DE4023112C2 - Aerostatic open or closed free balloon, especially for use at high altitudes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft aerostatische Freiballons mit einer Einrichtung zur Höhensteuerung entsprechend dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to aerostatic free balloons with a device for Height control according to the generic term of the main claim.

Die erfindungsgemäße Ausbildung geht davon aus, daß sich ein Ballon nur in seiner Prallhöhe im Gleichgewicht befindet. Bekannter Weise ergibt sich die Prallhöhe ausThe training according to the invention assumes that a balloon only is balanced in its impact height. As is known, this results Impact height

• - dem Ballonvolumen,- the balloon volume,
• - der Art des Füllgases und- the type of filling gas and
• - der vom Ballon zu tragenden Last.- the load to be carried by the balloon.

Nach dem derzeitigen Stand der Technik wird die Prallhöhe bei offenen Bal­ lons gesteuert durchAccording to the current state of the art, the impact height when the bal lons controlled by

• - Nachfüllen von Füllgas- Refilling filling gas
• - durch Aufheizen des Füllgases, oder durch- by heating the filling gas, or by
• - Ballastabgabe.- Ballast levy.

Bei geschlossenen Ballons erfolgt die Steuerung der Prallhöhe durchWhen the balloons are closed, the impact height is controlled by

• - Änderung des Ballonvolumens mittels eines sogenannten "Ballonets", oder durch- Change the balloon volume using  a so-called "Ballonet", or by
• - Ballastabgabe.- Ballast levy.

Die genaue Ansteuerung einer Fahrthöhe erlaubt, günstige Höhenwinde (Jet­ streams) für die Fahrt zu nutzen oder gegebenenfalls sich oberhalb des Wet­ terbereichs der Atmosphäre zu bewegen.The precise control of a ride height allows favorable altitude winds (jet streams) for the ride or, if necessary, above the wet to move the atmosphere.

Es lassen sich damit große Höhenänderungen im Verlaufe einer Fahrtmis­ sion vermeiden. Ballons der genannten Art, insbesondere für den Einsatz bei Langzeitmissionen am Rande oder auch innerhalb der Erdatmosphäre erfor­ dern nur einen relativ geringen Aufwand an Kosten.It can be used to make large changes in altitude during a ride avoid sion. Balloons of the type mentioned, especially for use with Long-term missions on the edge or within the Earth's atmosphere only a relatively low cost.

Solche Ballons nutzen bei Einsatz in größeren Höhen (z. B. bis 25 km) die dort herrschenden konstanten Ost-West-Winde mit sehr geringen Nord-Süd- Abweichungen aus und es können Standortveränderungen der Ballons von einigen tausend Kilometer auftreten.Such balloons use the when used at higher altitudes (e.g. up to 25 km) there are constant east-west winds with very low north-south Deviations and there may be changes in the location of the balloons occur a few thousand kilometers.

In Mehr-Tage-Missionen eingesetzte Ballons verlieren jedoch beim Eintritt der Dunkelheit (Dämmerung/Nacht) einen Teil ihres Auftriebs. Die Ballons können in dieser Zeitspanne z. B. aus einer Fahrthöhe am Tage von 40.000 m um 10.000 m an Höhe verlieren.However, balloons used in multi-day missions lose on entry Darkness (dawn / night) is part of their buoyancy. The balloons can in this period z. B. from a daily travel height of 40,000 m Lose 10,000 m in height.

Von Standortveränderungen bzw. Höhendifferenzen der Ballons gehen Ge­ fahren z. B. für den Luftverkehr aus und es ist erforderlich, den Standart der Ballons ständig zu überwachen, um gegebenenfalls Sicherheitsvorkehrungen treffen zu können.Ge changes in the location or height of the balloons drive z. B. for air traffic and it is necessary to the standard of Constantly monitor balloons to take security precautions if necessary to be able to meet.

Soll eine konstante Fahrthöhe von solchen Ballons ausgesteuert, das heißt gehalten werden, so muß pro Sonnenuntergang ca. 8% der Gesamtlast in Form von Ballast abgeworfen werden.Should a constant ride height be controlled by such balloons, that is 8% of the total load in  Form of ballast.

