DE112020004905T5

DE112020004905T5 - Stratosphären-luftschiff mit grosser starr-und-flexibel integrierter struktur

Info

Publication number: DE112020004905T5
Application number: DE112020004905.1T
Authority: DE
Inventors: Wujun Chen; Jianhui HU; Bing Zhao; Jun Yang; Jiandong Xu; Lingchen Tang
Original assignee: Shanghai Jiaotong University; New United Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Jiaotong University; New United Group Co Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2022-06-23
Also published as: CN110723270B; CN110723270A; WO2021068457A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel- integrierten Struktur, die eine Außenkapsel und einen Kiel umfasst. Die Außenkapsel bedeckt den Kiel. Der Kiel besteht aus einem zentralen Achsfachwerk, Versteifungsringen und einem String-Sekundärkiel. Das zentrale Achsfachwerk erstreckt sich entlang der Längsrichtung des Stratosphären-Luftschiffs. Die Mehrzahl von Versteifungsringen sind parallel und koaxial entlang der Längsrichtung angeordnet. Die Mittelpunkte der Versteifungsringe sind mit dem zentralen Achsfachwerk verbunden. Der String-Sekundärkiel ist mit Außenringen der benachbarten Versteifungsringe in einem Kopfbereich des Stratosphären-Luftschiffs verbunden. Die äußere Form der Außenkapsel in der vorliegenden Erfindung wird durch Umgebungsveränderungen im Wesentlichen nicht beeinträchtigt, Druck und Auftrieb können einer Entkopplungskontrolle unterzogen werden, und der Massenschwerpunkt ist stabil. Darüber hinaus sind ein Umgebungskontrollsystem, ein Antriebssystem, ein Energiesystem und ein Rückflugpuffersystem optimiert. Das Stratosphären-Luftschiff der vorliegenden Erfindung hat eine stabile Fluglage, einen geringen Energieverbrauch, einen flexiblen und kontrollierbaren Start- und Rückflug, eine starke Langzeit-Flugkapazität und ein breites industrielles Anwendungspotenzial.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Aerostaten, insbesondere auf ein Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur.
Beschreibung des Stands der Technik
Die Stratosphäre wird auch als isotherme Schicht bezeichnet. Die Stratosphäre ist die zweite Schicht der Erdatmosphäre von unten nach oben, oberhalb der Troposphäre und unterhalb der Mesosphäre. Die Stratosphäre befindet sich etwa 10-50 Kilometer über dem Meeresspiegel und hat eine durchschnittliche atmosphärische Dichte von etwa 88,9 g/m³. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass sie oben warm und unten kalt ist. Die Atmosphäre in der Stratosphäre strömt waagerecht und rollt nur selten auf und ab, und die Luftströmung ist relativ stabil, so dass die meisten Flugzeuge in der Stratosphäre fliegen.
Stratosphären-Luftschiffe sind Luftfahrzeuge mit geringer Dynamik. Stratosphären-Luftschiffe haben ein breites Spektrum an militärischen und zivilen Anwendungsmöglichkeiten, da sie die Vorteile des statischen Auftriebs in Kombination mit Antrieb und integrierten Umgebungskontroll-, Flugkontroll-, Energie- und anderen Subsystemen nutzen und lange Zeit in einem angrenzenden Raum der Stratosphäre verbleiben können. Gegenwärtig ist das Stratosphären-Luftschiff eine nationale strategische Plattform für die Entwicklung von Weltraumressourcen und ein wichtiges Forschungs- und Entwicklungsfeld. Weltweit befindet sich die Steuerungstechnologie für Stratosphären-Luftschiffe jedoch noch in der Phase der Erforschung von Schlüsseltechnologien, des Durchbruchs von Engpass-Technologien und der Verifizierung von Integrationstechnologien, und es gibt noch kein ausgereiftes, industrietaugliches Anwendungsprodukt.
Die Luft in der Stratosphäre ist dünn, die Luftdichte beträgt nur etwa 1/14 im Vergleich zur Meereshöhe, und der Auftrieb ist extrem gering. Um das Gewicht zu reduzieren, werden im In- und Ausland in der Regel leichte Materialien für die Herstellung von weichen Luftschiffen verwendet. Durch den Wechsel von Tag und Nacht in der Stratosphäre ändert sich jedoch die Temperatur des Luftschiffs, was zu Änderungen des Auftriebs, des Drucks und des Massenschwerpunkts führt, wodurch der Schwebezustand des Luftschiffs instabil wird. Außerdem ist es aufgrund des dünnen Gases schwierig, die Luft zu komprimieren, so dass ein spezielles Gebläse mit geringem Durchfluss und hoher-Druck-Kopf erforderlich ist. Das spezielle Gebläse hat jedoch einen hohen Energieverbrauch, einen geringen Wirkungsgrad. aber hohe Kosten. Gleichzeitig erfordert dünne Luft einen großen Durchmesser, eine niedrige Geschwindigkeit und ein hohes Gewicht eines Höhenpropellers, wodurch die Schubeffizienz gering ist. Außerdem wird mehr Energie verbraucht, um den Zustand eines Luftschiffsystems aufrechtzuerhalten, was auch das Gesamtgewicht des Luftschiffsystems erhöht. Daher ist das Gesamtgewicht des Stratosphären-Luftschiffsystems nicht gerade gering. Darüber hinaus stellt das Luftschiffsystem hohe Anforderungen an den langfristigen Aufenthalt in der Luft, die Aufrechterhaltung der Höhe und die Aufrechterhaltung des Auftriebs. Die derzeitige Technologie bietet jedoch noch keine effektive Lösung. Die wissenschaftlichen und technischen Fachleute auf diesem Gebiet im In- und Ausland führt immer noch verschiedene Erkundungen durch.
Die chinesischen Patentanmeldungen CN108706091A „BIONISCHES STRATOSPHÄREN-LUFTSCHIFF“ und CN108725734A „VERFAHREN ZUR KOORDINIERTEN STEUERUNG VON AUFTRIEB UND DRUCK EINES STRATOSPHÄREN-LUFTSCHIFFS“ schlagen eine neue Luftschiffkonfiguration und -anordnung nach der Form und dem Prinzip einer portugiesischen Galeere, wobei ein wärmeangepasster Luftsack mit einem gas-flüssig reversibel steuerbaren Arbeitsmedium gefüllt ist, das Arbeitsmedium durch eine thermodynamische Kreislaufvorrichtung zwischen flüssigem und gasförmigem Zustand umgewandelt wird und eine langfristige Steuerung des Drucks und des Auftriebs durch eine Methode der koordinierten Steuerung des Drucks und des Auftriebs realisiert wird. Die Änderung des Zustands des Arbeitsmediums und die Änderung des Gesamtvolumens des Luftschiffs erschweren jedoch die Stabilisierung des Massenschwerpunkts.
Im chinesischen Patent CN106394855A „STRATOSPHÄREN-LUFTSCHIFF MIT WASSERSTOFF-EINSTELLVORRICHTUNG“ wird durch die Entlastung von Wasserstoffspeicherballast wird der Verlust von Helium ergänzt, um den Auftrieb und den Druck aufrechtzuerhalten und den Kreislauf durch die Kombination der hydroelektrischen Wasserstoff-Sauerstoff-Reaktion einer Brennstoffzelle zu realisieren. Allerdings gibt es viele technische Schwierigkeiten, und die Verwendung von Wasserstoff in Luftschiffen ist derzeit verboten.
Im chinesischen Patent ZL201110012621.8 „LUFTSCHIFF MIT AMMONIAK-HILFSLUFTKISSEN UND VERFAHREN ZUR AUFTRIEBSKONTROLLE DAVON“ wird das ternäre Luftkissen des Ammoniak-Hilfsluftkissens verwendet, und die Steuerung von Druck und Auftrieb erfolgen durch den Phasenwechsel zwischen Gas und Flüssigkeit. Auch der Einfluss des Ammoniak-Arbeitsmediums auf den Auftriebsmittelpunkt und den Massenschwerpunkt des Luftschiffs sowie das Problem seiner Steuerung wurden nicht effektiv gelöst.
Das chinesische Patent CN201521080600.X „SYSTEM DER STARREN STRUKTUR EINES GROSSEN LUFTSCHIFFS“ schlägt ein Luftschiff mit einem starren Struktursystem vor, das ein vorgespanntes Struktursystem und eine flexible Außenkapselstruktur umfasst, wobei das vorgespannte Struktursystem aus einer zentralen Achse, vorgespannten Versteifungsringen und Längszugstangen besteht. Die vorgespannten Versteifungsringe dieser Struktur weisen jedoch eine geringe Steifigkeit und eine geringe Stabilität auf. Die lange zentrale Achse verläuft durch die Kapsel des Luftschiffs vom Kopf bis zum Ende und durchquert dabei die zentralen Rohre einer Mehrzahl von vorgespannten Versteifungsringen, was dazu führt, dass die Achse einer größeren Biegekraft ausgesetzt ist, leicht an Stabilität verliert, eine geringe Tragfähigkeit aufweist, umständlich zu installieren ist und es schwierig ist, eine insgesamt realisierbare Vorspannung zu bilden; und es ist schwierig für die flexible Außenkapselstruktur und das vorgespannte Struktursystem, eine Kraft synergetisch zu tragen, so dass die Gesamteffizienz der Struktur gering ist.
