DE102009003122A1

DE102009003122A1 - Luftschiff sowie Verfahren zum Betreiben des Luftschiffes

Info

Publication number: DE102009003122A1
Application number: DE102009003122A
Authority: DE
Inventors: Jürgen HENK; Rolf Dr. Zulkowski
Original assignee: DL DEUTSCHE LUFTSCHIFF GmbH
Current assignee: DL DEUTSCHE LUFTSCHIFF GmbH
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2009-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Luftschiffes sowie das Luftschiff selbst, wobei das Luftschiff derart ausgebildet ist, dass in seinem Tragkörper zur Erzeugung eines zum Abheben von der Erdoberfläche ausreichenden Auftriebes Wasserstoff aufnehmbar oder aufgenommen ist und wenigstens ein Antriebsaggregat aufweist, welches mit Wasserstoff als Treibstoff betreibbar ist. Erfindungsgemäß wird beim Betreiben des Luftschiffes Wasserstoff sowohl als Traggas sowie als auch als Treibstoff eingesetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftschiff sowie ein Verfahren zum Betreiben des Luftschiffes.
Ein Luftschiff ist ein lenkbares Luftfahrzeug, dessen Auftrieb auf aerostatischen Kräften beruht und das über einen eigenen Antrieb verfügt.
Die Außenwandung der Tragkörper herkömmlicher Luftschiffe ist üblicherweise aus einem relativ dünnen, flexiblen Material gefertigt. Die Tragkörper selbst definieren dabei das Volumen des aufnehmbaren Traggases. Innerhalb des Tragkörpers sind zum Zweck der Trimmung des Luftschiffes geeignete Leitungen zum Transport des Traggases vorzusehen.
Als Antriebe herkömmlicher Luftschiffe werden üblicherweise fossile Brennstoffe nutzende Verbrennungskraftmaschinen genutzt. Entsprechend der gewünschten Reichweite des Luftschiffes ist die Treibstoffmenge im Luftschiff zu speichern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Luftschiff zur Verfügung zu stellen, welches mit robuster Bauart und einfacher, umweltschonender und kostengünstiger Weise für eine Vielzahl unterschiedlicher Einsatzzwecke geeignet ist. Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist ein Verfahren zum Betreiben des Luftschiffes.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch das erfindungsgemäße Luftschiff nach Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Luftschiffes zur Verfügung gestellt, wobei das Luftschiff derart ausgestaltet ist, dass in seinem Tragkörper zur Erzeugung eines zum Abheben von der Erdoberfläche ausreichenden Auftriebes Wasserstoff aufnehmbar oder aufgenommen ist und welches wenigstens ein Antriebsaggregat aufweist, welches mit Wasserstoff als Treibstoff betreibbar ist. Beim Betreiben des Luftschiffes wird Wasserstoff sowohl als Traggas sowie als auch als Treibstoff eingesetzt. Dabei ist die Erfindung derart auszulegen, dass nicht unbedingt reiner Wasserstoff zur Anwendung kommen muss, sondern die Erfindung ist auch auf geeignetes Gasgemisch mit der Hauptkomponente Wasserstoff bezogen.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass als Traggas bevorrateter Wasserstoff dem Antriebsaggregat zur energetischen Umsetzung zur Antriebsenergieerzeugung zugeleitet wird.
Die energetische Umsetzung kann dabei in einem Verbrennungsprozess zum Antrieb einer Kraftmaschine erfolgen, deren mechanische Energie einen Propeller oder Turbine zugeführt werden kann. Alternativ kann die energetische Umsetzung auch in einer Brennstoffzelle erfolgen, wobei die darin produzierte elektrische Energie zu Antriebszwecken genutzt werden kann.
Außerdem ist vorgesehen, dass als Treibstoff bevorrateter Wasserstoff dem Tragkörper zur Erhöhung des Auftriebs zugeleitet wird. Dabei kann der Wasserstoff gezielt positioniert werden, um neben der Auftriebserhöhung eine Trimmfunktion zu erfüllen.
Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem ein Luftschiff zur Verfügung gestellt, welches derart ausgestaltet ist, dass in seinem Tragkörper zur Erzeugung eines zum Abheben von der Erdoberfläche ausreichenden Auftriebes Wasserstoff aufnehmbar oder aufgenommen ist und welches wenigstens ein Antriebsaggregat aufweist, welches mit Wasserstoff als Treibstoff betreibbar ist. Der Vorteil dieses Luftschiffes ist insbesondere, dass nur ein Gasbevorratungssystem notwendig ist. Die Realisierung von Trimmung und Ballastausgleich ist durch gezielten Verbrauch von Wasserstoff möglich, daher lässt sich ein extra Trimmsystem vermeiden oder auf ein Minimum einschränken.
Vorteilhafterweise umfasst das Luftschiff wenigstens eine Zelle, deren konstruktive Ausführung im Wesentlichen einer im Flugzeugbau verwendeten Zelle entspricht. Das heißt, das Luftschiff ist aus Zellen zusammengesetzt, die vom Flugzeugbau bekannte Tonnen sind, vorteilhafterweise sind mehrere derartiger Zellen zu einem Rumpf bzw. Luftschiffkörper zusammengefügt.
Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Luftschiff dann, wenn in der durch die einzelne oder mehrere Zellen hergestellten Struktur mehrere mit Auftriebsgas befüllte oder befüllbare Sektionen angeordnet sind. Die Anzahl und Größe der Sektionen definiert somit im Wesentlichen das Volumen des Traggases des Luftschiffes. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt insbesondere darin, dass bei Hagelschauern bzw. Blitzschlag und daraus resultierender Beschädigung eines Paneels die Funktionsfähigkeit des Fluggerätes nur unwesentlich beeinträchtigt wird.
Das Volumen eines Gasbereiches beträgt vorteilhafterweise max. 18000 m³ pro Zelle, je nach Konstruktionsvolumen. Ballonetts übernehmen Energieaustausch-Funktionen mit entsprechenden Luftdurchsätzen und regulieren außerdem, das jeweilige Volumen in den Gaszellen.
Es ist vorgesehen, dass die durch die Oberfläche definierte Wabenstruktur eine Art Struktur wird, die zur Wärmeisolierung und zur Verbindung von abgeschlossenen Systemen führen, die miteinander verbunden sind und ebenfalls mit Wasserstoff bzw. Helium gefüllt. Das heißt, dass zwischen diesen Systemen (Gaseinschlüssen) keine weiteren Strukturen angeordnet sind. Diese Struktur wird getragen von Stützelementen, die ein wesentliches Merkmal der Gitterstruktur sind, die konstruktive Verbindung von Spanten und Stringern über Knoten.
Das erfindungsgemäße Luftschiff lässt sich zum Transport von Tragflächen der Airbusindustrie oder Rotorblättern der Windkraftindustrie oder zur Aufnahme von Kommunikations-Radartechnik oder als Relaisstation zur Datenübertragung zur Aufnahme von Gefahrgut oder von Abwurfbehälter für Saat- oder Pflanzgut oder zur Aufnahme von Baggern oder Kränen oder Hubwerken im Industriemontagebereich oder zur Aufnahme von medizinischen Versorgungseinrichtungen oder zur Aufnahme von Feuerlöschgeräten und Feuerlöschmitteln im Feuerlöschbereich verwenden.
Die Erfindung betrifft somit ein Luftschiff, das sich grundlegend von bisherigen Luftschiffkonstruktionen durch folgende Aufzählungen unterscheidet:

