DE10155993A1

DE10155993A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Transport von Gütern mittels Luftschiffen

Info

Publication number: DE10155993A1
Application number: DE2001155993
Authority: DE
Inventors: Sebastian Motsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-15
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2003-06-05

Abstract

Ein Verfahren zum Transport von Gütern mittels spindelförmiger, ellipsoider oder stromlinienförmiger Aerostaten (12), insbesondere Luftschiffen oder Luftkähnen, ist gekennzeichnet durch das Anheben der Güter mittels eines spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostaten (12), durch das Verbinden des Aerostaten (12) mit einem unabhängigen Flugobjekt (14), und durch das Ausüben von Zug- oder Schubkräften mit einer von Null verschiedenen horizontalen Komponente durch das Flugobjekt (14) auf den spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostat (12). Dabei wird der Aerostat mit einem Flugzeug (14) verbunden.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport von Gütern mittels spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostaten, insbesondere Luftschiffen oder Luftkähnen. Die Erfindung betrifft ferner Flugverbund zum Transportieren von Gütern mittels dieses Verfahrens. Als Luftkahn wird hier analog zur Seeschiffahr ein antriebsloses Luftschiff bezeichnet.
Luftschiffe werden in neuerer Zeit auch zum Transport von Gütern verwendet. Dabei bieten Luftschiffe insbesondere dann einen Vorteil gegenüber anderen Transportmitteln, wie Lastkraftwagen, Bahn oder Flugzeugen, wenn es sich um sehr große und sehr schwere Güter handelt. Diese sind möglicherweise mit herkömmlichen Transportmitteln nicht mehr transportabel und müssen in Teile zerlegt, transportiert und vor Ort wieder aufgebaut werden. Insbesondere der interkontinentale Transport ist hierbei interessant.
Die Flughöhe eines solchen Transport-Luftschiffs stellt sich dabei bei einem Kräftegleichgewicht ein, das im wesentlichen vom Auftrieb durch das Traggas und der Transportmasse bestimmt wird. Typische Transportmassen liegen im Bereich zwischen 0 und 1000 t.

Stand der Technik

Ein solches Luftschiff ist beispielsweise in der DE 199 19 373 A1 offenbart. Das Luftschiff dient dem Frachttransport und wird ohne zu Landen über einer Ankerposition mittels Seilen und Winden zum Be- und Entladen verankert. Problematisch bei derartigen Luftschiffen ist es, daß der für den Transport notwendige Treibstoff verbrannt wird, was zu geringerem Gewicht führt. Dabei findet ein Gewichtsverlust bis zu einem Drittel des Transportgewichts statt, was zu erheblichen Problemen führt. Auch wird ein großer Teil der Last für den Transport von Treibstoff, statt Nutzlast aufgewendet.
Für das sogenannte Lastenausgleichsproblem wurden bisher verschiedene Lösungsmöglichkeiten vorgeschlagen, die wirtschaftlich jedoch vergleichsweise aufwendig sind. Diese Lösungsmöglichkeiten umfassen den Lastenausgleich durch Masseausgleich, zum Beispiel die Kondensierung von Traggas, wie sie in der DE 197 01 283 A1 beschrieben ist, oder Kondensierung von Wasser aus der Luft. Hierfür sind teure und schwere Gerätschaften notwendig die wiederum Energie benötigen und das Lastenausgleichsproblem somit vergrößern.
Es sind aber auch andere Lösungsmöglichkeiten bekannt. Aus der DE 42 13 087 C1 ist ein landgebundener Schwebezug für den Transport universeller Lasten im Fernverkehr bekannt. Der dort offenbarte Schwebezug ist an eine feste Strecke gebunden. Die Energieversorgung erfolgt über eine entlang der Strecke verlaufende Stromversorgung. Ein Lastenausgleichsproblem besteht somit nicht.
Aus der DE 201 02 509 U1 ist ein Zwillingsluftschiff bekannt, bei welchem die Nutzlast durch Verwendung zweier Luftschiffe erhöht werden kann. Das Problem des Lastenausgleichs wird aber nicht gelöst.
Das von der Firma Cargolifter AG, Frankfurt vorgestellte Modell mit der Bezeichnung CL 75 AC ist ein sphärischer Fesselballon mit einer Nutzlast von 75 t. Der Ballon wird mit maximal 70 km/h relativ zum Wind von einem Helikopter, LKW oder Schiff gezogen. Insbesondere durch die kugelförmige Ballonform und den Angriffspunkt außerhalb des zwischen Ballon und Fracht liegenden Schwerpunkts sind nur geringe Geschwindigkeiten möglich. Bei Verwendung mit einem LKW oder Schiff ist man an vorgegebene Reiserouten gebunden. Die Reichweite bei Zug mittels Helikopter ist bezüglich des Reiseziels und bezüglich der Reisehöhe stark begrenzt. Das dort vorgestellte System weist zudem einen außerordentlich hohen Energiebedarf auf, der die Wirtschaftlichkeit stark beeinflußt. Es ist daher entsprechend seinem Namen eher als Kran, als als echtes Transportmittel für Langstrecken geeignet. Entsprechend dient der Zug mittels Helikopter nur zum Transferieren von einem Einsatzort zum nächsten und nicht zum Transport von Gütern.
Das mit "Skycat 20" bezeichnete Luftschiff-Flugzeug-Hybrid der Firma Airship Technologies Group, Bedford, England weist einen Traggasbehälter und Dieselmotorangetriebene Propeller auf. Für den Betrieb der Dieselmotoren wird ebenfalls eine beträchtliche Menge Diesel benötigt, durch welche sich die maximale Nutzlast reduziert. Das beschriebene Modell benötigt extrem lange Start- und Landebahnen.

