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Die
Erfindung betrifft ein scheibenförmiges Luftschiff,
das
- 1.) als Träger für Kommunikations-Systeme in
der Stratosphäre
(20 bis 30 km Höhe)
für mehrere Wochen
oder Monate stationär über einem
bestimmten Gebiet stehen soll (siehe 1)
Die
Position wird mit Hilfe von GPS, bzw. von Bodenstationen gehalten.
Um die Drift durch Winde auszugleichen, bzw. um den Aufstieg und
die Landung zu ermöglichen,
befinden sich 2 schwenkbare elektrische Antriebsysteme an den Rändern der
Flugscheibe (6).
Die für den Betrieb notwendige Energie
wird durch 2 unabhängige
Versorgungssysteme bereitgestellt:
• bei Tag durch Solarzellen
(8),
• und
zusätzlich
ganzzeitlich durch Empfang und Gleichrichtung von Mikrowellen-Energie
(9) von mehreren Bodenstationen (10).
• Speicherung
der Energie in Doppelschicht-Kondensatoren (Supercaps) oder in Lithium-Ionenakkus.
- 2.) für
den Personentransport in niedriger Höhe mit entsprechender Modifikation
eingesetzt werden kann (s. 2). Hier
erfolgt der Antrieb durch z.B. Wankelmotoren mit Mantelpropeller.
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STAND
DER TECHNIK
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Da
Luftschiffe viel weniger Energie zum Fliegen als Flugzeuge benötigen, beginnt
man heute wieder (vor allem wegen der hohen Treibstoffkosten) die
Einsatzmöglichkeiten
dieser bewährten
Technologie neu zu bewerten.
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Vor
dem Krieg war Deutschland im Luftschiffbau führend; insgesamt wurden bei
130 Gesamtprojekten 119 Zeppeline gebaut.
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1937
explodierte in Lakehurst das Luftschiff LZ 129 (mit Wasserstoff-Füllung) bei
der Landung; dieses Ereignis, und der Fortschritt im Bau von schnellen
Flächenflugzeugen
bedeutete das Ende der gossen Passagierluftschiffe.
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Mit
neuen, leichten Verbund-Materialien, neuen Motoren und Heliumfüllung werden
heute wieder Luftschiffe für
den Personentransport (Tourismus), sowie als Kommunikationsplattform
(im Prototypen-Stadium) gebaut.
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1.) Luftschiffe
für Kommunikationszwecke
und Überwachungsaufgaben
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Es
wird zur Zeit weltweit an hochfliegenden Höhenplattformen für obige
Aufgaben gearbeitet; diese sog. „HAPS" (High Altitude Platform Stations) werden
in Zukunft für
die Telekommunikation und Überwachungsaufgaben
eine große
Bedeutung erlangen. Sie erlauben es, Mobilfunk, Rundfunk; Fernsehen,
Internet, etc. über
Ballungsgebieten mit geringer Sendeleistung (einige Watt) zu betreiben
und machen dadurch ein bodengebundenes Sendenetz mit all seinen
Problemen und Kosten überflüssig.
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Eine
solche Plattform kann ein Gebiet auf der Erdoberfläche mit
einem Radius von bis zu 300 km bedienen und stellt wegen des niedrigen
Preises (ca. 1/10 von Satelliten) und der Wartbarkeit der Systeme eine
sehr kostengünstige
Alternative dar, vor allem in dünn
besiedelten Gebieten und in Entwicklungsländern.
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Derzeit
(Ende 2004) sind alle Projekte im Entwicklungs- oder Experimentierstadium.
Als Trägersystem
sollen Flugzeuge oder Luftschiffe zum Einsatz kommen.
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Hier
eine Aufstellung der wichtigsten zivilen Projekte:
- • ARC:
Airborne Relay Communications, USA
- • HAA:
High Altitude Airship, Lockheed Martin, USA
- • SKYSTATION,
USA
- • SKY
TOWER, Aero Vironment, USA
- • AVCS,
General Atomics, USA
- • HALE:
High Altitude Long Endurance, NASA, USA
- • HALO,
Proteus, USA
- • SKY
LARC Technologies, University of York, England
- • STRATSAT,
Advanced Technology Group (ATG), England
- • SPA:
Stratospheric Platform Airship, NLA (Ministerium für Telekommunikation),
Japan
- • HELIPLAT:
Helio Platform ASI, Italian Space Agency
- • HELINET,
Europa (Italien, Polen, England, Ungarn, Spanien, Schweiz).
