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1 bis 3: Zusammenfügen der Module
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4a: Auftriebsmodul mit gefülltem Gasballon
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4b: Auftriebsmodul mit eingerolltem Gasballon, Seitenansicht
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4c: Auftriebsmodul mit eingerolltem Gasballon, Frontansicht
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4d, e: Auftriebsmodul für die Aussenkontur, gefüllt
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4f, g: Auftriebsmodul für die Aussenkontur, eingerollt
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4h: Antriebsmodul mit Luftkanal(-Abschnitt) und integriertem Mantel-Propeller, Frontansicht
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4i: Antriebsmodul mit Luftkanal(-Abschnitt) und integriertem Mantel-Propeller, Seitenansicht
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4j: Antriebsmodul mit Luftkanalabschnitt, ohne Propeller
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4k: Raum-Modul, enthält Räume für Besatzung, Passagiere, Nutzlasten, etc.
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4l: Aussenhüllen-Element, eingerollt
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4m, n: Aussenhüllen-Element, ausgefahren
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5: Modulares Luftschiff mit eingerollten Gasballon-Hüllen und eingerollten Aussenhüllen-Elementen, sturmsicher auf dem Boden aufgesetzt, Seitenansicht
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6: Sturmsicheres modulares Luftschiff mit eingerollten Gasballon-Hüllen und eingerollten Aussenhüllen-Elementen, sturmsicher auf dem Boden aufgesetzt, Frontansicht
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7: Luftschiff mit gefüllten Gasballons, ausgefahrenen Aussenhüllen-Elementen und geschlossener Aussenhülle, schwebend, Seitenansicht
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8: Luftschiff mit gefüllten Gasballons, ausgefahrenen Aussenhüllen-Elementen, geschlossener Aussenhülle, schwebend, Frontansicht
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9: Auftriebselement mit Einzelteilen
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9a: Äusseres, tragendes Gerüst, würfelförmig
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9b: Traggas-Ballon, gefüllt,
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9c: Aufhängungen des Ballons im Gerüst
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9d: Wickelvorrichtung zum Aufwickeln und Entwickeln des Gasballons
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9e: Gasleitungen in 3 Richtungen
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9f: Gasverteiler und -ventile
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9g: Gaszuführung zum Ballon
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10: Gasballon, unterschiedlich stark eingerollt
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11 bis 13: Die Antriebsstränge des Luftschiffs mit Luftkanälen und integrierten Luftschrauben (Mantel-Propeller) (Ausführungsbeisplel)
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11: Frontansicht mit 2 übereinanderliegenden Antriebssträngen für Vorwärts- und Rückwärts-Schub (a)
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12: Seitenansicht mit je einem Antriebsstrang vorne und hinten zum seitlichen Manövrieren des Schiffes (b)
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13: Draufsicht mit 4 Antriebssträngen zum vertikalen Manövrieren des Schiffes (c)
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14: 3-dimensionales Gasleitungsnetz beim Zusammenbau
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Bau von preiswerten und wirtschaftlich rentablen Großraum-Luftschiffen zu ermöglichen, die durch ihre Konstruktion nicht in Gefahr geraten, durch extreme Wetterereignisse wie Sturm, Hagel, Blitz, etc. zerstört zu werden, ohne zu ihrem Schutz teure Hallen bauen zu müssen.
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Die Form der Luftschiffe soll sich für verschiedene Einsatzzwecke möglichst flexibel anpassen lassen unter Verwendung der gleichen Module. Sie sollen dadurch in der Lage versetzt werden, einen Teil des Flugzeugverkehrs und der Hubschraubereinsätze zu ersetzen, welche extrem umwelt-, klima-, und gesundheitsschädlich sind.
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Stand der Technik:
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Auf die modulare Bauform von Luftschiffen gibt es schon Patente Durch die modulare Bauweise können Luftschiffe unterschiedlicher Größe und Form kostengünstig aus standartisierten Modulen zusammengesetzt werden. (1 bis 3.)