Die chinesische Patentanmeldung CN108725741A „STARRES STRATOSPHÄREN-LUFTSCHIFF MIT NEUER STRUKTUR“ sieht ein starres Stratosphären-Luftschiff vor, in dem eine Vielzahl von Außenkapselrahmen, die aus Versteifungsringen und -stäben bestehen, außerhalb der Außenkapsel angeordnet sind, Innenkapseln in Kabinen-Innenkapseln unterteilt sind, die entlang der axialen Richtung des Luftschiffs nacheinander angeordnet sind, um Helium zu speichern, und Luft in Kapseln zwischen der Außenkapsel und den Innenkapseln gespeichert wird. Dieses System wird als starres Luftschiff bezeichnet und kann einem Unterdruck standhalten. Allerdings handelt es sich bei diesem System im Wesentlichen immer noch um ein Luftschiffkonzept mit integrierter weicher Struktur, und es ist nur ein teilweise verstärktes Struktursystem, d. h. das gesamte Luftschiffstruktursystem erfordert immer noch, dass die Außenkapsel mit Überdruck aufgeblasen wird, um die Form und Steifigkeit des Luftschiffs zu erhalten.
In der chinesischen Patentanmeldung CN201910275705.7 „GROSSES LUFTSCHIFF MIT HALBSTARREN STRUKTUREN“ wird eine Struktur zur integrierten und synergistischen Kraftaufnahme durch einen integralen Kiel eines Zug-Druck-Selbstausgleichssystems und eine vorgespannte Kapsel verwendet, und die vorgespannte Kapsel hat die Eigenschaften einer Gesamtkonformität bei einem Null-Druck und eine Gesamtsteifigkeit und eine hohe Tragfähigkeit bei einem niedrigen Druck. Obwohl die Kapsel im Allgemeinen unter einem nichtnegativen Druck steht, der nahe bei Null liegen kann, können einige Kapseln (mit einem kugelförmigen oder stromlinienförmigen Kopf mit geringem Widerstand) ihre Form und Steifigkeit unter niedrigem oder Null-Druck nicht beibehalten. Gleichzeitig zielt die vorliegende Erfindung nur auf das Struktursystem des Luftschiffs ab und betrifft nicht die Verbesserung der allgemeinen Eigenschaften des Luftschiffs.
Das heißt, dass die Überlebensfähigkeit des Stratosphären-Luftschiffs gemäß dem Stand der Technik während langfristiger Präsenz in der Luft noch nicht gut gelöst ist. Dies hat sich zu einem Hindernis für die industrielle Anwendung von Stratosphären-Luftschiffen entwickelt.
Daher müssen die bestehenden Technologien noch weiter verbessert und ausgebaut werden.
Zusammenfassung der Erfindung
In Anbetracht der oben genannten Mängel des Standes der Technik besteht die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Überlebensfähigkeit eines Stratosphären-Luftschiffs während langfristiger Präsenz in der Luft mit flexibler Steuerung und hoher Realisierbarkeit zu verbessern.
Um den oben genannten Zweck zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur bereit, das eine Außenkapsel und einen Kiel umfasst, wobei die Außenkapsel den Kiel bedeckt; der Kiel ein zentrales Achsfachwerk, Versteifungsringe und einen String-Sekundärkiel umfasst; das zentrale Achsfachwerk sich entlang der Längsrichtung des Stratosphären-Luftschiffs erstreckt; die Vielzahl von Versteifungsringe koaxial angeordnet sind und die Versteifungsringe koaxial mit dem Achsfachwerk angeordnet sind; die Mitten der Versteifungsringe mit dem zentralen Achsfachwerk verbunden sind; und der String-Sekundärkiel mit Außenringen von Benachbarten der Versteifungsringe in einem Kopfbereich des Stratosphären-Luftschiffs verbunden ist.
Ferner besteht die Außenkapsel aus einem flexiblen Folienmaterial mit einer geringen Luftdurchlässigkeit.
Außerdem ist die Außenkapsel mit Luft gefüllt.
Ferner umfasst der String-Sekundärkiel eine äußere String-Zugstange und eine innere String-Zugstange, wobei die äußere String-Zugstange und die innere String-Zugstange einen hohlen Bauchraum bilden und die äußere String-Zugstange in Kontakt mit der Innenfläche der Außenkapsel steht.
Ferner umfasst der String-Sekundärkiel Stützstäbe, wobei die Stützstäbe an einem Bauchteil des String-Sekundärkiels angeordnet sind und die Stützstäbe die äußere String-Zugstange und die innere String-Zugstange verbinden.
Ferner sind die äußere und die innere String-Zugstange symmetrisch angeordnet.
Ferner sind eine Mehrzahl von Stützstäben parallel zueinander angeordnet.
Ferner gibt es nicht weniger als drei Stützstäbe.
Ferner umfasst der Kiel Längszugstangen, und die Längszugstangen sind mit den Außenringen der benachbarter Versteifungsringe verbunden, wobei sich die Längszugstangen im Kopfbereich des Stratosphären-Luftschiffs befinden und die zwei Enden der Längszugstangen in jeweils zugeordneter Weise mit dem Kopfende und dem Schwanzende des String-Sekundärkiels verbunden sind.
Ferner umfasst der Außenring zwei Unterringe und ein erstes Fachwerk; das erste Fachwerk ist entlang des Innenumfangs des Außenrings verteilt; die beiden Unterringe sind durch das erste Fachwerk verbunden und aufgeweitet; das erste Fachwerk umfasst einen inneren Sehne-Knoten bzw. Strebe-Knoten (kurz: innerer Sehne-Knoten) und einen äußeren Sehne-Knoten bzw. Strebe-Knoten (kurz: äußerer Sehne-Knoten); der innere Sehne-Knoten ist mit dem zentralen Achsfachwerk durch eine radiale Zugstange verbunden; der äußere Sehne-Knoten verbindet das erste Fachwerk und die beiden Unterringe; und der String-Sekundärkiel und der Außenring sind durch den äußeren Sehne-Knoten verbunden.
Ferner besteht die Form einer Einheit des ersten Fachwerks aus einem Dreieck, und das Dreieck umfasst zwei äußere Sehne-Knoten und einen inneren Sehne-Knoten.
Ferner verbinden die Längszugstange die äußeren Sehne-Knoten an derselben Stelle an zwei benachbarten Versteifungsringen.
Ferner ist der innere Sehne-Knoten über zwei radiale Zugstangen mit den beiden Enden des Nabenschafts des Versteifungsrings verbunden.
Ferner umfasst das zentrale Achsfachwerk eine Mehrzahl von Sätzen von schiffchenförmigen zweiten Fachwerken, und die zweiten Fachwerke verbinden die benachbarte Versteifungsringe; und die Form einer inneren Einheit des zweiten Fachwerks umfasst ein Dreieck.
Ferner umfasst das Stratosphären-Luftschiff Innenkapseln, wobei die Innenkapseln innerhalb der Außenkapsel angeordnet ist und die Innenkapseln mit einem ersten Gas gefüllt sind, wobei das erste Gas eine geringere Dichte als Luft aufweist.
Ferner umgeben die Innenkapseln ringförmig das zentrale Achsfachwerk.
Ferner sind eine Vielzahl von Innenkapseln vorgesehen.
Ferner sind die Innenkapseln aus ultraleichten Folien mit geringer Festigkeit festgestellt.
Ferner enthält das erste Gas Helium.
Ferner ist die Innenkapsel mit einem Heliumventil an der Oberseite der Außenkapsel ausgestattet.
Ferner umfasst das Stratosphären-Luftschiff ein Umgebungskontrollsystem, wobei das Umgebungskontrollsystem so konfiguriert ist, dass es den Luftdruck in der Außenkapsel steuert.
Ferner ist das Umgebungskontrollsystem so konfiguriert, dass der Luftdruck in der Außenkapsel zwischen einem eingestellten Unterdruckgrenzwert und einem eingestellten Überdruckgrenzwert gehalten wird.
Ferner wird der Unterdruckgrenzwert so eingestellt, dass er einen Unterdruckwert nicht überschreitet, der der Druckgrenze des Kiels entspricht, und der Überdruckgrenzwert wird so eingestellt, dass er einen Überdruckwert nicht überschreitet, der der Zuggrenze der Außenkapsel entspricht.
Ferner ist ein Differenzdruckmesser vorgesehen, und der Differenzdruckmesser ist so konfiguriert, dass er die Differenz zwischen dem Innen- und dem Außendruck einer Kontaktfläche zwischen der Außenkapsel und dem Kiel ermittelt.
Ferner umfasst das Umgebungskontrollsystem ein Luftventil; das Luftventil ist am Unterteil der Außenkapsel angeordnet; und das Luftventil ist so konfiguriert, dass die Außenkapsel in einem Überdruckzustand nach außen entlüftet werden kann.
