WO2000073142A2

WO2000073142A2 - Leichter-als-luft-flugapparat und verfahren zum steuern eines solchen flugapparats

Info

Publication number: WO2000073142A2
Application number: PCT/EP2000/004708
Authority: WO
Inventors: Berthold Knauer
Original assignee: Uti Holding and Management AG
Current assignee: Uti Holding and Management AG
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-24
Publication date: 2000-12-07
Anticipated expiration: 2001-11-28
Also published as: WO2000073142A3; AU4567900A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leichter-als-Luft-Flugapparat mit einem Traggaskörper mit wenigstens zwei in dem Traggaskörper (158) integrierten Ballonetts (159, 160) und wenigstens eine wenigstens teilweise in das Innere des Traggaskörpers (158) hinein ragende und nach unten verschliessbare Ladebucht (102) für die Aufnahme einer zu transportierenden Nutzlast, und einem Leitwerk (150), umfassend mehrere Stabilisatoren (151) und daran angelenkte Ruderblätter (151a), wobei ein Seitenruder an einem vertikal nach oben stehenden Stabilisator des Leitwerks (150) achterlich angelenkt ist. Der Flugapparat ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ladebucht (102) als starre Zelle (141) ausgebildet ist, die das Gewicht der Nutzlast aufnimmt, dass der Traggaskörper (158) ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser zwischen 2,0 und 3,0 aufweist und als Prallluftschiff ausgebildet ist, wobei die an der Zelle (141) angreifenden Gewichtskräfte durch den Traggaskörper (158) aufgehoben werden, und dass weitere vier seitliche Stabilisatoren (152 - 155) je ein achterlich angelenktes Ruderblatt (152a - 155a) aufweisen und die seitlichen Stabilisatoren (152 - 155) betragsmässig um denselben Spreizwinkel zur Horizontalen geneigt sind. Gegenstand ist ferner ein Verfahren zum Steuern eines solchen Flugapparats.

Description

TITEL DER ERFINDUNG Leichter-als-Luft-Flugapparat und Verfahren zum Steuern eines solchen

Flugapparats

BESCHREIBUNG

TECHNISCHES GEBIET Die Erfindung betrifft einen Leichter-als-Luft-Flugapparat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Traggaskörper mit wenigstens zwei in dem Traggaskörper integrierten Ballonetts und wenigstens eine wenigstens teilweise in das Innere des Traggaskörpers hinein ragende und nach unten verschließbare Ladebucht für die Aufnahme einer zu transportierenden Nutzlast, und einem Leitwerk, umfassend mehrere Stabilisatoren und daran angelenkte Ruderblätter, wobei ein Seitenruder an einem vertikal nach oben stehenden Stabilisator des Leitwerks achterlich angelenkt ist.

STAND DER TECHNIK

Aus der Praxis ist bekannt, daß Leichter-als-Luft-Flugapparate zur Stabilisierung ihrer Lage mit einem Leitwerk versehen sind, das im wesentlichen im Heckbereich des Flugapparats angeordnet ist und üblicherweise aus einem vertikalen Stabilisator und zwei horizontalen Stabilisatoren besteht. Nachteil dieser bekannten Flugapparate ist deren Empfindlichkeit bei Schneefall oder sonstigen Ablagerungen, beispielsweise durch Verunreinigung der Luft, die sich auf den horizontalen Flügeln absetzen. Ferner sind diese bekannten Flugapparate bei Ausfall des Seitenruders manövrierunfähig. Fällt eines der beiden Höhenruder aus, wird ebenfalls die Manövrierfähigkeit stark beeinträchtigt, da das andere Höhenruder selten mehr auszurichten vermag, als den negativen Effekt des ausgefallenen Höhenruders auszugleichen.

Aus der Praxis sind Starrluftschiffe bekannt, bei denen im Heckbereich ein nach oben weisender Stabilisator sowie zwei Paare seitlicher Stabilisatoren vorgesehen sind, wobei zwischen jedem der beiden Paare von Stabilisatoren drei vertikal verlaufende, nebeneinander angeordnete Höhenruder, die um eine vertikale Achse verschwenkbar sind, geschützt angeordnet sind Auch auf diesen seitlichen Stabilisatoren können sich Verunreinigungen absetzen, was jedoch nicht so wichtig ist, da an diese kein Ruderblatt in der Veriangerung des Stabilisators angelenkt ist Diese Formen sind in ihrer Wirksamkeit eingeschränkt

DE-A-42 18 239 beschreibt ein Starrluftschiff, dessen Traggaskorper im wesentlichen rotationssymetrisch ausgebildet ist und bei dem eine Ladebucht wenigstens teilweise in das Innere des Traggaskorpers hineinragt Die Ladebucht verlauft fast über die gesamte Lange der Kiellinie des zigarrenartig geformten Starrluftschiffs und verteilt die Last, die auf der Ladebucht lastet gleichmäßig auf das Gerippe, das den Korpus des Traggaskorpers bildet Das bekannte Starrluftschiff kann nur am Boden, also nach der Landung, be- und entladen werden und weist darüber hinaus erhebliche Nachteile bei den dynamischen Flugeigenschaften auf, die zum einen starrluftschiffspezifisch sind, zum anderen aber auch in grundsätzlichen Fehlern bei der Auslegung des Flugapparates zu suchen sind

Dynamischen Flugeigenschaften sind diejenigen Eigenschaften, die wahrend des Fluges auftreten Sie treten zusätzlich zu den Gleichgewichts- bedingungen auf, die einzuhalten sind, um mit dem Auftrieb des Flugapparates das Gewicht zu heben Hierbei muß in der Regel davon ausgegangen werden daß wahrend des Fluges stets eine Nutzlast zu transportieren ist, d h wenn eine „Leerfahrt" vorliegt, die Nutzlast durch Ballastwasser oder ähnlichen Ballast ausgeglichen wird

Als besonders problematisch hat sich beim Transport von Nutzlasten, die mehrere Tonnen ausmachen, die Manövrierfähigkeit von zigarrenformigen Flugapparaten herausgestellt Die Zigarrenform wird traditionell wegen des geringen Luftwiderstandes gewählt, der bei vertretbarem Treibstoffeinsatz Fluggeschwindigkeiten von bis zu 120 km/h zulaßt Werden Punktlasten an dem Flugapparat befestigt - entweder in der Art eines Containers unterhalb des Traggaskorpers wie im Stand der Technik oder auch in einer teilweise in das Innere des Traggaskorpers hineinragenden Ladebucht - andern sich die Luft- widerstandskoeffizienten des Gesamt-Flugapparates durch den über den Trag- gaskorper vorstehenden Teil der Ladebucht Selbst wenn diese aerodynamisch verkleidet wird, ist der Luftwiderstand, der auf den Stirnbereich der vorstehenden Teile der Ladebucht einwirkt, bedeutend Darüber hinaus ist der Massenschwerpunkt des resultierenden Systems Flugapparat - Last deutlich unterhalb einer imaginären Linie Bug - Heck gelegen, so daß sich der hieraus resultierende Hebelarm multipliziert mit dem Abstand zum Bug bzw Heck des Flugapparates als hierzu normaler Hebelarm zu bedeutenden Momentenkraften zusammenrechnen lassen, mit dem Ergebnis, daß bei den bekannten Flugapparaten bei einer Beanspruchung, beispielsweise aufgrund von Seitenwind oder von Lastwechseln im Bereich des dynamischen Auftriebs sich ein Einschwingen des Flugapparates einstellt, das nahezu ungedämpfte Roll-, Stampf- und andere Bewegungen verursacht, die für die Gesamtstabilitat des Flugapparates nachteilig sind und darüber hinaus auf die Unversehrtheit der Last gefährden Hieraus ergeben sich zahlreiche weitere Nachteile hinsichtlich der Auslegung der Teile, mit denen die Nutzlast festgemacht wird, sowie die dynamische Beanspruchung der tragenden Bestandteile des Traggaskorpers Ein weiteres Problem besteht dann, daß bei sehr stark punktformig angreifenden Nutzlasten die zur Überwindung der Schwerkraft der Nutzlast aufzubringenden Auftriebe nahezu punktformig eingebracht werden müssen, was bei Flugapparaten mit geringem Durchmesser und langer Erstreckung zu außerordentlichen Uberdimensionierungen fuhrt

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Leichter-als-Luft-Flugapparat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der in der Lage ist, hohe Lasten aufzunehmen und zu transportieren und zugleich eine stabile Lage und eine hohe Manövrierfähigkeit auch bei Ausfall von Teilen der Ruderanlage gewährleistet

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Flugapparat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelost, daß die Lade- bucht als starre Zelle ausgebildet ist, die das Gewicht der Nutzlast aufnimmt daß der Traggaskorper ein Verhältnis von Lange zu Durchmesser zwischen 2 0 und 3,0 aufweist und als Pralluftschiff ausgebildet ist wobei die an der Zelle angreifende Gewichtskrafte durch den Traggaskorper aufgehoben werden und daß weitere vier seitliche Stabilisatoren je ein achterlich angelenktes Ruderblatt aufweisen und die seitlichen Stabilisatoren betragsmaßig um denselben Spreizwinkel zur Horizontalen geneigt sind

Der erfindungsgemaße Flugapparat ist als Pralluftschiff (Bhmp) ausgebildet, wodurch mittels geeigneter Maßnahmen das Kräftegleichgewicht zwischen Eigengewicht und Nutzlast auf der einen Seite und Auftrieb auf der anderen Seite über die Hülle einzuleiten ist Gegenüber dem Starrluftschiff, in dem ein starres Skelett diese entgegengesetzten Kräfte aufzunehmen hat wird dadurch erhöhte Flexibilität bei der Beanspruchung der Komponenten des Flugapparates erreicht

Die Ladebucht stellt eine starre Zelle dar, die sich zwar unter dem Einfluß der angreifenden Lasten, insbesondere im Falle einer Ausbildung als Fachwerk aus einer Vielzahl von Zug- und Druckstaben ggf verwindet oder auch elastisch deformiert, jedoch keine plastischen und somit bleibende Formanderungen erfahrt An dieser einen Kiel bildenden Zelle greifen die Gewichtskrafte der Nutzlast und ferner von weiteren Bauteilen des Flugapparats an Die Zelle eignet sich insbesondere durch ihre Statik für das Anordnen weiterer Teile des Flugapparats, wie der Luftschrauben, der Schubtriebwerke (Vektoren), aber auch beispielsweise der Rader, auf denen ein gelandeter Flugapparat abgesetzt wird Gerade in diesem Fall lastet neben der unmittelbar an der Zelle angreifenden Last ferner auch das Eigengewicht des Flugapparats, soweit es durch die Auftriebskräfte der in dem Traggaskorper nicht aufgehoben ist, an der Zelle

