DE4009763C2 - Steuerung der Schwerpunktlage eines Vakuum-Luftschiffes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine einfache Steuerung der Schwerpunktlage eines Vakuum- Luftschiffes.

Die schwerfällige Manövrierfähigkeit und verhältnismäßige Gefährdung wegen nicht auszuschließender Gasentzündungen haben es verhindert, die anfänglichen Erfolge der mit Leichtgas gefüllten Luftschiffe weiter fortzusetzen. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 31 44 051 A1 und das japanische Patent JP 257689 beschreiben Vakuumluftschiffe, die jedoch in ihrer technischen Konzeption den Anfor­ derungen an ein modernes Luftverkehrsmittel für den Transport von Menschen und Gütern nicht mehr genügen. Trotz ihrer Vorteile hinsichtlich Sicherheit und Umwelt­ freundlichkeit erreichen diese Luftschiffe nicht die geforderte Manövrierfähigkeit heutiger Verkehrsflugzeuge.

Es sind technische Lösungen bekannt für mit Leichtgas gefüllte Luftschiffe zum Trimmen solcher Flugkörper. So beschreibt z. B. das deutsche Patent DE-PS 2 26 930 eine Vorrichtung, wie durch Preßluftfüllung in starkwandigen Brennstoffbehältern Ballast zum teilweisen Gewichtsausgleich für verbrauchten Brennstoff geschaffen wird. Beim amerikanischen Patent US 4 090 682 unterstützen Überdruckluftventile an der vorderen und hinteren Unterseite die Steig- und Landemanöver eines Luftschiffes mit Heißluftauftrieb. Bei anderen Lösungen ermöglichen Luftdüsen an Bug- und Heck­ kammer eine Lageveränderung.

In den frühen Lagen der Luftschiffahrt beschreibt DE 1 94 166 und AT 35315 ein Verfahren, die Schräglage eines länglichen Luftschiffes mittels zweier Luftsäcke zu regeln. Bei dieser Technik wie auch bei der DE 26 35 407 muß die gefundene Lösung durch geeignete Trennwände ein Vermischen des Traggases mit der Luft verhindern.

Der Vorteil von Vakuum-Luftschiffen, bei denen kein Gas als Trägermedium mehr erforderlich ist, liegt vor allem auch in der Tatsache, daß auf die Trennung von Tragkammer und Luftkammer verzichtet werden kann. Die Kammern von Vakuum- Luftschiffen sind Tragkammern und Luftkammern in einem. Das Umgebungsgasgemisch Luft bewirkt durch seine Abwesenheit in einer Kammer - also durch ein Vakuum - den Auftrieb. Seine Anwesenheit in der gleichen Kammer bedeutet eine Schwerpunktverlagerung dorthin. Diese Tatsache macht sich die hier vorgestellte Steuertechnik zunutze.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und doch wirkungsvolle Steuerung der Schwerpunktlage von Vakuum-Luftschiffen vorzustellen, die keinen zusätzlichen Ballast und keine aufwendige Technik erfordert.

Die gestellte Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 enthaltenen Merkmale und Maßnahmen gelöst. Dabei weist ein evakuierbares Luftschiff mit einem großvolumigen, gasdichten und außendruckfesten Tragkörper mindestens zwei Steuerluftkammern auf, die von Lufttauschern je nach Erfordernis individuell ganz oder teilweise entlüftet werden können.

Eine vordere und eine hintere Steuerluftkammer (10, 11) ermöglichen ein Anheben des Bugs z. B. dadurch, daß die hintere Steuerluftkammer (11) mit Luft gefüllt bleibt/wird, während die vordere Steuerluftkammer (10) und evtl. auch die Tragluftkammer (9) ganz oder teilweise evakuiert sind.

Ein Absenken des Bugs bewirkt eine entlüftete hintere Steuerkammer (11), während die Bugkammer (10) in diesem Fall mit Luft gefüllt bleibt/wird.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen weiter erläutert.

Die Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1: Vakuumluftschiff in Landeposition von vorn.

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

Fig. 3: Vakuumluftschiff in Landeposition von der linken Seite (backboard)

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.

Ein großvolumiger, vorzugsweise zylindrischer Hohlkörper (Fig. 1-6), als selbst­ tragende Verbundkonstruktion erstellt, umschließt Luftkammern (Tragluftkammer 9, Bugkammer 10, Heckkammer 11) (Fig. 6). Durch Endlosfasern (z. B. Kohlefasern) und kontrollierte Faseranordnung verstärkte Thermoplaste werden im Mischverbund mit mineralischen und/oder metallischen Stoffen/Materialien zu hochdruck- und hochbezugsfesten Verbundsystemen (Sandwich- und/oder Wabenbauweise) verarbeitet und geben einer solchen Konstruktion die erforderliche hohe Festigkeit bei verhältnismäßig geringem Gewicht.