Ferner umfasst das Umgebungskontrollsystem ein Gebläse; das Gebläse ist an der Außenkapsel installiert; und das Gebläse ist so konfiguriert, dass es die Außenkapsel in einem Unterdruckzustand aufbläst.
Ferner weist das Gebläse aus einem große-Höhe-Gebläse und/oder einem geringe-Höhe-Gebläse.
Ferner wählt das Umgebungskontrollsystem das große-Höhe-Gebläse und/oder das geringe-Höhe-Gebläse entsprechend der Schwebehöhe des Stratosphären-Luftschiffs aus.
Ferner ist ein Luftauslass des Gebläses mit einer Rückschlagklappe versehen.
Ferner umfasst das Stratosphären-Luftschiff ein Luftkissen, wobei das Luftkissen so konfiguriert ist, dass es am Unterteil des Stratosphären-Luftschiffs gelagert wird.
Ferner wird die Anzahl der Luftkissen auf vier festgelegt, und die Verbindungslinien der Positionen der vier Luftkissen bilden ein Rechteck, und das Rechteck befindet sich am unteren Bauchteil des Stratosphären-Luftschiffs.
Ferner sind die Luftkissen so konfiguriert, dass sie während der Reisephase des Stratosphären-Luftschiffs gelagert und gefaltet werden können und bei der Rückkehr und Landung in einer bestimmten Höhe über dem Boden auf einen Auslegungsdruck aufgeblasen werden.
Ferner beträgt die bestimmte Höhe 1 km.
Ferner umfasst das Stratosphären-Luftschiff eine Batterie, wobei die Batterie in einer Gondel untergebracht ist und sich die Gondel unter dem Stratosphären-Luftschiff befindet; und die Batterie ist elektrisch mit einer Solarenergie-Sammelplatte (bzw. Solarenergie-Sammelpannel) verbunden.
Ferner umfasst das Stratosphären-Luftschiff ein Antriebssystem, wobei das Antriebssystem ein Hecktriebwerk und/oder Seitentriebwerke umfasst; das Hecktriebwerk ist an der Außenfläche der Außenkapsel in einem Heckbereich des Stratosphären-Luftschiffs befestigt; die Seitentriebwerke sind an einer Kopf- und/oder Mittelposition des Stratosphären-Luftschiffs befestigt und die Seitentriebwerke sind symmetrisch auf der linken und rechten Seite in Bezug auf die axiale Richtung des zentralen Achsfachwerks verteilt sind; und die Seitentriebwerke und/oder das Hecktriebwerk umfassen/umfasst Höhenpropeller, die von einem Höhenmotor angetrieben werden.
Ferner umfasst das Stratosphären-Luftschiff zwei Leitwerkspaare, wobei die beiden Leitwerkspaare in einem Heckbereich des Stratosphären-Luftschiffs angeordnet sind und eine X-förmige Anordnung aufweisen.
Ferner sind die Leitwerke aufblasbare Leitwerke.
Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Anmeldung zumindest die folgenden vorteilhaften technischen Wirkungen:

1. Der String-Sekundärkiel kann die Verformung der Außenkapsel in einem Bereich mit einer relativ großen Krümmung begrenzen, die Hemmung des starren Kiels auf die Verformung der flexiblen Außenkapsel verstärken und die Volumenänderung der Außenkapsel klein machen, wodurch die Auftriebskontrolle und die Druckkontrolle des Luftschiffs entkoppelt, der Kontrollprozess vereinfacht und der Massenschwerpunkt des Luftschiffs stabilisiert wird.
2. Das ersten Fachwerke der Versteifungsringe bilden ein radiales Zug-Druck-Selbstausgleichssystem, und die Versteifungsringe und die zweiten Fachwerke bilden ein axiales Selbstausgleichssystem. Das Selbstausgleichssystem ist vorteilhaft, um den Gesamtnutzungsumfang des Kiels zu reduzieren und die Leistungsanforderungen an die Materialien zu senken, wodurch das Gewicht des Kiels und das Gesamtgewicht des Luftschiffs reduziert werden.
3. Die umlaufende Innenkapselstruktur ist vorteilhaft, um das Links-Rechts-Gleichgewicht des Luftschiffs zu erhalten, wodurch die Stabilität des Massenschwerpunkts gewahrt bleibt und ein Auf- und Abschwanken des Luftschiffs und damit ein Umkippen verhindert wird.
4. Das Umgebungskontrollsystem, das Antriebssystem, das Energiesystem und das Puffersystem für den Rückflug sind optimiert und zeichnen sich durch eine einfache Steuerung, eine stabile Fluglage, einen geringen Energieverbrauch und eine ausgezeichnete Kontrollierbarkeit des Starts und der Rückkehr aus, wodurch die Grundlage für die industrielle Anwendung von Luftschiffen in der Stratosphäre geschaffen wird.

Das Konzept, die spezifischen Strukturen und die sich daraus ergebenden technischen Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert, so dass der Zweck, die Merkmale und die Wirkungen der vorliegenden Erfindung vollständig verstanden werden können.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Struktursystems in Aufwärts-AbwärtsRichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Stratosphären-Luftschiffs der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine isometrische Ansicht einer Kielstruktur gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Stratosphären-Luftschiffs der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine schematische Ansicht eines Versteifungsrings gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Stratosphären-Luftschiffs der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine Querschnittsansicht eines String-Sekundärkiels gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Stratosphären-Luftschiffs der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Layoutdiagramm eines Umgebungskontrollsystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Stratosphären-Luftschiffs der vorliegenden Erfindung; und
6 ist ein Layoutdiagramm eines Antriebssystems gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Stratosphären-Luftschiffs der vorliegenden Erfindung.

Bezugszeichenliste

101: Kiel;
102: String-Sekundärkiel;
103: Außenkapsel;
104: Innenkapsel;
105: Leitwerk;
106: Gondel;
107: Luftkissen;
10101: Versteifungsring;
10102: zentrales Achsfachwerk;
10103: Längszugstange;
1010101: erstes Fachwerk;
1010102: Nabenschaft;
1010103: radiale Zugstange;
1010104: Außenring;
10201: - äußere String-Zugstange;
10202: innere String-Zugstange;
10203: Stützstab;
201: große-Höhe-Gebläse;
202: geringe-Höhe-Gebläse;
203: Luftventil;
204: Heliumventil;
205: Differenzdruckmesser;
206: Umgebungskontroller;
301: Seitentriebwerk;
302: Hecktriebwerk; und
401: Solarenergie-Sammelplatte.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Mehrzahl von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, so dass der technische Inhalt davon klarer und einfacher zu verstehen ist. Die vorliegende Erfindung kann in vielen verschiedenen Ausführungsformen verkörpert werden, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die hierin erwähnten Ausführungsformen beschränkt.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Bauteile mit gleicher Struktur, und ähnliche Bezugszeichen bezeichnen Baugruppen, die ähnliche Strukturen oder Funktionen aufweisen. Die Größe und Dicke jeder in den Zeichnungen gezeigten Baugruppe sind willkürlich dargestellt, und die Größe und Dicke jeder Baugruppe sind in der vorliegenden Anwendung nicht begrenzt. Um die Darstellung zu verdeutlichen, ist die Dicke des Bauteils an einigen Stellen in den Zeichnungen entsprechend übertrieben dargestellt.
Ausführungsform I
Da sich die Form eines Luftschiffs stark verändert, ändert sich nicht nur der Auftrieb, sondern auch der Druck drastisch, was dazu führen kann, dass der Massenschwerpunkt des Luftschiffs instabil wird, was die Genauigkeit der Schwebesteuerung verringert und das Steuerungssystem kompliziert macht. Ein Luftschiff, dessen Form unverändert bleibt, hat einen im Wesentlichen unveränderten Auftrieb, so dass Auftriebs- und Druckregelung entkoppelt werden können. Auf dieser Grundlage können durch Änderung der Schwerkraft des Luftschiffs und der Schwerkraftänderungsgeschwindigkeit das Auf- und Absteigen sowie die Auf- und Abstiegsgeschwindigkeit des Luftschiffs gesteuert werden.
Um die Verformung des Luftschiffs zu kontrollieren, wird in dieser Ausführungsform ein Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr- und-flexibel integrierten Struktur offenbart.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Stratosphären-Luftschiff eine Außenkapsel 103 und einen Kiel 101. Die Außenkapsel 103 bedeckt den Kiel 101, und der Kiel 101 umfasst ein zentrales Achsfachwerk 10102, Versteifungsringe 10101 und einen String-Sekundärkiel 102. Das zentrale Achsfachwerk 10102 erstreckt sich entlang der Längsrichtung des Stratosphären-Luftschiffs; eine Vielzahl von Versteifungsringen 10101 sind koaxial, die Versteifungsringe 10101 sind koaxial mit dem zentralen Achsfachwerk angeordnet, und die Mitten der Versteifungsringe 10101 sind mit dem zentralen Achsfachwerk 10102 verbunden. Der String-Sekundärkiel 102 ist in einem Kopfbereich des Stratosphären-Luftschiffs angeordnet, und der String-Sekundärkiel 102 ist mit den Außenringen 1010104 benachbarter Versteifungsringe 10101 verbunden.