Offenbarung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der schwere oder große Güter über lange Strecken wirtschaftlich transportiert werden. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, das Lastenausgleichsproblem für Luftschiffe zu lösen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst mit den Schritten

a) Anheben der Güter mittels eines spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostaten,
b) Verbinden des spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostaten mit einem unabhängigen Flugobjekt,
c) Ausüben von Zug- oder Schubkräften mit einer von Null verschiedenen horizontalen Komponente durch das Flugobjekt auf den spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostat.

Die Zug- oder Schubkräfte werden dabei vorzugsweise von einem geeigneten Flugzeug ausgeübt, das mit dem Aerostaten verbunden wird. Zu den spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostaten zählen insbesondere Luftschiffe und Luftkähne (Luftschiffe ohne eigenen Antrieb), deren äußere Formgebung aerodynamisch optimiert ist. Dadurch wird der Luftwiderstand gegenüber zum Beispiel kugelförmigen Aerostaten wesentlich verringert. Der Begriff Aerostat umfasst dabei alle Luftschiffe, die sich im Gleichgewicht (Auftrieb = Gewicht) befinden körnen, unabhängig davon, ob sich das Luftschiff während des Schleppvorgangs tatsächlich im Gleichgewicht befindet, oder ob zusätzliche vertikale Kräfte wirken. Das Verfahren ist also sowohl für Luftschiffe in den Modi "Leichter als Luft" und "As Light as Air" als auch für den Modus "Schwerer als Luft" geeignet.
Es gibt einen Geschwindigkeitsbereich, der sowohl für Flugzeuge als auch für Luftschiffe oder Luftkähne geeignet ist. Für letztere ist dies der obere Geschwindigkeitsbereich, für Flugzeuge der untere Geschwindigkeitsbereich. Entsprechend eignen sich für das Verfahren besonders langsam fliegende Flugzeuge wie Senkrechtstarter, Doppeldecker oder Turboprop angetriebene Flugzeuge. Für den geschleppten Aerostat sind spindelförmige oder vergleichbare Formen mit niedrigem Luftwiderstand besonders gut geeignet. Kugelförmige Aerostaten sind nicht geeignet, da diese keinen Überlappungsbereich für die Geschwindigkeit mit Flugzeugen aufweisen. Die Reisegeschwindigkeit und damit der Frachtdurchsatz wird durch das Schleppen mittels eines Flugzeugs oder dergleichen im allgemeinen erhöht. Dadurch erhöht sich die Wirtschaftlichkeit.
Durch die Herstellung eines Schleppverbunds werden die Antriebsmittel von den Hebemitteln getrennt. Das Luftschiff braucht keinen Treibstoff mehr für den Antrieb mitführen. Dementsprechend braucht auch kein Lastenausgleich mehr stattfinden. Weiterhin kann die gewonnene Traglastkapazität für Nutzlast verwendet werden.
Dadurch erhöht sich die Wirtschaftlichkeit eines Fluges. Es sind keine Motoren oder Turbinen als Antriebsaggregate erforderlich, wodurch sich ebenfalls die maximale Nutzlast vergrößert. Ein solcher Schleppverbund ist insbesondere auch für Langstreckenflüge besonders gut geeignet. Das Flugzeug kann den aerodynamischen Auftrieb zum Heben des Treibstoffs nutzen. Das Verfahren ist insbesondere auch für das unbeladene Umsetzen von Luftschiffen von einem Arbeitsgebiet zu einer anderen Region geeignet.
Insbesondere läßt sich die Erfindung ohne bauliche Änderungen oder Ergänzungen für alle Luftschiffe einsetzen, welche die Befestigung z. B. eines Schleppseils im Bugbereich ermöglichen. Dies ist oft am Haltepunkt für Ankermasten gegeben.
In einer Ausgestaltung der Erfindung können zur Steigerung der Traglast beim Anheben der Güter zusätzlich zu den Auftriebskräften durch das Traggas des Aerostaten weitere vertikale Kräfte aufgewendet werden. Kurzzeitig eingesetzte vertikal wirkende Triebwerke bringen das Luftschiff in eine vorübergehende Schwebe und können abgeschaltet werden, sobald der Verbund hergestellt und die nötige Geschwindigkeit erreicht ist, um eine zusätzliche aerodynamische Kraft zum Anheben des Luftschiffes zu erzeugen.
Zur Steigerung der Traglast kann auch das Traggas vor dem Start erwärmt werden um Auftrieb zusätzlich bereitzustellen. Auftriebsänderungen können auch durch Dichteänderungen des Traggases vorgenommen werden.
Durch zusätzliche vertikale Kräfte kann auch die Flughöhe je nach Bedarf ausgewählt werden. Dies hat den Vorteil, daß Schlechtwettergebiete und Gebirge überflogen werden können. Auch kann bei Langstreckenflügen eine Flughöhe gewählt werden, bei der die Windverhältnisse ausgenutzt werden uns sich positiv auf das Flugverhalten auswirken.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Flugzeug während des Fluges oder während einer Flugunterbrechung auf einer Strecke ausgetauscht werden. Dadurch ist die Reichweite eines Fluges nicht durch die Reichweite des Flugzeugs begrenzt. Das Luftschiff kann auf einfache Weise in der Luft geparkt werden während das Flugzeug nachtankt. Beim Austausch durch ein anderes Flugzeug während des Fluges kann der Verbindungsvorgang mit dem neuen Flugzeug im Synchronflug vorgenommen werden, ohne daß das Luftschiff gebremst und aufwendig beschleunigt wird. Bei diesem Verfahren kann die vorhandene Tanklogistik auf Flughäfen genutzt werden. Die ohnehin große Reichweite des einfachen Schleppverbunds wird dadurch nicht mehr begrenzt.
Das Luftschiff kann zum Starten horizontal beschleunigt werden und mit dem Flugzeug in Synchronflug gehen. Dabei startet das Luftschiff möglicherweise auch aus der Luft. Die Verbindung für den weiteren Flug kann dann während des Synchronflugs hergestellt werden. Die Verbindung kann auch bereits etwas vor Erreichen des Synchronflugs hergestellt werden. Die horizontale Beschleunigung kann dabei durch Luftschiffeigene Triebwerke erzeugt werden, die dann für den Rest des Fluges abgeschaltet werden können.
In einer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Verbindungsmechanismus mit folgenden Schritten:

a) Anbringen eines Seils mit einem Haken am Seilende an dem unabhängigen Flugobjekt,
b) Schleppen des Seils mittels des unabhängigen Flugobjekts,
c) Anhängen eines Zugseils am Bug des Aerostaten mit Mitteln zu Aufnahme eines Hakens,
d) Nachschleppen des Zugsseils, und
e) Einhängen des Hakens in den Mitteln zur Aufnahme eines Hakens.