Damit der Flugapparat fliegt und die in der Ladebucht angeordnete Last befordert, ist es erforderlich, daß die an die Ladebucht angreifenden Lasten einschließlich ihres Eigengewichts von dem Traggaskorper angehoben werden, wodurch die Beförderung einer Nutzlast ermöglicht wird Die Integration der starren Zelle in die Hülle des Traggaskorpers erfordert hierzu wegen der hohen Nutzlast entsprechend Maßnahmen, mit denen das Pralluftschiff die Last aufheben kann

Wenn man von dem klassischen Problem des Luftschiffbaus hinsichtlich der möglichst gleichförmigen Lastverteilung ausgeht, dann stellt der Transport von konzentrierten Nutzlasten zuzüglich einer punktformigen internen Kranauf- hangung eine extrem schwierige Aufgabe dar Der herkömmliche Losungsansatz konzentriert sich in diesen und ahnlichen Fallen auf die Lastverteilung mittels einer mehr oder weniger aufwendigen Kielkonstruktion Die Erfahrung aber habt gezeigt daß sich entsprechende halbstarre Kielluftschiffe in einem Dilemma zischen Festigkeit und Elastizität befinden Dynamische Belastungen des Schiffskörpers erfordern einerseits ein elastisches Nachgeben des Kiels um die möglichen enormen Zwangskrafte zu vermeiden, wodurch andererseits wiederum die erforderliche Festigkeit des Kiels in Frage gestellt wird Es bleibt in einem solchen Fall nur noch die Möglichkeit, den Kiel derart zu verstarken, daß er auch die größten Zwangskrafte als sichere Last aufnehmen kann Dies kann allerdings nur mit erheblichem Zuwachs an toter Masse erkauft werden Im vorliegenden Fall ist das Streckungsverhaltnis des Schiffsrumpfs derart klein, daß die Ladebucht mit anschließender Gondel die Funktion der Lastverteilung über den wesentlichen Teil der Schiffslange übernehmen kann An strategisch gunstigen Knotenpunkten befinden sich die Anschlußpunkte für die Aufhangekabel im Inneren des Schiffskörpers, welche über die Catenanen die Auftriebskraft des Traggases übertragen

Bei dem erfindungsgemaßen Flugapparat ist das Schwingen bei Scherwinden oder Änderungen der Beschleunigung, auch bei Änderungen der Windrichtung oder dergl , stark herabgesetzt Der erfindungsgemaße Flugapparat nimmt vorteilhaft eine selbstruckstellende Lage ein, bei dem die Schwin- gungsamplitude bereits gering ist und ein Uberschwingen praktisch nicht vorkommt Hierdurch ergibt sich eine hohe Stabilität wahrend des Flugs, aber auch in der Standschwebe, bei der keine Fahrt gemacht wird, wobei bei der erfindungsgemaßen Dimensionierung von Lange zu Durchmesser des Traggaskor- pers der Treibstoffmehrverbrauch bei Geschwindigkeiten von unter 80 km/h ausgesprochen gering ausfallt Die Kontur des Traggaskorpers nähert sich damit bereits sehr stark der Kugelform an, die zwar schwerer zu steuern ist und auch eine geringere Dampfung aufweist, die jedoch hinsichtlich der Einleitung von Kräften, wie sie durch Nutzlasten von mehreren Tonnen Gewicht eingeleitet werden, gunstig ist Es bestehen keine langen Hebel zwischen Bug bzw Heck und dem Massenschwerpunkt, und der Auftriebsschwerpunkt ist auch in Erstreckungsrichtung des Traggaskorpers nicht wesentlich weiter vom Massenschwerpunkt entfernt als in der quer zur Hauptachse verlaufenden horizontalen Nebenachse Hierdurch laßt sich konstruktiv die Krafteinleitung in die Hülle die den für die Überwindung der Schwerkraft der Nutzlast aufzubringenden Auftrieb aufnehmen muß, gunstig gestalten Besonders vorteilhaft bei der erfindungs- gemaßen Gestaltung des Verhältnisses von Lange zu Durchmesser ist das deutliche Herabsetzen der Neigung des Flugapparates zum Pendeln um seine Hauptachse, die eine besondere Sicherung der Nutzlast erforderlich macht Gerade beim Herablassen von Nutzlasten aus der Standschwebe also ohne Landung des Flugapparates, ist es wichtig, daß der Pendelausschlag des Flugapparates gering bleibt Dies ist bei dem erfmdungsgemaßen Flugapparat in besonderer Weise gegeben, so daß mit einfachen Mitteln eine Last aus der Ladebucht herabfuhrbar ist Die Ladebucht ist aus aerodynamischen Gründen vorzugsweise in das Innere des Traggaskorpers integriert, wobei hierdurch der Massenschwerpunkt, der durch die Nutzlast mit beeinflußt wird, angehoben wird, wodurch die Neigung des Flugapparates zum Schlingern, Nicken, Taumeln, Pendeln oder Kombinationen hieraus vorteilhaft herabgesetzt wird

Ein weiterer Vorteil der Dimensionierung des erfmdungsgemaßen Flugapparates besteht in dem verhältnismäßig geringen Verbrauch an Hullen- mateπal, da die benotigte im Verhältnis zu dem Traggasvolumen durch die Annäherung an die Kugelform optimiert wird Überraschenderweise kann festgestellt werden, daß durch die aerodynamische Abweichung von der Kugelform bei relativ geringer Oberflache die Warmeverluste des Traggases durch an dem Traggaskorper bzw dem Flugapparat vorbeistromende kuhlere Umge- bungsluft ausgesprochen gering ist Hierdurch laßt sich eine relativ konstante Temperatur über die Lange des Flugapparat gunstig einstellen, so daß die Flugstabilitat zusatzlich zu den bereits genannten Gründen weiter erhöht wird

Durch die redundante Ausbildung der Ruder ist einerseits gewahrleistet, daß der Ausfall eines dieser Ruder nicht den gesamten Flugapparat immobilisiert, sondern daß der Ausfall durch ein symmetrisch angeordnetes Ruder ausgeglichen werden kann, wahrend das andere Paar symmetrischer Höhenruder weiterhin den Betrieb des Flugapparates zulaßt Auch bei Ausfall des vertikalen Seitenruders kann durch entsprechende Betätigung der einen Winkel zur Horizontalen aufweisenden Ruder eine Manovπerbarkeit zu den Seiten hin gewährleistet werden Dies ist eine Folge der mit Neigung zur Horizontalen angeordneten Stabilisatoren, die eine Steuerkomponente auch in die Vertikale zulassen Ferner ermöglicht die Anordnung der Stabilisatoren bzw Ruder das Steuern des Flugapparates mit geringeren Ruderausschlagen, so daß eine Kurve bei geringerer Bremsung der Fahrt ausgeführt werden kann Bei entsprechender Auswahl des Spreizwinkeis, der vorzugsweise ca 30° betragt, ist ferner sichergestellt, daß Ablagerungen, insbesondere Schnee, nicht liegenbleiben

Ein besonderer Vorteil des ausgebildeten Leitwerks besteht darin, daß es nicht mehr erforderlich ist, einen bei fast allen Flugapparaten vorgesehenen nach unten weisenden Stabilisator vorzusehen, der den sogenannten "Kratzwinkel", also derjenige maximale Steigwinkel beim Start vom Boden aus, der ohne Berührung des unteren Stabilisators einstellbar ist, beschrankt Gegebenenfalls kann noch ein verkürzter Stabilisator vorgesehen werden, der vorzugsweise nicht weiter nach unten reicht als die unteren seitlichen Stabilisatoren

Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemaß ausgebildeten Leitwerks besteht darin, daß in gunstiger Weise die wirksame Leitwerksflache vergrößert wird, ohne nennenswert über die Maße der Traggaskorpers hinauszuragen Die Vergrößerung der Leitwerksflache hat ein deutlich besseres Reagieren des Flugapparats, das vorzugsweise ein halbstarres Luftschiff ist, auf Lenkbefehle zur Folge insbesondere bei niedrigen Wind- oder Fahrtgeschwindigkeiten z B bei geringer Fahrt über Grund oder in der Standschwebe

Es versteht sich, daß die Stellung der Ruder durch konventionelle Seilzuge beeinflußbar ist Alternativ sind jedoch hierfür Stellmotoren vorgesehen die eine Fly-By-Wire-Technologie ermöglichen, z B mittels Servomotor und Gabelkopfgestange So ist es insbesondere möglich, den Ausfall eines der Ruder durch entsprechende Simulation in der Steuerung, die die Befehle an die Stellmotoren abgibt, zu berücksichtigen und die verbleibenden funktionsfähigen Elemente der Ruderanlage entsprechend zu betätigen Im Ergebnis ist auf diese Weise der Ausfall von bis zu drei Rudern verkraftbar, wodurch die Betriebssicherheit des Flugapparates den Uberflug auch von dicht besiedelten Gebieten ohne weiteres zulaßt Ebenso ist es möglich, den Ausfall anderer oder weiterer Komponenten des Flugapparats, die die aerodynamischen Flugeigenschaften beeinflussen, z B den Ausfall einer Luftschraube oder einer Ballastwasserpumpe, in derselben Weise zu kompensieren

Besonders bevorzugt ist die direkte Betätigung der Ruder über Seil- oder Bowdenzuge, wobei vorzugsweise Mittel für einen Langenausgleich zur Kompensation aerodynamisch bedingter Verformungen des Traggaskorpers vorgesehen sind Dies ermöglicht in technisch wenig anspruchsvoller und kostengünstiger Weise eine wirkungsvolle, wartungsfreundliche und zuverlässige Betätigung der Ruderblatter

Alternativ ist es möglich, die Ruder der seitlichen Stabilisatoren paarweise zu koppeln, um bei Betätigung des Ruders auf der einen Seite des Flugapparates zugleich einen Ausgleich durch Ruderausschlag auf der gegenüberliegenden Seite des Flugapparates vorzusehen

