DE4009763A1 - Flugboot mit statischer auftriebswirkung durch luftverdraengung mittels grossvolumiger leichter bauweise und entlueftung von in den flugkoerper integrierten grossvolumigen luftkammern - Google Patents

Description

Stand der Technik und Kritik zur Technik heutiger Flugzeuge

Die heutigen Düsenflugzeuge, aber auch Propeller- und Rotorflugzeuge, sind Verbraucher erheblicher Mengen von Treibstoff und belasten die Umwelt durch Lärm, Luftverschmutzung und/oder lange Start- und Landebahnen. Solche Verkehrsflugzeuge sind auch praktisch nicht zu schützen gegen Anschläge in der Luft, z. B. Bombenanschläge. In USA werden seit geraumer Zeit Versuche durchgeführt, durch große Fallschirme das Absturzrisiko herkömmlicher Flugzeuge (auch moderner Düsenverkehrsflugzeuge) zu reduzieren. Der Aufwand dafür ist technisch und kostenmäßig erheblich. Hinsichtlich Treibstoffbilanz und Umweltfreundlichkeit bietet das Prinzip der mit Leichtgas gefüllten Flugboote (Zeppeline) Vorteile. Durch deren schwerfällige Manövrierfähigkeit und verhältnismäßige Gefährdung wegen nicht auszuschließender Gasentzündungen konnten die anfänglichen Erfolge z. B. der deutschen Zeppeline nicht fortgesetzt werden.

Die Offenlegungsschrift DE 31 44 051 A1 vom 03. 11. 81/26. 05. 83 beschreibt einen "vakuumgepumpten Hohlkörper", der "in der Atmosphäre einen Auftrieb besitzt". Jedoch läßt die Beschreibung der erforderlichen Technik zur praktischen Umsetzung des angemeldeten Prinzips annehmen, daß der dort aufgezeigte Weg nicht zu verwirklichen ist, insbesondere auch nicht, wie ausgesagt, mit "allen bisher verwendeten Flugmaschinen wie Segelflugzeugen, Motorflugzeugen, Düsenflugzeugen, Hubschraubern, Luftkissenfahrzeugen und Luftschiffen". Patentanspruch Nr. 3, letzter Satz, und Anspruch Nr. 5 dieser Schrift verleiten einen Konstrukteur zu dem Schluß, als ob durch eine Verringerung des Innendrucks in einem Hohlkörper bzw. durch völlige Beseitigung des Innendrucks ein solcher Körper zum Schweben in der Atmosphäre gebracht werden kann, so auch jedes Düsenflugzeug, wenn alle Hohlräume "vakuumgepumpt" werden und dadurch der Innendruck völlig beseitigt wird. Es gilt jedoch, daß bei einem ruhenden Körper, der also nicht durch seine relative Bewegung zur Atmosphäre einen Auftrieb erhält, ausschließlich das Verhältnis des Gewichts des Flugkörpers zum Gewicht der von diesem Flugkörper verdrängten Umgebungsluft für den Auftrieb maßgeblich ist. Das bedingt unter Berücksichtigung des Gewichtes der verwendeten Werkstoffe großvolumige Flugkörper, die allein schon wegen ihrer erforderlichen beträchtlichen Abmessungen sich z. B. kaum - wie DE 31 44 051 A1 aussagt - für Kinderspielzeug eignen.

Aufgabe und Zweck der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flugkörper zur Beförderung von Lasten (Personen und Güter) zu entwickeln, der besser als bisherige Flugzeuge Sparsamkeit im Treibstoffverbrauch, Sicherheit, Umweltfreundlichkeit und hohes Tragevermögen in sich vereinigt.

Lösung der Aufgabe

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Flugboot gelöst, dessen großvolumiger, gasdichter und außendruckfester Hohlkörper einschließlich der Ausrüstung mit Fahrgast- und/oder Gepäckräumen, Maschinen, Navigationsgeräten und Nutzlast etwa gleich schwer oder leichter ist als die von diesem Flugkörper verdrängte Umgebungsluft, wobei zum Zwecke des Leichterns beim Starten abhängig vom Gewicht des startbereiten Flugbootes die in Luftkammern enthaltene Luft durch Lufttauscher teilweise oder ganz ausgepumpt wird.

Die Größe des Flugbootes wird bestimmt von der beabsichtigten Nutzlastgröße sowie dem Gewicht der verwendeten Werkstoffe und der Ausrüstung.

Bei einer gewünschten Tragfähigkeit eines solchen Flugbootes von z. B. 10 t Nutzlast und einem angenommenen Gewicht vom doppelten dieser Nutzlast für das unbeladene und luftleer gepumpte Flugboot, müßte die gesamte vom Flugkörper zu verdrängende Luft ca. 30 t wiegen. Entsprechend müßten bei einem cbm-Gewicht der Luft von ca. 1,3 kg auf Meeresniveau etwa 23 000 cbm Luft verdrängt werden.