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

Eine vordere (10) und eine hintere (11) Steuerluftkammer ermöglichen bei langsamer Fahrt oder bei Stillstand des Vakuum-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 Tragluftkammer (9) und vorderer Steuerluftkammer (10) die hintere Steuerluftkammer (11) mit Luft gefüllt wird/bleibt. Eine solche Luftkammer mit mehreren tausend cbm Luft entsprechend mehreren 1000 kg Gewicht auf Meereshöhe wird also auch ein Luftschiff der beschriebenen Größe an einem Ende absenken können. Die Belüftung der vorderen Steuerluftkammer (10) bei gleichzeitiger Entlüftung der Tragluftkammer (9) und hinterer Steuerluftkammer (11) bewirkt ein Absenken des Vakuum-Luftschiffbugs.

Die an beiden Längsseiten des Vakuum-Luftschiffes vorn und hinten angebrachten Höhenruder (5 und 6) sind als bewegliche Kurzflügel ausgebildet und dienen auch als Kurzstarthilfen neben ihrer Funktion als Höhenruder während des Fluges.

Die beweglichen Seitenruder (7) am Heck und/oder am Bug ermöglichen Richtungs­ änderungen des Vakuum-Luftschiffes zu seiner Längsachse.

Düsentriebwerke (4) oder alternativ Propellermotoren an geeigneten Positionen geben dem Luftschiff den erforderlichen Antrieb.

Die versenkbaren Fahrwerksvorrichtungen (3) - hier an der Kabinenunterseite und am Heck - gestatten die Fortbewegung zu Lande, z. B. beim Starten und Landen. Alternativ ermöglichen Schwimmkörper das Wassern.

Die Personen/Frachtkabinen (2) einschließlich der Pilotenkanzel (1) sind fest und starr mit dem Tragkörper verbunden.

Durch die beschriebene einfache Technik kann ein Vakuum-Luftschiff ohne mehr Ballast bei ungleichmäßiger Beladung ausgetrimmt werden und die Manövrierfähigkeit insbesondere bei Starts und Landungen wird erhöht. Das Zusammenwirken dieser Technik mit den Höhen- und Seitenleitwerken sowie den Tragflächen ver­ schafft solchen Luftschiffen eine Manövrierfähigkeit, die den alten mit Leichtgas gefüllten Luftschiffen deutlich überlegen ist und den modernen Verkehrsflugzeugen als ebenbürtig angesehen werden kann. Hinzu kommt die Sicherheit solcher großvolumiger Vakuum-Luftschiffe gegen Ab­ sturzgefahr, da diese Flugkörper anders als alle Düsen- und Propellerflugzeuge oder Hubschrauber auch bei erheblicher Beschädigung und selbst bei Verlust des Vakuums langsamer zu Boden sinken. Das Trägermedium Gas ist nicht mehr erforderlich.

Die Bezifferung der Zeichnungen zeigt:

1  Pilotenkanzel
2  Personen/Frachtkabinen
3  Fahrwerksvorrichtungen
4  Düsenantriebsaggregate
5  Höhenruder vorn
6  Höhenruder hinten
7  Seitenruder
8  Selbsttragende Außenwandverbundkonstruktion
9  Tragluftkammer
10 Bugkammer = Steuerluftkammer vorn
11 Heckkammer = Steuerluftkammer hinten
12 Lufttauscher
13 Treibstofftank
14 Raum für Heckfahrwerk, Gepäck/Stauraum
15 Stützringe

Claims (6)

1. Vakuum-Luftschiff mit einem evakuierbaren, gasdichten und außendruckfesten Tragkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragkörper wenigstens zwei einzelne evakuierbare und belüftbare Steuerluftkammern (10, 11) aufweist, welche Steuerluftkammern (10, 11) eine vordere Bugkammer (10) und eine hintere Heckkammer (11) bilden.

2. Vakuum-Luftschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einer zentralen Lufttauschanlage (12) aus die Höhe des Vakuums und die Luftfüllung in den einzelnen Steuerluftkammern (10, 11) regelbar ist.

3. Vakuum-Luftschiff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung eines Vakuums und die Luftbefüllung in allen Steuerluftkammern (10, 11) gleichzeitig erfolgt.

4. Vakuum-Luftschiff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Vakuums und die Luftfüllung jeder einzelnen Steuerluftkammer (10, 11) individuell regelbar ist.

5. Vakuum-Luftschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Steuerluftkammer (10, 11) eine Luft­ tauschanlage (12) die Höhe des Vakuums und die Luftfüllung der jeweils zuge­ ordneten Steuerluftkammern (10, 11) regelt.

6. Vakuum-Luftschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Steuerluftkammern (10, 11) eine oder mehrere zwischen den Steuerkammern (10, 11) angeordnete Tragluftkammern (9) von Lufttauschern (12) einzeln evakuierbar oder belüftbar sind.