Bei dem erfmdungsgemaßen Flugapparat ist zweckmäßig, daß der Traggaskorper ein Verhältnis von Lange zu Durchmesser von ca 2,7 aufweist, bei dem eine dem üblichen Flugapparat kaum noch nachstehende Manövrierfähigkeit und Endgeschwindigkeit mit konventionellen Antriebsmethoden erreichbar ist, ohne daß die Stabilitatsvorteile der Dimensionierung hierbei schwinden wurden Die zuladbare Nutzlast des Flugapparates betragt dabei zweckmaßigerweise über 40 Tonnen (1 Tonne = 1 000 kg) oder bis zu 44 Tonnen, wodurch mit dem erfmdungsgemaßen Flugapparat der Transport von großen Punktlasten, beispielsweise von einem Haus oder von zwei Hausern zu je 20 Tonnen bei einer Zuladung von ca 4 Tonnen für Hebezeuge ermöglicht wird Dies ermöglicht es vorteilhaft, eine Nutzlast von bis zu 44000 kg bei einer Reisegeschwindigkeit von 74 km/h bei einer Flugweite von 500 km (Aktionsradius 250 km) zu transportieren Der erfindungsgemaße Flugapparat ermöglicht ein besonders gunstiges Verhältnis von kommerzieller Nutzlast zu Gesamtmasse von ca 0,4

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die in dem Traggaskorper wenigstens teilweise integrierte Ladebucht eine nach unten weisende Öffnung auf, die zweckmaßigerweise, auch aus aerodynamischen Gründen, verschließbar ist, insbesondere um Luftverwirbelungen, Turbulenzen und andere die Fahrtgeschwindigkeit des Flugapparates einschränkende Strömungen zu unterbinden Der Flugapparat ermöglicht es, die Nutzlast ohne zu Landen abzusetzen, in dem die Öffnung wahrend des Fluges, vorzugsweise in der Standschwebe, geöffnet werden kann. Zweckmaßigerweise ist die Abdeckung, die hierfür gewählt wird, in der Art einer Jalousie bzw eines Rolltores ausgebildet, die mit Hilfe eines geeigneten motorischen Antriebes seitlich oder achterlich in einen an der Ladebucht angeordneten Ablageraum einziehbar sind So können beispielsweise die Abdeckelemente durch Kettenglieder miteinander verbunden sein, weiche die Abdeckglieder in der Art einer Spirale um eine antreibbare Walze einziehen

Der Massenschwerpunkt des Flugapparates befindet sich zweckmaßigerweise im Inneren der Ladebucht und hier wieder vorzugsweise in demjenigen Teil, der in den Traggaskorper des Flugapparates hineinragt

Vorteilhafterweise ist der Auftriebsschwerpunkt des Flugapparates in vertikaler Richtung oberhalb des Massenschwerpunktes angeordnet Durch das Vermeiden eines Versatzes in Längs- bzw Querrichtung des Flugapparates werden Momente vermieden und die Flugstabilitat des Flugapparates verbes- sert Hierdurch ergibt sich auch in vorteilhafter Weise die optimale Lage der Ladebucht in der Langsachse des Flugapparates

Wahrend bei bekannten Flugapparaten eine Mehrzahl von Ballonetts über die Lange des Traggaskorpers verteilt angeordnet wird ist es bei dem erfmdungsgemaßen Flugapparat möglich, vorteilhafterweise je ein Ballone« im vorderen und ein Ballonett im hinteren Bereich des Traggaskorpers anzuordnen, wodurch diese sich im Abstand von der Ladebucht angeordnet befinden und im Bereich des maximalen Abstandes vom Massen- bzw Auftriebsschwerpunkt des Flugapparates das Traggas verdrangen Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß der Auftrieb über die Langsachse des Flugapparates bzw des Traggaskorpers schwerpunktmäßig im mittleren Bereich und weniger in dem Bug- bzw Heckbereich angreift, wodurch das wirksame Traggasvolumen innerhalb des noch länglich sich erstreckenden Flugapparat sich bereits starker in Richtung der Kugelform begibt Diese Verteilung des Traggases ermöglicht ein besonders gunstiges Aufnehmen der Nutzlast in einem Bereich nahe dem Auftriebsschwerpunkt des Flugapparates

Zweckmaßigerweise sind für den Vortrieb des Flugapparates Luftschrauben vorgesehen, die in Längsrichtung des Flugapparates in der achterlichen Hälfte angeordnet sind und die mit iangsamdrehenden Luftschrauben eine Fahrt über Grund von bis zu 125 km/h ermöglichen Die Lenkung des Flugapparats erfolgt über die Ruderblatter, die durch zusätzliche Schubtriebwerke, die unweit in der Mitte der Erstreckung des Traggaskorpers an diesem mittelbar angeordnet sind, unterstutzt werden können Die Schubtriebwerke sind nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt, sondern zum initiieren bewußter Richtungsanderungen und sind um wenigstens zwei Achsen an ihrer Aufhangung schwenkbar angeordnet Die Schubtriebwerke ermöglichen somit eine Unterstützung beim Fliegen von Kurven, in dem sie durch Vorschub auf der einen Seite und Gegenschub auf der anderen Seite den Drehradius verkleinern, ferner ist es möglich, z B für Starts und Landungen zusätzlichen Auftrieb durch den Ruckstoß der Schubtriebwerke vorzusehen Zweckmaßigerweise weist der Leichter-als-Luft-Flugapparat Mittel für die Krafteinleitung der Ladebucht in die des Traggaskorpers auf, wodurch die Aufnahme hoher, selbst punktformiger Lasten im Innenbereich des Laderaums ermöglicht wird Hierbei ist zweckmäßig die Übertragung derart flexibel, daß bei schwankenden Gewichten der Last die Übertragung ohne Beeinträchtigung der Flugeigenschaften des Flugapparates erfolgt

Zweckmaßigerweise umfassen die Mittel für die Krafteinleitung eine Seilabspannung, die die Zelle, vorzugsweise deren einen oberen Abschluß bildenden Querträger, mit der Hülle des Traggaskorpers verbindet Diese Abspannung dient in erster Linie dazu, die Gewichtskrafte der Last bzw des Eigengewichts der Zelle, die im wesentlichen in Richtung der Schwerkraft gerichtet sind, mit den entgegen der Schwerkraft gerichteten Auftriebskräften, die an der Hülle des Traggaskorpers angreifen, aufzuheben, wodurch der Flug des Flugapparates und somit die Beförderung der Nutzlast ermöglicht wird Es versteht sich, daß vorzugsweise mehrere Emleitungsstellen an der Hülle für die Seilabspannung gewählt werden, wobei diese Stellen durch die besondere Beanspruchung infolge des Gewichtes, daß hier angreift, zu Einschnürungen tendieren Zweckmaßigerweise werden diese Seilembmdungen relativ nahe am Zentrum bzw nahe an der Spitze des Traggaskorpers angeordnet um ein schmaler werden des Flugapparates und damit einhergehend eine Reduzierung seiner Auftriebswirkung zu verhindern und darüber hinaus die Empfindlichkeit entgegen Böen- und Seitenwind nicht unnötig zu erhohen

Vorzugsweise kann vorgesehen werden, daß die Seilabspannung an wenigstens zwei Stellen des Querträgers der Zelle und an wenigstens zwei Seilembmdungen in der Hülle angreift, wobei die Teile der Seilabspannung über ein Verbindungselement, an dem alle Teile der Seilabspannung angreifen, miteinander in Verbindung stehen können Vorteil dieser Anordnung ist u a daß das Verbindungselement in der Art von Stoßdampfern oder anderen Ener- giespeichermitteln wie Federn oder dergleichen aufgebaut sein kann, und damit hohen Momentenbelastungen nachgiebig begegnen kann Es ist ferner möglich, an dieser Stelle Dehnmeßstreifen oder andere Meßgerate anzuordnen, die es ermöglichen für die Steuerung des Flugapparates bedeutsame Belastungen zu detektieren

Vorzugsweise umfassen die Mittel für die Krafteinleitung eine die Zelle wenigstens vorzugsweise vollständig umgebende und unter Druck gehaltene Schlauchwulst, die die Hülle des Traggaskorpers daran hindert, in Anlage gegen die Außenwand der Zelle zu gelangen Die Schlauchwulst ist vorzugsweise mit Helium unter einem Druck gefüllt, der über dem Fulldruck des Traggaskorpers liegt Hierdurch wird zweckmäßig verhindert, daß die Hülle des Traggaskorpers in Anlage gegen die Außenwand der Zelle gelangen wurde, wodurch der Auftrieb des Flugapparates herabgesetzt und darüber hinaus die Gefahr bestünde, daß Kräfte von der Zelle unmittelbar in die Hülle eingeleitet werden und lokale Überspannungen zu Rissen in der Hülle fuhren wurden

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein Tank für Baiastwasser in die Zelle integriert Hierdurch werden die statischen Eigenschaften der Zelle insbesondere im Bereich ihrer Aufhangung bzw ihrer Anbmdung an die Hülle benutzt und zugleich eine Möglichkeit geschaffen, die Nutzlast des Wassers gleichmäßig auf das Fachwerk, das die Zelle bildet, zu verteilen Darüber hinaus kann auf diese Weise der ansonsten hohle Zwischenraum in dem Fachwerk sinnvoll zur Speicherung des Wassers genutzt werden

Vorzugsweise umfaßt der Flugapparat in seiner Ladebucht ein Hubwerk, das eine Verlagerung der Nutzlast auch außerhalb der Zelle durch eine - im übrigen verschließbare - Ladebuchtoffnung zulaßt wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um die Nutzlast wahrend des Fluges oder außerhalb des Zeitpunktes, an dem die Nutzlast abgesenkt oder aufgenommen werden soll, wirksam gegen ein schädliches Pendeln verriegelt ist Darüber hinaus ermöglicht das Hubwerk zweckmaßigerweise auch ein horizontales Verlagern in Flugrichtung und quer zur Flugrichtung, um damit ein besseres Positionieren bei der Lastaufnahme oder beim Absetzen der Last aus einer Standschwebe des fliegenden Flugapparates zu ermöglichen Vorteilhafterweise sind die seitlich angeordneten Stabilisatoren des Flugapparats gleich lang Hierdurch lassen sich die trigonometrischen Funktionen mit denen der Ausfall eines Ruders durch die Betätigung der anderen Ruder substituiert wird, besonders einfach aufstellen, so daß bei Ausfall der Steuerung anhand einfacher Tabellen der jeweils benotigte Anstellwinkel der einsatzbereiten Ruder ermittelbar ist