In der Praxis ist das Volumen des Stratosphären-Luftschiffs relativ groß; dementsprechend ist auch die Oberfläche der Außenkapsel 103 relativ groß. Nach physikalischen Grundsätzen ist das Gewicht eines Objekts positiv mit seiner Dicken und Dichte in Verbindung gebracht, wenn die Oberfläche konstant ist. Um das Gewicht des Stratosphären-Luftschiffs zu kontrollieren, wird die Außenkapsel 103 vorzugsweise aus einem flexiblen Folienmaterial mit geringer Luftdurchlässigkeit hergestellt, wobei die Anforderungen an ein geringes Gesamtgewicht, die Verhinderung von Luftlecks und eine hohe Materialfestigkeit berücksichtigt werden. Vorzugsweise besteht die Außenkapsel 103 aus einem dünnen Folienmaterial, das in 24 Stunden nur 0,5 Liter pro Quadratmeter durchlässt, eine hohe spezifische Festigkeit aufweist, leicht ist und eine hohe Festigkeit besitzt. Es ist zu beachten, dass das enthaltene Gas der Außenkapsel 103 normalerweise Luft ist.
In der Praxis werden Luftschiffe in der Stratosphäre aus aerodynamischen Gründen normalerweise tropfenförmig oder, wie in 1 dargestellt, projektilartig konstruiert, d. h. kugelförmig am Kopf, zylindrisch in der Mitte und kegelförmig am Heck.
Unter den gleichen Zug- und Druckbedingungen nimmt die lokale Spannung an einer Außenfläche mit größerer Krümmung (wie einem kugelförmigen oder stromlinienförmigen Kopf mit geringem Widerstand) erheblich zu. Das heißt, unter denselben Zug- und Druckbedingungen ist die lokale Verformung des Kopfbereichs der Außenkapsel 103 größer. Obwohl das Hinzufügen einer ausreichenden Anzahl von Versteifungsringen 10101 im Kopfbereich das obige Problem lösen kann, führt dies zu einer erheblichen Erhöhung des Gewichts des Luftschiffs.
Um dem Gewichtsproblem des Luftschiffs und der Optimierung der lokalen Verformung Rechnung zu tragen, wird in dieser Ausführungsform die Spannungsstruktur des Kopfbereichs des Stratosphären-Luftschiffs durch die Anordnung eines String-Sekundärkiels 102 optimiert. Die Versteifungsringe 10101 sind Außenskelette in Längsrichtung des Stratosphären-Luftschiffs; und zwischen benachbarten Versteifungsringen 10101 im Kopfbereich wird durch die Anordnung des String-Sekundärkiels 102 der Bereich mit einer größeren Krümmung weiter vermascht, und die Kraftstützpunkte werden erhöht, wodurch das Problem der lokalen Verformung verbessert wird.
Vorzugsweise, wie in 4 gezeigt, umfasst der String-Sekundärkiel 102 eine äußere String-Zugstange 10201 und eine innere String-Zugstange 10202, wobei die äußere String-Zugstange 10201 und die innere String-Zugstange 10202 einen hohlen Bauchraum bilden und die äußere String-Zugstange 10201 in Kontakt mit der Innenfläche der Außenkapsel 103 steht. Der String-Sekundärkiel 102 besteht aus einem starren Material und weist daher eine gewisse Belastbarkeit auf. Unter einem externen Zug bzw. Druck kann der String-Sekundärkiel 102 nur in einem begrenzten Ausmaß entlang der Längsrichtung gedehnt oder verkürzt werden, wodurch die Verformung der Außenkapsel 103 in diesem Bereich begrenzt wird.
Um die Zug- und Drucktragfähigkeit eines großen Krümmungsbereichs zu verbessern, umfasst der String-Sekundärkiel 102 vorzugsweise außerdem Stützstäbe 10203; und die Stützstäbe sind an einem Bauchteil des String-Sekundärkiels 102 angeordnet, um die äußere String-Zugstange 10201 und die innere String-Zugstange 10202 zu verbinden. Vorzugsweise sind die Stützstäbe 10203 senkrecht zur Achse des hohlen Bauchraums des String-Sekundärkiels 102 angeordnet. Durch die Erhöhung der Anzahl der Stützstäbe 10203 kann die Zug- und Drucktragfähigkeit des Strangsekundärkiels 102 weiter erhöht werden. Um die gleichen Krafteigenschaften der Mehrzahl von Stützstäben 10203 zu gewährleisten, sollten die Mehrzahl von Stützstäben 10203 parallel zueinander sein.
Darüber hinaus sind die äußere String-Zugstange 10201 und die innere String-Zugstange 10202 vorzugsweise symmetrisch entlang der Achse des hohlen Bauchraums des String-Sekundärkiels 102 verteilt, um sicherzustellen, dass die äußere String-Zugstange 10201 und die innere String-Zugstange 10202 die gleiche Kraft erhalten, so dass die äußere String-Zugstange 10201 und die innere Zugstange 10202 den gleichen Verformungsbetrag haben.
Normalerweise sollte die Anzahl der Stützstäbe 10203 unter Berücksichtigung der Segmentlänge des String-Sekundärkiels 102 mindestens 3 parallel zueinander betragen, um sicherzustellen, dass die innere String-Zugstange 10202 und die äußere String-Zugstange 10201 auch bei hohem Zug bzw. Druck die aufgespannte Bogenform beibehalten können.
Es sollte beachtet werden, dass der String-Sekundärkiel 102 aus einer äußeren String-Zugstange 10201 und einer inneren String-Zugstange 10202 bestehen kann, um eine fischbauchförmige Struktur mit einem bestimmten Radius zu bilden; er kann auch aus einer Mehrzahl von äußeren String-Zugstangen 10201 und einer Mehrzahl von inneren String-Zugstangen 10202 bestehen, um eine hohlbauchförmige Struktur abschnittsweise zu bilden, wie in 4 gezeigt.
Es sollte auch beachtet werden, dass 4 eine einheitliche Struktur des String-Sekundärkiels 102 zeigt. In praktischen Anwendungen, wie in 2 gezeigt, gibt es eine Mehrzahl von String-Sekundärkielen 102, die annähernd senkrecht zu einer Ebene der verbundenen Versteifungsringe 10101 liegen und in Umfangsrichtung verteilt sind. In verschiedenen Bereichen, die durch benachbarte Versteifungsringe 10101 in Längsrichtung des Stratosphären-Luftschiffs getrennt sind, kann die Verteilungsdichte der String-Sekundärkiele 102 unterschiedlich sein, und die Radien der hohlen Bauchräume der String-Sekundärkiele 102 können ebenfalls unterschiedlich sein. Insbesondere in einem Bereich mit einer größeren Krümmung können die String-Sekundärkiele 102 zwischen benachbarten Versteifungsringen 10101 dichter verteilt sein, und der Radiant des hohlen Bauchraums wird größer sein.
Um die Gesamtverformung des Stratosphären-Luftschiffs mit zylindrischem Mittelbereich weiter zu begrenzen, kann der Kiel 101 vorzugsweise, wie in 2 gezeigt, auch mit einer Längszugstange 10103 versehen sein; und die Längszugstange 10103 verbindet Außenringe 1010104 benachbarter Versteifungsringe. Ähnlich wie bei den String-Sekundärkielen 102 gibt es vorzugsweise eine Mehrzahl von Längszugstangen 10103, die senkrecht zu den verbundenen Versteifungsringen 10101 stehen und in Umfangsrichtung verteilt sind.
Für den Kopfbereich des Stratosphären-Luftschiffs gibt es sowohl Längszugstangen 10103 als auch Strangsekundärkiele 102. In diesem Fall, um sicherzustellen, dass die Kraft auf den Kopf hauptsächlich von dem String-Sekundärkiel 102 getragen wird, sind vorzugsweise zwei Enden der Längsspurstange 10103 mit dem vorderen und hinteren Ende des String-Sekundärkiels 102 verbunden. Das heißt, die Längszugstange 10103 ist zwischen der äußeren String-Zugstange 10201 und der inneren String-Zugstange 10202 eingeklemmt, wodurch die strukturelle Festigkeit des Stratosphären-Luftschiffs gewährleistet wird. Weiter bevorzugt können die Längszugstange 10103 im Kopfbereich des Stratosphären-Luftschiffs mit dem Strangsekundärkiel 102 zu einem Ganzen verarbeitet werden. Vorzugsweise bilden die Längszugstangen 10103 echte Schäfte der hohlen, bauchförmigen Struktur des String-Sekundärkiels 102 und stehen außerdem senkrecht zu den Stützstäbe 10203, um eine Struktur zu bilden.
Die Längszugstangen 10103 und die String-Sekundärkiele 102 optimieren die äußere Stützstruktur des Kiels 101, um ein äußeres Skelett des Stratosphären-Luftschiffs exakter zu formen, das die Außenkapsel 103 trägt.