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Das große Problem bei Luftschiffen, die hohe Gefahr, daß sie bei Unwetter-Ereignissen sehr leicht beschädigt oder komplett zerstört werden können, ist dadurch jedoch nicht beseitigt. Weil die großen Gaszellen und Verkleidungen von Luftschiffen bisheriger Bauart einem Sturm eine sehr große Angriffsfläche bieten, die sich nicht reduzieren läßt, bei gleichzeitig minimalem Gewicht, geraten sie sehr leicht in Gefahr, bei einem Sturm mitgerissen und zerstört oder irreparabel beschädigt zu werden. Bei Sturmgefahr müssen sie daher rechtzeitig in einer riesigen, teuren Halle in Sicherheit gebracht werden. Beispiel: Cargolifter
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Dadurch aber werden sie unrentabel:
Erstens ist eine solche riesige und sturmsichere Halle sehr teuer. Zweitens ist dadurch der Einsatzradius der Luftschiffe begrenzt, weil für den Fall eines Unwetters immer die schützende Halle in der Nähe sein muß. Für einen weltweiten Einsatz müßten also überall auf der Welt teure Schutzhallen gebaut werden, wodurch Luftschiffe wirtschaftlich unrentabel werden.
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Dieser Nachteil wird durch Anspruch 1 des Patentes behoben, indem die Hüllen der Gasballons (4a, b, c) sowie die äusseren Schutz- und Verkleidungshüllen des Luftschiffes (4l, m, n), und sonstige Hüllen im Schiff – vorzugsweise ferngesteuert und automatisiert – im Prinzip wie Fenstermarkisen zu kleinen, wettergeschützten Paketen oder Rollen zusammengepackt oder – gewickelt werden können (4b, c, f, g, l), (5 und 6) und auch wieder entpackt, entwickelt und in Einsatzbereitschaft gebracht werden können (4a, d, e, m, n), (7 und 8) und die Module des Schiffs so angeordnet sind, daß es auf dem Grund aufsetzen kann in einer stabilen Position.
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Die Auftriebsmodule:
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Gaszellen bisheriger Bauart, deren Hüllen nicht aufgewickelt und geschützt werden können, bieten einem Sturm eine so hohe Windlast und Angriffsfläche gegen Hagel, daß sie entweder selbst zerstört werden oder durch den Winddruck das gesamte Schiff mitreissen, so daß es kollidiert und zerstört wird.
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Dieses Problem wird behoben, indem die Auftriebsmodule (4a, b, c, 9, 10) des Schiffes aus einem äusseren, vorzugsweise würfelförmigen tragenden Gerüst (9a) bestehen, in welchem ein vorzugsweise ebenfalls würfelförmiger Gasballon (9b) aufgehängt (9c) mittels einer Vorrichtung (9d) zu einer wettergeschützten Rolle oder einem Paket zusammengewickelt/-gepackt und ebenso wieder entwickelt/entpackt werden kann (10), wobei das Befüllen und Leeren des Ballons mit Traggas in Koordination mit dem Auf- und Abwickeln über ein durch das Schiff verlaufendes Gasnetz (9e, 14) geschieht, mit dem die Gasballons über ferngesteuerte Gasventile und – verteiler (9f) verbunden (9g) sind, welche vorzugsweise in jedem Auftriebsmodul vorhanden sind.
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Die würfelförmigen Traggerüste der Auftriebsmodule ergeben aneinandergefügt ein stabiles Raumgitter. (1 bis 3). Die Gasballons sollten die gleiche kubische Form haben, um den Raum innerhalb der Gerüste so gut wie möglich platzsparend ausfüllen zu können. Die Module werden vorzugsweise so angeordnet, daß das Schiff auf dem Boden aufsetzen kann in einer stabilen Lage. Die Möglichkeiten der Meteorologie, einen Sturm rechtzeitig vorrauszusagen, sind heutzutage sehr fortgeschritten. Bei Sturmgefahr kann das Schiff deshalb rechtzeitig auf einem freien Gelände aufsetzen. Die Gasballons in den Auftriebsmodulen können dann zu wettergeschützten Rollen aufgewickelt werden. Das Traggas kann dabei entweder in Reserveballons umgepumpt werden, die abseits des Schiffslandeplatzes verankert werden, oder es kann in Tanks verdichtet werden oder im Notfall auch ins Freie abgelassen werden. Wenn das Schiff durch sein eigenes Gewicht in stabiler Lage auf freiem Gelände steht und alle Hüllen zu wettergeschützten Paketen eingerollt sind, bietet es einem Sturm nur einen geringen Widerstand.