Dieser Ankoppelmechanismus entspricht dem Mechanismus beim Anhängen von Transparenten an Kleinflugzeuge. Das Koppeln des stehenden oder langsam treibenden Luftschiffes mit dem fliegenden Flugzeug wird dadurch ermöglicht. Die Längsachsen von Luftschiff und Flugzeug könnten bei der Annäherung des Flugzeugs senkrecht zueinander stehen. Auf diese Weise gibt es, bezogen auf die Längsachse des Luftschiffes keine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Flugzeug und Luftschiff in der Luftschifflängsachse. Das Flugzeug kann sich auf einer ebenen Kreisbahn nähern und nach Herstellen der Verbindung den Radius der Kreisbahn allmählich erhöhen. Dadurch werden Kraftspitzen im Zugseil und in den Verbindungeinrichtungen minimiert.
Das Bremsen des Luftschiffes kann nach dem Auflösen des Schleppverbundes durch Luftreibung geschehen. Es kann punktgenau und sich um sich selbst oder einen nahen Punkt drehend zum Stehen gebracht werden, wenn das obige Startmanöver umgekehrt wird.
Es können weiterhin ein oder mehrere weitere Aerostaten mit dem Aerostat oder dem Flugzeug verbunden werden. Der dadurch gebildete Konvois braucht nur ein Schleppflugzeug. Er bietet die Möglichkeit einen Teil des Weges mit gemeinsamen Schleppflugzeug zurückzulegen und dann verschiedene, dicht beieinander liegende Ziele anzusteuern. Umgekehrt können Aerostaten aus unterschliedlichen Zulade-Stationen zu einem gemeinsamen Ziel befördert werden.
Der erfindungsgemäße Flugverbund enthält

a) einen spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostat, insbesondere ein Luftschiff oder einen Luftkahn, zum Anheben der zu transportierenden Güter,
b) ein unabhäniges Flugobjekt, insbesondere ein Flugzeug, zum Ausüben von Zugkräften mit einer von Null verschiedenen horizontalen Komponente durch das Flugobjekt auf den Luftkahn und
c) Verbindungsmittel zum Verbinden des spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostaten mit einem unabhängigen Flugobjekt.