- • LUFTWURM,
UNI Stuttgart, Prof. Dr. Kröplin, Deutschland
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Nähere Informationen über diese
Projekte sind im Anh. 2, bzw. im Internet unter dem Suchbegriff „HAPS" zu finden.
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2.) Luftschiffe für Passagiertransport
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Auf
diesem Gebiet ist die Fa. Zeppelin NT in Friedrichshafen in Deutschland
führend.
(siehe Anl. 1).
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Ein
weiteres Luftschiff-Projekt (Cargolifter) wurde aus Kostengründen eingestellt.
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NACHTEILE
DES STANDES DER TECHNIK
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Um
breitbandige, schnelle Kommunikationsnetze zu betreiben, werden
heute hauptsächlich Glasfaserkabel
verwendet; für
Mobilfunknetze müssen
zahlreiche Antennen auf Gebäuden
montiert werden, für
die auch u.U. Miete gezahlt werden muss.
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Die
Verlegung von Kabeln in Städten
ist sehr teuer und zeitaufwendig; ebenso die Montage von Mobilfunkantennen,
die auch von der Bevölkerung wegen
vermuteter Gesundheitsrisiken durch die HF-Strahlung kaum noch toleriert
werden.
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Das
Problem wird sich durch die Errichtung von UMTS-Netzen noch verschärfen, da
für dieses neue
Netz zusätzlich
zahlreiche neue Antennen benötigt
werden. Auch der Aufbau von Kommunikationsnetzen in dünn besiedelten
Gebieten, wie z.B. in den Entwicklungsländern ist aus Kostengründen problematisch
und wird voraussichtlich noch sehr lange dauern.
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Für längere Überwachungsaufgaben
aus der Luft im Nahbereich (z.B. Grenzschutz, Verkehrskontrolle
und -Steuerung, etc.) werden zur Zeit hauptsächlich Hubschrauber eingesetzt,
die sehr laut und im Betrieb auch teuer sind.
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1.) Probleme bei Kommunikations-Plattformen
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Da
das Luftschiff stationär
in ca. 20 Km Höhe über einem
Ballungsgebiet stehen muss, benötigt
es einen starken Antrieb, um Windgeschwindigkeiten bis zu 50 m pro
Sek. standzuhalten; außerdem
wird der Antrieb für
den Auf- und Abstieg des Luftschiffes benötigt.
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Da
die Luft für
Verbrennungsmotore in dieser großen Höhe zu dünn ist (ca. 1 % des Luftdruckes
am Boden), wird weltweit nach Alternativantrieben geforscht.
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Zur
Zeit ist dieses Problem in allen oben angeführten Projekten noch ungelöst (siehe
HAPS-Bericht im Anhang).
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Das
gleiche gilt auch für
die geplanten zivilen und militärischen Überwachungs-Luftschiffe.
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2.) Luftschiff für den Personentransport
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Gegenwärtig gibt
es nur wenige einsatzbereite Luftschiffe für den Personentransport; Sie
haben meist eine Zeppelin-Form und werden hauptsächlich im Tourismusbereich
und für
Reklamezwecke eingesetzt.
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Die
Hauptnachteile dieser herkömmlichen Luftschiffe
sind:
- • Niedrige
Geschwindigkeiten durch hohen Luftwiderstand (max. 100 km/h),
- • Große Windempfindlichkeit,
- • Eine
notwendige Bodenmannschaft von bis zu 20 Personen.
- • Schwierige
Landung bei starkem Wind.
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AUFGABE
DER ERFINDUNG
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Luftschiffe
haben einige grundsätzlich
andere Eigenschaften als Flugzeuge. Ein Flugzeug fliegt durch den
erzeugten Auftrieb an den Tragflächen;
es brauch deshalb immer eine horizontale Geschwindigkeit.
