DE10120232A1

DE10120232A1 - Luftfahrzeug leichter als Luft

Info

Publication number: DE10120232A1
Application number: DE10120232A
Authority: DE
Inventors: Oliver Reinhardt
Original assignee: Cargolifter AG
Current assignee: CL Cargolifter GmbH and Co KGaA
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-31

Abstract

Beim Bau und insbesondere während der Erprobung eines Luftschiffes ist es oftmals unumgänglich, den mit dem Traggas Helium befüllten Raum zu betreten und Montage- oder Wartungsarbeiten durchzuführen. DOLLAR A Es ist allgemein bekannt, daß zum Betreten eines mit Helium befüllten Raumes eine spezielle Schutz- und Atemausrüstung erforderlich ist. Die Ausrüstung der "Heliumtaucher" behindert die Bewegungsfreiheit und limitiert die zulässige Aufenthaltsdauer im Heliumraum. DOLLAR A Im Zuge der Erprobung eines neuen Luftfahrtgerätes ist es üblich, zunächst die Belastungen am Gerät durch entsprechende Flugbetriebseinschränkungen zu limitieren. Bei Luftschiffen, die eine recht geringe Fluggeschwindigkeitsspanne aufweisen, liefern diese Maßnahmen nur beschränkten Erfolgt. Ein Luftfahrzeug, leichter als Luft, ist während des Baues ohne Schutzausrüstung im Traggasraum begehbar zu gestalten und/oder die strukturelle Grundbelastung während der Flugerprobung ohne bauliche Änderungen deutlich zu reduzieren. DOLLAR A Der Traggasraum eines Luftfahrzeuges, leichter als Luft, bei dem im Betrieb als Traggas Helium eingesetzt wird, ist während des Baues und/oder der Flugerprobung mit einem Gemisch aus Helium und Sauerstoff, aus Helium, Sauerstoff und Stickstoff, aus Helium und Stickstoff oder aus Helium und Kohlendioxyd befüllt. Der Anteil des Gases, schwerer als Helium, beträgt 4% (Vol.) bis 45% (Vol.). Während des Baues beträgt der Anteils des Sauerstoffs etwa 20% (Vol.). Im Laufe der Erprobung wird der ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug leichter als Luft, bei dem als Traggas Heli um eingesetzt wird.

Die geltenden Bauvorschriften für Luftschiffe verlangen die Verwendung eines nicht brennbaren Traggases. Üblicherweise kommt hier Helium zum Einsatz. Das Traggasvolumen wird mit diesem Gas in der höchstmöglichen Reinheit befüllt, um den maximalen Auftrieb zu erhalten und damit die maximale Nutzlast zur Ver fügung zu haben.

Beim Bau und insbesondere während der Erprobung eines Luftschiffes ist es oft mals unumgänglich, den mit Traggas befüllten Raum zu betreten und Montage- oder Wartungsarbeiten durchzuführen.

Es ist allgemein bekannt, daß zum Betreten eines mit Helium befüllten Raumes eine spezielle Schutz- und Atemausrüstung erforderlich ist. Die Ausrüstung der "Heliumtaucher" behindert die Bewegungsfreiheit. Die Aufenthaltsdauer im He liumraum ist mit dieser Ausrüstung aus arbeitsschutzrechtlichen Gründen eng li mitiert. Die "Heliumtaucher" benötigen eine entsprechende Qualifikation. Damit werden Einsätze sehr aufwendig und kostspielig.

Im Zuge der Erprobung eines neuen Luftfahrtgerätes ist es üblich, zunächst die Belastungen am Gerät durch entsprechende Flugbetriebseinschränkungen zu limitieren. Das geschieht bei Flächenflugzeugen üblicherweise durch eine zu nächst stark reduzierte Fluggeschwindigkeit verbunden mit Wettereinschrän kungen. Bei Luftschiffen, die eine recht geringe Fluggeschwindigkeitsspanne auf weisen, liefern diese Maßnahmen nur beschränkten Erfolg. Die aerodynami schen Belastungen ergeben oftmals schon bei geringen Geschwindigkeiten La sten nahe am Maximum. Besonders kritisch sind die Böen-Lastfälle.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Luftfahrzeug leichter als Luft während des Baues ohne Schutzausrüstung im Traggasraum begehbar zu gestalten und/oder die strukturelle Grundbelastung während der Flugerprobung ohne bauliche Änderun gen deutlich zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Luftfahrzeug leichter als Luft, bei dem im Betrieb als Traggas Helium eingesetzt wird, dadurch gelöst, daß während des Baues und/oder der Flugerprobung der Traggasraum mit einem Gemisch aus Helium und einem Gas schwerer als Helium befüllt ist.

In Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Anteil des Gases schwerer als Helium 4% (Vol.) bis 45% (Vol.).

Nach der Erfindung ist der Traggasraum mit einem Helium-Sauerstoff-Gemisch, einem Helium-Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch, einem Helium-Stickstoff-Gemisch oder einem Helium-Kohlendioxyd-Gemisch befüllt.