– im Werkstoffbereich (durch Intelligente, elektronische, technische Textilien),
– beim Aufbau der Strukturen (aus der Bionik entnommene Wabenstrukturen),
– in der Steuerung (auf der Basis der Kombination aus Satelliten Navigation und Trägheitsnavigation),
– im Antrieb (mit herkömmlichen aus der Flugzeugindustrie entnommenen und zu Wasserstofftriebwerken umgerüsteten Flugzeugtriebwerken, mit Propeller und ohne Propellerantriebe) und für den Auftrieb (mit der Grundkomponente Wasserstoffgas und mit Umformern gestützten Auftriebshilfen),
– in einer völlig neuartigen Technischen Kommunikation der Geräte untereinander (mit Hilfe der Telemetrie),
– bei den neuen Start und Landeverfahren (über den Einsatz von elektronischen Lastvielfachmessern, intelligenten Lastaustausch und Befestigungsverfahren im Erd- und Wasserbereich)

Der Einsatz der Robotik und der Greifarmtechnologie bei der Krantechnik des MPA soll für Umschlagsprozesse aller Art dem Charakter eines arbeitenden und ferngesteuerten sowie ständig überwachten Roboters näher kommen.
Der Begriff MPA-Roboter soll für Aufgaben in der Luft, im Wasser und auf der Erde stehen. Der MPA Roboter und Transportaufgaben aller Art stehen auch immer im Zusammenhang mit dem Einsatz von Hubschraubern für Sicherstellungselemente (z. B. vermessen einer Baustelle vor Ort; montieren von Bauelementen, die an einem Platz liegen, wo der MPA-Roboter tätig war und vieles Andere mehr).
Das Luftschiff besteht aus einer modernen mit dem Luftschiffsystem MPA kommunizierenden Rumpfstruktur. Rumpf und Rumpfstruktur werden nach dem aus dem Flugzeugbau entnommenen Tonnenbau gestaltet. Die Tonnen selbst unterscheiden sich in Gewicht, Größe und Konstruktion von den Tonnen im bisherigen Flugzeugbau.
Das anzuhängende Funktionselement kann aus unterschiedlichsten Funktionsmodulen aus der Industrie, der Landwirtschaft, der Bauwirtschaft, der See- und Forstwirtschaft, der Energiewirtschaft, der Medizin, des Roten Kreuzes, des Militärs, der Raumfahrt und/oder anderer Bereiche der Volkswirtschaft sein.
Die Nutzlast mit der der MPA startet beträgt 20 t und wird sich bis über 500 t im Laufe der nächsten Jahre entwickeln können.
Die Flugführung des Luftschiffes kann automatisch und mit Hilfe eines Piloten ausgeführt werden.
Das Luftschiff kann über ausgezeichnete Selbstverteidigungselemente, Aufklärungselemente und Tarnungselemente mittels Radar- und anderer Technik, vor allem für den militärischen Bereich verfügen und genutzt werden.
Die Wartung des Luftschiffes erfolgt rund um die Uhr (durch die Lifewartung mit der es möglich wird, ununterbrochen mit allen Baugruppen und Geräten, die sich an Bord des Luftschiffes befinden, zu kommunizieren). Die Kommunikation erfolgt im Simplex-Duplex oder Multiplex Verfahren mit hohen Datenströmen von einer entsprechenden Bodenstation bzw. über und vom Satellit aus.
Es gibt 7 übergeordnete Anwendungsbereiche und einen militärischen Anwendungsbereich:

1. Der Transportbereich aus Handelstätigkeit
2. Der Kommunikationsbereich
3. Der Umweltbereich (See-, Forst-, und Landwirtschaft)
4. Der Industriemontagenbereich
5. Der Rettungsbereich- und Bergungsbereich
6. Der Verkehrsleitbereich (Massenveranstaltungen etc.)
7. Der Feuerlöschbereich

Für jeden übergeordneten Bereich gibt es entsprechend viele austauschbare Funktionselemente wie z. B.
Funktionselemente

– zum Transport von Tragflächen der Airbusindustrie, Rotorblätter der Windkraftindustrie,
– zur Aufnahme von Radartechnik im Kommunikationsbereich, Relaisstation zur Datenübertragung,
– zur Aufnahme von Castorbehälter im Umweltbereich, Abwurfbehälter für grüne Bomben,
– zur Aufnahme von Baggern und Kränen im Industriemontagebereich, Hubwerke für den Anlagenbau,
– zur Aufnahme von Rot Kreuz-Ambulanzen im Rettungs- und Bergungsbereich, Kfz-Werkstatt,
– zur Aufnahme von Feuerlöschgeräten und Feuerlöschmitteln im Feuerlöschbereich.