Zweckmaßigerweise weist jeder der Stabilisatoren wenigstens einen zentralen Holm auf, an dem die Verkleidung des Stabilisators angeordnet ist und der zugleich der Verankerung des Leitwerks mit dem Flugapparat dient Hierfür sind die Holme der fünf Stabilisatoren, die vorzugsweise einen Stern andeuten, bei dem der nach unten weisende Zacken fehlt innerhalb des Flugapparats miteinander im Zentrum des Sterns verbunden Die auf die Stabilisatoren wirkenden externen Kräfte werden somit gegenseitig in der Art eines Fachwerks aufgefangen Hierbei bietet die sternförmige Anordnung, bei der die Holme in Winkeln kleiner 90° aufeinandertreffen, gunstige Gelegenheit zur Übertragung der Kräfte und Momente, die auf einen Holm wirken, auf die anderen Holme und tragt so zur Stabilität des Leitwerks bei Besonders vorteilhaft ist es, wenn jeder Stabilisator zwei der beschriebenen Holme aufweist, die hintereinander angeordnet sind und jeweils einen Stern bilden Es ist möglich, die beiden Sterne, insbesondere die Zentren, zur Erhöhung der Verwindungsstei- figkeit innerhalb der Traggashulle miteinander aussteifend zu verbinden

Zweckmaßigerweise ist die Traggashulle des Leichter-als-Luft- Flugapparats im Bereich der Durchfuhrung der Holme verstärkt Hierdurch ergibt sich eine gunstige Möglichkeit zur Abdichtung, ferner wird die Gefahr des Einreißens der Hülle aufgrund der Relativbewegung von Hülle und Holmen herabgesetzt Gerade bei Pralluftschiffen, die Beweglichkeit zwischen Hülle und starren Teilen erfordern, ist dies gunstig Außerdem kann auf der Hullen- verstarkung eine Schutzmanschette abgestutzt werden, die stromungstech- nisch gunstig den Übergang vom Stabilisator zur Hülle verkleidet und so insbe- sondere für Auftrieb und Steuerbarkeit nachteilige Strömungsabrisse und turbulente Verwirbelungen vorteilhaft verhindert. Die Schutzmanschette besteht aus einem Elastomerwerkstoff mit glatter Oberfläche, und bietet so einen geringen Luftwiderstand und kann sich dennoch in Anpassung an die Verformung der Hülle verbiegen.

Es ist festzuhalten, daß das Leitwerk nicht starr mit einem Kiel des Flugapparates verbunden ist, sondern daß auftretende Kräfte über die Hülle übertragen werden. Es ist möglich, die Stabilisatoren zusätzlich über eine äußere Seilverspannung zu verbinden. Die Steuerleitungen sind im Leitwerksinneren verlegt und im Zentrum des Leitwerksterns mit dem Steuerhauptkabel, z.B. über Steckverbinder, verbunden.

Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn der Stabilisator durch die Schutzmanschette hindurch verlegbar ist. Es ist aber auch möglich, die Schutzmanschette aus so flexiblem Material auszuwählen, daß sie sich entsprechend der Verschiebung des Hüllenmaterials verformt und die Verformungsenergie vorteilhaft in der Art einer Feder aufnimmt, um diese Vorspannung dazu zu nutzen, die Hülle zurück in Richtung der Ausgangslage zu ziehen. Der maximale Verlagerungsweg der Hülle im Bereich der Durchführung eines Holms ist durch einen ersten Anschlag unterhalb des Stabilisators und durch einen zweiten Anschlag am Holm im Innern der Traggashülle des Flugapparats begrenzt, wobei zwischen dem zweiten Anschlag und der Hülle vorteilhaft ein an diesen Teilen angeordneter Faltenbalg eingesetzt ist, der die Hüllenbewegungen nachvollzieht und dabei die Hülle führt.

Eine zweckmäßigerweise vorgesehene Steuerung erleichtert vorteilhaft, den Leichter-als-Luft-Flugapparat zu steuern, wodurch Kursänderungen wahlweise durch Betätigen des Seitenruders und/oder durch gegensinniges oder gleichsinniges Betätigen eines Paars von an den seitlichen Stabilisatoren angelenkten Ruderblättern einerseits des Traggaskorpers erzielt werden. Hierbei kann durch Betätigen des Seitenruders eine Richtungsänderung ausgelöst werden, die zusätzlich durch die Betätigung von an den seitlichen Stabilisatoren angelenkten Ruderblättern, die ohne Einschränkung im weiteren als Höhen- rüder bezeichnet werden, unterstutzt und ggf noch durch die bereits erwähnte Vektor-Schubtriebwerke unterstutzt wird Werden beispielsweise beide einerseits des Traggaskorpers angeordneten Höhenruder betätigt fuhrt dies an der betreffenden Seite zu einer relativen Bremsbewegung die - unterstellt, die Höhenruder auf der anderen Seite werden nicht betätigt - dazu fuhrt, daß das dynamische Moment die Flugrichtung des Flugapparats in Richtung der betätigten Seite ändert Wenn die beiden betätigten Höhenruder hierzu gegensinnig betätigt werden, heben sich die in Hohennchtung wirkenden Kräfte in erster Näherung auf, und der Flugapparat fuhrt quasi keine Hohenanderung aus Gleichzeitig entsteht jedoch ein Moment um die Langsachse

Zweckmaßigerweise reicht es für eine Hohenanderung aus, ein wahlweise oberhalb oder unterhalb der Horizontalen angeordnetes Paar (also z B die beiden unteren Höhenruder) von an den seitlichen Stabilisatoren achterlich angelenkten Ruderblattern gleichsinnig (also z B beide nach oben) zu betätigen In diesem Fall kurzen sich die seitlichen Komponenten, da vorzeichenverschieden, im wesentlichen weg Es versteht sich, daß auch beide Paare gleichzeitig und ggf auch mit demselben betragsmaßigen Einschlag betätigt werden können

Da durch den Spreizwmkel von vorzugsweise 30° die vertikal und horizontal wirksame Ruderblattflache, die gemäß den bekannten trigonometrischen Funktionen ermittelbar ist, unterschiedlich eingeht kann z B durch entsprechendes Ausgleichen der Einschlage der Ruderblatter eine für die optimale Dreh- und Steig- bzw Sinkgeschwindigkeit des Flugapparats geeignete Lage vorgesehen werden Hierbei kann ferner berücksichtigt werden, daß große Ruderausschlage zu einer Bremsung der Fahrt fuhren, und daher vermieden werden sollen

Gemäß einer ersten Variante ist es somit möglich zum Steuern der Hohe des Flugapparates alle vier Höhenruder vorzusehen (sogenannte X- Konfiguration) Gemäß einer anderen Variante ist es möglich, zum Steuern der Hohe des Flugapparates nur zwei, beiderseits des Traggaskorpers und einerseits der horizontalen angeordnete Höhenruder vorzusehen (sogenannte V- Konfiguration) wahrend das andere Paar von Höhenrudern für die Lenkung nach Backbord bzw Steuerbord eingesetzt wird Durch diese beiden Varianten zwischen denen eine Steuerung auch hin- und herwechseln kann, ist einerseits eine die Flugsicherheit erhöhende Redundanz aller Lenkungstelle gegeben Andererseits kann in der Luft mit der V-Konfiguration die Manövrierfähigkeit durch engere Kurvenradien verbessert werden, wahrend in der X-Konfiguration Höhenunterschiede besser überwunden werden können, z B beim Landeanflug Es ist ferner möglich, daß die Steuerung neben der Beeinflussung der dynamischen Flugeigenschaften die Beeinflussung der statischen Einflußparameter übernimmt, z B die Aufheizung oder Abkühlung des Traggases, die Größenänderung der Ballonetts, das Umpumpen und/oder Zuladen bzw Ablassen von Ballast, etc Es ist aber auch möglich, die jeweils einerseits des Traggaskorpers angeordneten Höhenruder z B über einen gemeinsamen Kanal anzusteuern

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Un- teranspruchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausfuhrungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen naher erläutert

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig 1 zeigt eine frontale Ansicht auf den Bug ein Ausfuhrungs- beispiel eines erfmdungsgemaßen Flugapparates

Fig 2 zeigt eine Seitenansicht des Flugapparats aus Fig 1

Fig 3 zeigt einen Schnitt entlang der Linie lll-lll durch den Flugapparat aus Fig. 2 im Bereich des Leitwerks sowie durch die Ladebucht

Fig 4 zeigt vergrößert das Detail IV aus Fig 3

Fig 5 zeigt vergrößert einen Stabilisator des Flugapparats mit angelenktem Ruder in Seitenansicht

Fig 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie IV-IV durch den Flugapparat aus Fig 2

Fig 7 zeigt das Detail V aus Fig 4 in vergrößerter Darstellung Fig 8 zeigt das Detail VI aus Fig 5 in vergrößerter Darstellung

Fig 9 zeigt schematisch die Ladebucht des Flugapparats aus Richtung des Pfeils VII in Fig 6

Fig 10 zeigt schematisch die Ladebucht des Flugapparats aus Fig 6 in einer Seitenansicht

Fig 1 1 zeigt eine alternative Gestaltung der Ladebucht des Flugapparats aus Fig 1

Fig 12 zeigt in schematischer Seitenansicht die Art der Einbindung der Zellen an einen Flugapparat

Fig 13 zeigt ein Schema einer Steuerung für den Flugapparat nach Fig 1

BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNG DER ERFINDUNG Bezug nehmend auf die Fig 1 bis 3 wird nachstehend zunächst der prinzipielle Aufbau des Flugapparats 100 naher erläutert Der Flugapparat 100 ist ein Pralluftschiff (Blimp) Seine Lange betragt ca 1 18,5 m und der Durchmesser des Flugapparats 100 an seiner dicksten Stelle im zentralen Bereich seiner Erstreckung ca 44 m (ohne Berücksichtigung der vorstehenden Teile, wie Leitwerk 150, Ladebucht 102, Luftschrauben 101 usw )

Im Gegensatz zu Starrluftschiffen verfugt der als Pralluftschiff ausgebildete Flugapparat 100 über kein versteifendes Gerippe, über das angehängte Lasten ihre Gewichtskraft an einen Auftriebsschwerpunkt übertragen können Das Fehlen des starren Gerippes erschwert grundsätzlich das Anhangen von Lasten Für die Aufnahme von Lasten weist der Flugapparat 100 eine in den mit Bezugszeichen 158 bezeichneten Traggaskorper teilweise integrierte Ladebucht 102 auf, die sowohl eine Verlagerung einer Nutzlast 21 in Z- Richtung (Vertikale) als auch innerhalb der Ladebucht 102 in begrenztem Umfang in X-Richtung (Flugrichtung) und Y-Richtung (quer zur Flugrichtung und parallel zur unteren Abdeckung der Ladebucht 102) ermöglicht