Ein solches Verbindungsmittel kann im einfachsten Fall ein Schleppseil sein. Solche Schleppseile werden in ähnlicher Form zum Beispiel beim Schleppen von Segelfliegern verwendet.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Schleppseil als multifunktionales Schleppseil ausgebildet, über welches eine Energie- und/oder Informations- und/oder Medienübertragung möglich ist. Die Übertragung kann insbesondere in Form von Strom, Steuersignalen und Treibstoff für zusätzliche Aggregate erfolgen. Es ist aber auch möglich, den Aerostaten mittels Strahlungsenergie, zum Beispiel in Form von Laserstrahlung oder Mikrowellen zu versorgen.
Die Versorgung des Aerostaten verringert das Lastenausgleichsproblem weiterhin und ermöglicht den Betrieb von Gerätschaften, die aufgrund ihres Energiebedarfs so nicht in Betracht gezogen werden könnten. So ist durch eine derartige Versorgung der Einsatz von energieaufwendigen Geräten zum Erwärmen, Kühlen, Komprimieren und Kondensieren des Traggases möglich, mit denen der Auftrieb beeinflußt werden kann. Auch sonstige strombetriebene Geräte, wie Computer, Sensoren, Versorgungsgeräte des Personals etc. können dadurch vom Flugzeug aus versorgt werden.
Der Medienaustausch kann über eine Rohr- oder Schlauchverbindung oder mittels medienbeinhaltender Behälter und einer Schlepptrosse erfolgen. Der Medienaustausch ermöglicht die Entsorgung von Ballastwasser oder die Übertragung von Treibstoff für Antriebsaggregate oder andere Geräte.
Der Informationsaustausch über das multifunktionale Schleppseil ermöglicht es, Informationen über den Bewegungszustand aller am Schleppverbund beteiligten Flugobjekte weiterzuleiten Diese Informationen, gewonnen mittels verteilt angebrachter Sensoren, sind ein wichtiges Hilfsmittel zum Steuern und Regeln des Flugverbundes. Sie dienen zum Bewerten der Flugsituation mit dem Ziel der geeigneten Gestaltung der Flugfortsetzung durch geeignete Steuerkommandos. Vorzugsweise erfolgen die Vorhersagen des Flugverhaltens auf der Basis von Simulationsmodellen.
Entsprechend sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung Mittel zur Steuerung des Flugverbundes mittels einer elektronischen Regelung vorgesehen, die auf einem Simulationsmodell des Flugverbundes zur Optimierung von Manövern aufbaut. Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Steuerung Sensoren zur Informatinsgewinnung. Dabei erfolgt die elektronische Regelung auf einer oder mehreren Zustandsgrößen wie momentaner Zugkraft, Länge des Verbindungselements, absoluter und relativer Geschwindigkeitszustand.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind Tragflächenkonstruktionen am Aerostaten vorgesehen, mit denen ein aerodynamischer Auftrieb zusätzlich zum Auftrieb des Traggases bewirkbar ist. Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, den Aerostaten entsprechend abgeflacht bzw. als "Nurflügler" auszubilden.
Vorzugsweise wird ein Schleppseil als Verbindungsmittel verwendet, welches auf einer Drehmoment-gesteuerten Seilrolle aufwickelbar ist und eine Drehmoment-gesteuerte Seilrolle. Es kann eine Kombination aus Federn, Dämpfern und Tilgern vorgesehen sein. Dadurch werden Schwankungen bei der Kraftübertragung verringert und Belastungen der Verbindungsstellen vermieden. Die Brems-/Einhol-/Dämpfungseinrichtung kann hydraulisch, aerodynamisch oder durch elektronisch gesteuerte Scheibenbremsen verwirklicht werden. Im einfachsten Fall kann das Verbindungsseil selbst aufgrund seiner Materialeigenschaften wie Elastizität die geforderte Wirkung erfüllen.
Es können Ansaugmittel zum Ansaugen des Schleppseils in Richtung einer Befestigungseinrichtung am Aerostaten vorgesehen sein. Solche Ansaugmittel werden bei der Luftbetankung von Flugzeugen verwendet und erleichtern die Verbindung zwischen Flugzeug und Luftschiff. Die Verbindung kann auch eine starre Verbindung durch Verknoten sein, statt einer Seilverbindung.
Vorzugsweise sind Mittel zum Trennen der Verbindung bei Erreichen oder Überschreiten von vorgegebenen Werten für ausgewählte Zustandsparameter vorgesehen. Eine solche Sicherheitskupplung ermöglicht ein Sicherheitskappen der Seilverbindung des Flugverbundes, wenn die Belastung zum Beispiel einen kritischen Wert überschreitet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zur Höhenmessung vorgesehen, wobei die Höhe des Flugverbundes oder eines Teils des Flugverbundes einen Zustandsparameter darstellt. Eine automatische Höhenmessung verbunden mit dem Ablassen bzw. Einholen des Seiles kann zum Herstellen der Seilverbindung bzw. als Sicherheitsmaßnahme bei Nottrennungen des Flugverbundes genutzt werden.
Es können Antriebsmittel auf dem Aerostat und Mittel zur Fernsteuerung des Aerostats vorgesehen sein. Dann kann der Aerostat unbemannt fliegen, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit erhöht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind Antriebsmittel zur Erzeugung einer im Vergleich zur Reisezeit kurzzeitigen starken Beschleunigung des Aerostaten vorgesehen. Ein solches Antriebsmittel kann eine Rakete sein. Diese "Sprintfunktion" ermöglicht das Erreichen der Mindestgeschwindigkeit zum Synchronisieren der Fluggeschwindigkeiten zwischen Luftschiff und Flugzeug für Koppelungsmanöver mittels dieses Minimalantriebs. Vorzugsweise sind Antriebsmittel zum Rangieren und Parken vorgesehen, wobei der Antrieb wenigstens eine horizontale Komponente orthogonal zur Längsachse des Aerostaten hat. Durch den Einsatz solcher Antriebsmittel wird das Drehen am Ankermast vermieden.
Es kann auch eine Steuerungsfunktion für den Kurzstreckenbetrieb vorgesehen sein, bei dem sich die aufwendige Kopplung an ein Flugzeug nicht lohnt. Mittel zum Verbinden mit einem oder mehreren weiteren Aerostaten können vorgesehen sein, mit denen der oben beschriebene Konvois gebildet werden kann.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Flugverbund aus Flugzeug und Luftschiff
Fig. 2 zeigt den Flugverbund aus Fig. 1 mit den auf das Seil wirkenden Kräften
Fig. 3 ist eine Darstellung eines ersten Ankopplungsmanövers
Fig. 4 ist eine Darstellung eines zweiten Ankopplungsmanövers
Fig. 5 ist eine Darstellung eines dritten Ankopplungsmanövers
Fig. 6 ist ein Energie-Geschwindigkeitsdiagramm für Flugzeuge und Luftschiffe