Der MPA Roboter (autonome Flug – strategische Komponente) kann im militärischen Anwendungsbereich universell und für alle Aufklärungs-, Transportversorgungsbereiche und Entsorgungsbereiche, für alle Arten der Funkelektronischen Abwehrmaßnahmen u. v. a. eingesetzt werden.
Dimensionierungen des neuen Luftschiffes werden bestimmt durch das Start- und Landeverhalten und durch Flugfähigkeiten. Die Positionierung von Aggregaten wird weitgehend durch die Auslegungen von Rumpf- und Leitwerk, Auftriebsträger (Tragflächen) und Auftriebshilfen bestimmt.
Zur Lösung des Problems bei starken Windkräften gibt es am Boden eine elektrisch gesteuert Anlage, die das Luftschiff, ähnlich wie bei früheren Luftschiffhallen, in den Wind dreht (kleiner Angriffsfläche durch den Bug). Im Weiteren, wenn diese Maßnahmen nicht ausreichen würden (Verlässlichkeit auf Prognosen), wird das Luftschiff gestartet und in Richtung des Zentrum des Sturms geflogen und/oder, wenn möglich, wird es sich vom Sturmzentrum entfernen.
Das Lastabsetzverfahren kann im Wesentlichen wie folgt charakterisiert werden: Es sind grundsätzlich 2 Aspekte zu unterscheiden – erstens wird eine Bodenplatte genutzt, die noch vor der Landung im Boden oder/und im Wasser befestigt wird (am Zielort wird die Bodenplatte vom Luftschiff herabgelassen). Die Bodenplatte ist ein Gerät mit eigenen Baugruppen (Motorgenerator, Erdbohrer ...). Zweitens kann eine Rotationsbremse (ähnlich Hubschrauber – Anwendungen – autonome Landung) eingesetzt werden, die das Trägheitsmoment ausgleicht. Es können beide Elemente zusammen und auch allein für sich wirken.
Der Zellenverbund aus den Strukturen der LZ 127, LZ 129, LZ 131 ist weiter entwickelt worden, und die einzelne Zelle, die früher durch Lederhaut, durch flexible Textilien getrennt wurde, wird jetzt durch metallische bzw. polymere Werkstoffe getrennt. Der Zellenverbund zu einem ganzheitlichen Flugkörper bleibt erhalten. in der Flugzeugindustrie wird dazu der Name „Tonne” verwendet. Ein Airbus besteht aus mehreren Tonnen bis er zu einem ganzheitlichen Flugkörper wird.
Das starre Luftschiff, wird mit völlig neuen Werkstoffen und völlig anderen Technologien des Zusammenbaus entwickelt (Seilverspannungen, Vernietungen etc. finden nicht mehr statt).
Im Luftschiff werden nur noch standardisierte, aus der Flugzeugindustrie bezogene und geprüfte Bauteile geben. Eine eigene Luftschiffbauteilproduktion wird es nur in Ausnahmefällen geben.
Dem Luftschiffbau für das Luftschiff und seine Nachfolger werden auswechselbare Zellen für die Verlängerung bzw. Verkürzung des jeweiligen Luftschiffes zur Verfügung stehen. Sie dienen dem Zweck der Auftriebserhöhung oder der Auftriebsminderung.
Tragkörper
Der Tragkörper ist das Luftschiff. Er besteht aus 5 in Reihe verbundener starrer Zellen (Sektionen), in denen Gas eingebracht wird. Gasdichtigkeit und Gasdruck werden über die Größe und die Energie von regulierten Luftblasen (Volumenänderungen) erzeugt.
Das Bug- und das Heckteil sind als Kegelstümpfe unterschiedlicher Größe (Tragkörper gesamt hat eine Tropfenform) mit einer Länge von 20,6 m ausgelegt, während das zylindrische Mittelteil den gleichen Radius und eine Zylinderlänge von 14,3 m haben. Am Bug ist eine kegelförmige Spitze (Nase) von 2 m Länge vorgesehen. Damit beträgt die Länge des Tragkörpers ca. 57,5 m. Dabei ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die hier angegebenen Maße noch auf weitere in dieser Anmeldung genannten Maße eingeschränkt.
Die aus Stringern und Spanten montierte Tragkonstruktion wird außen mit einer aerodynamischen Folie bespannt (evtl. Aufnahme von Werbeaufschriften). Innerhalb der Zellenstruktur werden Luftsäcke untergebracht. Die Luftsäcke werden so zugeschnitten, dass sie bei ihrem maximal möglichen Fülldruck die Zellen min. zu 50% ausfüllen können. Eine Befüllung der Zelle wird mit Wasserstoff (H2) wird angestrebt, es kann aber bis zu einer Zulassung zunächst auch mit Helium (He) begonnen werden.
Die Zellen stellen die Haupttragkonstruktion dar. Sie nehmen das Gas auf und leiten über die Fachwerkkonstruktion die Kräfte auf Knotenpunkte, die Pylons und Triebwerke sowie, jeweils nach Einsatzzweck, Kranelemente, Bildverarbeitungstechnik, Radartechnik usw. Diese Tragwerke bestehen aus einer Fachwerkkonstruktion (Gitterstruktur); die Trennwände zwischen den Sektionen (Zellen) brauchen nicht geschlossen ausgeführt werden, da der Innenraum mit Gassäcken aus hochdichtem und hochfestem technischen Textil ausgefüllt wird.
Die Spanten, Stringer und Knoten werden teilweise aus Kohlefaserstrukturen und dem Werkstoff AFOS (Schaumaluminium mit glatter, fester Oberfläche) gefertigt. Es kann im Bedarfsfall auch auf die in der Luftfahrt bewährten Al- und Mg-Legierungen zurückgegriffen werden. Die Verbindung der Elemente erfolgt durch Laserschweißtechnik. Diese Konstruktion wird außen mit einer festen und sehr leichten Folie überzogen, die im Normalfall nur aerodynamische, thermische und werbemäßige Funktion hat. Die Innenseite der Gitterstrukturen sollte zum mechanischen Schutz der Luftsäcke (Luftblasen) (Scheuem an der tragenden Struktur) eine Membrane erhalten.
Jeweils zwei Zellenböden bilden einen Hauptspant (Hauptring). Diese Spanten werden in geeigneter Weise mechanisch fest miteinander verbunden (z. B. Verschraubung im Bereich der Knotenstruktur).
Innerhalb der Gitterstrukturen der Zellen sind Ringleitungen eingebracht. An diese sind die verschiedenen Traggassäcke angeschlossen, um die Befüllung oder die Entnahme des Gases zu gewährleisten. Sie haben entsprechende Saug- und Druckstutzen für das Zuführen und Abpumpen des Traggases (Druckausgleichssystem, Gewichtsausgleichssystem, Balancesystem).
Der Tragkörper hat an der Vorderseite eine angesetzte flache Spitze zur Verbesserung der aerodynamischen Anströmung, zum Einleiten der Windlasten auf die Zellenhülle und zur Aufnahme der evtl. vorzusehenden Verankerungsmöglichkeit.
Im unteren Bereich des zylindrischen Mittelteils läuft die Struktur kegelförmig oder pyramidenförmig mit der Spitze nach unten aus, an deren Endpunkt der Adapter (Lagestabilisierung während des Fluges) angeordnet ist. Von dieser „Adapterspitze” müssen die gesamten auftretenden Kräfte (Auftrieb des Funktionselementes und Windlast) in die Tragkonstruktion eingeleitet werden.
Die Bodenplatte soll mittels Generatormotoren über Seiltrommeln als Befestigungs-, Lagerungs- und Umschlagselement auf den Boden herunterlassbar sein.
Triebwerks- und Ausrüstungsunterbringung
Unter dem Tragkörper wird im Mittelteil eine Aufnahme für ein Funktionselement starr, aber möglichst einfach auswechselbar an die Zellenkonstruktion befestigt. Diese kielbildende Aufnahme für das Funktionselement ist etwa 4–6 m hoch, an der Unterkante ca. 25 m breit und ca. 30 m lang. Der so geschaffene Kielraum zwischen Außenverkleidung, der Zellenstruktur und dem Boden des Funktionselementes nimmt in sich ein Fahrwerk auf (ein hydraulisches System).
Die Triebwerke (oder Gasturbinen) sind am Luftschiff-Tragkörper mit den Luftschrauben, einschließlich der Luftein- und -ausläufe, ein Hilfsaggregat APU (Brennstoff H2 oder Kerosin) mit passenden Generatoren für die projektierte Energiebereitstellung, die dazugehörenden Lufteinläufe und Ausläufe, die Energieverteilungen und Verkabelung, evtl. Klimageräte für die Heizung oder Abkühlung des Gases, H₂-Flüssiggasbehälter oder Druckbehälter, Ballasttanks, Pumpen, Verdichter, Rohre und Leitungen, Seile und Trommeln mit Antrieb für Landung und Verankerung am Boden, Rechner und Steuerungstechnik, Messtechnik, Kommunikationstechnik, Beobachtungsanlagen, Feuerlöschanlagen, Roh- und Hilfsstoffe, Losteile sowie evtl. Wartungsgänge befestigt. Die Anlagen und Ausrüstungen benötigen die notwendigen Halterungen und Einbauräume.
Der Bodenbereich des Luftschiff-Tragkörpers nimmt die gesamte Betriebsausrüstung auf und ummantelt die Aggregate, die immer an der Aufnahme für das Funktionselement verbleiben müssen. Die Abmaße richten sich nach den Anforderungen an den Platzbedarf. Außerdem ist das Luftschiff derart ausgestaltet, dass es die notwendigen Festigkeits- und Kraftübertragungsanforderungen erfüllt, denn an dem Boden der Aufnahme für das Funktionselement muss das eigentliche Funktionselement montiert werden können. Dabei kann der sowieso sehr kraftaufnahmefähige Adapter für den Kranbetrieb in die Befestigung des Funktionselements einbezogen werden, was Konstruktionsgewicht im Funktionselement spart.
Außen an dem Tragkörper werden die Ausleger (Pylons) montiert, welche die um 90° schwenkbaren und ggf. eingehausten Luftschrauben aufnehmen.
Funktionselement
Unter dem Luftschiff (Tragkörper) können verschiedene Funktionselemente, die sehr verschiedene, denkbare Einsatzfelder repräsentieren, montiert werden. Das Luftschiff wird für sieben Hauptanwendungsgebiete konzipiert. Ein Anwendungsfall ist der Frachttransport, dafür ist ein Transport-Funktionselement zu entwickeln, das ein möglichst großes Transportvolumen aufnehmen kann. Entsprechend der Gewichtstabelle wird eine Nutzlast von etwa 20 t angestrebt (höhere Tonnagen sind durch stabilisierte Plattformen in räumlich bewegbaren Flächen im Inneren der Gaszelle, auf die nicht weiter eingegangen sein wird, durchaus möglich); eine annähernde simulationsunterstützte Durchrechnung kann aber erst ergeben, welche Transportmasse man bei der konzipierten Hubleistung erreichen kann (für weitere Entwicklungen sind 500 t denkbar).
Über die Bodenplatte und die Containertechnik, die unterhalb des Luftschiffes mittels Aufzug angebracht ist, kann ein entsprechender Container an einer Traverse angeschlagen sein.
Der Container kann vorn und hinten große Tore haben, die entweder herausklappen (hydraulisch) oder an senkrechten Scharnieren einfach (wie jedes Tor) geöffnet werden. Die Tore können so groß ausgelegt werden, dass sie beim Zufahren vorn und hinten Spitzen bilden sowie sich im oberen Bereich dem Funktionselement anpassen. Das bringt damit eine gewisse aerodynamisch angepasste Form zur Verringerung des Luftwiderstandes.
Der Transportbehälter muss eventuell Ballasttanks aufnehmen, damit die Fracht entsprechend ausgeglichen und ausgetrimmt werden kann. Es wird davon ausgegangen, dass der sehr leichte und feste Werkstoff AFoS (Schaumaluminium) für die Containerfertigung geeignet ist und zur Verfügung steht. Der Boden des Transport-Funktionselements muss so ausgelegt werden, dass er einerseits eine Last von 20 t aufnehmen kann (evtl. auch noch zusätzliche Beladefahrzeuge) und andererseits auch eine geeignete Abstellgrundplatte für das gesamte Flugobjekt bietet.
Darüber hinaus sollte der Last aufnehmende Kranadapter Befestigungseinrichtungen auch für variable Lasten haben, um größere und sperrige Transportgüter innerhalb des Containers anschlagen, zusätzlich sichern oder nur einfach anheben zu können.
Montageelement
Für den Kraneinsatz des Luftschiffes wird ein Hubwerkskomplex zur Verfügung gestellt. Dieser Hubwerkskomplex ist mit dem Adapter des Luftschiffes verriegelt und besteht aus folgenden Teilen:

1. Hubwerksrahmen mit Laufkatze, Haupt- und Hilfshubwerken mit pendelarmer Seilführung
2. Diverse Lasttraversen
3. Verankerungsrahmen, aufgehängt an separaten Hubwerken
4. Fernsteuerungen mit Bildverarbeitungstechnik und Lastanzeigen für den Kranbetrieb und die Bedienung des Verankerungsrahmens

Antriebssystem
Die Luftschrauben an den Auslegern sind schwenkbar auszuführen, damit das Steigen und Sinken des Luftschiffes unterstützt werden kann. Das Antriebssystem sieht auch die Möglichkeit vor, auf die Schwenkbarkeit der Luftschrauben zu verzichten und dafür ein 2-Luftschraubenpaar für die Vertikalbewegungen vorzusehen.
Im Funktionselement erfolgt ebenfalls die Positionierung des Gasversorgungssystems. Die Triebwerke weisen folgende Merkmale auf:

– geringes Gewicht (auch für die Getriebetechnik und die notwendigen Halterungen)
– möglichst weit angepasste Drehzahl und gutes Umsetzen der Leistung,
– ausreichende Luftansaugung ohne Anströmung im Stand und Langsamflug (bei PTL)
– geringe Anschaffungs- und Betriebskosten sowie sparsamer Energie-Verbrauch.

