DE10228048A1

DE10228048A1 - Luftfahrzeug leichter als Luft

Info

Publication number: DE10228048A1
Application number: DE2002128048
Authority: DE
Inventors: Andreas Schott
Original assignee: Cargolifter AG
Current assignee: Cargolifter AG
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-22

Abstract

Luftschiffe für Lasttransporte sind technisch/technologisch relativ komplex und erfordern hohe finanzielle Aufwendungen. Es wurden bereits verschiedene Luftfahrzeuge nach der "Leichter als Luft" (LTA)-Technologie vorgeschlagen, die getrennte Einheiten für Antrieb und Lasttransport aufweisen. Von diesen Lösungen wurde bisher keine realisiert. Es soll ein LTA-Fahrzeug mit koppelbarer Transport- und Antriebseinheit so verändert werden, daß mit geringem Aufwand ein universeller Einsatz bei vereinfachter Bodeninfrastruktur und geringerer Verweilzeit am Einsatzort möglich wird. DOLLAR A Nach dem vorgeschlagenen Luftfahrzeug leichter als Luft ist ein Luftschiff (1) über eine Seilanordnung (3a; 3b; 5a; 5b; 2; 4) mit mindestens einem aerostatischen Auftriebskörper (6) lösbar verbunden, der Lastaufnahmemittel (10) enthält und statisch schwer konfiguriert ist. Zwei über ein oberes Trapez (2) und ein unteres Trapez (4) mit Verbindungselementen auf Abstand gehaltene dehnungsarme Tragseile (3a; 3b) definierter Länge werden zwischen Luftschiff (1) und statischem Auftriebskörper (6) mit Schleppseilen (5a; 5b) eingesetzt. Die Schleppseile (5a; 5b) sind an Anschlagpunkten (7a; 7b) mit dem aerostatischen Auftriebskörper (6) und lösbaren Verbindungselementen mit dem unteren Trapez (4) der Tragseile (3a; 3b) verbindbar. DOLLAR A Das Luftfahrzeug leicht als Luft kann mit Luftschiffen jeglicher Bauart für die verschiedensten Lufttransportaufgaben verwendet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug leichter als Luft, bestehend aus mindestens einem LTA-Fahrzeug zur Lastaufnahme und einer abkoppelbaren Antriebseinheit.

In der DE-PS 98 580 wird ein lenkbarer Luftzug vorgeschlagen. Dieser besteht aus mehreren, beweglich miteinander verbundenen Luftfahrzeugen, von denen das eine das Triebwerk enthält und die übrigen zur Aufnahme der Last dienen. Die einzelnen Luftfahrzeuge weisen eine zylindrische Form gleichen Durchmessers auf und sind über Kupplungen verbunden.

Nach dem DE-GM 201 00 022 sollen mehrere kleine Begleitzeppeline ein Großraumluftschiff schleppen, vorzugsweise zwei an jeder Seite. Die Begleitzeppeline sind über heraus schwenkbare Arme mit dem Großzeppelin fest verbunden. Als weitere Variante werden bemannte Bugsierzeppeline mit Andockmechanismen und variabler Seillänge vorgeschlagen. Konkretere Ausführungen liegen nicht vor.

Aus der DE-PS 36 33 143 ist ein LTA-Lufttransportsystem bekannt, das Luftbugsierschlepper mit besonders leistungsfähigen Antrieben und Steuerungseinrichtungen sowie Tragedrohnen ohne Antriebe, aber mit Koppelbarkeit von Nutzlasten in Reihe und/oder parallel enthält. Ohne nähere Ausführungen werden Halteroboter bei Start, Landung und Bodenaufenthalt vorgesehen.

In der DE-Patentanmeldung 101 155 993.3 wird vorgeschlagen, den Antrieb eines Luftschiffes durch Schleppen durchzuführen. Das variable Traggasmodul zum Lastentransport wird über ein Seil/Elektrokabel durch ein Flugzeug geschleppt. Das Traggasmodul mit der Last soll im Schwebezustand gehalten werden. Als sehr problematisch werden Start und Landung sowie der Lastaustausch gesehen.