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Ein
Luftschiff erhält
seinen Auftrieb durch das Traggas, heute normalerweise unbrennbares Helium,
in Sonderfällen
auch den weitaus billigeren Wasserstoff. Ein Kubikmeter Helium hat
etwa die Tragkraft von einem Kilogramm. Man benötigt also viel Volumen, um
viel Gewicht zu tragen. Deshalb sind herkömmliche Luftschiffe voluminöse Körper mit hohem
Luftwiderstand.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein einfach zu bauendes Luftschiff mit geringem
Luftwiderstand zu schaffen, das eine
- • Horizontalgeschwindigkeit
von ca. 150 km/h erreichen kann,
- • eigenstabil
ist und im
- • Vorwärtsflug
Auftrieb erzeugt, um Energie zu sparen; außerdem soll es
- • unabhängig von
Bodeneinrichtungen und -Mannschaften
- • senkrecht
starten und landen können.
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LÖSUNG DER AUFGABE
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Diese
oben aufgezählten
Eigenschaften werden durch die aerodynamisch günstige Ellipsenform des Flugkörpers, die
schwenkbaren el. Antriebssysteme und die einfachen Konstruktionselemente
erreicht; Details siehe Konstruktionszeichnung.
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VORTEILE DER ERFINDUNG
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1.) Als Träger für Kommunikationssysteme
(HAPS)
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Die
vorgeschlagene Ellipsenform hat neben dem günstigen Luftwiderstand noch
folgende Vorteile:
- • die gesamte obere Oberfläche kann
mit Solarzellen (8) bedeckt werden, die durch den geringen Krümmungsradius
der Hülle
einen guten Wirkungsgrad ohne Nachführung zur Sonne haben.
- • Die
gesamte Unterseite wird als Empfangsantenne für die Mikrowellen-Energie (9)
von den Bodenstationen benützt
und kann so bei Nacht (und auch bei Tag) die notwendige Leistung
für den
Betrieb der Plattform liefern.
- • Durch
das Aufheizen des Traggases (bei Tag durch die Erwärmung der
Solarzellen und bei Nacht durch die Verlustwärme der Mikrowellen-Antenne)
kann die Höhe
des Luftschiffes ohne Stromverbrauch reguliert werden.
- • Die
für den
Betrieb notwendigen Geräte
(Pufferkondensatoren, Batterien, Kommunikationseinrichtungen, Empfangs-
und Sendeantennen etc. werden in einem Kreisring am Rand des Flugkörpers (Nutzlastträger) (2)
untergebracht (einfache Wartung und Montage).
- • Durch
die um 90 Grad schwenkbaren Motorgondeln (6) kann jedes
Flugmanöver
ausgeführt
werden (Horizontalflug, senkrechter Start und Landung, Drehungen
etc.)
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Einfache
Konstruktion. Der Flugkörper
besteht im Wesentlichen aus der
- Gashülle (1),
dem kreisringförmigen
- Nutzlastträger
aus Wabenmaterial (2) und
- Kohlenfaser-Rohre (3) zur Stabilisierung der Gashülle und
des FK, die zugleich die Landebeine (4) darstellen.
- • Bei
der Landung können
die einzelnen Beine durch Druckluft verkürzt werden, so dass bei starkem
Wind der FK schräg
steht und so durch den Wind auf den Boden gepresst wird.
Die
Landekissen (5) am Ende der Beine werden nach Bodenberührung mit
Wasser gefüllt
und fesseln durch ihr Gewicht den FK zusätzlich an den Boden; beim Start
wird das Wasser durch ein Ventil abgelassen.
- • Für den Fall
eines plötzlichen
Gasverlustes ist auf der Oberseite des FK ein Fallschirm (7)
untergebracht, der den FK sicher und unbeschädigt zur Erde bringt.
Auch
ohne Fallschirm würde
der FK durch seine Form relativ langsam und eigenstabil zu Boden sinken.
- • Schnell
und billig zu realisieren.
Da der FK nur aus wenigen Teilen
besteht (Gashülle,
Nutzlast-Kreisring und Kohlenstoff-Rohre), könnte er relativ schnell und
billig realisiert werden.