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein Flugverbund 10 gezeigt. Der Flugverbund umfasst ein Luftschiff 12 und ein Flugzeug 14. Über ein Seil 16 ist das Luftschiff 12 mit dem Flugzeug 14 verbunden. In der in Fig. 1 dargestellten Lage des Luftschiffs 12 relativ zum Flugzeug 14 ist das Seil 16 nicht gespannt und entsprechend werden keine Kräfte übertragen.
Das Luftschiff 12 ist als abgeflachter Aerostat mit zusätzlichem Höhenruder und tragflächenähnlichen Konstruktionen 18 dargestellt. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß zusätzlicher aerodynamischer Auftrieb besonders effektiv ausgenutzt werden kann um eine Flughöhe z. B. oberhalb der Prallhöhe zu erreichen. Dabei wird das Traggas teilweise kondensiert um einem Bersten des Luftschiffes vorzubeugen.
In Fig. 2 ist ein normaler Schleppvorgang gezeigt. Das geschnittene Seil 16 zwischen dem Flugzeug 14 und dem Luftschiff 12 ist gespannt und es wird eine Zugkraft übertragen. Diese Zugkraft ist durch einen Pfeil 20 dargestellt. Entsprechend der Zugkraft 20 wirkt eine Gegenkraft durch das Luftschiff 12, welche durch den Pfeil 22 dargestellt ist. Pfeile 24 und 26 symbolisieren zusätzlich wirkende Kräfte z. B. durch Luftturbulenzen oder dergleichen. Pfeile 28 und 30 symbolisieren mögliche Drehmomente, die auf das Seil wirken. Entsprechend diesen wirkenden Kräften wird die Seilstärke ausgewählt. Die wirkenden Kräfte werden abgefangen durch eine oder mehrere Seilrollen (nicht dargestellt), welche sich im Flugzeug 14 befinden und über welche die Seillänge eingestellt werden kann. Die Seilrolle ist mit einer Brems-, Dämpfungs- und Einholfunktion ausgestattet. Dadurch können Kraftspitzen, die insbesondere beim Ankoppeln auftreten können, ausgeglichen werden. Besonders geeignet ist ein Schleppgeschirr mit Schleppwinden, welches auf Seeschleppern mit Seegangsfolgeeinrichtung verwendet wird. Die Seegangsfolgeeinrichtung hält die Schleptrosse automatisch steif, um stoßartige Belastungen zu vermeiden. Gleichzeitig kann die Trosse durch die Schleppwinde jederzeit verkürzt oder verlängert werden. Das Schleppgeschirr wird in Verbindung mit dem Schlepphaken zwecks Befestigung und Einstellung des Schleppkraftangriffspunktes eingesetzt. Dadurch werden sowohl ungewollte und vorab unbekannte parametrisch induzierte Belastungen durch Luftlöcher oder Böhen, als auch gewollte und vorab bekannte Belastungen bei Beschleunigung oder Kurvenflug des Verbundes gedämpft. Durch das Straffverhalten werden Spitzenbelastungen vermieden.
In Fig. 3 ist der Andockmechanismus näher dargestellt. Das Seil 16 ist zunächst im wesentlichen auf einer Seilrolle 32 aufgerollt. Die Seilrolle befindet sich in dem relativ zum Luftschiff schnell fliegenden Flugzeug (nicht dargestellt). Das Seilende 34 wird zu einem Ende einer Seilaufnahme 36 bewegt und dort angekoppelt. Die Seilaufnahme 36 befindet sich am Luftschiff (nicht dargestellt). Nach Herstellen der Verbindung zwischen Seil 16 und Seilaufnahme 36 rollt sich das Seil weiter von der Seilrolle 32 ab. Dabei kann sich die Seilrolle nicht frei in Richtung