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Der Sturm weht weitgehend ungehindert durch das stabile Raumgitter-Gerüst wie durch ein am Boden verankertes Klettergerüst, ohne es mitzureissen. Die eingerollten Ballon-Hüllen der Auftriebselemente sind vor Hagel und Sturm geschützt wie eingerollte Fenstermarkisen an einer Hauswand. Falls trotzdem Elemente beschädigt werden, können sie durch baugleiche Elemente ersetzt werden, die kostengünstig in Großserien- oder Massenfertigung hergestellt werden. Dieses zu konstruieren ist zwar anfangs aufwändiger als herkömmliche Gaszellen mit permanenter Aussenhaut zu bauen aber da die Auftriebselemente später in Großserien- und Massenfertigung hergestellt werden können, muß im Prinzip nur ein einzelnes Auftriebsmodul konstruiert werden, welches dann vervielfältigt wird.
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Die Antriebs-Module:
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Die bisher verwendete Technik, in jede Richtung drehbare Luftschrauben seitlich unterhalb neben dem Luftschiffkörper anzubringen, ist zwar scheinbar vorteilhaft, da schon zwei Rotoren ausreichen, um das Schiff in jede Richtung zu manövrieren aber sie hat wesentliche Nachteile:
- 1. Der Vorwärtsschub dieser Motoren und damit die Fahrtgeschwindigkeit ist gering, da sie nicht auf der Schiffsachse angebracht werden und nicht sehr groß gebaut werden können.
- 2. Auch ihre Fähigkeit, das Schiff bei Sturm auf Position zu halten ist deshalb nicht sehr groß
- 3. Sie sind auch nicht stark genug, das Schiff bei einem eventuellen Versagen der Gaszellen abzufangen oder notzulanden.
- 4. Sie sind nicht in der Lage, das Schiff horizontal auszubalancieren
- 5. Obwohl sie zu den teureren Bauteilen eines Luftschiff zählen, sind sie durch ihre Lage ausserhalb des Luftschiffkörpers bei einer Kollision am stärksten gefährdet.
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Deshalb wird eine Konstruktion vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung (11 bis 13, a), in Querrichtung (11 bis 13, b) und in vertikaler (11 bis 13, c) Richtung im Schiff durchgehende Strömungskanäle integriert sind, in welchen die Luftschrauben (Mantelpropeller) oder Düsen für den Antrieb und zum Manövrieren des Schiffs in alle Richtungen untergebracht sind, und daß diese Strömungskanäle mit integrierten Antriebsaggregaten und Zubehör ebenfalls in Modulform (Antriebsmodule) angefertigt werden können. (4h, i, j)
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Durch die Modulbauweise können nahe der Schiffs-Längsachse, wo der Wirkungsgrad für den Vorwärtsschub am günstigsten ist, durchgehende Reihen von Auftriebsmodulen durch Antriebsmodule ersetzt werden. Diese beinhalten jeweils einen Abschnitt eines Luftkanals. Hintereinander angebracht bilden sie einen durchgehenden Luftkanal. In diesen können die Antriebsaggregate montiert werden. Bei einer Modulgröße von z. B. 3 mal 3 mal 3 Metern können also sehr starke Luftschrauben von bis zu 3 Metern Durchmesser eingebaut werden. Für das seitliche Manövrieren können ebenfalls Luftkanäle mit integrierten Luftschrauben eingebaut werden. Ein Seiten-/Höhenleitwerk ist bei dieser Konstruktion nicht erforderlich. Dieses würde nur unnötige Baukosten verursachen und unnötige Risiken durch Beschädigung im Falle einer Kollision, da auch ein Seiten- oder Höhenleitwerk zu den teureren Bauteilen eines Luftschiffs zählt. Für das vertikale Manövrieren können mehrere vertikale Antriebsstränge mit Luftkanal und Rotoren eingebaut werden, im Ausführungsbeispiel 4 Antriebsstränge. Durch diese hohen Leistungsreserven kann das Schiff sehr schnell die Höhe ändern. Es erhält dadurch Vorteile eines Quadkopters. Es kann z. B. Landen und Starten mit großen Veränderungen des Ladegewichtes, ohne dabei die Gasfüllung zu verändern. Oder es kann bei einem Versagen der Gaszellen notlanden. Außerdem kann das Ausbalancieren der horizontalen Lage des Schiffes auf diese Weise durch die vertikalen Rotoren unterstützt werden.