-
Beispiel:
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Für eine Tragkraft
von ca. 3000 kg (Volumen ca. 3200 Kubikmeter) müsste der FK einen Radius von
20 m bei einer Höhe
von 5 m haben.
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Die
Gashülle
würde in
diesem Beispiel ca. 270 kg wiegen. Nähere Details siehe Berechnungsbeispiele
i. Anh..
-
Der
Nutzlastträger
könnte
aus vielen Kreisring-Segmenten aus HEXCELL bestehen, die beim Aufbau
verklebt oder verschraubt werden.
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Auch
die Kohlefaser-Rohre könnten
aus einzelnen Rohrstücken
zusammengeschoben und verklebt werden.
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Als
Antrieb könnten
bereits vorhandene Elektromotoren mit entsprechenden Luftschrauben verwendet
werden (für
obiges Beispiel ca. 50 kW el. Leistung).
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2.) Als Träger für die Personen-Luftfahrt
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In
der USA wird seit längerer
Zeit schon bei der NASA an einem Zubringer-System namens SATS (Small
Aircraft Transportation System) gearbeitet, um den vorhersehbaren
Kollaps des Nahtransportsystems vorzubeugen.
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SATS
besteht dabei neben vielen anderen Innovationen auch aus einem GPS-
und computergesteuerten Flugleit-System und neu zu entwickelnden Flugzeugen
für den
Nah- und Zubringerverkehr.
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Diese
neuen Flugzeuge sollten möglichst wenig
Lärm erzeugen,
sehr sicher sein, und STOL-Eigenschaften aufweisen, um kleine Landeplätze in der
Nähe von
Städten
benutzen zu können (siehe
Ber. i.A.: „Vom
Flugzeug-Pendler...").
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Zur
Realisierung dieses Projektes wird eine entsprechende Modifikation
des Stratosphären-Flugkörpers vorgeschlagen,
wobei an der Unterseite des FK statt der Mikrowellen-Antenne eine
Passagier-Gondel mir Rundumsicht-Fenstern befestigt wird.
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Der
Antrieb erfolgt durch 90 Grad drehbare herkömmliche Verbrennungsmotoren
mit Mantelluftschraube.
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Die
Vorteile dieser Konstruktion wären
wie folgt:
- • Sehr
einfache Konstruktion, und damit billig und rasch zu realisieren.
- • Senkrechte
Start- und Landemöglichkeit,
daher ideal als Zubringer-Flugzeug.
- • Potentiell
absturzsicher durch die aerodynamische Form und zusätzlichen
Fallschirm.
- • Sehr
geringe Lärmerzeugung
durch z.B. Wankelmotor mit Fan-Winglets-Propeller.
- • Keine
große
Bodenmannschaft notwendig wie bei herkömmlichen Luftschiffen; durch
die spezielle Form ist eine geringere Windempfindlichkeit gegeben
und durch Aus- und Einfahren der Landebeine (Schrägstellung
des FK) bei starken Wind wird zusätzlich ein entsprechender aerodynamischer
Bodendruck hergestellt. Die Bodenmannschaft (voraussichtlich max.2
Mann) wird voraussichtlich nur zur Befüllung der Landekissen mit Wasserballast
benötigt.
- • Bodenfesselung
durch Aufnahme von Wasserballast in den Landekissen, eventuell zusätzlich unterstützt durch
die Schubkraft der senkrecht stehenden und laufenden Triebwerke.
- • Der
Flugkörper
ist schwimmfähig
durch die mit Luft gefüllten
Landekissen; daher großes
Einsatzspektrum möglich
(Wasser, Land, Wiesen, Wüsten,
Schnee, etc.).
- • Es
werden nur sehr kleine Landeplätze
benötigt (ca.
Durchmesser des Flugkörpers).
- • Höhere Geschwindigkeiten
als bei herkömmlichen
Luftschiffen durch die aerodynamisch günstigere Form und Auftriebserzeugung
im Horizontalflug (mit entsprechendem Anstellwinkel).