Das wäre zu erzielen mit einem Flugboot von ca. 20 m Durchmesser und einer Länge von ca. 75 m. Je leichter aber das Leergewicht des Flugbootes, umso größer ist bei gleichbleibenden Abmessungen und damit gleichem Verdrängungsvolumen (= Auftrieb) dieses Flugbootes die erzielbare Tragkraft.

Wäre also das Gesamtgewicht des gleichen Flugkörpers, luftleer gepumpt, nur etwa 15 t, so würde sich die Tragfähigkeit von 10 auf 15 t erhöhen.

Konstruktive Beschreibung des erfindungsgemäßen Flugbootes

1. Ein großvolumiger, vorzugsweise zylindrischer Hohlkörper (Fig. 1-6), als selbsttragende Verbundkonstruktion erstellt, umschließt eine oder mehrere Luftkammern (Fig. 6).

Durch Endlosfasern (z. B. Kohlefasern) und kontrollierte Faseranordnung verstärkte Thermoplaste werden z. B. im Mischverbund mit mineralischen und/oder metallischen Stoffen/Materialien zu hochdruck- und hochzugfesten Verbundsystemen (Sandwich- und/oder Wabenbauweise) verarbeitet und geben einer solchen Konstruktion die erforderliche hohe Festigkeit bei verhältnismäßig geringem Gewicht.

2. Die gasdicht und druckfest gebauten Luftkammern (9, 10, 11) werden zentral von einem oder mehreren Lufttauscher(n) (12) über ein Leitungssystem oder jeweils einzeln von Lufttauschern (12) in oder an einer jeweiligen Luftkammer (9-10-11) entlüftet oder belüftet, d. h. je nachdem ob das Boot zum Starten/Steigen leichter gemacht (= entsprechend dem Gesamtgewicht des beladenen Flugbootes teilweise oder ganz entlüftet) werden soll oder es zum Landen/Sinken wieder schwerer (= belüftet) werden und die einströmende Luft das Gewicht erhöhen soll.

3. Eine vordere (10) und eine hintere (11) Manövrierluftkammer ermöglichen bei langsamer Fahrt oder bei Stillstand des Luftschiffes in der Luft (wenn also die vorderen (5) und hinteren (6) Höhenruder nicht wirksam werden können) ein Anheben des Bugs bzw. Absenken des Hecks dadurch, daß z. B. bei leergepumpter Hauptluftkammer (9) und vorderer (10) Manövrierluftkammer die hintere (11) Manövrierluftkammer mit Luft gefüllt wird/bleibt. Eine solche Luftkammer mit mehreren tausend cbm Luft entsprechend mehreren 1000 kg Gewicht wird also auch ein Luftschiff der beschriebenen Größe an einem Ende absenken können. Die Belüftung der vorderen Manövrierluftkammer (10) bei gleichzeitiger Entlüftung von Hauptluftkammer (9) und hinterer Manövrierluftkammer (11) bewirkt ein Absenken des Bootsbugs.

4. Die Höhenruder an beiden Längsseiten des Flugkörpers vorn (5) und hinten (6), als bewegliche Kurzflügel ausgebildet, dienen als Kurzstarthilfen und als eigentliche Höhenruder/Manövrierhilfen in der Atmosphäre während des Fluges.

5. Die Seitenruder (7) am Heck und/oder am Bug ermöglichen Richtungsänderungen des Flugbootes zu seiner Längsachse.

6. Das Düsenantriebssystem (4) oder alternativ Propellermotoren geben dem Flugkörper den erforderlichen Vorschub.

7. Die versenkbaren Fahrwerksvorrichtungen (3) gestatten die Fortbewegung zu Lande, z. B. beim Starten und Landen. Alternativ ermöglichen Schwimmkörper das Wasser.

8. Die Personen/Frachtkabinen (2) sind fest und starr mit dem Luftkammerhohlkörper (9-10-11) verbunden.

Erzielbare Vorteile

1. Beträchtliche Treibstoffeinsparung, da der Antrieb nur der Vorwärtsbewegung in der Luft dient, aber nicht für den Auftrieb erforderlich ist. Hingegen benötigen z. B. Düsenflugzeuge erhebliche Mengen an Treibstoff, da sie eine rasante Geschwindigkeit erreichen und beibehalten müssen, um den nötigen Auftrieb zum Aufsteigen oder im Flug zu bekommen bzw. zu erhalten.

Der hier beschriebene Flugkörper erzielt seinen Auftrieb mittels des Atmosphärendrucks durch seine großvolumige leichte Bauart und das Entlüften der Luftkammern, was mit relativ geringem Energieaufwand möglich ist.

2. Infolge des wesentlich geringeren Antriebsbedarfs ergibt sich auch eine geringere Umweltbelastung durch weniger Lärm, weniger Abgase und damit weniger Luftverschmutzung. Kurze Start- und Landebahnen bedeuten ferner geringere Umweltzerstörung.