Die Luftschrauben haben bei derartigen Rumpfgrößen üblicherweise einen optimalen Durchmesser von 6 m. Sie müssen aus Sicherheitsgründen und zur besseren Luftstromerzeugung eine Einhausung erhalten.
Die Luftschrauben sind an den Pylons drehbar gelagert, und zwar mit einem Schwenkbereich von mehr als 90°, da nicht nur Start und Landung durch Senkrechtstellung der Luftschrauben und entsprechende Stellung der Blätter unterstützt werden müssen, sondern auch der dynamische Sinkflug und die Höhenstabilisierung im Horizontalflug. Die auch mögliche alleinige Steuerung über das Gasmanagement wäre zu langwierig.
Ein eigenständiges Hilfstriebwerk für Reserve- oder Ersatzenergieversorgung (APU), das evtl. auch für die Klimatisierung der Gaszellen und für die Aufwärmung des Mantels (Schnee- und Eisbeseitigung) genutzt werden kann, ist vorzusehen. Es dient darüber hinaus auch zum Anlassen der Triebwerke und möglicherweise auch zum Aufheizen des Mantels vor dem Start (Auftriebserhöhung). Der APU übernimmt die Bordstromversorgung in der Start- und Landephase, wenn die Marschtriebwerke abgeschaltet sind und ebenso am Boden oder im gefesselten Betrieb, wenn keine andere Außenbordversorgung vorhanden ist. Infolge der skizzierten Bedeutung der APU und der notwendigen Redundanz wird auf zwei Aggregate orientiert.
Triebwerke (mit einer Größenordnung von 800 bis 1000 kW je Triebwerk sollten vom Luftschiff angenommen werden. Das benötigt bei den gegenwärtigen Gasverbrauchsnormen von (um die 40 m³ l/kWh) pro Triebwerk ein Gasvorrat von ca. 2.500 m³ für einen Betrieb bis zu 12 Stunden. (Die Möglichkeit ein Triebwerk, eine Gasturbine im Heck des Luftschiffes mit entsprechendem Gasstrahl ist auch denkbar – dennoch können 4 oder mehr Rotoren angetrieben werden.)
Luftschiff
Die Triebwerke, evtl. Getriebe und Generatoren haben ein erhebliches Konstruktionsgewicht. Diese Aggregate bedürfen spezieller Aufhängungen im Funktionselement, die auch die Kräfte schwingungssicher in die Zellenkonstruktion einleiten.
Das Zuschalten der Triebwerke soll in ungefährlichen Höhen ca. bei 100 m Flughöhe erfolgen. Das Fluggerät muss deshalb ständig leichter als Luft betrieben werden, damit es ohne die Luftschrauben vom Boden gefesselt abheben kann und in einer ungefährlichen Höhe die Triebwerke zugeschaltet werden können.
Besondere Bedeutung kommt der Gasturbinentechnik für den Antrieb zu, und hier im speziellen der Wasserstoffanwendung, weshalb im Folgenden gesondert darauf eingegangen wird. Die Triebwerke werden über so genannte Pylons aufgehängt
Der Abstand der Propellermittelachse von der Außenwand wird durch aerodynamische Parameter bestimmt. Die Luftschraube ist aus Sicherheitsgründen evtl. einzuhausen. Die Propellerachse ist ca. 3 Grad nach außen geneigt. Die Triebwerke befinden sich im Bereich der Zelle 2 und/oder 3.
Gasturbinen
Es sollen Gasturbinen mit H₂-Einsalz als Antriebsaggregate verwendet werden. Der Einsatz von H₂-Gasturbinen hat folgende Vorteile:
Die H₂-Bevorratung bringt zwar technische Probleme, hat aber große Gewichtsvorteile.
Man benötigt nur ein Gasbevorratungssystem, wenn erfindungsgemäß H2 auch als Traggas Verwendung findet.
Das Problem des Ballastausgleiches bei Verbrauch von Kraftstoffen für Triebwerke entfällt.
Der Verbrauch der Gasturbine kann wahlweise aus den verschieden angeordneten Traggassäcken oder aus dem Bevorratungssystem gesteuert werden, wodurch die Balancierung (Trimmung) des Luftschiffes sowie der Start- und Landeprozess in einfacherer Weise geregelt werden können.
Der Steig- und Sinkflug kann gut und kostengünstig über die Befüllung und Entnahme für den Antrieb aus der Zelle geregelt werden. Unter Umständen kann auch auf die Aufnahme von Ballastwasser verzichtet werden, da das Gas auf Unterdruck durch den Verbrauch an den Turbinen gefahren werden kann, was Energie und Kosten spart.
Auf ein Kühlsystem für das Traggas kann verzichtet werden, was Kosten, Brennstoff und Gewicht spart.
Der Betrieb des Luftschiffes wird völlig schadstofffrei gewährleistet, da als Abgase nur Wasserdampf erzeugt wird Der negative Klimaeffekt durch Wärmezufuhr kann beim Einsatz des Luftschiffes vollständig vernachlässigt werden, da dieses in absehbarer Zeit oberhalb 10.000 m nicht fliegen wird.
Mit dem Einsatz von Wasserstoff-Triebwerken kann das Gasmanagement wesentlich verbessert und wirtschaftlicher gestaltet werden. Im Landeverfahren wird Wasserstoff aus den Gaszellen abgesaugt und in den Triebwerken verbraucht. Über die Ballonets wird das Gas in den Zellen durch Luft ersetzt und das Luftschiff schwerer. Zur Erleichterung einer, mehrerer oder aller Zellen wird Wasserstoff aus den Tanks nachgefüllt und das Luftschiff zum Steigen oder Lageausgleich veranlasst. Der Volumenverlust wird in Energie umgesetzt und das Wasserstoffreservoir an Bord ist ausreichend, um sowohl den Auftrieb als auch den Vortrieb zu gewährleisten.
Einsatz eines Wasserstoff Triebwerkes zum Verbrauch von Wasserstoff während des Fluges bedeutet, dass keine andere (herkömmliche) Kraftstoffart mehr mitgeführt werden muss und die Umweltbelastung durch CO₂-Emission entfällt.
Bei 1.000 km Reichweite verbrauchen die Triebwerke durchschnittlich 2.500 m ³ Gas.
Energiebedarf
Die bordseitige Erzeugerleistung reicht für den Betrieb des Luftschiffes als Frachtvariante aus. Die Summe der Einzelspitzenbedarfsleistungen wird gleichzeitig nicht erreicht.
Das Luftschiff kann ausgestattet sein mit: Brennstoffzellen, Windrädern, Solartechnik und bionischen Anlagen, die insgesamt an Bord des Luftschiffes eingesetzt werden können, um Energie-effektiver zu fliegen.
Gasregelsystem
Das Aufsteigen des Luftschiffes erfolgt durch das Auffüllen der Gaszellen bis zu einer Hubkraft, die das Gesamtgewicht übersteigt. Aus der Notwendigkeit und der Möglichkeit des Trimmens sowie zum Ausgleichen des Gasverlustes wird während des Fluges Gas aus den Gasvorratsbehältern in die Gaszellen gedrückt oder Gas über Überdruckventile an der tiefsten Stelle der Gaszellen abgelassen. Der Wasserstoff, der ein völlig ungefährlicher Bestandteil der Luft ist, wird dabei ins Gasversorgungssystem für Gasturbinen aufgenommen. In die Atmosphäre über eine Membranoberfläche könnte H2 abgeblasen werden, wenn dazu für entsprechende Fälle die Zustimmung der Behörden vorliegen würde. (strategisch, technologisch wichtige Komponente).