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Durch die im Schiffskörper integrierte Bauweise der Antriebe besteht keine Gefahr, daß diese relativ teuren Bauteile bei einer Kollision beschädigt werden. Ein weiterer zu erwartender Vorteil ist die geringere Geräuschentwicklung bei integrierten Motoren durch die Schalldämmung der umgebenden Gasballons. Dadurch ist eine höhere Akzeptanz bei Anwohnern eines Start- und Landeplatzes zu erwarten. In Verbindung mit der Fähigkeit des Luftschiffes, senkrecht zu starten und zu landen, ohne einen Lärmkorridor zu verursachen, sind eine weit höhere Akzeptanz und zahlreichere Verwendungsmöglichkeiten im Vergleich zu Flugzeugen zu erwarten.
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Die Raum-Module für Besatzung, Passagiere, Nutzlasten, etc.: Die Räume für Besatzung, Passagiere, Nutzlasten, etc. können ebenfalls in Modulform angefertigt werden (4k) und in die Form des Schiffskörpers integriert werden, indem sie die Auftriebsmodule an geeigneten Stellen ersetzen. (5 bis 8)
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Die Aussenhüllen-Elemente:
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An den Kanten der äusseren Module können Hüllen-Elemente mit verschiedenen Funktionen (Schutz, Optik, Aerodynamik, etc.) angebracht werden, die im Prinzip wie Rollmarkisen aus- und eingefahren werden können (4l, m, n), vorzugsweise automatisiert und ferngesteuert, die im eingefahrenen Zustand vor Wind und Wetter geschützt sind und die Windlast des Schiffes reduzieren (5, 6) und im ausgefahrenen Zustand die geschlossene Hülle des Luftschiffes bilden. (7, 8)
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Auch dieser Aufwand ist gerechtfertigt, wenn das Schiff dadurch ohne den Bau von teueren Schutzhallen weltweit eingesetzt werden kann. Auch diese Hüllenelemente können kostengünstig in Großserien- oder Massenproduktion hergestellt werden.
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Die Aussenkontur-Module
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Für eine aerodynamische Form des Luftschiffs können speziell geformte, vorzugsweise ebenfalls gegeneinander austauschbare Aussenkontur-Module angebaut werden. (4d, e, f, g)
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Finanzierbarkeit
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Der Bau eines solchen Schiffes ist mit nur einem kleinen finanziellen Risiko verbunden. Der Anfang kann mit der Konstruktion und dem Bau eines würfelförmigen Auftriebsmoduls mit einer Kantenlänge von z. B. 3 Metern gemacht werden. 3m mal 3m mal 3m. Das ist in einer gewöhnlichen Produktionshalle machbar. Eine besondere, übergroße Halle, so wie für Luftschiffe bisheriger Bauart ist dafür nicht erforderlich. Nach einem erfolgreichen Funktionstest und Schwebetest kann man dieses Modul als Muster für den Bau weiterer Module nehmen, wodurch deren Herstellung schon billiger wird. Die nächsten Module sollten zuerst übereinander zusammengefügt werden, um ihre Belastungsfähigkeit zu überprüfen. Nachdem mehrere Module übereinander angeordnet sind, könnte man diese Konstruktion eventuell schon in der Praxis einsetzen, z. B. als Ersatz für einen Freiballon, um damit falls nötig, den Bau von weiteren Modulen zu finanzieren. Der Zusammenbau der Module zu Luftschiffkörpern mit verschiedenen Größen und Formen kann im Prinzip im Freien geschehen, da die Schiffe sowieso für ein Parken im Freien konstruiert sind. Eine große, teure Halle ist dafür nicht notwendig.