- • Der
Flugbetrieb könnte
weitgehendst im unkontrollierten Luftraum (bis 300 m, bzw. zwischen
300 und 900 m über
Grund bei entsprechender Sicht) durch eine automatische Flugführung mit
GPS, Höhenstaffelung
und Kollisionssicherheit durch Rundumsicht-Bord-Radar automatisiert
werden.
- • Durch
die Panorama-Fenster und Bodensicht bei relativ langsamen Fluggeschwindigkeiten
(voraussichtlich. max. 150 km/h) wird ein völlig anderes Flugerlebnis möglich sein,
mit der entsprechenden Akzeptanz bei den Passagieren; dazu kommt
noch der Komfort durch das großzügige Platzangebot,
einen entsprechenden Service und der geringe Lärm in der Kabine.
- • Dieses
Transportmittel wäre
daher auch ideal für den
Tourismus geeignet, wie z.B. für
Ausflüge
in entlegene Gebiete, Besichtigungsflüge in geringer Höhe, Zubringer
zu Inseln ohne Flugplatz etc.
Durch den wesentlich geringeren
Energieverbrauch als bei Flächenflugzeugen,
den geringen Personal- und Wartungskosten, sowie den universellen
Landemöglichkeiten
wäre dieses
Transportmittel eine echte Innovation auf diesem Gebiet.
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BESCHREIBUNG
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Ein
Ausführungsbeispiel
für die
Kommunikationsplattform (HAPS) ist in Abb. ... dargestellt,
für die Verwendung
als Personentransportmittel (SATS) in 2
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1.) Verwendung als Kommunikations-Plattform
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1.1 Flugkörper (FK)
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Der
FK besteht aus den Hauptbaugruppen:
- • Der Gashülle (1),
- • dem
Nutzlast-Kreisring (2),
- • den
CFK-Rohren (3),
- • den
Solarzellen (8),
- • der
Mikrowellenantenne (9),
- • den
Landebeinen (4),
- • den
Fallschirm (7) und
- • den
Triebwerken (6).
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1.2 ZUSAMMENBAU
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Um
die Herstellung zu vereinfachen und damit Kosten zu sparen, besteht
der Nutzlast-Kreisring aus vielen gleichen Segmenten aus Wabenmaterial, die
beim Aufbau des FK zu einem Kreisring zusammengeschraubt, bzw. verklebt
werden. Nachdem die Nutzlast, die beiden Triebwerke und die CFK-Rohre montiert
werden, wird der Kreisring durch eine strömungsgünstige Verkleidung (Hartzell
oder Styropor mir GFK oder CFK-Oberfläche) abgedeckt.
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Danach
kann mit der Gasbefüllung
begonnen werden.
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1.3 START
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Zum
starten wird das Ballast-Wasser aus den Landekissen durch ein Ventil
abgelassen. Da die Auftriebskraft der Gasfüllung größer als das Gewicht des FK
ist, steigt das Luftschiff auf und wird durch die beiden Triebwerke
und dem GPS-Navigationssystem auf
Kurs gehalten.
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1.4 BETRIEB
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Nachdem
die Einsatzhöhe
und -Ort erreicht wurde, werden bei Tag die Energiespeicher durch
die Solarzellen aufgeladen (Energiebilanz siehe Anh.); falls die
gelieferte Energie nicht ausreicht, wird zusätzliche Energie von der Mikrowellen-Antenne
(von der Unterseite der Gashülle)
geliefert, angefordert durch einen entspr. Signal zu den Mikrowellen-Bodenstationen.
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Die
Höhe und
die Position wird z.B. mit GPS ermittelt und durch eine entsprechende
Steuerung der beiden Triebwerke gehalten.
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Der
unvermeidliche geringe Gasverlust kann durch Elektrolyse von mitgeführtem Wasser
eine zeitlang ausgeglichen werden.
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1.5 LANDUNG
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Nachdem
der Gasverlust nicht mehr ausgeglichen werden kann, oder bei notwendigen
Service-Arbeiten, wird durch ein entsprechendes Kommando der Landeabstieg
eingeleitet.