Erfindungsgemäß beträgt während des Baues der Anteil des Sauerstoffs etwa 20% (Vol.).

Es ist zweckmäßig, daß im Laufe der Erprobung der Anteil des Heliums vergrö ßert wird.

In Ausgestaltung der Erfindung wird die Erhöhung des Heliumanteiles durch eine Helium-Reinigungsanlage oder in einem Austauschverfahren erreicht. Nach Abschluß der Erprobung ist das Traggas technisch reines Helium, d. h. mit einer Reinheit von etwa 96%.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Das Luftfahrzeug leichter als Luft, ein Luftschiff oder ein Ballon, wird während der Endmontage nicht mit technisch reinem Helium befüllt, sondern mit einem atem baren Gemisch aus Helium und Sauerstoff oder aus Helium, Sauerstoff und Stickstoff. Der Anteil des Sauerstoffs sollte 18% bis 23% (Vol.), vorzugsweise 20% bis 21% (Vol.) betragen. Wie Untersuchungen ergeben haben, entsteht eine gleichmäßige Durchmischung der beiden Gase. Eine Separierung tritt unter den gegebenen Bedingungen bei Luftschiffen nicht auf. Die Größe des Traggasrau mes und die Temperaturen beim Bau in der Halle gewährleisten ein stabiles Ge misch. In dieser atembaren Mischung können Montage- und Wartungsarbeiten im Luftschiff von Personen ohne Schutzausrüstung ausgeführt werden. Die Wahrscheinlichkeit solcher Arbeiten im Heliumraum ist beim Bau von Prototypen und Versuchsmustern von Luftschiffen relativ hoch.

Um die strukturelle Grundbelastung im Rahmen der Erprobung des Luftschiffes möglichst gering zu halten, wird der Auftrieb durch das Traggas durch Mischung des Heliums mit Sauerstoff und/oder Stickstoff oder mit Kohlendioxyd reduziert. Zu Beginn der Erprobung beträgt der Anteil des zugemischten Gases je nach Luftschiffdesign bis zu 45% (Vol.) des Traggases. Im Laufe der Erprobung wird durch bekannte Heliumrenigungsanlagen oder im Austauschverfahren der He liumanteil erhöht bis am Ende der Erprobung technisch reines Helium den Trag gasraum ausfüllt. Unter technisch reinem Helium ist Helium mit einer Reinheit von ca. 96% zu verstehen. Der Rest sind nicht vermeidbare Verunreinigungen wie Wasserdampf und Luftreste.

Bei einer Beimischung von 20% Sauerstoff ergibt sich in erster Näherung eine Reduzierung der Auftriebsfähigkeit des Traggases um 22,4% wie folgt:

Dichte Helium (bei ISA Standard):	0,169 kg/m³
Dichte Sauerstoff (bei ISA Standard):	1,355 kg/m³
Dichte Luft (bei ISA Standard):	1,226 kg/m³
Dichte Gemisch Helium (80%Vol.) und Sauerstoff (20%Vol.):	0,4062 kg/m³

Das Verhältnis der Auftriebsfähigkeit beträgt:

1 - (1,226 - 0,4062)/(1,226 - 0,169) = 22,4%

Abhängig vom Luftschiffdesign ergibt sich damit eine entsprechende Reduzie rung der aus der Auftriebsverteilung resultierenden Grundbelastung des Luft schiffes.

Die Erfindung ermöglicht durch entsprechende Beimengung eines Gases zum Helium eine Atembarkeit und damit eine Zugänglichkeit des Traggasraume ohne Schutzausrüstung und/oder eine kontrollierte Auftriebs- und damit Last verringerung zur Erprobung des Luftschiffes.

Claims

1. Luftfahrzeug leichter als Luft, bei dem im Betrieb als Traggas Helium einge setzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Baues und/oder der Flugerprobung der Traggasraum mit einem Gemisch aus Helium und einem Gas schwerer als Helium befüllt ist.

2. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Gases schwerer als Helium 4% (Vol.) bis 45% (Vol.) beträgt.

3. Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Traggasraum mit einem Helium-Sauerstoff-Gemisch befüllt ist.

4. Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Traggasraum mit einem Helium-Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch befüllt ist.

5. Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Traggasraum mit einem Helium-Stickstoff-Gemisch befüllt ist.

6. Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Traggasraum mit einem Helium-Kohlendioxyd-Gemisch befüllt ist.

7. Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Traggasraum während des Baues mit einem atembaren Gemisch befüllt ist.

8. Luftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Sauerstoffs etwa 20% (Vol.) beträgt.

9. Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Laufe der Erprobung der Anteil des Heliums vergrößert wird.

10. Luftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung des Heliumanteiles durch eine Helium-Reinigungsanlage oder in einem Aus tauschverfahren erreicht wird.

11. Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abschluß der Erprobung das Traggas technisch reines Helium ist.