Wie Erfahrungen zeigen, wird das Gesamtgewicht des Ballastes in ca. 4 bis 6 Tagen auf die Hälfte reduziert. Diese Umstände erfordern es, daß von vorn­ herein ca. 50% der Ballonlast als Ballast eingeplant werden muß, was zur Reduzierung der maximal vom Ballon getragenen Nutzlast führt. Dabei steigt der Ballastverbrauch mit dem geforderten Grad der Höhenstabilisierung. Bei einer bekannten Ausbildung für Luftschiffe sind im Inneren des Tragkör­ pers in Längsrichtung voneinander getrennt Kugelballone und in den zwi­ schen den Kugelballonen verbleibende Hohlräume Ringballone angeordnet. Mittel zur willkürlichen Änderung der Fahrthöhe durch Volumensänderung oder Änderung des Druckes des Traggases bzw. eine Beeinflussung der Form oder Lage der Traggasbehälter ist nicht vorgesehen (DR-PS 246 199).As experience shows, the total weight of the ballast is about 4 to 6 Days reduced to half. These circumstances require that you start over in about 50% of the balloon load must be scheduled as ballast, which leads to Reduction of the maximum payload carried by the balloon leads. This increases Ballast consumption with the required level of height stabilization. In a known design for airships are inside the support body Pers ball balloons separated in the longitudinal direction and in the zwi between the balloons remaining cavities arranged ring balloons. Means for arbitrarily changing the ride height by changing the volume or changing the pressure of the carrier gas or influencing the The shape or position of the carrier gas container is not intended (DR-PS 246 199).

Bei einer anderen bekannten Ausführung eines ballonähnlichen Luftfahrzeu­ ges ist der Tragkörper durch voneinander getrennte Längskammern gebildet, wobei sich zellenartig Kammern um eine zentrale Kammer gruppieren. Dabei sind besondere Maßnahmen zur Vermeidung der Auswirkung der Zerstörung einer der Zellen aufgrund zu niedrigen äußeren Luftdruckes, hervorgerufen durch unsymmetrischen Angriff der Auftriebskräfte am Fahrzeug getroffen (DR-PS 214 859).In another known embodiment of a balloon-like aircraft the support body is formed by separate longitudinal chambers, with cell-like chambers grouped around a central chamber. Here are special measures to avoid the effects of the destruction one of the cells due to low external air pressure hit by asymmetrical attack of the buoyancy forces on the vehicle (DR-PS 214 859).

Eine weitere bekannte Ausbildung betrifft in bezug auf die Fahrthöhe steuer­ bare Ballone mit voneinander getrennten, übereinanderliegend angeordneten Tragkörpern, die jeweils mit unterschiedlichen Gasen gefüllt sind. Ferner ist ein separater, mit der zweiten Umhüllung in Verbindung stehender und als Absorptionsmittel dienendes, metallisches Lithium aufnehmender Container (US-PS 4,115,834). Another known training relates to tax in relation to the ride height bare balloons with separate, one above the other Support bodies, each filled with different gases. Further is a separate one related to the second envelope and serving as absorbent, metallic lithium absorbent Containers (U.S. Patent 4,115,834).  

Bei einer weiteren Ballonausbildung sind übereinanderliegende, ständig ver­ bundene Bereiche einer Ballonhülle mit unterschiedlich dehnbaren Hüllenab­ schnitten versehen. Änderungen des Volumens des Ballonabschnittes mit dehnbarem Hüllenmaterial erfolgt mit den sich ändernden Druck- und Tempe­ raturverhältnissen automatisch (US-PS 3,484,058).In a further balloon training are superimposed, constantly ver bonded areas of a balloon envelope with differently stretchable envelopes cut. Changes in the volume of the balloon section with stretchable sleeve material takes place with the changing pressure and tempe conditions automatically (US-PS 3,484,058).

Eine andere bekannte Ballonausbildung weist eine zur Volumensänderung dienende elastische Halterung für eine Anzahl von Hüllteilen auf. Die Ände­ rung des Volumens des Ballons soll bei sich vergrößerndem Gasdruck Gas­ verluste bei offenen Ballons vermeiden (CH-PS 64 125).Another known balloon design has one for changing the volume serving elastic holder for a number of envelopes. The change The volume of the balloon should increase with increasing gas pressure Avoid losses with open balloons (CH-PS 64 125).

Bei einem weiteren, steuerbaren Ballon ist eine äußere und eine innere Hülle mit übereinanderliegenden und ineinander übergehenden Gaszellen vorge­ sehen, wobei die Zellen durch ein vertikales und ein in Umfangsrichtung ver­ laufendes Netz überspannt und durch Veränderung des Abstandes von Pol­ teilen in ihrem Inneren in bezug auf das Volumen veränderbar sind. Über das untere Polteil erfolgt die Zu- bzw. Ableitung von Luft in die äußere Umhüllung (US-PS 4,711,416).Another controllable balloon has an outer and an inner envelope with gas cells lying one above the other and merging into one another see, the cells by a vertical and a ver in the circumferential direction current network spanned and by changing the distance from the pole parts inside are changeable in terms of volume. About the The lower pole part carries air in and out into the outer casing (U.S. Patent 4,711,416).