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Die
eventuell erforderliche Energie für die beiden Triebwerke zur
Kurskorrektur wird von den Mikrowellen-Bodenstationen geliefert.
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Nach
erfolgter Bodenberührung
werden die Landekissen mit Ballast-Wasser gefüllt und so der FK an den Boden
gefesselt.
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1.6 BODENSTATION
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Die
Bodenstationen bestehen aus mehreren einzelnen Mikrowellen-Sendern
(aus Redundanz und Sicherheitsgründen),
wobei jede Station z.B. 10 KW bei 2,5 GHz, fokussiert durch entsprechende
Antennen, nach oben zur Plattform strahlt.
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Diese
Frequenz ist für
industrielle Zwecke freigegeben und wird z.B. in allen Mikrowellen-Herden
verwendet; daher gibt es auch sehr preisgünstige Magnetrons mit einem
Wirkungsgrad von über
85 %.
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Die
Keulenbreite beträgt
bei Verwendung entsprechender Antennen z.B. in 20 km Höhe ca. 50 m
(–3 dB-Grenze).
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Die
Mikrowellen-Energie wird in diesem Frequenzbereich in der Atmosphäre sehr
wenig gedämpft
(siehe Dämpfungsdiagramm
i. A.), so dass ca. 90 % der abgestrahlten Energie bei der Plattform ankommen.
Nur bei Regen ist mit einer etwas höheren Dämpfung zu rechnen, die aber
durch Erhöhung der
abgestrahlten Leistung ausgeglichen werden kann.
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1.7 EMPFANGSANTENNE
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Der
Empfang der Mikrowellen erfolgt über eine
gleichrichtende Antenne. Diese besteht aus Dipolen mit zwischengeschalteten
Gleichrichterdioden.
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Die
Dipole und die Leiterbahnen, sowie die Dioden können auf eine Mylar-Folie aufgebracht
werden (s. Detailzeichnung Mikrowellen-Antenne). Zur Erhöhung des
Wirkungsgrades ist hinter den Dipolen eine Alu-Folie als Reflektor
aufgedampft.
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Technische
Daten der Empfangsantenne
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Durch
diese Konstruktion kann mit einen Wirkungsgrad der Antenne von 80
bis 90 % gerechnet werden.
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Die
zusätzliche
Masse, die sich aus dem Antennenaufbau ergibt, wird auf ca. 0,2
kg pro Quadratmeter Antennenfläche
geschätzt,
bei einer max. Leistungsdichte von 400 W pro Quadratmeter. Eine
höhere
Leistungsdichte sollte ohne zusätzliche
Kühlung nicht
angestrebt werden.
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Die
beste Ausnützung
des Antennenstrahles erhält
man durch eine kreisförmige
Empfangsantenne. Durch die Fokussierung nimmt die Energiedichte im
Strahl nicht nach dem Gesetz für
Rundstrahler ab (1/r quadrat), sondern hat im Querschnitt des Strahles
eine Gaußsche
Verteilung (Glockenkurve). Deshalb sollte der Durchmesser des Strahles
ca. 1,3-mal so groß sein
wie der Durchmesser der Empfangsantenne.
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Um
einen guten Gesamtwirkungsgrad zu erhalten, sollten außerdem noch
zirkularpolarisierte Wellen verwendet werden, da diese keine komplizierte
Strahlnachführung
erfordern. Der Flugkörper könnte sich
durch Sensoren an den Antennenrändern
selbst immer auf die max. Energie in der Strahlmitte steuern und
so auch seine Position über
Grund halten (redundant zu GPS).
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Um
eventuell eine Gefährdung
des Flugverkehrs oder Vögel
durch den Mikrowellenstrahl auszuschließen, wird bei jedem Sender
auch ein Empfänger
vorhanden sein, der bei Eintreffen eines Echos (Von Vögeln oder
Flugzeugen) das Magnetron sofort (in ms) abschaltet. Während dieser
Zeit übernehmen die
anderen Sender, bzw. die Energiespeicher auf der Plattform die Versorgung.