Es sind Tests vom Schleppen eines Ballons mit einem Hubschrauber bekannt geworden. Bei diesen Tests und in einer Darstellung in einem Prospekt der CargoLifter AG wurden die Ballons im Schwebezustand, d.h. bei annäherndem Gleichgewicht von Auftrieb und Belastung geschleppt. Die zu lösenden Auftriebsprobleme beim Lastaustausch sowie die Gefahren für den Hubschrauber führten dazu, daß das Projekt nicht weiter geführt wurde.

Aufgabe der Erfindung ist ein Luftfahrzeug leichter als Luft (LTA-Fahrzeug) mit koppelbarer Transport- und Antriebseinheit so zu verändern, daß mit geringem Aufwand ein universeller Einsatz bei vereinfachter Bodeninfrastruktur und geringerer Verweilzeit am Einsatzort möglich wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Luftschiff über eine Seilanordnung mit mindestens einem aerostatischen Auftriebskörper lösbar verbunden ist. Der Auftriebskörper enthält Lastaufnahmemittel und ist statisch schwer ausgelegt, d.h. die Auftriebskraft ist etwas geringer (etwa 1% bis 5%) als sein Eigengewicht mit Belastung.

In Ausgestaltung der Erfindung werden zwei über ein oberes und ein unteres Trapez mit Verbindungselementen auf Abstand gehaltene dehnungsarme Tragseile definierter Länge zwischen Luftschiff und statischem Auftriebskörper mit Schleppseilen eingesetzt.

In weiterer Ausgestaltung sind die Schleppseile an Anschlagpunkten mit dem aerostatischen Auftriebskörper und lösbaren Verbindungselementen mit dem unteren Trapez der Tragseile verbindbar.

Nach der Erfindung wird der aerostatische Auftriebskörper zum Be-/Entladen und Parken über Zugseile und Zuggeräte am Boden gehalten.

Erfindungsgemäß werden als Zuggeräte mindestens drei Winden oder Bodenfahrzeuge eingesetzt.

In Weiterbildung ist das obere Trapez über eine Anschlußkonstruktion mit dem Luftschiff verbunden.