Das dynamische Regime, d. h. der Vortrieb in Luft, bringt Auftriebsgewinn. Die durchschnittliche Flughöhe soll 400 ... 600 m betragen. Kurzzeitiges Aufsteigen in größere Höhen wegen unterschiedlicher Gebirgszüge, die zu überfliegen sind, ist vorgesehen. Dabei muss die Stabilität der Gastemperatur gehalten werden oder durch leichte Erwärmung veranlasst werden. Dies kann durch den Einsatz z. B. von Infrarotlicht-Maßnahmen oder durch wechselseitiges Einleiten von Kalt- und Heißluft erfolgen. Letztere wird von einer Triebwerk-Verdichterstufe abgenommen und in die Luftballonets eingeblasen und ausgeblasen (abgesaugt).
Eine Temperaturerhöhung des Traggases bringt eine gewisse Erhöhung des Auftriebes, was auch für einen Start (Abheben des Luftschiffes vom Boden) genutzt werden kann. Im Gegenzug kann das Abkühlen des Traggases den Abtrieb (ggf. zur Landung) oder in gewissen Grenzen den Gewichtsverlust durch Kraftstoffverbrauch ausgleichen.
Ein Druckausgleichssystem muss dafür sorgen, dass der Innendruck in den Gaszellen nicht die Grenze des Volumens der Ballonets überschreitet.
Das Ballastsystem kann ergänzt werden durch eine bordeigene Erzeugung von Wasser aus der Luft oder aus der Triebwerk-Emission. Dieses wird benötigt, um unvorhergesehene Unregelmäßigkeiten zu kompensieren und um die Landung zu unterstützen. Wasserdampf steht schon aus den Abgasen zur Verfügung und wäre damit Balllastwasser über ein Kondensationsverfahren zu erzeugen.
Gasvorrats- und Befüllungssystem
Anforderungen an das Gassystem des Luftschiffes wurden schon oder werden in anderen Kapiteln gestellt.
Das System besteht aus Flüssiggas- und Druckbehältern, aus dem Rohrleitungs- und Ventilsystem und den evtl. einzusetzenden Turboverdichtern.
Die Anwendung und Zulassung der in der Luftfahrt noch nicht verwendeten Wasserstofftechniken bedürfen der weiteren Entwicklung geeigneter Technologien, eines zulassungsfähigen Vorschriftenwerkes, einer aufwendigen Erprobung sowie eines Zulassungsverfahrens. Wird Flüssiggas als Brennstoff verwendet, benötigt man ein angepasstes Flüssiggasvorrats und Versorgungssystem.
Elektrische Energiesysteme
Auf Grund der Konstruktion des Luftschiffes kann die Elektroenergieversorgung stabil gesichert werden. Der Bordbedarf für die zu betreibende Ausrüstung mit serienmäßigen Generatoren an den Triebwerken und mit ein bis zwei Hilfstriebwerken (APU) kann sichergestellt werden. Da der Parallelitätsgrad als gering einzuschätzen ist, braucht die eingangs getätigte Abschätzung nicht relativiert werden.
Es ist die Installierung eines Bordnetzes mit 600–700 V Gleichspannung vorgesehen. Dieses hat für LaL(Leichter-als-Luft)-Fahrzeuge den bedeutenden Vorteil der erheblichen Gewichtseinsparung beim Kabelnetz (geringerer Leitungsquerschnitt und Einsparung des Rückleiters) sowie dem geringeren Leistungsgewicht der Kraftmaschinen und Stellantriebe. Der Leistungsverlust bei der Energieübertragung ist geringer, und die relativ aufwendige Frequenzanpassung verschiedener Einspeisequellen an das Bordnetz entfallen. Da die zukünftig zu berücksichtigenden Brennstoffzellen- und Photovoltaiktechniken in dieser Spannungshöhe ihre Energieabgabe organisieren, sind für diese Anlagen keine Anpassungen an das Bordnetz notwendig. Herkömmliche Ausrüstung für das übliche Drehstromnetz kann durch elektronische Wechselrichter problemlos und mit geringen Gewichten an das Gleichstromnetz angeschlossen werden.
Zu den Elektrosystemen zählen über die oben dargestellten hinaus die Netzsynchronisiereinrichtungen, die Energieverteiler (Absicherungen) und die gesamte Verkabelung, Hubzüge, Stelleinrichtungen, Verdichter, Klima- und Kühlanlagen sowie die Beleuchtungsanlagen.
Der konzipierte Einsatz im gefesselten Betrieb, bei dem auch das Antriebs- und Funktionselement demontiert und abgelegt werden soll, bedeutet, dass das Funktionselement einer gesonderten eigenen Energieversorgung bedarf.
Die großen Außenhüllenflächen des Auftriebskörpers können für den Einsatz von Photovoltaik(PV)-Techniken zur Energiegewinnung dienen. Es ist vorgesehen, einfachere PV-Folien zu verwenden. Diese leisten einen sehr guten Beitrag für die Energie- und Gewichtsbilanz der Luftschiffe.
Elektronische Systeme – Überwachung und Datenregistrierung
Alle Baugruppen, Verfahren, Funktionen und Zustände benötigen der laufenden bzw. Zeitweisen Überwachung (z. B. Überwachung der Triebwerk-Parameter). Dazu sind eine Vielzahl von Datenerfassungsgeräten (Sensoren) und deren Verkabelung zu installieren. Über entsprechende Datenverarbeitungssysteme sind sie den Verbrauchern oder der Speicherung zuzuführen.
Die Speicherung der Daten ist in drei Ebenen zu organisieren, erstens zur zeitweisen Registrierung bis zum Abruf oder Übertragung, zweitens zur längerfristigen Registrierung für Instandhaltungsrechner und drittens für die Sicherung der Havariedaten zur Untersuchung von Vorkommnissen, Havarien oder sonstigen Unregelmäßigkeiten.
Flugführungs- und Steuerungssysteme
Diese Systeme haben den automatischen Flug des Luftschiffes ohne Crew computerprogrammiert und vom Boden funkgesteuert zu organisieren. Die Computersteuerung erfolgt hier auf die Triebwerke und auf das Gasmanagement, evtl. auf das Ballast- und Trimmsystem. Bei anderen Anwendern bereits entwickelte oder produzierte Systeme sind in der Entwicklung anzupassen.
Zu den Anlagen gehören Geräte zur Lageerfassung des Luftschiffes und deren Änderungen sowie Stellglieder an den zu beeinflussenden Einrichtungen. Sie stabilisieren automatisch das Luftschiff über den Landeplätzen. Die Anlagen bedürfen der teilweisen oder vollen Redundanz mit Kontrolleinrichtungen.
Navigations- und Ortungssysteme
Diese Anlagen liefern die Luftdaten (Geschwindigkeit, Luftdruck usw.), Standortdaten (Koordinaten) und deren Änderungen, den Kurs, die Wegpunkte, die Flughöhe, sie verarbeiten diese zu Steuerkommandos, zur Information an die Bodenstation und zur Datenregistrierung.
Hier kann umfassend auf die in der Luftfahrt vorhandenen und zugelassenen Systeme für Richtfunkfeuer, elektronische Luftdatenanlagen, GPS- und INS-Systeme mit entsprechenden Transpondern (Funkübertrager) zurückgegriffen werden.
Daten übertragungs- und Beobachtungssysteme
Die an Bord gewonnenen oder von einer Steuerzentrale gesendeten Signale und Daten sind über Funkübertragungseinrichtungen auszutauschen. Entsprechende Aufnahme-, Radar- und Übertragungstechnik ist zu installieren und anzupassen.
Klimaschutz
Die Auswirkung der klimatischen Einflüsse auf das Luftschiff, wie