3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsstruktur des Versteifungsrings 10101, die einen Außenring 1010104, radiale Zugstangen 1010103 und einen Nabenschaft 1010102 umfasst; der Außenring 1010104 befindet sich am äußeren Umfang des Versteifungsrings 10101, und der Außenring 1010104 ist so konfiguriert, dass er die Außenkapsel 103 direkt trägt; der Nabenschaft 1010102 befindet sich in der Mitte des Versteifungsrings 10101 und ist mit dem zentralen Achsfachwerk 10102 verbunden; und der Außenring 1010104 ist mit dem Nabenschaft 1010102 durch radiale Zugstangen 1010103 verbunden.
Um die mechanischen Eigenschaften des Kiels 101 zu optimieren, ist der Versteifungsring 10101 vorzugsweise als ein radiales Zug-Druck-Selbstausgleichssystem ausgebildet. Konkret umfasst der Außenring 1010104 ein erstes Fachwerk 1010101 und zwei Unterringe; das erste Fachwerk 1010101 ist gleichmäßig entlang des Innenumfangs des Außenrings 1010104 verteilt, um die beiden Unterringe zu verbinden und zu stützen; und die beiden Unterringe stützen die Außenkapsel 103 nach außen und spannen die Außenkapsel 103 auf. Das erste Fachwerk 1010101 umfasst einen inneren und einen äußeren Sehne-Knoten bzw. Strebe-Knoten (kurz: äußerer Sehne-Knoten); der innere Sehne-Knoten ist mit dem Nabenschaft 1010102 des zentralen Achsfachwerks 10102 über eine radiale Zugstange 1010103 verbunden; und die Verbindungspunkte zwischen dem ersten Fachwerk 1010101 und den beiden Unterringen bilden zwei äußere Sehne-Knoten. In diesem Fall sind der String-Sekundärkiel 102 und die Außenringe 1010104 durch ein Paar äußerer Sehne-Knoten verbunden; vorzugsweise entspricht das Paar äußerer Sehne-Knoten, das durch den String-Sekundärkiel 102 verbunden ist, den gleichen Positionen der Versteifungsringe 10101, zu denen sie gehören.
Vorzugsweise ist die Form einer Einheit des ersten Fachwerks 1010101 dreieckig; ferner sind vorzugsweise zwei radialen Zugstangen 1010103 mit einem Ende zusammen an den inneren Sehne-Knoten angeschlossen, und die beiden anderen Enden sind separat an zwei Enden des Nabenschaft 1010102 angeschlossen. Das heißt, von den drei Eckpunkten der dreieckigen Einheit des ersten Fachwerk 1010101 sind die beiden äußeren Sehne-Knoten mit den beiden Unterringen verbunden und tragen die Kraft, hauptsächlich den Druck, der von der Außenkapsel 103 ausgeht; und die inneren Sehne-Knoten sind mit den beiden Enden des Nabenschafts 1010102 in einer Dreiecksform durch die entsprechenden zwei radialen Zugstangen 1010103 verbunden. Der Versteifungsring 10101, der auf dem ersten Fachwerk 1010101 basiert, stellt ein stabiles radiales Spannungsausgleichssystem dar, das sicherstellt, dass unter dem Druck oder der Spannung der Außenkapsel 103 die radiale Spannung des Stratosphären-Luftschiffs ausgeglichen wird und es stabil bleibt, ohne Instabilität und Schäden zu verursachen. Darüber hinaus kann der radiale selbstausgleichende Versteifungsring 10101 auch der radialen Kraftkomponente des mit ihm verbundenen String-Sekundärkiels 102 entgegenwirken, was die Verformung des Stratosphären-Luftschiffs weiter begrenzt. Die entgegenwirkende Wirkung des radialen selbstausgleichenden Versteifungsrings 10101 auf den String-Sekundärkiel 102 kann die Anforderung an das Belastungsmaterial in der entsprechenden Richtung des String-Sekundärkiels 102 verringern, was dazu beiträgt, die Menge und das Gewicht des String-Sekundärkiels 102 zu reduzieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Unterringe des Außenrings 1010104 nicht auf zwei beschränkt ist und je nach den tatsächlichen Gegebenheiten auch mehr Unterringe ausgewählt werden können.
Die mindestens zwei Unterringe des Außenrings 1010104 des Versteifungsrings 10101, die durch das erste Fachwerk 1010101 verbunden und aufgeweitet sind, und die radialen Zugstangen 1010103, die mit dem inneren Sehne-Knoten und den beiden Enden des Nabenschafts 1010102 verbunden sind, teilen sich die radiale Spannung der Außenkapsel 103 Schicht für Schicht. Infolgedessen wird die von jeder Struktureinheit des Versteifungsrings 10101 getragene Spannung reduziert, so dass es möglich ist, die Menge des verwendeten Materials zu verringern oder leichtere Materialien mit etwas geringeren Spannungseigenschaften zu wählen, was zu einem geringeren Gesamtgewicht des Luftschiffs führt.
Aus demselben Grund trägt der Versteifungsring 10101 die radiale Belastung durch die Außenkapsel 103 fast vollständig, so dass die radiale Belastung des zentralen Achsfachwerks 10102 sehr gering ist. Das heißt, das zentrale Achsfachwerk 10102 muss nur axiale Spannungen, wie z. B. axiale Zugspannungen oder Rotationsspannungen, aufnehmen. Infolgedessen kann die Struktur des zentralen Achsfachwerks 10102, die einer radialen Verformung widersteht, vernachlässigt werden, so dass die Menge des verwendeten Materials reduziert wird, oder es wird ein leichteres Material mit einer etwas geringeren radialen Beanspruchung gewählt, was auch vorteilhaft ist, um das Gesamtgewicht des Luftschiffs zu reduzieren.
Das Stratosphären-Luftschiff hat ein relativ großes Volumen. Aufgrund des Einflusses von Faktoren wie der Beleuchtung ist die Temperatur der Außenkapsel 103 nicht ausgeglichen, so dass die vertikalen Kraftkomponenten in der Längsrichtung des Stratosphären-Luftschiffs ebenfalls unterschiedlich sind, wodurch axiale Spannungen entstehen. Wenn das zentrale Achsfachwerk 10102 einer großen Biegekraft ausgesetzt ist, kann das Stratosphären-Luftschiff instabil werden oder es kann schwierig sein, eine insgesamt realisierbare Vorspannung zu bilden. Vorzugsweise umfasst das zentrale Achsfachwerk 10102 eine Mehrzahl von Abschnitten von schiffchenförmigen zweiten Fachwerken. Die Mehrzahl von Abschnitten der schiffchenförmigen zweiten Fachwerke und die verschiedenen Versteifungsringe 10101 sind in Reihe geschaltet, um ein stabiles, axiales selbstausgleichendes System zu bilden. Wenn sie axialen Zug oder Druck aushalten, sind die mehrfachen Abschnitte der Strukturen für das zentrale Achsfachwerk 10102 in Reihe verbunden, um ein stabiles zentrales Achsfachwerk mit besserer mechanischer Festigkeit zu bilden; und das Funktionsprinzip der schiffchenförmigen Struktur des zentralen Achsfachwerks 10102 ist ähnlich dem des String-Sekundärkiels 102 mit der hohlen, bauchförmigen Struktur.
Darüber hinaus kann die innere Einheit der zweiten Fachwerke verschiedene Formen aufweisen, vorzugsweise ist sie dreieckig, um eine stabilere Anti-Verformungsstruktur zu bilden.
Ein zentrales Skelett, das durch die verschiedenen Versteifungsringe 10101 und das zentrale Achsfachwerk 10102 gebildet wird, bildet das innere Skelett des Stratosphären-Luftschiffs. Die Außenkapsel 103 ist auf den verschiedenen Versteifungsringen 10101, String-Sekundärkielen 102 und/oder Längszugstangen 10103 aufgelegt und wird zu einer Luftschiffform aufgespannt. Die Kraft, die auf die Außenkapsel 103 oder den Außenring 1010104 ausgeübt wird, wird Schicht für Schicht durch das Selbstausgleichssystem verteilt und auf alle Teile des inneren Skeletts übertragen, was die Gesamtformstabilität des Stratosphären-Luftschiffs bei einem Druck von Null sowie die Gesamtsteifigkeit und Tragfähigkeit bei einem niedrigen Druck verbessert, so dass die mechanische Festigkeit des Stratosphären-Luftschiffs stark verbessert wird.
Der oben erwähnte Kiel 101 hat eine gewisse strukturelle Festigkeit und bildet das Skelett des Stratosphären-Luftschiffs, so dass er auch die Grundform des Stratosphären-Luftschiffs widerspiegelt. Mit den String-Sekundärkielen 102, den Längszugstangen 10103 und dem sich selbst ausgleichenden zentralen Skelett wird grundsätzlich verhindert, dass sich das Volumen der Außenkapsel 103 aufgrund von Änderungen des äußeren atmosphärischen Drucks, Änderungen der atmosphärischen Temperatur oder Erwärmung durch Sonneneinstrahlung übermäßig verändert, so dass eine Volumenänderung zu einer Änderung des Auftriebs führt, und das Stratosphären-Luftschiff folglich im Schwebeflug übermäßig auf- und absteigt.