3. Die Flugsicherheit wird deutlich erhöht, da der großvolumige Flugkörper wie sein eigener Fallschirm wirken kann. Auch bei einer Beschädigung, z. B. durch Explosion, und evtl. zerstörter und durchlöcherter Außenwand sinkt er langsamer zu Boden.

Selbst bei gänzlichem oder teilweisem Ausfall des Entlüftungssystems, wenn aber Steuerung und Antrieb noch funktionieren, würde das Flugboot verhältnismäßig langsam und für die Insassen ohne allzu große Gefahr zu Boden manövriert werden können.

Das bedeutet eine wesentliche Reduzierung, ja nahezu völlige Beseitigung des lebensbedrohenden Absturzrisikos.

4. Die Gefährdung durch Gasentzündung ist ausgeschaltet, da bei dieser Technik das Trägermedium Gas nicht mehr erforderlich ist.

5. Die Manövrierfähigkeit ist durch die beschriebene Technik den früheren Zeppelinen deutlich überlegen und den modernen Flugzeugen als ebenbürtig anzusehen.

Die Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1: Flugboot in Landeposition von vorn.

Fig. 2: Flugboot von vorn im Flug mit eingezogenem Fahrwerk.

Fig. 3: Flugboot in Landeposition von der linken Seite (backbord).

Fig. 4: Querschnitt durch den Flugkörper gemäß Schnittlinie 6₁-6₂ in Fig. 6.

Fig. 5: Querschnitt durch den Flugkörper gemäß Schnittlinie 6₃-6₄ in Fig. 6.

Fig. 6: Längsschnitt durch den Flugkörper gemäß Schnittlinie 1₁-1₂ in Fig. 1.

Beschreibung der Zeichnungen

 1 Pilotenkanzel
 2 Personen/Frachtkabinen
 3 Fahrwerksvorrichtungen
 4 Düsenantriebssystem
 5 Höhenruder vorn
 6 Höhenruder hinten
 7 Seitenruder
 8 Luftkammeraußenwand/Selbsttragende Verbundkonstruktion
 9 Hauptluftkammer
10 Manövrierluftkammer vorn
11 Manövrierluftkammer hinten
12 Lufttauscher
13 Treibstofftank
14 Raum für Heckfahrwerk und zusätzlicher Gepäck/Stauraum
15 Stützringe

Claims (11)

1. Luftboot gekennzeichnet durch einen großvolumigen, vorzugsweise zylindrischen Hohlkörper (Fig. 6), als selbsttragende Verbundkonstruktion (8) erstellt, der eine oder mehrere Luftkammern (9-10-11) gasdicht und außendruckfest umschließt.

2. Luftboot nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Spannringe (15) die Verbundkonstruktion (8) der Luftkammern (9-10-11) von innen gegen den Außendruck zusätzlich abstützen.

3. Luftboot nach Ansprüchen 1-2, gekennzeichnet durch eine vordere (10) Manövrierluftkammer am Bug, eine hintere (11) Manövrierluftkammer am Heck und eine oder mehrere mittlere (9) Hauptluftkammer(n), sodaß durch eine gezielte Luftverteilung in den Luftkammern Bug oder Heck des Bootes in der Atmosphäre wahlweise abgesenkt bzw. angehoben werden kann.

4. Ein oder mehrere Lufttauscher (12) an zentraler Stelle des Luftbootes oder an/in jeder Luftkammer (9-10-11) werden über ein Leitungssystem so gesteuert, daß die Luft aus jeder einzelnen Kammer getrennt oder aus allen gleichzeitig ausgepumpt oder in sie hineingepumpt werden kann.

5. Luftboot nach Ansprüchen 1-4, gekennzeichnet durch bewegliche Höhenruder an beiden Längsseiten vorn (5) und/oder hinten (6), die als bewegliche Kurzflügel ausgebildet sein können.

6. Luftboot nach Ansprüchen 1-5, gekennzeichnet durch bewegliche Seitenruder (7) am Heck des Bootes und/oder am Bug.

7. Luftboot nach Ansprüchen 1-6, gekennzeichnet durch ein Düsenantriebssystem (4) wie dargestellt an beiden Längsseiten des oberen Hecks oder an anderen geeigneten Positionen des Flugkörpers.

8. Luftboot nach Ansprüchen 1-6, gekennzeichnet durch andere Antriebssysteme, z. B. Propellermotoren.

9. Luftboot nach Ansprüchen 1-8, gekennzeichnet durch eine starr und fest mit dem Luftkammerhohlkörper (9-10-11) verbundene oder darin integrierte Personen/Frachtkabine (2) einschließlich der Pilotenkanzel (1).

10. Luftboot nach Ansprüchen 1-9, gekennzeichnet durch versenkbare oder starre Fahrwerksvorrichtungen (3) oder Gleitschienen an der Kabinenunterseite und am Heck des Flugbootes.

11. Luftboot nach Ansprüchen 1-9, gekennzeichet durch integrierte Schwimmkörper am Unterteil der Kabine und am unteren Heckteil, die Landungen auf dem Wasser ermöglichen.