In der Bugansicht gemäß Fig 1 erkennt man, daß das Leitwerk 150 aus fünf Stabilisatoren 151 -155 mit achterlich angelenkten Ruderblattern 151 a-1 55a besteht Der Stabilisator 151 steht vertikal vom Flugapparat 100 nach oben ab und überragt diesen Achterlich ist an dem Stabilisator 151 ein Ruderblatt 151 a angelenkt, das als Seitenruder Verwendung findet Auch die Stabilisatoren 152 bis 155 weisen achterlich angelenkte Ruderblatter 152a bis 155a auf, bei denen es sich pπmar um Höhenruder handelt

Die Stabilisatoren 152, 154 sind einerseits auf der Backbordseite, die Stabilisatoren 153, 155 andererseits auf der Steuerbordseite des Flugapparates 100 angeordnet Wie insbesondere in Fig 1 gut zu erkennen, stehen auch die Stabilisatoren 152 bis 155 über dem maximalen Umfang des Flugapparates 100 vor, jedoch steht keiner der Stabilisatoren seitlich über die maximale Breite des Flugapparates 100 Hierdurch wird in besonders gunstiger Weise die Gesamtbreite des Flugapparates 100 durch das Leitwerk 150 nicht überschritten Dies ist besonders vorteilhaft, weil dadurch für das Leitwerk 150 kein seitliches Übermaß bei Hallenkonstruktionen oder dergleichen vorgesehen werden muß Die Stabilisatoren 152 bis 155 weisen einen Spreizwmkel von 30° zur Horizontalen auf, so daß sich beiderseits die vertikalen Komponenten des jeweils Backbord und Steuerbord angeordneten Ruderpaars kompensieren bzw neutralisieren Diese vorteilhafte Wirkung wird weiter unten im Zusammenhang mit der Steuerung bzw. mit dem Verfahren zum Steuern des Flugapparates 100 in weiteren Einzelheiten beschrieben

Wie insbesondere in Fig 3 zu erkennen ist, bilden die fünf Stabilisatoren die Gestalt eines sechszackigen Sterns, dessen unterer Zacken fehlt In der Veriangerung des fehlenden unteren Zackens ist beispielsweise die Ladebucht 102 mit hieran angebauter Gondel vorgesehen, in der eine Last oder Personen befordert werden Um bei Fahrt dicht über Grund bzw beim Abheben einen Steigwinkel zuzulassen, der die Berührung mit dem Leitwerk 150 vermeidet, ist es ebenfalls zweckmäßig, die unteren Stabilisatoren 154, 155 in einem möglichst großen Abstand von dem Boden bzw dem tiefsten Punkt der Ladebucht 102 anzuordnen. Der Kratzwinkel 157, der bei der erfmdungsgemaßen Anordnung des Leitwerks hieraus resultiert, reicht aus, um Langsneigungswm- kel von bis zu 16° beim Abheben vom Boden zu ermöglichen Insoweit unter- scheidet sich der erfindungsgemaße Flugapparat 100 vorteilhaft von Flugapparaten mit bekannten Leitwerken Vor dem Leitwerk 150 und unterhalb der unteren Stabilisatoren 154, 155 befinden sich beidseitig des Flugapparates 100 langsamdrehende Luftschrauben 101 , die für den erforderlichen Vortrieb des Flugapparats 100 sorgen

Wie in Fig 1 zu sehen, überragen die Stabilisatoren 151 bis 155 den Umfang der Hülle des Flugapparats 100 um einen jeweils identischen Betrag Der Winkel zwischen jeweils zwei benachbarten Stabilisatoren betragt ca 60° Es ist möglich, auch auf der vertikal nach unten weisenden Seite einen verkürzten Stabilisator anzuordnen, der vorzugsweise ein Seltenruderblatt achterlich angelenkt aufweist In diesem Fall wird das Leitwerk aus sechs Stabilisatoren gebildet von denen zumindest die fünf dem Leitwerk 150 entsprechenden Stabilisatoren 151 bis 155 mit einem achterlich angelenkten Ruderblatt 151 a bis 155a ausgestattet sein werden

Bezug nehmend auf Fig 3 und 4 wird der Aufbau und die Montage der Stabilisatoren 151 bis 155 an den Flugapparat 100 naher erläutert Wie insbesondere in Fig 4, aber auch in Fig 3 zu erkennen ist jeder der Stabilisatoren über etwa 2/3 seiner Hohe von einem Holm durchsetzt, der vorzugsweise aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt ist Die Holme 151 b bis 155b sind in einem zentralen Punkt oder Ring 158 miteinander verspannt und bilden so tatsächlich einen Stern, der eine stabile und belastbare Grundkonstruktion für das Leitwerk 150 bildet Gemäß einer bevorzugten Variante sind die Holme 151 b bis 155b durch eine zwischen Holm und Ring 158 vorgesehene (nicht dargestellte) Druckfeder gegenseitig vorgespannt, wobei die Federn die Holme auswärts gegen einen hierzu vorgesehenen Anschlag oder dergl vorspannen und bei durch die Außenverhaltnisse induzierter Kompression ohne die übrigen Holme über Gebuhr gegen die Hülle zu drucken verlagern

Die Außenseite der Holme 151 b bis 155b ist mit einer üblichen Leitwerksbespannung bzw den entsprechenden Anbauten ausgestattet, die fest mit dem aus dem Flugapparat herausragenden Teil der Holme verbunden ist Es ist also festzustellen, daß die Holme 151 b bis 155b eine relativ zueman- der starre Einheit bilden, die innerhalb des Flugapparats 100 beweglich angeordnet ist Wie insbesondere in Fig 4 gut zu erkennen, durchsetzt der Holm 151 b die Hülle 106 des Flugapparate 100 Im Bereich des Stabilisators 151 und der anderen Stabilisatoren ist die Hülle 106 mit einer Hullenverstarkung 106a ausgerüstet, die die besondere Beanspruchung im Bereich des Holms 1 51 b der Hülle 106 Rechnung tragt

Die Hülle 106 bzw die Hullenverstarkung 106a kann zwischen zwei als Wegbegrenzung ausgebildeten Anschlagen 159 außerhalb der Hülle 106 bzw 160 innerhalb des Flugapparates 100 hin- und herbewegt werden Die Fuhrung der Hülle 106 wird durch einen im Inneren des Flugapparates 100 an dem Anschlag 1 60 festgelegten Faltenbalg 161 unterstutzt, der in Reaktion auf Bewegungen der Hülle 106 aufgrund äußerer Einflüsse insbesondere wahrend des Flugbetriebs, die Hülle 106 entlang des Holm 151 b nachfuhrt Eine Schutzmanschette 162 ist auf dem verstärkten Bereich 106a der Hülle 106 des Flugapparates 100 aufvulkaniert und ferner im Bereich des Stabilisators 151 an dessen Außenflache ebenfalls aufvulkaniert oder in anderer geeigneter Weise befestigt Hierdurch bedeckt die Schutzmanschette 162 umlaufend den äußeren Bereich, der durch den maximalen Spalt 163 zwischen den beiden Anschlagen 159, 160, der durch Verlagerung der Hülle 106 entstehen kann, so daß dieser empfindliche Bereich äußeren Witterungseinflussen nicht ausgesetzt wird Hierdurch erfüllt die Schutzmanschette 162 eine wichtige Dichtungsfunktion

Ganz entsprechend wie der Holm 151 b sind die Holme 152b bis 155b der anderen Stabilisatoren durch die Hülle 106 durchgeführt Es sind je Stabilisator jeweils zwei Holme in der beschriebenen Weise über einen zentralen Punkt 158 gegenseitig verspannt Hierdurch wird eine zusatzliche Torsions- steifigkeit jedes einzelnen Holms gegenüber äußeren angreifenden Kräften erreicht

Fig 5 zeigt einen Stabilisator, beispielsweise den Stabilisator 151 Hierin sind weitere Einzelheiten der Anordnung relativ zu Hülle 106 bzw Traggaskorper erkennbar Mit 1 10 ist in Fig 2 der Auftriebspunkt des Flugapparats 100 bezeichnet, mit 1 1 1 der Massenschwerpunkt, der unterhalb des Auftriebspunktes 1 1 0 liegt Es ist zu beobachten, daß der Massenschwerpunkt 1 1 1 in der Nahe der Ladebucht 102 liegt, und somit durch Zuladung von Ballast oder eines zu transportierenden Gutes nur geringfügig in seiner Lage verändert wird Es ist ferner zu erkennen, daß ein vorderes Ballonett 159 und hinteres Ballone« 160 in den Endbereichen des Traggaskorpers 158 angeordnet sind, so daß bei ungleichmäßiger Befullung Trimmeffekte durch Verlagerung des Auftriebspunktes 1 10 möglich ist Die Anordnung der Ballonetts 159 160 im Bug- und Heckbereich des Traggaskorpers ist auf die Erfordernisse der Langstπmmung und der Biegefestigkeit des Traggaskorpers abgestimmt Gleichzeitig ist in gunstiger Weise sichergestellt, daß der zentrale Hullenbereich, der die Last tragt auch derjenige Bereich ist, an den die Auftriebskräfte angreifen Die Ladebucht 102 ist ca 32 m lang und ca 13 m breit (Innenmaße) und erlaubt somit die Aufnahme sperriger Guter mit hohen Punktlasten

Mit 102a ist eine sich frontal an die Ladebucht 102 anschließende Gondel bezeichnet, in der das Bedienpersonal eine gute Sicht in Flugrichtung hat und die ferner einen (nicht dargestellter) Durchlaß zur Ladebucht 102 aufweist Seitlich an die Ladebucht 102 sind Schubvektoren 103 angeordnet, die insbesondere wahrend Start und Landung und zum Manövrieren des Flugapparats 100 einsetzbar sind Ferner sind auch die Luftschrauben 101 mit der Ladebucht 102 verbunden

Bezugnehmend auf Fig 6 kann anhand einer Querschnittsansicht des Flugapparates 100 der grundsätzliche Aufbau der Ladebucht 102 sowie die Verformung der Hülle 130 bei Belastung erkannt werden Der mit 140 bezeichnete Ladeschacht kann an seiner Unterseite mit einer (nicht dargestellten) Jalousie, die vorzugsweise an einem (nicht dargestellten) Jalousierolienkasten einfahrbar angeordnet ist, nach Aufnahme einer (nicht dargestellten) Last verschlossen werden Dadurch ergibt sich ein guter Schutz gegen Witterungsem- flusse und darüber hinaus wird die Aerodynamik des Flugapparats 100 gunstig beeinflußt Es ist zu erkennen, daß der überwiegende Teil der Ladebucht 102 in den Innenraum des Traggaskorpers 158 hineinragt wobei die Hohe der Ladebucht 102 ca 12 m ausmacht, von denen ca 2 30 m über den tiefsten Punkt des Traggaskorpers 158 vorstehen Die Lange des Ladeschachts 140 betragt 32 m, und die Breite (Innenmaß) betragt 13 m Mit seinem rechteckigen Grundriß, bei dem die Lange die Breite um mehr als das Doppelte übertrifft, ist der Ladeschacht 140 besonders geeignet, zwei Lasten gleicher Art und im wesentlichen quadratischen oder derart rechteckigen Grundrisses aufzunehmen, daß die lange Seite des Rechtecks im wesentlichen mit der Langsachse des Flugapparats 100 ausgefluchtet ist

