Die
Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug mit einem bestimmten Volumen
und Gewicht, das leichter ist als dasselbe Volumen umgebender Luft,
bestehend aus miteinander verbundenen, ballonartigen Auftriebskörpern, die
einen inneren Raum begrenzen, der größer ist als das Volumen eines
einzelnen Auftriebskörpers.
-
Die
Erfindung bezieht sich somit auf ein Luftfahrzeug, das nach Art
von Fesselballons, frei fliegenden Ballons und Zeppelinen den erforderlichen Auftrieb
dadurch erhält,
dass es bei einem bestimmten Volumen ein Gewicht hat, das leichter
ist als dasselbe (das verdrängte)
Volumen umgebender Luft. Es sind auch bereits Überlegungen angestellt worden,
ein derartiges Luftfahrzeug aus mehreren miteinander verbundenen,
ballonartigen Auftriebskörpern
herzustellen, die ein Gas enthalten, das leichter ist als die umgebende
Luft und einen inneren Raum begrenzen, der größer ist als das Volumen eines
einzelnen Auftriebskörpers.
Die aus den Auftriebskörpern
bestehende Einheit hat jedoch normalerweise eine sehr instabile
Form.
-
Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Luftfahrzeug der
eingangs genannten Art zur Verfügung
zu stellen, das auch unter wechselnden Belastungen, z. B. durch
Wind und Fracht, seine vorbestimmte Form im wesentlichen konstant
beibehält.
-
Vorstehende
Aufgabe wird erfindunsgemäß dadurch
gelöst,
dass der innere Raum einen Spannkern enthält, an dem Spannseile und/oder
Speichen verankert sind, die an die Auftriebskörper umgebenden Netzen angreifen
und die Auftriebskörper
miteinander verspannen.
-
Das
neu vorgeschlagene Luftfahrzeug kann selbst bei großem Gesamtvolumen
kostengünstig aus
einer Vielzahl kleiner Auftriebskörper zusammengesetzt werden
und behält
dennoch in gleicher Weise wie z. B. ein Zeppelin unter wechselnder
Last seine vorbestimmte Form, weil die einzelnen Auftriebskörper durch
die Spannseile und/oder Speichen mit Bezug auf den Spannkern radial
fixiert sind und durch gegenseitigen Andruck infolge ihres Innendrucks
fest gegen die jeweils benachbarten Auftriebskörper angepresst, also insgesamt
miteinander stark verspannt werden können.
-
In
der in der Praxis bevorzugten Ausführung sind die miteinander
verspannten, ballonartigen Auftriebskörper aneinander grenzend auf
einer Kugel- oder Teilkugelfläche
angeordnet. Dabei haben zweckmäßigerweise
die Auftriebskörper
jeweils in der mit Bezug auf die Kugel- oder Teilkugelfläche radialen
Richtung eine kleinere Querabmessung als in einer quer zur radialen
Richtung liegenden Richtung. Besonders bevorzugt sind ballonartige
Auftriebskörper,
die im wesentlichen die Form abgeflachter, runder oder polygonaler
Kissen, ähnlich
Pfannkuchen haben.
-
Die
Auftriebskörper
müssen
nicht unbedingt dieselbe Größe haben.
Frei bleibende Spalte zwischen jeweils drei aneinander grenzenden
Auftriebskörpern
können
beseitigt oder minimiert werden, wenn in bevorzugter Ausführung der
Erfindung auf der Kugel- oder Teilkugelfläche, wie bei Lederflecken eines
Fußballs,
kleinere Auftriebskörper
von größeren Auftriebskörpern umgeben
sind. Vorteilhaft ist insbesondere eine Anordnung der Auftriebskörper derart,
dass jeweils ein kleinerer runder oder fünfeckiger Auftriebskörper von
fünf größeren runden
oder sechseckigen Auftriebskörpern
umgeben ist. Spalte zwischen benachbarten, ballonartigen Auftriebskörpern lassen
sich auch z. B. durch mit diesen verklebte oder verschweißte Folienabschnitte
oder durch zwickelförmige,
ballonartige Auftriebszwischenkörper
dicht verschließen,
so dass der große
innere Raum, der von den Auftriebskörpern umgeben ist, ein Gas
enthalten kann, das leichter als die umgebende Luft ist. Beispielsweise
besteht die Möglichkeit,
alle oder einen Teil der Auftriebskörper ganz oder teilweise mit
Druckluft, Helium oder Wasserstoff zu füllen, während der große innere
Raum vorzugsweise erwärmte
Luft enthält,
die infolge der Erwärmung
ebenfalls leichter ist als die umgebende Luft. Die Erwärmung der
Luft im inneren Raum kann wie bei Heißluftballons mittels eines
Heizgeräts
und/oder durch die Energie der Sonnenstrahlen erfolgen. Zu diesem Zweck
können
in geeigneter Weise die Auftriebskörper teilweise aus lichtdurchlässigen und
schwarzen Folien hergestellt werden. Es versteht sich, dass der Warmluft
enthaltende große
innere Raum nicht rundum hermetisch abgedichtet sein muss, sondern
wie ein Heißluftballon
eine untere Öffnung
haben kann, durch welche hindurch die Luft mittels eines Heizgeräts erwärmt wird.