des Pfeils 40 drehen, sondern wird gebremst. Entsprechend wird die Zugkraft auf das Luftschiff verringert, so daß die Belastung von Seil und Befestigungspunkten verringert wird. Wenn das Luftschiff auf die Geschwindigkeit des Flugzeugs beschleunigt ist, wird das Seil wieder teilweise auf die Seilrolle aufgewickelt, um den Abstand zwischen Flugzeug und Luftschiff auf den für die Reise günstigsten Wert zu verringern. In einem alternativen Ausführungsbeispiel befindet sich die Seilrolle auf dem Luftschiff oder auf beiden Flugobjekten.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 4 dargestellt ist, erfolgt der Ankoppelmechanismus bereits vor dem Start. Das Seil wird über eine Seilrolle 42 gerollt, die sich auf dem Boden befindet. Beim Start des Flugzeugs 14 wird daher das Luftschiff 12 beschleunigt, aber nicht in dem Maße wie das Flugzeug. Das Flugzeug wird daher auch nicht so stark belastet. Das in diesem Falle starre Verbindungselement wird nach Erreichen der Mindestgeschwindigkeiten beider Luftfahrzeuge von der Seilrolle getrennt und gibt so den Flugverbund frei.
Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel ist in Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel findet der Andockvorgang in der Luft statt. Das Flugzeug 14 fliegt in Richtung des Pfeils 44, senkrecht zur Längsachse des Luftschiffs 12. Nach dem Ankoppeln an das Luftschiff besteht eine Verbindung, die mit 46 bezeichnet ist. Das Flugzeug 14 befindet sich dann etwa in einer mit 14' bezeichneten Position. Durch Fliegen einer Kreisbahn oder Schneckenförmigen Bahn 48 wird das Luftschiff allmählich in horizontaler Richtung beschleunigt, wobei eine ständige Richtungsänderung vorgenommen wird. Ist die Geschwindigkeit ausreichend, kann in gerader Linie weitergeflogen werden.
Der Geschwindigkeitsbereich, der für den Flugverbund in Frage kommt, ist in Fig. 6 dargestellt. In dem Diagramm ist schematisch der Energiebedarf des Luftfahrzeugs über der Geschwindigkeit aufgetragen. Der Geschwindigkeitsbereich für das Flugzeug ist mit 52 bezeichnet. Er überlappt mit dem Geschwindigkeitsbereich 54 des Luftschiffs. Die maximale Geschwindigkeit für ein Luftschiff liegt bei einem Wert, der mit 56 bezeichnet ist. Der minimale Wert, den ein Flugzeug erreichen kann ist mit 58 bezeichnet. Je nach Energiebedarf ist der Überlappungsbereich 60 für den Flugverbund möglich. Dabei besteht ein höherer Energiebedarf, wenn das Flugzeug das Luftschiff zusätzlich in vertikaler Richtung schleppt. Die kürzeste Reisezeit ergibt sich bei der maximalen Geschwindigkeit des Luftschiffes.
Der Flugverbund ermöglicht die Auswahl der Reisehöhe und kann damit den kürzesten Weg nehmen, auch wenn z. B. Schlechtwettergebiete oder Gebirge darauf liegen. Durch Steigerung der Höhe können derartige Hindernisse überflogen werden. Die Auswahl der Reisehöhe ermöglicht es auch, die Höhe mit den günstigsten Wind- und Strömungsverhältnissen auszuwählen. Dadurch kann die Geschwindigkeit beschleunigt werden und der Energiebedarf reduziert werden. Dies wirkt sich widerum auf die Wirtschaftlichkeit aus.