Ausführungsform II
Wie in 1 gezeigt, sind in einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Innenkapseln 104 innerhalb der Außenkapsel 103 angeordnet, und die Innenkapseln 104 sind mit einem ersten Gas gefüllt, wobei das erste Gas eine geringere Dichte als die von Luft hat. Ähnlich wie bei der Wahl des Materials der Außenkapsel 103 sind die Innenkapseln 104 vorzugsweise aus ultraleichten Folien mit geringer Festigkeit hergestellt; und vorzugsweise umfasst das erste Gas Helium, um einen ausreichenden Auftrieb des Stratosphären-Luftschiffs zu gewährleisten.
Wenn das Stratosphären-Luftschiff in der Luft schwebt, kann es aufgrund der Richtungsanpassung oder der Beeinflussung durch äußere Kräfte auf einer Seite auf und ab schwanken. Vorzugsweise sind die Innenkapseln 104 so angeordnet, dass sie das zentrale Achsfachwerk 10102 ringförmig umgeben, um den Massenschwerpunkt zu stabilisieren und das Links-Rechts-Gleichgewicht des Stratosphären-Luftschiffs aufrechtzuerhalten. Da die Innenkapseln 104 ringförmig um das zentrale Achsfachwerk 10102 verteilt sind, wird das erste Gas ringförmig gleichmäßig verteilt. Darüber hinaus kann das erste Gas so betrachtet werden, dass sein Massenschwerpunkt sich auf die Mitte des Rings konzentriert, und der stabile Massenschwerpunkt stellt ein Widerstandsmoment dar, das das Stratosphären-Luftschiff bis zu einem gewissen Grad am Auf- und Abschwingen hindern kann.
Vorzugsweise ist die Innenkapseln 104 außerdem mit einem Heliumventil 204 versehen, und das Heliumventil 204 ist an der Oberseite der Außenkapsel 103 geöffnet. Bei dieser Anordnung wird das erste Gas im Falle einer geringen oder kleinen Leckage einer Innenkapsel 104, da die Dichte des ersten Gases geringer ist als die der Luft in der Außenkapsel 103, über dem Inneren der Außenkapsel 103 gesammelt, ohne das Gesamtgewicht und den Auftrieb des Stratosphären-Luftschiffs zu beeinträchtigen.
Ausführungsform III
Wenn das Luftschiff in der Stratosphäre „superkalt“ ist, kann der von der Außenkapsel 103 ausgehende Druck die Spannungsgrenze des Kiels 101 überschreiten, wodurch der Kiel 101 irreversible Schäden erleidet; und wenn das Luftschiff in der Stratosphäre „superheiß“ ist, kann die vom Kiel 101 ausgehende Spannung die Zuggrenze des Materials der Außenkapsel 103 überschreiten, wodurch die Außenkapsel 103 irreversible Schäden erleidet. Insbesondere wenn die Temperatur in der Stratosphäre sinkt oder wenn kein direktes Sonnenlicht vorhanden ist (z. B. nachts), sinkt auch die Lufttemperatur in der Außenkapsel 103 und der Luftdruck in der Außenkapsel 103. Da die Form des Stratosphären-Luftschiffs jedoch durch den Kiel 101 begrenzt wird, ändert sich die Form des Luftschiffs nicht wesentlich, so dass sich der Auftrieb nicht wesentlich ändert. Dies führt jedoch dazu, dass der Luftdruck im Inneren des Stratosphären-Luftschiffs stärker abnimmt, der niedriger ist als der äußere atmosphärische Druck, was zu einem Unterdruck führt. Der Unterdruck zwingt die Außenkapsel 103, auf den Kiel 101 zu drücken. Wenn der Unterdruck zu groß ist, kann er zu Instabilität oder sogar zur Beschädigung des Stratosphären-Luftschiffs führen. Wenn die Temperatur in der Stratosphäre ansteigt oder wenn die Sonne tagsüber direkt auf das Stratosphären-Luftschiff scheint, steigt die Lufttemperatur in der Außenkapsel 103 an, was zu einem Anstieg des inneren Luftdrucks führt, der höher ist als der äußere atmosphärische Druck, wodurch ein Überdruck entsteht. Aufgrund der begrenzten Form der Außenkapsel 103 erhöht sich jedoch die Zugkraft, die die Außenkapsel 103 trägt. Wenn die von der Außenkapsel getragene Zugkraft die Zuggrenze der Außenkapsel 103 überschreitet, reißt die Außenkapsel 103 und verursacht eine Gefahr.
Anders als bei der Optimierung der Struktur oder des Materials des Kiels 101 und/oder der Außenkapsel 103 ist in dieser Ausführungsform ein Umgebungskontrollsystem, wie in 5 gezeigt, so ausgelegt, dass es die Druckänderung im Arbeitsprozess aktiv kontrolliert. Das Umgebungskontrollsystem ist so konfiguriert, dass es den Luftdruck innerhalb der Außenkapsel 103 zwischen einem eingestellten Unterdruckgrenzwert und einem eingestellten Überdruckgrenzwert einstellt. Optional übersteigt der eingestellte Unterdruckgrenzwert nicht einen Unterdruckwert, der der Druckgrenze des Kiels 101 entspricht, und der Überdruckgrenzwert übersteigt nicht einen Überdruckwert, der der Zuggrenze der Außenkapsel 103 entspricht. Der Grenzwert für den Unterdruck und der Grenzwert für den Überdruck können auch nach anderen Kriterien festgelegt werden, z. B. nach einer dynamischen Steuerung auf der Grundlage der Rückkehr des Luftschiffs und des Schwebewinkels in der Stratosphäre.
Das Prinzip der aktiven Druckregelung des Umgebungskontrollsystems wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das in 5 dargestellte Layoutdiagramm des Umgebungskontrollsystems näher erläutert. In dieser Ausführungsform umfasst das Umgebungskontrollsystem einen Umgebungskontroller 206, ein Gebläse und/oder ein Luftventil 203; das Gebläse ist an der Außenkapsel 103 installiert; und das Luftventil 203 ist am Unterteil der Außenkapsel 103 installiert.
In Abhängigkeit von der Druckdifferenz innerhalb und außerhalb der Außenkapsel 103 steuert der Umgebungskontroller 206 das Öffnen und Schließen des Gebläses und/oder des Luftventils 203, um das Luftdruckgleichgewicht innerhalb und außerhalb der Außenkapsel 103 einzustellen. Insbesondere, wenn der Überdruck in der Außenkapsel 103 höher ist als der Überdruckgrenzwert, steuert der Umgebungskontroller 206 das Öffnen des Luftventils 203; und die Außenkapsel 103 wird durch den Überdruck angetrieben, um Luft nach außen auszustoßen, und der innere Luftdruck wird reduziert. Wenn der Unterdruck im Inneren der Außenkapsel 103 unter dem Unterdruckgrenzwert liegt, steuert der Umgebungskontroller 206 das Gebläse so, dass es das Innere der Außenkapsel 103 aufbläst, um den Unterdruck im Inneren der Außenkapsel 103 zu verringern. Der Umgebungskontroller 206 steuert das Gleichgewicht zwischen dem Luftdruck im Inneren der Außenkapsel 103 und dem atmosphärischen Außendruck, um die Flugsicherheit des Stratosphären-Luftschiffs zu gewährleisten.
Vorzugsweise umfasst das Gebläse ein große-Höhe-Gebläse 201 und/oder ein geringe-Höhe-Gebläse 202; der Umgebungskontroller 206 wählt das große-Höhe-Gebläse 201 und/oder das geringe-Höhe-Gebläse 202 so aus, dass es entsprechend der Schwebehöhe des Stratosphären-Luftschiffs arbeitet, um Luft in die Außenkapsel 103 einzublasen, so dass der Luftdruck innerhalb und außerhalb der Außenkapsel 103 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten wird.
Vorzugsweise ist der Luftauslass des große-Höhe-Gebläses 201 und/oder des geringe-Höhe-Gebläses 202 mit einer normalerweise geschlossenen Rückschlagklappe versehen, wobei die Rückschlagklappe so konfiguriert ist, dass sie geöffnet wird, wenn die Außenkapsel 103 unter Unterdruck steht und das Gebläse in Betrieb ist, um ein Entweichen von Luft aus der Außenkapsel 103 unter Überdruck oder Nulldruck zu vermeiden.
Das Umgebungskontrollsystem kann auch mit einem Differenzdruckmesser 205 ausgestattet sein, um einen Druckdifferenzwert einer Kontaktfläche zwischen der Außenkapsel 103 und dem Kiel 101 zu erfassen. Vorzugsweise ist das Differenzdruckmessgerät 205 an der Unterseite der Außenkapsel 103 angeordnet.