-
Als
Spannkern kommt in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung eine
in ihrem Innenraum nutzbare Hohlkugel in Frage. Diese Hohlkugel
ist vorzugsweise wiederum durch auf einer Kugelfläche angeordnete,
weitere Auftriebskörper
gebildet, die kleiner als die äußeren Auftriebskörper und
z. B. durch wenigstens ein Netz fest miteinander verbunden und verspannt
sind. Im übrigen
kann der Innenraum des Spannkerns als Nutz- oder ggf. Aufenthaltsraum ausgestaltet
und zu diesem Zweck mit einer entsprechenden Steuerung der Zustandsbedingungen
der darin enthaltenen Luft versehen sein. In entsprechender Weise
kann ein solcher Raum auch in wenigstens einem der äußeren Auftriebskörper eingerichtet
werden.
-
Um
besonders große
Luftfahrzeuge für
hohe Traglasten zu erhalten, können
mehrere Luftfahrzeuge der vorstehend beschriebenen Art am Umfang fest
miteinander verbunden werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit,
mehrere Luftfahrzeuge der vorstehend beschriebenen Art kettenartig über lange
Verbindungsseile fest miteinander zu verbinden. Auf diese Weise
braucht bei einem Luftfahrzeug nach Art eines Fesselballons das
oberste Luftfahrzeug nur das Verbindungsseil zum nächsten unter ihm
angeordneten Luftfahrzeug zu tragen und kann eine entsprechend größere Nutzlast
aufnehmen. Alternativ könnte
bei gleicher Nutzlast und Reißfestigkeit
des Seils eine größere Steighöhe erreicht
oder ein Seil geringerer Reißfestigkeit
verwendet werden.
-
Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine
Ansicht des Innenraums eines aus zeichnerischen Gründen etwa
mittig aufgetrennten, insgesamt im wesentlichen kugelförmigen Luftfahrzeugs
mit einem im inneren Raum angedeuteten Spannkern;
-
2 eine
Seitenansicht eines Luftfahrzeugs nach 1, bestehend
aus auf einer Kugelfläche
angeordneten Auftriebskörpern;
-
3 eine
partielle Seitenansicht auf die Außenflächen eines Teils der Auftriebskörper des
Luftfahrzeugs nach 2;
-
4 eine
partielle Seitenansicht auf die Innenflächen der Gruppe von Auftriebskörpern nach 3;
-
5 einen
vereinfachten Querschnitt durch ein Luftfahrzeug, bei dem auf einer
Kugelschale angeordnete Auftriebskörper jeweils selbst wieder
aus einer Vielzahl kugelschalenförmig
angeordneter Auftriebskörper
bestehen;
-
6 eine
Seitenansicht eines Luftfahrzeugs, bei dem mehrere kleinere erfindungsgemäß aufgebaute
Luftfahrzeuge durch Netzverbindungen miteinander zu einem größeren Luftfahrzeug
verbunden sind, und
-
7 eine
Seitenansicht von mehreren kettenartig durch Seile miteinander verbundenen
Luftfahrzeugen.
-
Das
in 1 dargestellte Luftfahrzeug besteht aus einer
Vielzahl von Auftriebskörpern 10,
die im Beispielsfall kugelschalenförmig angeordnet sind, aber
auch insgesamt z. B. ein Ellipsoid bilden können. Um den Blick in den von
den Auftriebskörpern 10 umgrenzten
Innenraum freizugeben, ist nur etwa die Hälfte der vorhandenen Auftriebskörper 10 gezeigt.
Sie sind, wie dargestellt, rund und in der mit Bezug auf den Mittelpunkt
der kugelförmigen
Anordnung radialen Richtung abgeflacht, so dass sie eine Form ähnlich wie
ein Pfannkuchen haben.
-
Jeder
der Auftriebskörper 10 ist
von einem nur angedeuteten Netz 12 umgeben. Im Zentrum
des von den Auftriebskörpern 10 umgrenzten
inneren Raums 14 befindet sich ein Spannkern 16,
der im Beispielsfall auch wieder aus einer Vielzahl von Auftriebskörpern bestehen
kann. Der Spannkern 16 könnte aber auch zum Beispiel
die Form einer geschlossenen oder gelochten Hohlkugel aus Metall oder
Kunststoff oder eines Seilknotens haben. Die die Auftriebskörper umgebenden
Netze 12 sind über Spannseile 18 oder
Speichen mit dem Spannkern 16 verbunden. Beim Zusammenbau
des Luftfahrzeugs werden die Spannseile 18 oder Speichen,
die sich im Beispielsfall im wesentlichen radial erstrecken, so gespannt
und die Auftriebskörper 10 dadurch
soweit radial nach innen gezogen, dass sie in ihrer Anordnung auf
einer Kugelschale bzw. Oberfläche
eines anderen Hohlkörpers
fest gegen die angrenzenden Auftriebskörper 10 gepresst werden.
Auf diese Weise erhalten die ballonartigen Auftriebskörper mit
ihrer flexiblen Hülle
eine stabile Lage.