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Generell
ist eine Gefährdung
des Flugverkehrs kaum vorhanden, da die Zelle des Flugzeuges einen
Faradayschen Käfig
bildet und deshalb gegen elektromagn. Störer von außen unempfindlich ist. Auch
die Vögel
werden kaum gefährdet,
da die Leistungsdichte und die Verweildauer im Hauptstrahl sehr
gering ist.
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Die
Bodenstationen können
entweder mobil auf einen LKW oder fest, z.B. auf einem flachen Dach von
einem Gebäude
installiert werden. Der Öffnungswinkel des
Strahles sollte so klein wie möglich
sein, damit er in ca. 30 km einen entsprechend kleinen Durchmesser
aufweist. Der Öffnungswinkel
hängt wiederum
vom verwendeten Antennentyp und von der Größe des Reflektors ab.
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1.8 ÜBERTRAGBARE LEISTUNG
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Beispiel:
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Bei
einem Radius des Flugkörpers
von 20 m beträgt
die Fläche
der Empfangsantenne: 20 × 20 × 3,14 =
1256 qm;
Bei einer Leistungsdichte von 400 W/qm kann somit eine
Energie von über
500 KW empfangen werden.
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Zusammenfassung
der technischen Daten der Energieübertragung
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- Arbeitsfrequenz: 2,5 GHz
- Zulässige
max. Energiedichte am Luftschiff ohne zusätzliche Kühlung: 400 W/qm
- Spez. Masse der Empfangsanlage (geschätzt): 0,2 kg/qm
- Wirkungsgrad der Empfangsantenne. + Gleichrichtung: 0,8 bis
0,9
- Transmissionswirkungsgrad für
optimale. Auslegung: ca. 0,9 (Reduzierung durch Regen und der projizierten
Ant. Fläche)
- Senderwirkungsgrad d. Magnetrons: 0,85
- Gesamtwirkungsgrad: ca. 0,3
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ZUSAMMENFASSUNG
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein einfach zu bauendes Luftschiff mit geringem
Luftwiderstand zu schaffen, das eine
- • Horizontalgeschwindigkeit
von ca. 150 km/h erreichen kann,
- • eigenstabil
ist und im
- • Vorwärtsflug
Auftrieb erzeugt, um Energie zu sparen; außerdem soll es möglichst
- • unabhängig von
Bodeneinrichtungen und -Mannschaften
- • senkrecht
starten und landen können.
-
Diese
oben aufgezählten
Eigenschaften werden durch die aerodynamisch günstige Ellipsenform des Flugkörpers, die
schwenkbaren el. Antriebssysteme und die einfachen Konstruktionselemente
erreicht.
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Dieser
Flugkörper
soll 2 verschiedene Aufgaben erfüllen:
- 1. als Träger
für Kommunikationssysteme
in großer
Höhe (> 20 Km), und
- 2. als Transportmittel für
den Nahverkehr.
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Das
Hauptproblem für
den Einsatz in gossen Höhen
ist das Antriebssystem, da die Luft für Verbrennungsmotoren zu dünn ist (ca.
1 % des Luftdruckes vom Boden). Die Versorgung von stationären Höhenplattformen
mit Energie durch Mikrowellen und Solarenergie stellt eine technisch
sehr elegante Lösung
dar, da sie vom Standpunkt der Zuverlässigkeit und auch kostenmäßig jeder
anderen Lösung überlegen
ist.
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Die
Komponenten zum Bau eines derartigen Antriebsystems sind vorhanden
und mit dem heutigen stand der Technik realisierbar.
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- 1
- Gashülle
- 2
- Nutzlastträger (Kreisring
aus Wabenmaterial)
- 3
- Kohlenfaser-Rohre
(CFK-Rohre)
- 4
- Landebeine
- 5
- Landekissen
(auch für
Wasserballast)
- 6
- Motorgondeln
(90 Grad schwenkbar)
- 7
- Fallschirm
- 8
- Solarzellen
- 9
- Mikrowellen-Empfangsantenne
(2,5 GHz)
- 10
- Mikrowellen-Sender
(2,5 GHz)
- 11
- Passagierkabine
- 12
- Fenster
- 13
- Fußboden (Wabenmaterial)
- 14
- Verkleidung