Durch die Steuerung des Aufblasens und Ablassens der Außenkapsel 103 verändert das Umgebungskontrollsystem die Schwerkraft des Stratosphären-Luftschiffs, das sich kaum verformt, und ermöglicht so die Steuerung des Auf- und Abstiegs.
Der Arbeitsprozess des Umgebungskontrollsystems, das das Stratosphären-Luftschiff in einer Rückkehr- und Landephase steuert, kann wie folgt aussehen:

Schritt 1. In einem ersten Höhenbereich der Stratosphäre, wenn der Luftdruck in der Außenkapsel 103 niedriger als ein erster Unterdruck-Grenzwert ist, steuert der Umgebungskontroller 206 das Gebläse zum Aufblasen von Luft in die Außenkapsel 103, um das Gewicht des Stratosphären-Luftschiffs zu erhöhen; unter dem Umstand, dass die Volumenänderung des Stratosphären-Luftschiffs sehr klein ist, nimmt das Gewicht zu, die Schwerkraft ist größer als der Auftrieb, und das Stratosphären-Luftschiff wird langsam sinken; mit abnehmender Höhe nimmt die Außentemperatur der Atmosphäre ab, und der Luftdruck im Inneren der Außenkapsel 103 nimmt ebenfalls ab, so dass das Aufblasen auch dazu beiträgt, den Luftdruck im Inneren der Außenkapsel 103 aufrechtzuerhalten, so dass die Luftdruckdifferenz innerhalb und außerhalb der Außenkapsel 103 in einem ersten vorgegebenen Bereich gehalten wird.
Schritt 2. Wenn das Stratosphären-Luftschiff in einen zweiten Höhenbereich absteigt, nimmt die Temperatur der Außenatmosphäre mit abnehmender Höhe zu, so dass der Luftdruck im Inneren der Außenkapsel 103 allmählich in einen Überdruck umschlägt, d.h. der Luftdruck im Inneren der Außenkapsel 103 wird höher als der äußere atmosphärische Druck sein. Zu diesem Zeitpunkt, wenn der Überdruck höher als der erste Überdruck-Grenzwert ist, steuert der Umgebungskontroller 206 das Luftventil 203 zum Öffnen, um eine bestimmte Luftmenge abzulassen. Die Luftdruckdifferenz innerhalb und außerhalb der Außenkapsel 103 wird in einem zweiten vorgegebenen Bereich gehalten, wodurch das Gewicht des Stratosphären-Luftschiffs verringert wird.

In Anbetracht der Tatsache, dass die Stratosphäre im Allgemeinen 10 bis 50 km über dem Meeresspiegel liegt, ist der zweite Höhenbereich vorzugsweise nicht höher als 10 km.
Der oben beschriebene Vorgang steuert die Rückkehr und die Landung des Stratosphären-Luftschiffs. In umgekehrter Reihenfolge steuert er den Start und das Abheben des Stratosphären-Luftschiffs.
Um die Steig- und Sinkgeschwindigkeit des Stratosphären-Luftschiffs zu steuern, kann vorzugsweise die Aufblasrate und/oder die Aufblaszeit des Gebläses zum Aufblasen der Außenkapsel 103 gesteuert werden, oder die Ablassrate und/oder die Ablasszeit des Luftventils 203 kann variiert werden.
Zum Beispiel kann in einer absteigenden Stufe von Schritt 2 ein zweiter Überdruckgrenzwert eingestellt werden, und der zweite Überdruckgrenzwert ist kleiner als der erste Überdruckgrenzwert; und wenn der Luftdruck innerhalb der Außenkapsel 103 zwischen dem zweiten Überdruckgrenzwert und dem ersten Überdruckgrenzwert liegt, steuert der Umgebungskontroller 206 das Gebläse zum Aufblasen der Außenkapsel 103. Zu diesem Zeitpunkt ist dies gleichbedeutend mit einer Verringerung der Auspuffwirkung der Außenkapsel 103 und einer weiteren Verringerung des Änderungsgrades der Absenkgeschwindigkeit. Das kombinierte Drucksteuerungsverfahren des Gebläses und des Luftventils 203 kann verschiedene Geschwindigkeitseinstellungseffekte erzielen und ist besonders für die Geschwindigkeitseinstellung des Umgebungskontrollsystems geeignet, das nur das Luftventil 203 mit zwei Zuständen des Öffnens und Schließens und das Gebläse mit einer einzigen Drehgeschwindigkeit hat.
Die Einstellkriterien für den ersten Überdruck-Grenzwert und den ersten Unterdruck-Grenzwert können auf den Dehnungsgrenzen der Materialien der Außenkapsel 103 und des Kiels 101 beruhen oder auf einer dynamischen Funktion, die basierend auf der Auf- und Abstiegsgeschwindigkeit gesteuert wird.
Außerdem werden die Werte des ersten und des zweiten vorgegebenen Bereichs idealerweise so eingestellt, dass die Außenkapsel 103 in einem Zustand des Luftdruckgleichgewichts bleibt. Um ein häufiges Aufblasen und Ablassen zu vermeiden, kann der erste vorgegebene Bereich und/oder der zweite vorgegebene Bereich vorzugsweise auf Nulldruck, leichten Überdruck und leichten Unterdruck eingestellt werden. Die Luftdruckabweichung des leichten Überdrucks und des leichten Unterdrucks gegenüber dem Nulldruck kann auf ±1 % -5% eingestellt werden.
Wenn das Umgebungskontrollsystem den Schwebeflug des Stratosphären-Luftschiffs steuert, ist das Prinzip ähnlich, und das Luftgebläse und/oder das Luftventil 203 werden durch das Umgebungskontrollsystem gesteuert, um den Luftdruck innerhalb und außerhalb der Außenkapsel 103 auszugleichen.
Ausführungsform IV
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind am Unterteil des Stratosphären-Luftschiffs Luftkissen 107 vorgesehen, um zu verhindern, dass das Stratosphären-Luftschiff mit einem großen Landestoß auf den Boden zurückkehrt. Die Luftkissen 107 sind so gestaltet, dass sie aufblasbar und einziehbar sind. Die Luftkissen 107 sind vorzugsweise an der Außenkapsel 103 direkt unterhalb der Versteifungsringe 10101 angeordnet. In Anbetracht des großen Volumens des Stratosphären-Luftschiffs sind vorzugsweise mindestens vier Luftkissen 107 vorhanden, die gleichmäßig am unteren Bauchteil der Außenkapsel 103 angeordnet sind.
Um die aerodynamische Leistung des Stratosphären-Luftschiffs zu gewährleisten, werden die Luftkissen 107 während der Reisephase des Luftschiffs aufgelagert und zusammengefaltet; bei der Rückkehr und der Landung wird das Luftschiff erst dann auf den Auslegungsdruck aufgeblasen, wenn es sich 1 km über dem Boden befindet.
Ausführungsform V
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Stratosphären-Luftschiff auch mit einem Antriebssystem ausgestattet.
Wie in 6 gezeigt, umfasst das Antriebssystem ein Hecktriebwerk 302; und eine Antriebssteuerung des Antriebssystems ist so konfiguriert, dass sie das Hecktriebwerk 302 steuert. Das Hecktriebwerk 302 ist in einem Heckbereich des Stratosphären-Luftschiffs angeordnet und an der Außenfläche der Außenkapsel 103 installiert. Vorzugsweise ist das Hecktriebwerk 302 am Ende des Stratosphären-Luftschiffs in Längsrichtung installiert, um den längsten Kraftarm zu erhalten. Je länger der Kraftarm ist, desto größer ist das Drehmoment. Daher kann das Hecktriebwerk 302, auch wenn es eine relativ geringe Leistung hat, leicht den Neigungsflugzustand des Stratosphären-Luftschiffs ändern oder dem Stratosphären-Luftschiff helfen, die Richtung zu ändern.
Um die Lenkfähigkeit des Stratosphären-Luftschiffs zu verbessern, können vorzugsweise auch Seitentriebwerke 301 vorgesehen werden, die die Richtungsanpassung der horizontalen Richtung des Stratosphären-Luftschiffs unterstützen, z. B. eine U-Drehung oder eine axiale Drehung. Die Seitentriebwerke 301 werden ebenfalls von der Antriebssteuerung gesteuert. Vorzugsweise befinden sich eine Mehrzahl von Paaren von Seitentriebwerke 301 an der Kopf- oder Mittelposition der Außenkapsel 103 und sind symmetrisch in Bezug auf eine vertikale Achsebene des zentralen Achsfachwerks 10102 verteilt. Außerdem steht eine imaginäre Ebene, die durch die Verbindungslinien einer Mehrzahl von Seitentriebwerken 301 gebildet wird, senkrecht zu den Ebenen, in denen die Versteifungsringe 10101 angeordnet sind.
Vorzugsweise verwenden die Seitentriebwerke 301 Vektorsteuerungstechniken, um die Steuerung von Neigung und Lenkung weiter zu unterstützen. In Anbetracht der Arbeitsumgebung des Luftschiffs in der Stratosphäre verwenden das Hecktriebwerk 302 und/oder die Seitentriebwerke 301 vorzugsweise eine technische Lösung für den Antrieb der Höhenpropeller durch einen Höhenmotor.