Die Ladebucht 102 wird durch eine Fachwerk-Zelle 141 (Fig 10) definiert, die den Ladeschacht 140 begrenzt Die Zelle 141 ist in der Art einer flächigen Fachwerkstruktur ausgebildet, deren innere Bereich die lichten Maße der Lastabmessungen umschließen Das Fachwerk besteht aus Zug- und Druckelementen, wobei die Zugelemente vorzugsweise zur Minimierung der Maße als Spannseile ausgebildet sein können Für die Druckelemente sind vorzugsweise Rohre vorgesehen Die Zelle 141 wird beidseitig durch seitliche Stutztrager 142 begrenzt und nach oben von einem Querträger 143 abgeschlossen An dem Querträger 143 ist ein im wesentlichen in axialer Erstrek- kung der Ladebucht 102 verlaufender Bruckenkran 144 angeordnet, der entlang einer mit dem Querträger 143 verbundenen Fuhrung in X-Richtung verlagerbar ist und der selbst wiederum eine Katzlaufbahn 145 aufweist, die ein Verfahren einer Last im wesentlichen in Y-Richtung mittels einer Katze 146 zulaßt. Die Katze 146 weist auch ein Hubwerk 147 auf, mit dem das Hinaufziehen und Herablassen einer Last und damit eine Verlagerung in Z-Richtung möglich ist, wobei hierfür eine elektrisch angetriebene Winde bereit gehalten ist Vorzugsweise wird das Ladegut an einer (nicht dargestellten) Traverse hangen, die eine einfache und schnelle Ankopplung an das Hubwerk 147 ermöglicht Es ist ferner vorteilhaft vorgesehen, daß Mittel zur Lastsicherung in der Art von Sicherheitsgurten bei übersteigen eines Schwellenwertes einer Grenzbeschleunigung die Last daran hindern, im Ladeschacht 141 zu pendeln und damit die Stutztrager 142 zu berühren und somit einer Beschädigung eines der beiden Teile vorbeugen

Wie bereits dargelegt besteht die Möglichkeit eine Mehrzahl von Nutzlasten in den Ladeschacht 140 aufzunehmen, wobei hierfür nicht erforderlich ist, daß für jede Nutzlast ein eigenes Hubwerk 147 mit eigener Winde vorgesehen ist Vielmehr wird hierzu zweckmäßig die Last nachdem sie eine Transportposition innerhalb des Ladeschachts 140 angenommen hat, gegen diesen derart verriegelt, daß große Pendelbewegungen ausgeschlossen sind, wobei sichergestellt ist, daß diese das Eigengewicht der Nutzlast auf das als Fachwerk-Zelle 141 ausgebildete Ladebuchtsystem übertragen wird und somit zunächst einmal das Gesamtgewicht des Flugapparates 100 im wesentlichen an der Ladebucht 102 lastet

Es versteht sich, daß das Hubwerk 147 nicht nur bei einem gelandeten Flugapparat 100 einsetzbar ist, sondern vielmehr das Ablassen der Nutzlasten auch aus der sog. Standschwebe, also im gefesselten Flug, des Flugapparats 100 zulaßt, wodurch dem Flugapparat 100 eine Vielseitigkeit verliehen wird, die bei bisherigen Transporten von hohen Lasten nicht erzielt wurde

Wie in Fig. 6 zu sehen, ist eine Seilabspannung 132 vorgesehen, die aus gespannten Seilen 133 besteht, die über ein Verbindungselement 134 die Fachwerk-Zelle 141 der Ladebucht 102 mit dem oberen Ende der Hülle 130 des Flugapparates 100 verbinden. Diese Seilabspannung 132, bei der es sich auch um Ketten oder andere geeignete Verbmdungsmittel handeln kann, ist an - mit entsprechenden - Verstärkungen in der Hülle 130 vorgesehenen Haltepunkten mit der Hülle 130 verbunden, um in den oberen Bereich der Hülle die Gewichtskrafte von Zelle 141 und Nutzlast sowie darüber hinaus an die Fachwerk-Zelle 141 angeordneten, langsam drehenden Luftschrauben 101 und Schubtriebwerken 103 vorzusehen. Hieraus ergibt sich unter Last einer von der idealen Querschnittsform als Kreis abweichende Gestalt der Hülle 130, die in erster Näherung an eine Herz-Form 130' erinnert Die Einschnürungen, die hier mit Bezugszeichen 135 bezeichnet sind werden durch die Seilembmdung in der Hülle 130 erreicht Durch die Einleitung der Kräfte über das Verbindungselement 134, das im wesentlich keiner eigenen Befestigung innerhalb des Traggaskorpers 158 bedarf, ist ferner sichergestellt, daß auch bei einer Exzentrizität der Belastung die Krafteinleitung in die Hülle 130 im wesentlichen gleichmäßig erfolgt Ferner wird ein Kippen der Fachwerk-Zelle 141 relativ zu den Hauptachsen des Flugapparates 100 vorgebeugt so daß ein Ein- und Ausfahren der Last auch im Flugbetrieb, auch bei exzentrischer Aufhangung der Last in dem Ladeschacht 140, ermöglicht ist So ist es insbesondere möglich, wahrend der Aufnahme und des Absetzens der Nutzlast einen geographischen Versatz zwischen Flugapparat 100 und Absetzposition durch verlagern der Last entlang der Katzlaufbahn 145 bzw entlang des Bruckenkrans 144 auszugleichen Hierdurch können insbesondere solche Korrekturen vorgenommen werden, die aufgrund der sich ändernden Windverhaltnisse wahrend des Absetzens erforderlich werden

Um ein Abknicken der äußeren Hülle 130 im Bereich der Fachwerk-Zelle 141 insbesondere an der Außenflache der seitlichen Stutztrager 142 zu verhindern, ist an der mit 170 bezeichneten Stoßstelle von äußerer und innerer Hülle 130 eine im inneren Traggaskorpers 158 angeordnete und vorzugsweise mit Helium unter Überdruck gefüllte, die Fachwerk-Zelle 141 auf einer Hohe umgebende Schlauchwulst 171 vorgesehen, wobei die Schlauchwulst 171 , wie in Fig 8 besser zu sehen, am Ort 172 derart eingeklemmt und von dem Hullenmatenal 130 umgeben ist, daß eine Fixierung in der Stoßstelle 170 gegeben ist An der Stoßstelle 170 laufen die mit Bezugszeichen 136 bezeichnete innere Hülle und die äußere Hülle 130 in einem Winkel von deutlich unter 90° aufeinander zu, wobei dieser Winkel unter der Gewichstbelastung der Fachwerk-Zelle dazu tendiert, sich gegen Null zu reduzieren, was hier jedoch unerwünscht ist

Anders als bei einem Starrluftschiff, bei dem das Gerippe des Starrluftschiffs den Offnungswmkel an der Stoßstelle 170 vorgibt, ist hier eine grundsätzlich mit rundem Querschnitt ausgebildete, flexible Schiauchwulst vorgesehen, deren Vorspannung in Richtung auf ihre runde Gestalt, die abwei- chend von dem runden Querschnitt beispielsweise auch ein Tπzikloiden- Querschnitt ausgebildet sein kann, derart, daß die äußere Hülle 130 in Richtung entgegengesetzt zu einem Verkleinern des Offnungswinkels an der Stoßstelle 170 vorgespannt wird Die Beruhrungsstelle 172, die von einem hierzu ausgebildeten Hullenspannholm definiert ist, ist zugleich vorzugsweise der Befestigungsort der Hülle 130 an der äußeren Flache der Fachwerk-Zelle 141 , so daß im wesentlichen die Formgebung des Traggaskorpers 158 des Flugapparates 100 an dieser Stelle mitbestimmt wird Zu diesem Zweck wird ein Hullenspannholm 178 gegen eine eine entsprechende Ausnehmung aufweisende, an der Fachwerkzelle befestigte Aufnahme 179 vorgespannt wobei der Hullenspannholm 178 und die Aufnahme 179 das Hullenmatenal der inneren Hülle 136 und der äußeren Hülle 130 sowie einen Fortsatz der Schlauchwulst 171 klemmend fixieren In dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel ist die Schlauchwulst 171 als geschlossene Schlauchwulst ausgebildet, so daß die Deformation nur in Abhängigkeit von dem Gewicht, das an der Fachwerk-Zelle 141 lastet, eintritt. Es ist alternativ aber möglich, die Schlauchwulst 171 sowohl zum Ausgleich von entschwundenem Fullgas als auch zum Steuern und Regeln der Vorspannung gegen die Hülle 130 mit (nicht dargestellten) Ventilmit- teln auszustatten derart, daß ein Nachfüllen und damit auch eine Druckanderung innerhalb der Schlauchwulst 171 gewahrleistet ist

Der Spannholm 178 lauft um die gesamte, zentral angeordnete starre Zelle 141 und ist identisch mit der Beruhrungslmie der Hülle 130. Zwischen dem Spannholm 178 und der umlaufenden Spannvorrichtung 178 liegt die zum Lastschacht hm abdichtende innere Gashulle 136, die Schlauchwulst 171 und die äußere Gashulle 130. Über spezielle Anschlußelemente druckt die Spannvorrichtung die aufgeführten Hullenteile in die Vertiefung des Spannholms und gewährleistet damit eine sichere Anbmdung Der Spannholm ist ein profilierter Trager, der in der Mitte eine oder für eine redundante Ausfuhrung zwei Vertiefungen besitzt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Losung egt in der guten Zuganglichkeit bei der Montage Eine Montage von außen ist möglich Unter der Spannvorrichtung und den Anschlußelementen sind zum Schutz vor Beschädigungen der Hullenmateπa en Unterlagen vorgesehen (z B Leichtbau Gegenprofil) Um eine Redundanz der Hullenanbmdung zu ermöglichen können durch entsprechende Gestaltung des Spannholms weitere Spannvorrichtungen angebracht werden Mit dieser Losung ist eine kraft- und formschlussige Verbindung gewährleistet