Es ist zweckmäßig, daß die Anschlußkonstruktion und die Tragseile mit den Trapezen in das Luftschiff eingezogen werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: Anflug des Luftschiffes zum Verladeort
2: Verbinden der Zug- und Tragseile
3: Positionierung des Luftschiffes über dem Ballon
4: Lastaufnahme und Anheben
5: Reiseflug des erfindungsgemäßen Luftfahrzeuges
6: Detail der Anschlußkonstruktion an das Luftschiff
Aerostatische Auftriebskörper wie Lastballone sind als Lufttransportgeräte konzipiert, können aber selbständig keine gesteuerten Flugmanöver durchführen. Die fehlenden Flugfähigkeiten sollen durch ein bauartverwandtes Luftfahrzeug ausgeglichen werden. Es wird vorgeschlagen, Luftschiffe jeglicher Bauart für Lufttransfer-Aufgaben zu verwenden, da diese ein physikalisch ähnliches Trägheitsverhalten und vergleichbare aerodynamischen Eigenschaften wie Ballone aufweisen.
Beim erfindungsgemäßen Luftfahrzeug wird ein mit Nutz- oder Ballast beladener Lastballon als statischer Auftriebskörper 6 mittels zweier dehnungsarmer, vom Luftschiff 1 herabhängender Tragseile 3a, 3b aufgenommen, angehoben, transportiert und am Zielort abgesetzt. Der Lastballon 6 muß immer "statisch schwer" ballastiert sein, damit er immer unterhalb des Luftschiffes 1 verbleibt und vor dem Lastabsetzen unter dem Luftschiff 1 ausgependelt werden kann. Um ein Rotieren des Ballons 6 während des Lastaufnahmemanövers und des Reiseflugs zu vermeiden, ist die Verbindung Luftschiff-Ballon mit einer Trapezkonstruktion 2, 3 zu versehen.
Für das Lastaufnehmen und -absetzen ist eine geringfügige Bodeninfrastruktur, bestehend aus leichten, am Boden gesicherten Zuggeräten 9a–9d erforderlich. Das können kleine Winden oder Bodenfahrzeuge sein.
Die Be- und Entladung des Lastballons 6 mittels Lastaustauschverfahren kann unabhängig von der Präsenz des Luftschiffes 1 durchgeführt werden.
Der Lastaufnahme-, Lasthub- und Transportprozeß wird nachfolgend erläutert. Das Lastabsetzverfahren erfolgt in den gleichen Schritten, nur in umgekehrter Reihenfolge. Wenn das Luftschiff 1 nach dem Absetzen der Last ohne einen Lastballon 6 weiter fliegen soll, kann eine Ballastaufnahme für die Gewichtskompensation erforderlich sein, die über das untere Trapez 4 erfolgen kann. Die in 1 dargestellte Seil-Trapez-Konfiguration aus den dehnungsarmen Tragseilen 3a, 3b und den Trapezen 2, 4 wird erst kurz vor dem Anflug zum Verladeort aus dem Luftschiff 1 abgelassen. Das Luftschiff 1 ist zu diesem Zeitpunkt statisch neutral – es schwebt.
Als nächster Schritt erfolgt nach 2 das Verbinden der auf dem Boden ausgelegten Schleppseile 5a, 5b des Lastballons 6 mit dem unteren Trapez 4 der Tragseile 3a, 3b. Dazu muß das statisch neutrale Luftschiff 1 soweit sinken, bis das Trapez 4 auf dem Boden aufsetzt. Der Ballon 6 ist statisch schwerer, z.B. 2t bei einer Tragkraft von 75t. Er weist ein Lastaufnahmemittel 10 und zwei gegenüberliegende Anschlagpunkte 7a, 7b, vorzugsweise in Höhe des Äquators, für die Schleppseile 5a, 5b auf. Lastaufnahmemittel 10 kann z.B. eine Plattform, ein Kranhaken, eine Traverse oder ein Behälter sein. Das Lastaufnahmemittel 10 ist bei Verankerung auf dem Boden aufgesetzt. Zur Sicherung am Boden ist der Ballon 6 über Zugseile mit Zuggeräten mit dem Boden verankert. Im Ausführungsbeispiel werden vier Zugseile 8a–8d und vier Zuggeräte 9a–9d verwendet. Unter normalen Bedingungen reicht eine Dreipunktsicherung aus. Zuggeräte können leichte Winden oder Bodenfahrzeuge mit oder auch ohne eigene Winde sein.
Im folgenden Schritt wird das Luftschiff 1 gemäß 3 über dem Ballon 6 positioniert. Erst wenn die Position "Luftschiff exakt über dem Ballon" erreicht ist, werden die Zugseile 8a, 8d entspannt und anschließend gelöst.
Jetzt kann nach 4 das Luftschiff 1 den Lastballon 6 aufnehmen und anheben. Dazu muß beim Luftschiff 1 eine Auftriebsanpassung erfolgen. Nach Ausführungsbeispiel muß das Luftschiff eine Hubkraft/einen Auftrieb von 2t aufbringen. Als Auftriebsanpassung können sämtliche Möglichkeiten für Aerostaten genutzt werden. Das sind Ballonetentlüftung, Um-/Entballastierung, dynamischer Auftrieb durch Antriebe etc.. Wurde das Luftschiff entballastiert, muß nach dem Absetzen des Transportballons in der gleichen Menge Ballast aufgenommen werden. Das kann durch Aufnahme von Gewicht über das untere Trapez 4 erfolgen. Der komplette Verband von Luftschiff 1 und Ballon 6 schwebt.
Wie in 5 gezeigt, wird sich der Ballon 6 im Reiseflug immer unterhalb des Luftschiffes 1 bewegen, da der Ballon "statisch schwer" ballastiert wurde.
In 6 ist ein Beispiel einer Anschlußkonstruktion an das schleppende Luftschiff dargestellt. Über Ösen 11a, 11b am oberen Trapez 2 und Verbindungsseile 12a, 12b wird ein Anschluß der Tragseile 3a, 3b an das Luftschiff hergestellt. Die Verbindungsseile 12a, 12b sind an einem Ende mit einem Fixpunkt im Kiel 13 oder der Gondel des Luftschiffes und am anderen Ende mit einer leichten Winde verbunden. Die Seil-Trapez-Konfiguration kann während Nicht-Transportflügen in Kiel bzw. Gondel eingezogen werden. Die Anschlußkonstruktion muß nicht seiltechnisch sein. Es kann auch eine Rohrkonstruktion zum Einsatz kommen.
Das erfindungsgemäße Luftfahrzeug eignet sich besonders zum Transport von Lasten und zur Überführung von antriebslosen Aerostaten in infrastrukturschwachen Gebieten.
Die Erfindung weist eine Reihe von entscheidenden Vorteilen auf.
Es können auch kleinere Luftschiffe zum Transport von größeren Lasten eingesetzt werden. Die obere Grenze ist durch die Tragfähigkeit des Lastballons festgelegt. Da Lastballone wesentlich einfacher und billiger gebaut und betrieben werden können, ist eine größere Wirtschaftlichkeit zu erreichen. Der Ballon kann für längere Zeit am Zielort verbleiben, während das Luftschiff nach sehr kurzer Zeit des An-/Abkoppelns andere Aufgaben übernehmen kann. Die Bodeninfrastruktur ist gegenüber einem Lastenluftschiff wesentlich vereinfacht.