Außerdem können im Heckbereich des Stratosphären-Luftschiffs Leitwerke 105 vorgesehen sein, die so konfiguriert sind, dass sie zur Stabilisierung der Fluglage des Stratosphären-Luftschiffs beitragen. Wie in 2 gezeigt, sind zwei Paare von Leitwerken 105 ohne Ruderflächen an der Außenfläche der Außenkapsel 103 in einer X-förmigen Anordnung angeordnet; vorzugsweise sind die Leitwerke 105 aufblasbare Leitwerke.
Ausführungsform VI
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Stratosphären-Luftschiff zur Verlängerung der Flugzeit mit einem Energiesystem ausgestattet, beispielsweise einem System für erneuerbare Energien, insbesondere einem Solar-Batterie-System.
Wie in 6 gezeigt, bedeckt eine Solarenergie-Sammelplatte 401 die Außenkapsel 103, zumindest die Oberseite, so dass sie der Sonne zugewandt ist. Die von der Solarenergie-Sammelplatte 401 gewonnene elektrische Energie wird über Drähte zur Speicherung an die Batterie übertragen, und die Batterie liefert Energie für das Umgebungskontrollsystem und das Antriebssystem. Wenn Licht vorhanden ist, wandelt die Solarenergie-Sammelplatte 401 Lichtenergie in elektrische Energie um, und die Batterie speichert die elektrische Energie, während sie die elektrische Energie für die Stromversorgung verwendet; wenn kein Licht vorhanden ist, verbraucht die Batterie die gespeicherte elektrische Energie für die Stromversorgung. Die technische Lösung des Solar-Batterie-Systems kann die Energiequelle, die das Stratosphären-Luftschiff mitführen muss, reduzieren, was einer Erhöhung der Energiereserve und einer Verringerung des Gesamtgewichts gleichkommt, wodurch sich die Zeit, die das Stratosphären-Luftschiff kontinuierlich in der Luft bleibt, erheblich verlängert.
Unterhalb des Stratosphären-Luftschiffs kann auch eine Gondel 106, wie in 2 dargestellt, vorgesehen werden; und die Batterie kann in der Gondel 106 untergebracht werden. Vorzugsweise ist die Gondel 106 direkt unter einem bestimmten Versteifungsring 10101 mit der Außenkapsel 103 verbunden.
Die bevorzugten spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben ausführlich beschrieben. Es versteht sich von selbst, dass ein Fachmann in der Lage wäre, verschiedene Modifikationen und Variationen gemäß dem Konzept der vorliegenden Erfindung vorzunehmen, ohne dass dies einen erfinderischen Aufwand erfordert. Daher sollte jede technische Lösung, die von einem Fachmann durch logische Analyse, Überlegungen oder begrenzte Versuche auf der Grundlage des Standes der Technik und gemäß dem Konzept der vorliegenden Erfindung erzielt werden kann, in den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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CN 201521080600 X [0008]
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CN 201910275705 [0010]

Claims

Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr- und-flexibel integrierten Struktur, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Außenkapsel und einen Kiel umfasst, wobei die Außenkapsel den Kiel bedeckt; der Kiel ein zentralen Achsfachwerk, Versteifungsringe und einen String-Sekundärkiel umfasst; das zentrale Achsfachwerk sich entlang der Längsrichtung des Stratosphären-Luftschiffs erstreckt; die Vielzahl von Versteifungsringe koaxial angeordnet sind und die Versteifungsringe koaxial mit dem zentralen Achsfachwerk angeordnet sind; die Mitten der Versteifungsringe mit dem zentralen Achsfachwerk verbunden sind; und der String-Sekundärkiel mit Außenringen von Benachbarten der Versteifungsringe in einem Kopfbereich des Stratosphären-Luftschiffs verbunden ist.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr- und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der String-Sekundärkiel eine äußere String-Zugstange und eine innere String-Zugstange umfasst, wobei die äußere String-Zugstange und die innere String-Zugstange einen hohlen Bauchraum bilden; und die äußere String-Zugstange in Kontakt mit der Innenfläche der Außenkapsel ist.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr- und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der String-Sekundärkiel ferner Stützstäbe umfasst, wobei die Stützstäbe an einem Bauchteil des String-Sekundärkiels angeordnet sind und die Stützstäbe die äußere String-Zugstange und die innere String-Zugstange miteinander verbinden.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr- und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Stützstäben parallel zueinander angeordnet sind.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr- und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kiel ferner Längszugstangen umfasst und die Längszugstangen mit Außenringen Benachbarter der Versteifungsringe verbunden sind, wobei die Längszugstangen im Kopfbereich des Stratosphären-Luftschiffs angeordnet sind und die zwei Enden der Längszugstange in jeweils zugeordneter Weise mit dem Kopfende und dem Schwanzende des String-Sekundärkiels verbunden sind.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring zwei Unterringe und erste Fachwerke umfasst; die ersten Fachwerke entlang des Innenumfangs des Außenrings verteilt ist; die beiden Unterringe durch die ersten Fachwerke verbunden und aufgeweitet sind; die ersten Fachwerke einen inneren Sehne-Knoten und einen äußeren Sehne-Knoten umfassen; der innere Sehne-Knoten mit dem zentralen Achsfachwerk durch eine radiale Zugstange verbunden ist; der äußere Sehne-Knoten das erste Fachwerk und die beiden Unterringe verbindet; und der String-Sekundärkiel und der Außenring durch den äußeren Sehne-Knoten verbunden sind.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Achsfachwerk eine Mehrzahl von Sätzen von schiffchenförmigen zweiten Fachwerken umfasst und die zweiten Fachwerke Benachbarte der Versteifungsringe verbinden; und die Form einer inneren Einheit des zweiten Fachwerks ein Dreieck umfasst.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Innenkapsel umfasst, wobei die Innenkapsel innerhalb der Außenkapsel angeordnet ist; und die Innenkapsel mit einem ersten Gas gefüllt ist, wobei das erste Gas eine geringere Dichte als die von Luft aufweist.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkapsel das zentrale Achsfachwerk ringförmig umgibt.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Umgebungssteuerungssystem umfasst, wobei das Umgebungssteuerungssystem so konfiguriert ist, dass es den Luftdruck in der Außenkapsel steuert.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgebungssteuerungssystem so konfiguriert ist, dass es den Luftdruck in der Außenkapsel zwischen einem eingestellten Unterdruck-Grenzwert und einem eingestellten Überdruck-Grenzwert hält.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck-Grenzwert so eingestellt ist, dass er einen Unterdruckwert nicht überschreitet, der der Druckgrenze des Kiels entspricht, und der Überdruck-Grenzwert so eingestellt ist, dass er einen Überdruckwert nicht überschreitet, der der Zuggrenze der Außenkapsel entspricht.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgebungskontrollsystem ein Luftventil umfasst; das Luftventil am Unterteil der Außenkapsel angeordnet ist; und das Luftventil so konfiguriert ist, dass die Außenkapsel in einem Überdruckzustand nach außen entlüftet werden kann.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgebungssteuerungssystem ferner ein Gebläse umfasst; das Gebläse an der Außenkapsel installiert ist; und das Gebläse so konfiguriert ist, dass es die Außenkapsel in einem Unterdruckzustand aufbläst.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großräumigen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse ein große-Höhe-Gebläse und/oder ein geringe-Höhe-Gebläse umfasst.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großräumigen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftauslass des Gebläses mit einer Rückschlagklappe versehen ist.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großräumigen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Luftkissen umfasst, wobei das Luftkissen so konfiguriert ist, dass es am Unterteil des Stratosphären-Luftschiffs gelagert wird.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Batterie umfasst, wobei die Batterie in einer Gondel untergebracht ist und sich die Gondel unter dem Stratosphären-Luftschiff befindet; und die Batterie elektrisch mit einer Solarenergie-Sammelplatte verbunden ist.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibel integrierten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner ein Antriebssystem umfasst, wobei das Antriebssystem ein Hecktriebwerk und/oder Seitentriebwerke umfasst; das Hecktriebwerk an der Außenfläche der Außenkapsel in einem Heckbereich des Stratosphären-Luftschiffs befestigt ist; die Seitentriebwerke an einer Kopf- und/oder Mittelposition des Stratosphären-Luftschiffs befestigt sind und die Seitentriebwerke symmetrisch auf der linken und rechten Seite in Bezug auf eine axiale Richtung des zentrale Achsfachwerks verteilt sind; und die Seitentriebwerke und/oder das Hecktriebwerk Höhenpropeller umfassen/umfasst, die durch einen Höhenmotor angetrieben werden.
Stratosphären-Luftschiff mit einer großen starr-und-flexibl integrierten Struktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner zwei Paare von Leitwerken umfasst, wobei die beiden Paare von Leitwerken in einem Heckbereich des Stratosphären-Luftschiffs angeordnet sind und eine X-förmige Anordnung aufweisen.