-
Wenn
die Auftriebskörper 10 zusammen
nur eine Teilkugel bilden, sollte zur Abstützung der die Öffnung des
Innenraums 14 begrenzenden Auftriebskörper 10 ein steifer
Boden oder ein Gestänge vorhanden
sein, der bzw. das ebenfalls über
Spannseile mit dem Spannkern 16 verbunden ist.
-
Bei
Verwendung runder Auftriebskörper 10 bleibt
jeweils zwischen drei aneinander anliegenden Auftriebskörpern 10 ein
freier Spalt 20, der normalerweise eine Öffnung des
inneren Raums 14 darstellt. Wenn der innere Raum 14 Transportzwecken dient oder
ein Gas, das leichter ist als die umgebende Luft, aufnehmen soll,
können
die Spalte 20 durch zwickelförmige Folienstücke oder
ballonartige Auftriebszwischenkörper
verschlossen werden, die mit den angrenzenden Auftriebskörpern 10 dicht
verklebt oder verschweißt
bzw. durch das Netz 12 verbunden werden können.
-
Wenn
der abgedichtete innere Raum 14 mit erwärmter Luft gefüllt wird,
besteht die Möglichkeit, den
Innenraum des hohlkugelförmigen
Spannkerns 16, der ebenfalls abzudichten ist, und/oder
wenigstens einen der Auftriebskörper 10 als
Aufenthalts- oder Frachtraum zu nutzen.
-
Es
versteht sich, dass die Auftriebskörper 10 nicht unbedingt
in einer hohlkugelförmigen
Anordnung miteinander verspannt sein müssen. Die äußere Form der durch die verspannten
Auftriebskörper 10 gebildeten
Einheit kann z. B. auch im wesentlichen ein Ellipsoid oder ein anderer
Hohlkörper
sein.
-
In 2 ist
ein Fahrzeug der vorstehend im Zusammenhang mit 1 beschriebenen
Art in Seitenansicht dargestellt. Man erkennt, dass in diesem Fall
die Auftriebskörper 10 so
angeordnet sind, dass jeweils ein kleinerer Auftriebskörper 10' von 5 größeren Auftriebskörpern 10'' umgeben ist. Dadurch ergibt sich
eine dichte Packung der Auftriebskörper mit minimalen Zwischenräumen. Wie
in 2 angedeutet, verformen sich die miteinander verspannten
Auftriebskörper 10 im
wesentlichen derart, dass jeweils der kleinere Auftriebskörper 10' zu einem regelmäßigen Fünfeck und
jeder größere Auftriebskörper 10'' im Umriss zu einem regelmäßigen Sechseck
verformt werden, wenn sie nicht schon von vorneherein so geformt
sind. Dies entspricht der Form von Lederstücken eines Fußballs.
-
3 und 4 zeigen
teilkugelförmige
Anordnungen von Auftriebskörpern 10,
wobei gemäß 4 der
Spannkern 16 als Knotenpunkt der zu den Auftriebskörpern 10 führenden
Spannseile ausgebildet ist.
-
5 zeigt
eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dahingehend, dass an Stelle
der ballonartigen Auftriebskörper 10 jeweils
verspannte Gruppen von Auftriebskörpern 10 gemäß 1 vorhanden sind.
Dargestellt ist nur die Verspannung der auch wieder auf einer Kugelschalenfläche angeordneten Gruppen 22 von
Auftriebskörpern 10 mit
einem Spannkern 16' über Spannseile 18'. Nicht dargestellt ist,
dass jede mit 22 bezeichnete Gruppe von Auftriebskörpern 10 in
sich auch wieder so verspannt ist, wie in 1 gezeigt.
Man erkennt, dass sich auf diese Weise aus verhältnismäßig kleinen einzelnen Auftriebskörpern 10 sehr
große
Luftfahrzeuge zusammensetzen lassen. Die einzelnen Auftriebskörper 10 können z.
B. einen Durchmesser von etwa 2 bis 60 m haben.
-
6 zeigt,
dass mehrere Gruppen 22 von Auftriebskörpern gemäß 1 und 2 auch
in anderer Weise als durch zentrale Verspannung gemäß 5,
nämlich
durch seitliches Anlagern und Netzverbindungen zu einem größeren Luftfahrzeug
miteinander verbunden werden können.
Anstelle der Gruppen 22 könnten auch Anordnungen gemäß 5 vorhanden
sein.
-
Als
weitere Ausführungsvariante
veranschaulicht 7 eine kettenförmige Anordnung
von im Beispielsfall vier Luftfahrzeugen gemäß 1 und 2 bzw.
Gruppen 22 von Auftriebskörpern 10 durch Verbindung
mittels Seilen 24. Auch hier könnten an die Stelle der Gruppen 22 Anordnungen
nach 5 treten.
-
Es
versteht sich, dass diese Verbindungsseile 24 entweder
an den Netzen 12 der Auftriebskörper 10 oder an den
Spannkernen 16 angreifen und sehr viel länger sein
können
als in 7 im Verhältnis
zur Größe der Luftfahrzeuge
dargestellt.