1: Luftschiff
2: oberes Trapez
3a, 3b: dehnungsarme Tragseile
4: unteres Trapez
5a, 5b: Schleppseile des Auftriebskörpers
6: aerostatischer Auftriebskörper
7a, 7b: Anschlagpunkte für 5a, 5b
8a–8d: Zugseile/Windenseile
9a–9d: Zuggeräte/Winden
10: Lastaufnahmemittel
11a, 11b: Ösen
12a, 12b: Verbindungsseile
13: Kiel des Luftschiffes

Claims

Luftfahrzeug leichter als Luft, bestehend aus mindestens einem LTA-Fahrzeug zur Lastaufnahme und einer abkoppelbaren Antriebseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftschiff (1) über eine Seilanordnung (3a; 3b; 5a; 5b; 2; 4) mit mindestens einem aerostatischen Auftriebskörper (6) lösbar verbunden ist, der Lastaufnahmemittel (10) enthält und statisch schwer ausgelegt ist.
Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei über ein oberes Trapez (2) und ein unteres Trapez (4) mit Verbindungselementen auf Abstand gehaltene dehnungsarme Tragseile (3a; 3b) definierter Länge zwischen Luftschiff (1) und statischem Auftriebskörper (6) mit Schleppseilen (5a; 5b) eingesetzt werden.
Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleppseile (5a; 5b) an Anschlagpunkten (7a; 7b) mit dem aerostatischen Auftriebskörper (6) und lösbaren Verbindungselementen mit dem unteren Trapez (4) der Tragseile (3a; 3b) verbindbar sind.
Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aerostatische Auftriebskörper (6) zum Be-/Entladen und Parken über Zugseile (8a–8d) und Zuggeräte (9a–9d) am Boden gehalten wird.
Luftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuggeräte (9a–9d) mindestens drei Winden oder Bodenfahrzeuge eingesetzt werden.
Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Trapez (2) über eine Anschlußkonstruktion mit dem Luftschiff (1) verbunden ist.
Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußkonstruktion (11a; 11b; 12a; 12b) und die Tragseile (3a; 3b) mit den Trapezen (2; 4) in das Luftschiff (1) eingezogen werden können.
Luftfahrzeug nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskraft des Auftriebskörpers (1) kleiner ist als sein Eigengewicht mit der Belastung.
Luftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftriebskraft etwa 1% bis 5% kleiner ist.