Claims

1. Verfahren zum Transport von Gütern mittels spindelförmiger, ellipsoider oder stromlinienförmiger Aerostaten (12), insbesondere Luftschiffen oder Luftkähnen, gekennzeichnet durch die Schritte

a) Anheben der Güter mittels eines spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostaten (12),

b) Verbinden des Aerostaten (12) mit einem unabhängigen Flugobjekt (14),

c) Ausüben von Zug- oder Schubkräften mit einer von Null verschiedenen horizontalen Komponente durch das Flugobjekt (14) auf den spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostat (12).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aerostat (12) mit einem Flugzeug (14) verbunden wird.

3. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anheben der Güter zusätzlich zu den Auftriebskräften durch das Traggas des Aerostaten weitere vertikale Kräfte aufgewendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen vertikalen Kräfte beim Start- und Landevorgang aufgewendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch das Betreiben von vertikal wirkenden Triebwerken.

6. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die zusätzliche Ausnutzung aerodynamischer Effekte.

7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggas vor dem Start erwärmt wird.

8. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das unabhängige Flugobjekt (14) während des Fluges oder während einer Flugunterbrechung auf einer Strecke ausgetauscht wird.

9. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Aerostat (12) zum Starten horizontal beschleunigt wird und mit dem unabhängigen Flugobjekt (14) in Synchronflug geht und während des Synchronflugs eine Verbindung für den weiteren Flug hergestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsmechanismus mit folgenden Schritten erfolgt:

a) Anbringen eines Seils (16) mit einem Haken am Seilende (16) an dem unabhängigen Flugobjekt (14),

b) Schleppen des Seils (16) mittels des unabhängigen Flugobjekts (14),

c) Anhängen eines Zugseils (16) am Bug des Aerostaten (12) mit Mitteln (38) zu Aufnahme eines Hakens,

d) Nachschleppen des Zugsseils (16), und

e) Einhängen des Hakens in den Mitteln (38) zur Aufnahme eines Hakens.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Verbinden eines oder mehrerer weiterer Aerostaten mit dem Aerostat (12) oder dem unabhängigen Flugobjekt (14).

12. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggas ganz oder teilweise gekühlt oder kondensiert wird.

13. Flugverbund zum Transportieren von Güter nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

a) einen spindelförmigen, ellipsoiden oder stromlinienförmigen Aerostat (12), insbesondere ein Luftschiff oder einen Luftkahn, zum Anheben der zu transportierenden Güter,

b) ein unabhäniges Flugobjekt (14), insbesondere ein Flugzeug, zum Ausüben von Zugkräften mit einer von Null verschiedenen horizontalen Komponente durch das Flugobjekt (14) auf den Aerostat (12), und

c) Verbindungsmittel (16) zum Verbinden des Aerostaten (12) mit einem unabhängigen Flugobjekt (14).

14. Flugverbund nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmittel (16) ein Schleppseil ist.

15. Flugverbund nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleppseil (16) als multifunktionales Schleppseil ausgebildet ist, über welches eine Energie- und/oder Informations- und/oder Medienübertragung möglich ist.

16. Flugverbund nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Energieversorgung des Aerostaten (12) mittels Strom erfolgt.

17. Flugverbund nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch Mittel zur Versorgung des Aerostaten (12) mittels Strahlungsenergie.

18. Flugverbund nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Medienaustausch über eine Rohr- oder Schlauchverbindung oder mittels medienbeinhaltender Behälter und einer Schlepptrosse erfolgt.

19. Flugverbund nach einem der Ansprüche 13 bis 18, gekennzeichnet durch elektrisch wirkende Antriebs-Aggregate.

20. Flugverbund nach einem der Ansprüche 13 bis 19, gekennzeichnet durch Mittel zur Steuerung des Flugverbundes mittels einer elektronischen Regelung die auf einem Simulationsmodell des Flugverbundes zur Optimierung von Manövern aufbaut.

21. Flugverbund nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung Sensoren zur Informatinsgewinnung umfassen.

22. Flugverbund nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Regelung auf einer oder mehreren Zustandsgrößen wie momentaner Zugkraft, Länge des Verbindungselements, absoluter und relativer Geschwindigkeitszustand erfolgt.

23. Flugverbund nach einem der Ansprüche 13 bis 22, gekennzeichnet durch Tragflächenkonstruktionen (18), mit denen ein Auftrieb zusätzlich zum Auftrieb des Traggases bewirkbar ist.

24. Flugverbund nach einem der Ansprüche 14 bis 23, gekennzeichnet durch ein Schleppseil (16) als Verbindungsmittel, welches auf einer Drehmoment-gesteuerten Seilrolle (32) aufwickelbar ist und eine Drehmoment-gesteuerte Seilrolle (32).

25. Flugverbund nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine Kombination aus Federn, Dämpfern und Tilgern.

26. Flugverbund nach einem der Ansprüche 14 bis 25, gekennzeichnet durch Ansaugmittel (38) zum Ansaugen des Schleppseils in Richtung einer Befestigungseinrichtung am Aerostaten (12).

27. Flugverbund nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung eine starre Verbindung durch Verknoten ist.

28. Flugverbund nach einem der Ansprüche 13 bis 27, gekennzeichnet durch Mittel zum Trennen der Verbindung bei Erreichen oder Überschreiten von vorgegebenen Werten für ausgewählte Zustandsparameter.

29. Flugverbund nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Mittel zur Höhenmessung, wobei die Höhe des Flugverbundes (10) oder eines Teils (12; 14) des Flugverbundes eine Zustandsparameter darstellt.

30. Flugverbund nach einem der Ansprüche 13 bis 29, gekennzeichnet durch Antriebsmittel auf dem Aerostat und Mittel zur Fernsteuerung des Aerostats.

31. Flugverbund nach einem der Ansprüche 13 bis 30, gekennzeichnet durch Antriebsmittel zur Erzeugung einer im Vergleich zur Reisezeit kurzzeitigen starken Beschleunigung des Aerostaten.

32. Flugverbund nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel eine Rakete ist.

33. Flugverbund nach einem der Ansprüche 13 bis 32, gekennzeichnet durch Antriebsmittel zum Rangieren und Parken, wobei der Antrieb wenigstens eine horizontale Komponente orthogonal zur Längsachse des Aerostaten hat.

34. Flugverbund nach einem der Ansprüche 12 bis 33, gekennzeichnet durch Mittel zum Verbinden mit einem oder mehreren weiteren Aerostaten.