Bezugnehmend auf Fig 9 erkennt man, daß die Schlauchwulst 171 im wesentlichen umlaufend ausgebildet ist, wobei die stärksten Belastungen in den Flanken, die an den seitlichen Stutztragern 142 auftreten, sind wahrend die Schlauchwulst im Bugbereich an einem mit 175 bezeichneten Bughorn abgestutzt ist und heckseitig von der Tragkonstruktion abgehenden fachwer- kartig ausgebildeten Tragern 176, an denen die Triebwerke 103 und das Heck angeordnet sind und insbesondere die Luftschrauben 101 angebracht sind abgestutzt ist Es versteht sich, daß im Bereich zwischen Schlauchwulst 171 und Hülle 130 Verstärkungen der Hülle 130 vorgesehen sein können, um ein Einreißen an dieser Stelle, an der eine starke Kraft übertragen wird, zu unterbinden

Um die ungunstige Spannungsverteilung, die durch den annähernd rechteckigen Ausschnitt der Hülle 130 bedingt durch die Einbindung der Ladebucht 102 in den Ellipsoiden entsteht, abzubauen und eine verbesserte Formstabilitat an der Anbmdungsstelle zu gewährleisten ist eine mit Helium gefüllte und unter Überdruck stehende umlaufend schlauchartige Wulst 171 vorgesehen Ursachen für die hohen Spannungen in den Eckbereichen der Hullenanbmdung liegen in den starken Unterschieden des Elastizitatsverhaltens (E-Moduli) des Hullenwerkstoffes in bezug auf die vorgesehenen Strukturelemente der starren Zelle und die örtlich stark begrenzte, punkt- oder linienformi- ge Krafteinleitung Der Hullenausschnitt unterbricht dabei den Kraftlinienfluß, wobei im Bereich der hnienformigen Hullenanbmdung die Struktur nach außen verformt wird Um diese Wirkungen zu neutralisieren, soll die Schlauchwulst 171 , die die gesamte Zelle 141 umschließt, die Kräfte flachig auf die starre Unterkonstruktion verteilen Die Schlauchwulst soll neben dem Spannungsab- bauch an den Hullenanbmdungsstellen zusätzlich als Stutzelement wirken und im Querschnitt zur Formstabilitat beitragen

Nähere Einzelheiten der Schlauchwulst 171 ergeben sich auch aus der Ansicht gemäß Fig 10, wobei hier besonders gut die zusätzliche klemmende Einfassung in Bug- und Heckpartie dargestellt sind

Durch die Kielgestalt, die vorliegend gewählt wurde, ist es vorteilhaft möglich, eine ganz erhebliche Gewichtslast über die starr ausgebildete Ladebucht 102 auf den Flugapparat 100 und insbesondere auf dessen Hülle 130 die die Auftriebskräfte aufnimmt, zu übertragen, wodurch die Bestandteile und insbesondere die tragenden Bestandteile der Ladebucht 102 lediglich elastischen Formanderungen ihrer Materialien unterworfen werden Zusatzlich ist es möglich, in ähnlicher Bauweise wie bei einem Starrluftschiff die Luftschraube 101 und ggf weitere Teile, wie in dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel z B die Gondel 102a sowie die Schubtriebwerke 103 starr mit der Ladebucht 102 zu verbinden, wodurch das erhebliche Problem bei Prallluftschiffen, namlich die Art der Anordnung der Antriebsmittel, eine gunstige Losung findet

In den Fig 9 und 10 ist zu erkennen, daß die Schlauchwulst 171 zwischen Bugstruktur und einer Stutzkonstruktion verlauft und im hinteren Bereich zwischen den Tπebwerkstragern 176 und dem Heck gefuhrt wird Damit ist sichergestellt, daß ein Teil der über die Hülle 130 weitergeleiteten Auftriebskräfte elastisch auf die einen Rumpfkiel definierte Zelle 141 übertragen wird

Es ist ferner möglich, wie in Fig 1 1 beispielsweise dargestellt, weitere Lasten an dem durch die Fachwerk-Zelle 141 definierten starren Kielge- rust angreifen zu lassen, wobei hier vorzugsweise mit Wasser gefüllte Ballasttanks oder Ausgleichstanks 177 vorgesehen sind, die beispielsweise dann gefüllt werden, wenn eine Last im Flug abgesetzt wurde und der Weiterflug ohne zuviel He umverlust erfolgen soll Hierzu ist vorteilhaft der Baiasttank 177 nahe den Aufhangungen der Seile 133 vorgesehen und vorzugsweise in dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel in den oberen Querträger 143 integriert, wodurch die Übertragung der Last eine geringe Beanspruchung außerhalb der Angriffspunkte der Last ermöglicht, so daß die entsprechenden Bauteile bezug- lieh ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Momente und Torsionen insbesondere im Bereich des unteren Endes des Kiels kleiner demissioniert werden können.

Insgesamt zeichnet sich der erfindungsgemäße Flugapparat insbesondere dadurch aus, daß die wesentlichen Funktionen wie Antrieb, Steuerung, Hullenanbmdung und Krafteinleitung um die die Ladebucht definierende Fachwerkzelle 141 anordnet und so keinen Kiel benötigt.

In Fig. 12 ist in Seitenansicht ein Flugapparat 100 gezeigt, der grundsätzlich entsprechend dem Flugapparat 100 aus Fig. 2 aufgebaut ist und bei dem daher dieselben Bezugszeichen dieselben Teile bezeichnen. Hier ist insbesondere zu erkennen, daß die Seile 133 an einer Mehrzahl von Einleitungsstellen in der Hülle 130 ansetzen und so für die verteilte Einleitung der Gewichtskraft in die Hülle 130 des Traggaskorpers 158 sorgen. Mit Pfeilen sind die jeweils angreifenden Kräfte dargestellt. Mit A sind die Vorschubkräfte der Haupttriebwerke bezeichnet, die hier als Luftschrauben 101 ausgebildet sind. Mit B sind die Vorschubkräfte der Manövriertriebwerke bezeichnet, die hier als Schubvektoren 103 ausgebildet sind. Aus der Orientierung des Pfeils B ergibt sich auch, in welche durch Endanschläge begrenzte Positionen die Schubvektoren 103 verschwenkbar sind. Mit C sind die im Flug auftretenden Luftwiderstandskräfte bezeichnet. Mit D sind die Fahrwerkskräfte bezeichnet. Mit E ist die Gewichtskraft der Nutzlast bezeichnet. Mit F ist die Auftriebskraft der Seilverspannung bezeichnet. Mit F ist schließlich die Auftriebskraft der die Schlauchwulst 171 umfassenden Hüllenanbindung bezeichnet.

Die Form des Auftriebskörpers wird durch eine Heliumfüllung gewährleistet, die mit einem, der Größe des Auftriebskörpers entsprechenden Innendruck beaufschlagt ist. Der statische Auftrieb, die Widerstands-, Gewichts- und Trägheitskräfte der starren Tragkonstruktion und des Leitwerkes sowie der größte Teil der aerodynamischen Belastungen von Auftriebskörper und Leitwerk während des Fluges wird durch die Hülle 130 aufgenommen, in Tangentialspannungen umgewandelt und zu einem großen Teil über die entsprechenden Anschlußstellen in der zentral angeordneten starren Fachwerk- Zelle 141 , die sich zum überwiegenden Teil innerhalb des flexiblen Traggas- korpers 1 58 befindet eingeleitet Über die Luftschifflangsachse sind keine formstabihsierenden starren Strukturen, auch nicht als durchgehender Kiel vorgesehen

Durch die vorgesehene geringe Streckung des Traggaskorpers 158 wird die Anbmdung der Massekrafte an die Stellen des größten Auftriebes ermöglicht Der Verzicht auf Geruststruktur ergibt Masseneinsparungen, die für die Erhöhung der Nutzlast eingesetzt werden können Die Kraftübertragung der Hülle erfolgt dabei über die vorzugsweise als Kettkurvenaufhangung ausgeführte Seilabspannung 132 , den Hullenspannholm 178 und die Schlauchwulst 171

In Hohe der Scheitellmie des Auftnebskorpers wird über eine in die Hülle eingebundene innere Kettkurvenaufhangung (sogenannte Cartenary Curtams) ein Großteil der Last (zentrale starre Zelle 141 mit Nutzlast) aufgenommen Dabei soll die Aufhangung im Querschnitt paarweise und gekreuzt erfolgen Die Kreuzungspunkte der jeweils zueinander gehörenden Abspann- seile sind fest miteinander fixiert Durch diese Hullenembindung ist eine gunstige Imienformige bis flächige Krafteinleitung möglich Der paarweisen Einsatz der Seilverspannung ermöglicht eine gleichmäßigere Lastverteilung Durch die Kreuzung der Abspannung und die Verhinderung der Verschiebung der kreuzenden Seile 133 mittels geeigneter Verbindungselemente 134 kann die Schwingneigung des Flugapparats 100 in Querrichtung beträchtlich reduziert werden Die Flugstabilitat nimmt zu