– Temperaturbereich +70°C bis –50°C
– Sonnen-(UV-Einstrahlung)
– Luftfeuchtigkeit und
– Regen-Schnee und Eis
– Gewitter und atmosphärische Entladungen
– Schutz vor Starkwinden

Zur Regen- und Tauwasserableitung sind Abtropfkanten unterhalb der größten Breite, wie bei jedem Luftschiff vorzusehen.
Schutz vor Hagelschlag
Das Fluggerät unterliegt möglichen Schäden durch Hagelschlag wie jedes andere Luftfahrzeug, eventuell vermehrt, da es überwiegend in geringen Höhenbereichen operiert und eine nur sehr dünne Außenhaut hat. Durch die doppelwandige, mit Helium gefüllte Oberfläche, ist ein Hagelschaden (Loch in der Außenhaut) nicht der Tragfähigkeit und dem Gasinhalt abträglich. Besondere Gefährdungszonen sind naturgemäß die Oberseiten der Zellen und die Luftschrauben.
Vereisungsschutz und Schneebeseitigung
Vereisungs- und Schneelasten sind infolge der Größenordnung und deren Bedeutung für die Gewichtszunahme sehr problematisch. Besonders gefährdete Bereiche sind:

– Oberseite der Zelle über die gesamte Länge,
– Nasenkappe,
– Luftschraubenblätter, Triebwerk-Einläufe bzw. Luftansaugschächte und Luftschraubeneinhausungen

Für die Verhinderung von Eis- und Schneeansatz sind 3 physikalische Lösungen möglich und einsetzbar:

1. Erwärmung gefährdeter Bereiche,
2. Vibration (Traktion und Kontraktion),
3. chemische Entlaugung (Enteisungsflüssigkeiten).

Dafür sind die entsprechenden Einrichtungen vorgesehen. Für die Luftschrauben und die Triebwerk-Einläufe werden die bewährten Enteisungstechniken aus der sonstigen Luftfahrt übernommen. Die konstruktiven Auslegungen am Luftschiff können die Eis- und Schneelasten deutlich verringern. Im vorderen Bereich der Nasenkappe sind Vibrationsmaßnahmen zur Eisabsprengung bevorzugte und bewährte Lösungen.
Die Oberflächenkonstruktion bietet gute Möglichkeiten, den Schnee- und Eisansatz zu bekämpfen. Es besteht die Möglichkeit der Erwärmung des Füllgases der Paneelen (Waben) und/oder der Druckveränderung (Vibration). Das äußere Besprühen der Oberseite mit leistungsfähigen Spritzen sollte für starke Schnee- und Eisansätze nicht außer Acht gelassen werden.
Entladungsschutz
Der Problemkreis umfasst 4 Bereiche, die für ein Luftfahrzeug problematisch sind:

– den eigentlichen Blitzschutz,
– den Schutz vor großer potentieller Aufladung
– den Schutz vor elektromagnetischen Induktionsschäden,
– die Ableitung von Entladungsschlägen und Ladungspotentialen in Luft und ins Erdreich.

Luftschiffe, sind auf Grund ihrer großen Masse, zwischen geladenen Wolken und der Erdoberfläche schwebend, hinsichtlich Entladungs- oder Blitzschlägen einer größeren Gefahr ausgesetzt, als das für kleine Flugzeuge (größere operieren meist über den Wolken) der Fall ist. Da die Oberseite des Traggaskörpers gegenüber den Wolken auf Erdpotential gedrückt wird und der Abstand zu einer geladenen Wolke geringer als der zur Erde ist, kann ein Blitzschlag (oder Entladungsschlag) ausgelöst oder „abgesaugt” werden.
Da sich an der Unterseite des Flugobjektes das Wolkenpotential ausbildet, können sich starke Ausgleichsströme bilden, die durch Einschlagstellen, ihre Zündwirkung, durch Hitzeentwicklung und durch elektromagnetische Induktion (HIRF) Schäden anrichten können.
Das Luftschiff bietet durch seine starre Gitter-Zellen-Struktur des Auftriebkörpers gute Möglichkeiten, Blitz- und Potentialableitungen von der Ober- zur Unterseite zu bewältigen. Die Gaszellen befinden sich im Innern der gut leitenden Tragkonstruktion (Schaumaluminium AFoS), also in einem Faradayschen Käfig, und sind damit optimal geschützt. Blitzeinschläge in die Gitterkonstruktion durch die Außenfolie schlagen zwar in der Regel Löcher in diese, wobei das für Hagelschlag ausgeführte auch hier gilt. Die Anforderung der nicht Brennbarkeit (oder nicht Entflammbarkeit) der Außenfolie gilt sowieso grundsätzlich.
Ladungspotentiale in Luftschiff-Flugkörpern entstehen auch durch Luftreibung. Durch konstruktive Elemente (z. B. Entladungspinsel im Luftschraubenluftstrom) ist an geeigneten Stellen für das Abgeben der Ladungen in die Umgebungsluft zu sorgen. Die Potentialunterschiede zwischen dem Luftschiff und der Erde sind bei Landemanövern problematisch und bedürfen neben der technischen Ausstattung auch besonderer Sorgfalt in der Handhabung. Durch geeignete Maßnahmen, z. B. das Herablassen eines Drahtseiles mit einer Sonde (in Kombination mit dem Fangseil zu sehen) ist vor der Landung des Luftschiffes auf Erdpotential zu bringen. Die dabei auftretenden Entladungsvorgänge bedürfen ebenfalls entsprechender technischer und technologischer Vorkehrungen bereits im Projektierungsstadium. An den Lande- und Verankerungsplätzen sind die Halteseile und Verankerungsstellen so auszulegen, dass sie gleichzeitig einen möglichen Entladungsstrom ohne Schaden vom Flugkörper ins Erdreich abführen können. Alle technischen Einrichtungen am Boden, die in eine Verbindung zum Luftschiff geraten können, müssen ausreichende Erdungsmaßnahmen einhalten.
Schutz vor Starkwinden
Drehbar gelagerte Schutzeinrichtungen für das Luftschiff sorgen dafür, dass das Luftschiff sich ständig mit dem kleinsten Durchmesser (Bug) in den Wind dreht. Bei orkanartigen Winden wird das Luftschiff von seiner Verankerung gelöst und steigt auf.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigt dabei
1: ein erfindungsgemäßes Luftschiff in Ansicht von vorn,
2: eine Zelle in perspektivischer Ansicht,
3: ein erfindungsgemäßes Luftschiff in Schnitt-Ansicht von vorn,
4: ein erfindungsgemäßes Luftschiff in Schnitt-Ansicht von der Seite.
Die Erfindung betrifft ein auch als MPA (Multi Purpose Airship) bezeichnetes Luftschiff mit starrer Außenhaut (analog Verkehrsflugzeuge), wie in 1 dargestellt. Es gibt keine Hüllenbespannung, sondern eine feste, starre, verfügte Oberfläche. Die Außenhaut einer Zelle (siehe Analogie zum Flugzeugbau) ist fest und starr, so dass das gesamte Luftschiff mit seiner Außenhaut und seinen Strukturen fest und starr ist. Der Flugzeugbau (Verkehrsflugzeuge) besteht aus Tonnenstrukturen, die analogen Zellenstrukturen sollen im Luftschiffbau für den Luftschiffrumpf 3 eingesetzt werden. Das Luftschiff ist starr mit und ohne Leitwerk ausgelegt und hat mit Ballonstrukturen nichts gemeinsam. An der festen Struktur des Luftschiffes am Rumpf werden umgerüstete Triebwerke 1 aus der Flugzeugindustrie befestigt, die für den Vortrieb und Auftrieb des Luftschiffes vorgesehen sind. Das Luftschiff ist ein Traggerät ohne Modul. Für den Luftverkehrstransport werden Module unterschiedlichster Bauart, ausgerichtet auf den Einsatz und Transportzweck, zur Anwendung kommen. Das jeweils benötigte Modul wird an einen Adapter mit Verriegelungsteil 2 flugtauglich befestigt. In der Kombination Trägerluftschiff und Modul kann das Luftschiff universell in sieben Hauptrichtungen (Transport, Kommunikation, Umwelt [See-, Forst- und Landwirtschaft], Industriemontage, Rettung und Bergung, sowie zum Feuerlöschen) eingesetzt werden.
In 2 ist eine Zelle in der bevorzugten Fachwerkkonstruktion dargestellt, wobei ersichtlich ist, dass Hauptringe mittels Gurte 4 miteinander verbunden sind.
In 3 ist das erfindungsgemäße Luftschiff in Ansicht von vorne in einer Schnittdarstellung gezeigt. Es ist hierbei als ein Oberteil der Tragkörper ersichtlich, der die bereits erwähnten Gurte 4 aufweist. Am Tragkörper befindet sich ein Adapter 5. Über eine Kugelwanne 12 und Lasttraverse 11 ist das Cockpit 6, welches gegebenenfalls einen Kranführerstand und Geräteraum aufweisen kann, angeschlossen. Mit der Lasttraverse 11 ist eine Aufhängung 10 zur Aufhängung des Befestigungsrahmens 8 an der Bodenplatte 7 verbunden. An der Bodenplatte 7 befinden sich außerdem ein oder mehrere Bohrer für Verankerungen 9. An der Kugelwanne 12 ist zudem ein erstes Hubwerk 13 angeordnet, welches in bevorzugter verfahrbar ausgestaltet ist und gegebenenfalls mit einer Seiltrommel, Bremse und Steuerung ausgestattet ist. Am Tragkörper selbst sind zudem Tragschrauben 15 angeordnet.
In 4 ist das erfindungsgemäße Luftschiff in einer Schnittdarstellung in Ansicht von der Seite gezeigt, wobei ersichtlich ist, dass der Tragkörper an seinem vorderen Ende eine Bugscheibe 16 sowie ein Hilfsspant-Bug 18 und an seinem hinteren Ende eine Heckscheibe 17 und ein Hilfsspant-Heck 19 umfasst. An der Außenseite des Tragkörpers sind Triebwerke 21 angeordnet. Der Tragkörper selbst umfasst Gaszellen 22. Die Zellen sind an den Hauptringen 20 miteinander verbunden. An der Unterseite des Tragkörpers sind zwei Druckgasbehälter 23 sowie ein Treibstofftank bzw. Treibgasbehälter 24 angeordnet. Es ist aus 4 außerdem ein zweites Hubwerk 14 ersichtlich, welches gegebenenfalls zur Einwirkung auf den Befestigungsrahmen 8 mit seiner Bodenplatte 7 eingerichtet ist.