Die lastbedingte Hullenemschnurung an den Seile bindungsstel- len 135 fuhrt in Längsrichtung zu einer Profiherung der Traggashulle, die zusätzlich aerodynamisch stabilisierend wirkt (Hullenkontur 136 in Fig 6) Die Seilabspannung 132 kann durch geeignete Elemente in ihrer Lange eingestellt werden, so daß alle beteiligten Tragelemente entsprechend ihrer vorgesehenen Tragfähigkeit belastet werden können Die zum Teil technologisch bedingten Nahte in radialer und axialer Richtung bewirken in einer Art Gitterstruktur eine zusätzliche Verbesserung der Kraftübertragung Fig 12 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des erfmdungsgemaßen Flugapparates durch Betätigung der Ruder 151 a bis 155a, wobei das Verfahren zum Steuern des Flugapparates nachstehend naher erläutert wird Die Steuerbefehle können von einem manuell betatigbaren Steuerrad oder Joystick durch den Flugapparatefuhrer vorgegeben werden Es versteht sich, daß die Steuerung mit einem Prozessor ausgerüstet ist, der ein Übersteuern des Flugapparates verhindert, d h der das Aufgeben von unzulässigen Flugbewegungen verhindert oder wahlweise eine entsprechende Anzeige generiert Es ist möglich, mittels eines Servosystems die auf den Rudern lastenden Kräfte auf das Bediengerat, beispielsweise den Joystick oder das Lenkrad, zu übertragen, damit dem Steuermann ein realistisches Bild der Verhaltnisse übermittelt wird Die Steuerung 120 erhalt als Eingangsgroße Ruckmeldungen über den Füllstand der Ballastwassertanks und der Ballonetfullung und über die Schiffsgerateausrustung (Lage, Kurs, Hohe, und Zustand des Traggases) Als weitere Eingangsgroße werden die Beschleunigungen in Vertikal-, Honzontal- und Querrbeschleunigungen des Flugapparates registriert Als weitere Ein- gangsroße werden Winkelbeschleunigungen um die jeweilige Längs- Quer- und Hochachsen registriert Ferner werden noch Windrichtung und Windgeschwindigkeit, Außentemperatur und Temperaturfeld des Traggases sowie die mechanischen Seilzugkrafte bei der Festlegung delektiert Alle genannten Eingangsgroßen werden von der Steuerung 120 zu Stellgroßen umgewandelt, die Ventile einer , Pumpe zur Forderung des Ballastwassers, die Ballonettbe- luftung und die Stellung von Schubvektoren steuern Die Steuerung 120 hat auch als weitere Stellgroße direkten Zugriff zu dem Leitwerk 150 und den dort angeienkten Ruderflachen 151 a, 152 a, 153a, 154a und 155a Für den Fall des Fehlens und zur Unterstützung einer zu geringen aerodynamischen Dampfung durch fehlende oder zu geringe Umstromung der Steuerflachen wirkt die Steuerung 120 auch als Damfpungselement, das in Form einer passiver Dampfung (aerodynamische Dampfung, Dampfung durch Fesselwinden) und einer aktiver Dampfung (Antiheelmg durch Ballastumverteilung, differenzierte Ballonettbeluftung und differenzierten Einsatz der verfugbaren Schubvektoren, Erzeugung von dampfenden Ruderkraften durch aktive Dampfer im Steuerkreis der Fluglageregelung) dafür sorgt, daß auftretenden Schwingungen auf ein für den Betrieb des Luftschiffes im extremen Langsamflug bis in den Bereich der Standschwebe akzeptables Niveau reduziert werden Bei Fluggeraten mit geringer Streckung hegt der Schwerpunkt im Bereich der aktiven Dampfung, da ein solches Fluggerat nur über eine geringe Eigendampfung verfugt Eine besondere Bedeutung kommt dem Steuern und Ausbalancieren dann zu wenn eine Last aufgenommen bzw abgesetzt wird Insbesondere dann, wenn der Flugapparat 100 voll beladen ist, also eine Zuladung in der Größenordnung von ca 44 t Nutzlast zuzüglich einiger Tonnen Ballastwasser in der Luft halt, denn je nach Exzentrizität der Lasten wirken die Lasten auch um kurze Hebelarme mit hohen Momenten

Die Erfindung ist vorstehend anhand eines bevorzugten Ausfuhrungs- beispiels erläutert worden Es versteht sich jedoch, daß alle dem Fachmann gelaufigen Bestandteile eines Flugapparates, also Luftschrauben, Schubvektorantrieb, usw , ebenfalls von der Steuerung zur Betätigung des Flugapparates mitbedient werden können Hierfür kann seitens des Bedienpersonal einzelnen Vorschubaggregaten manuell die Ermächtigung zum Zuschalten gegeben werden

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Leichter-als-Luft-Flugapparat mit einem Traggaskorper mit wenigstens zwei in dem Traggaskorper (158) integrierten Ballonetts (159, 160) und wenigstens eine wenigstens teilweise in das Innere des Traggaskorpers (158) hinein ragende und nach unten verschließbare Ladebucht (102) für die Aufnahme einer zu transportierenden Nutzlast, und einem Leitwerk (150), umfassend mehrere Stabilisatoren (151 ) und daran angelenkte Ruderblätter (151 a), wobei ein Seitenruder an einem vertikal nach oben stehenden Stabilisator des Leitwerks (150) achterlich angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladebucht (102) als starre Zelle (141 ) ausgebildet ist, die das Gewicht der Nutzlast aufnimmt, daß der Traggaskorper (158) ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser zwischen 2,0 und 3,0 aufweist und als Pralluftschiff ausgebildet ist, wobei die an der Zelle (141 ) angreifende Gewichtskräfte durch den Traggaskorper (158) aufgehoben werden, und daß weitere vier seitliche Stabilistoren (152 - 155) je ein achterlich angelenktes Ruderblatt (152a - 155a) aufweisen und die seitlichen Stabilisatoren (152 -155) betragsmäßig um denselben Spreizwinkel zur Horizontalen geneigt sind.

2. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zuladbare Nutzlast bis zu 44 Tonnen beträgt.

3. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Traggaskorper ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 2,7 aufweist.

4. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladebucht (102) ein Hubwerk umfaßt, das eine Verlagerung der Nutzlast außerhalb der Zelle (141 ) durch eine von unten zugängliche Öffnung aufweist.

5. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in einer horizontalen Ebene angeordnet ist, und daß der Abschluß in der Ebene verlagerbar zum Öffnen und Schließen angeordnet ist und der Abschluß eine aus gelenkigen Abdeckelementen gebildete und einziehbare Abdeckung umfaßt.

6. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenschwerpunkt (1 1 1 ) des Flugapparats (100) in der Nähe der Ladebucht (102) und der Auftriebspunkt (1 10) des Flugapparats oberhalb des Massenschwerpunktes (1 1 1 ) liegt.

7. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Ballone« im vorderen und im hinteren Bereich des Traggaskorpers (158) und im Abstand von der Ladebucht (102) angeordnet ist.

8. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Vortrieb des Flugapparats (102) Luftschrauben (101 ) vorgesehen sind und die Zelle mit Trägern (176) verbunden ist, an denen die Luftschrauben (101 ) lasten.

9. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung des Flugapparats (100) im Mittenbereich Schubtriebwerke vorgesehen sind, deren Schubvektor durch Drosseln des Schubes und Verschwenken ihrer Schubdüse veränderbar ist.

10 Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Traggaskorper (158) wenigstens bereichsweise rotationssymmetrisch ausgebildet ist

1 1 Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel für die Krafteinleitung der Ladebucht (102) in die Hülle (130) des Traggaskorpers (158) vorgesehen sind

12 Leichter-als-Luft-Flugapparat nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Krafteinleitung eine Seilabspannung (132) umfassen, die die Zelle mit der Hülle (130) des Traggaskorpers (158) verbindet und die Seilabspannung (132) an wenigstens zwei Stellen eines Querträgers (143) der Zelle (141 ) und an wenigstens zwei Seileinbmdungen (135) in der Hülle (130) angreift.

13. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Krafteinleitung eine die Zelle (141 ) wenigstens teilweise umgebende, unter Druck gehaltene Schlauchwulst (171 ) umfassen, die die Hülle (130) des Traggaskorpers (158) daran hindert, in Anlage gegen die Zelle (141 ) zu gelangen

14. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Wassertank (177) in die Zelle integriert ist.

15 Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (141 ) als Fachwerkkonstruktion ausgebildet ist und mehrere über horizontale Querträger (143) verbundene seitliche Stutztrager (142) umfaßt), wobei benachbarte Stutztrager (142) zur Bildung der Zellenstruktur in der Art eines Fachwerks miteinander verbunden sind.

16. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle (141 ) bodenseitig in den Ecken der Zelle ein Fahrwerk umfaßt, auf dem der Leichter-als-Luft-Flugapparat landen kann.

17. Leicher-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den oberen seitlichen Stabilisatoren (152, 153) und dem vertikalen Stabilisator (151 ) etwa doppelt so groß ist wie der Spreizwinkel zur Horizontalen.

18. Leicher-als-Luft-Flugapparat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizwinkel 30° beträgt.

19. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren (151 - 155) gleiche Länge aufweisen.

20. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisatoren (151 - 155) jeweils einen Holm (151 b - 155b) aufweisen, der mit den Holmen der anderen Stabilisatoren im Innern der Hülle (106) des Traggaskorpers verbunden ist und die Hülle (106) im Bereich der Durchführung der Holme eine Hüllenverstärkung (106a) aufweist.

21. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der Hülle (106) im Bereich der Durchführung der Holme (151 b - 155b) durch mindestens einen auf der Innenseite der Hülle (106) angreifenden Faltenbalg (161 ) gegen Beanspruchungen abgefedert ist.

22. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 20 und 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (106) im Bereich der Durchführung auf der Außenseite eine Schutzmanschette (162) aufweist, die einen sich bildenden Spalt (163) zwischen Stabilisator (151 - 155) und Hülle (106) verkleidet.

23. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die an den seitlichen Stabilisatoren (152 -

155) angeordneten Ruderblätter (152a - 155a) Höhenruder sind, die wenigstens paarweise in ihren Bewegungen synchronisiert sind.

24. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung (120) die Betätigung der achterlich an den Stabilisatoren (151 - 155) angeordneten Ruderblätter (151 a - 155a) ausgehend von Lenkbefehlen einer Steuereinheit (120) entsprechend abgibt.

25. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ein Paar einerseits des Traggaskorpers angeordneter Ruderblätter (151 a - 155a) gegensinnig oder gleichsinnig ansteuert, um eine Kursänderung des Flugapparats (100) auszulösen.

26. Leichter-als-Luft-Flugapparat nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (120) wenigstens ein Paar beiderseits des Traggaskorpers angeordneter Ruderblätter (152a - 155a) gleichsinnig ansteuert, um eine Höhenänderung des Flugapparats (100) auszulösen.

27. Verfahren zum Steuern eines Leichter-als-Luft-Flugapparats nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß Kursänderungen wahlweise durch Betätigen des Seitenruders und/oder durch gegensinniges oder gleichsinniges Betätigen eines Paars von an den seitlichen Sta- bilisatoren (152 - 155) angelenkten Ruderblättern (152a - 155a) einerseits des Traggaskorpers ausgelöst wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß Höhenänderungen durch gleichsinniges Betätigen wenigstens eines Paars von an den seitlichen Stabilisatoren (152 - 155) angelenkten Ruderblättern (151 a - 155a) beiderseits des Traggaskorpers und einerseits der Horizontalen ausgelöst wird.

29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß Kursänderungen durch gegensinniges Betätigen wenigstens eines Paars dem an den seitlichen Stabilisatoren (152 - 155) angelenkten Ruderblättern (151 a - 155a) beiderseits des Traggaskorpers und einerseits der Horizontalen ausgelöst wird.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von an den seitlichen Stabilisatoren (152 -155) angelenkten Ruderblättern (152a - 155a) beiderseits des Traggaskorpers und einerseits der Horizontalen für die Kursänderung betätigt wird, und das andere Paar von an den seitlichen Stabilisatoren (152 -155) angelenkten Ruderblättern (152a - 155a) andererseits der Horizontalen für die Höhenänderung betätigt wird.