1: Triebwerk
2: Verriegelungsteil
3: Luftschiffrumpf
4: Gurt
5: Adapter
6: Cockpit
7: Bodenplatte
8: Befestigungsrahmen
9: Verankerung
10: Aufhängung
11: Lasttraverse
12: Kugelwanne
13: erstes Hubwerk
14: zweites Hubwerk
15: Tragschraube
16: Bugscheibe
17: Heckscheibe
18: Hilfsspant-Bug
19: Hilfsspant-Heck
20: Hauptring
21: Triebwerk
22: Gaszelle
23: Druckgasbehälter
24: Treibgasbehälter

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Luftschiffes, welches derart ausgestaltet ist, dass in seinem Tragkörper zur Erzeugung eines zum Abheben von der Erdoberfläche ausreichenden Auftriebes Wasserstoff aufnehmbar oder aufgenommen ist und welches wenigstens ein Antriebsaggregat aufweist, welches mit Wasserstoff als Treibstoff betreibbar ist, wobei Wasserstoff sowohl als Traggas sowie als auch als Treibstoff eingesetzt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Luftschiffes nach Anspruch 1, dass als Traggas bevorrateter Wasserstoff dem Antriebsaggregat zur energetischen Umsetzung zur Antriebsenergieerzeugung zugeleitet wird.
Verfahren zum Betreiben eines Luftschiffes nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dass als Treibstoff bevorrateter Wasserstoff dem Tragkörper zur Erhöhung des Auftriebs zugeleitet wird.
Luftschiff, welches derart ausgestaltet ist, dass in seinem Tragkörper zur Erzeugung eines zum Abheben von der Erdoberfläche ausreichenden Auftriebes Wasserstoff aufnehmbar oder aufgenommen ist und welches wenigstens ein Antriebsaggregat aufweist, welches mit Wasserstoff als Treibstoff betreibbar ist.
Luftschiff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftschiff wenigstens eine Zelle umfasst, deren konstruktive Ausführung im Wesentlichen einer im Flugzeugbau verwendeten Tonne entspricht.
Luftschiff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der durch die einzelne oder mehrere Zellen hergestellte Struktur mehrere mit Auftriebsgas befüllte oder befüllbare Luftblasen zum Energieaustausch sowie zur Volumen- und Druckänderung in der Zelle angeordnet sind.
Luftschiff nach wenigstens einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Zellen definierte Zellenstruktur eine Gitterstruktur ist, wobei zur Verbindung wenigstens von zwei, im Wesentlichen tonnenförmiger Zellen diese jeweils im Wesentlichen im Bereich einer ihrer randseitigen Umfangskanten miteinander verbunden werden, so dass sich ein gemeinsamer, innerhalb der Zellen offener Hohlraum ergibt.
Verwendung des Luftschiffes nach einem der Ansprüche 4–7, bei der das Luftschiff zum Transport von Tragflächen der Airbusindustrie oder Rotorblättern der Windkraftindustrie oder zur Aufnahme von Kommunikations-Radartechnik oder als Relaisstation zur Datenübertragung zur Aufnahme von Gefahrgut oder von Abwurfbehälter für Saat- oder Pflanzgut oder zur Aufnahme von Baggern oder Kränen oder Hubwerken im Industriemontagebereich oder zur Aufnahme von medizinischen Versorgungseinrichtungen oder zur Aufnahme von Feuerlöschgeräten und Feuerlöschmitteln im Feuerlöschbereich eingesetzt wird.