Außerdem ist eine ziehharmonikaförmig ausgebildete und in vertikaler Rich­ tung zusammenziehbare oder ausdehnbare Gaszelle zur Veränderung des Zellenvolumens bekannt. Dafür sind pneumatisch arbeitende Verstelleinrich­ tungen und Führungen an der Zelle im Bereich ihres äußeren Durchmessers vorgesehen (DE-Gm 73 38 639; DE-Gm 73 28 258).In addition, an accordion-shaped and vertical direction contractible or expandable gas cell to change the Cell volume known. There are pneumatic adjustment devices for this guides and guides on the cell in the area of its outer diameter provided (DE-Gm 73 38 639; DE-Gm 73 28 258).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerung zu schaffen, mit­ tels der es ermöglicht wird, auf relativ einfache Weise und geringem Bauauf­ wand, sowie geringem Gewicht für die notwendige Steuereinrichtung, die Prallhöhe von Ballons gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 zu steuern. The object of the present invention is to provide a control with means that it is possible, in a relatively simple manner and with little construction wall, as well as light weight for the necessary control device, the Impact height of balloons according to the preamble of claim 1 Taxes.  

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine nach den Merk­ malen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 ausgebildeten Steuerein­ richtung.The object is achieved according to the invention by a to the Merk paint the characterizing part of claim 1 trained tax direction.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen von dem Anspruch 1 folgenden Patentansprüchen.Further advantageous embodiments of the invention result from the Features of the claims 1 following claims.

Gegenüber dem Bekannten wird mittels der erfindungsgemäß ausgebildeten Steuereinrichtung durch eine Reduzierung des Ballonvolumens ausgehend vom untersten Volumensbereich des Ballons durch änderbare Einschnürun­ gen in Richtung der senkrechten Ballonmittelachse zum oberen Volumensbe­ reich eine Höhenänderung bzw. eine Änderung der Prallhöhe des Ballons be­ wirkt.Compared to the known one, the one designed according to the invention is used Starting device by reducing the balloon volume from the lowest volume area of the balloon through changeable constriction towards the vertical central axis of the balloon to the upper volume line be a change in height or a change in the impact height of the balloon be works.

Die Steuerung arbeitet auch mit umgekehrt ablaufender Steuerbetätigung und daraus resultierender, umgekehrter Steuerwirkung.The control also works with the reverse control operation and resulting reverse tax effect.

Die Änderung des Ballonvolumens erfolgt so, daß eine dem geänderten Volumen entsprechende neue Prallhöhe eingestellt wird.The change in the balloon volume takes place in such a way that the changed one Volume corresponding new impact height is set.

Daraus resultiert eine optimale Aussteuerung der Tag-Nacht-Differenz des Ballonvolumens, den Ballastverlust durch Verbrauch der Betriebsstoffe zu kompensieren und unter Beibehaltung der vorgegebenen Fahrthöhe und Gefahrenzonen (Vereisungsgebiete) der Atmosphäre zu überfahren, sowie Höhen mit günstigen Windverhältnissen anzusteuern.This results in an optimal control of the day-night difference of the  Balloon volume, the loss of ballast due to consumption of operating supplies compensate and while maintaining the specified ride height and Driving over danger zones (icing areas) of the atmosphere, as well To control heights with favorable wind conditions.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung darge­ stellt. Die Ausführungsbeispiele sind anhand der Zeichnung und der nach­ folgenden Beispielsbeschreibung näher erläutert.In the drawing, exemplary embodiments according to the invention are shown poses. The exemplary embodiments are based on the drawing and the following example description explained in more detail.

ln der Zeichnung zeigt:The drawing shows:

Fig. 1 den allgemeinen Aufbau eines offenen Freiballons, schematisiert dargestellt, Fig. 1 shows the general structure of an open free balloons, shown schematically,

Fig. 2 die Ausbildung eines prallgefüllten Ballons in Verbindung mit Stelleinheiten zur Volumensänderung, schematisiert und in Perspektive dargestellt, Fig. 2 shows the formation of a bulging balloon in connection with actuators for the volume change, schematically shown in perspective,

Fig. 3 den Ballon mit gegenüber der Darstellung in Fig. 1 mittels der Stelleinheiten verminderten Volumen. Fig. 3 shows the balloon with respect to the representation in Fig. 1 by means of the volume reduced volume.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine offene Ver­ sion eines Ballons 1, mit einer mit einem Medium leichter als Luft füllbaren Ballonhülle 2, allgemein bekannten Aufbaues und bekannter Arbeitsweise. Die Ballonhülle 2 des insgesamt mit 1 bezeichneten Ballons ist in üblicher­ weise gebildet aus gummiertem, einlagigen oder zweilagigen Baumwollge­ webe. Die Ballonhülle 2 ist von einem Ballonnetz 3 umgeben, dessen Aus­ laufleinen 4 an einem Korbringteil 9 befestigt sind.The embodiment shown in the drawing shows an open version of a balloon 1 , with a balloon envelope 2 , which is easier to fill with a medium, a generally known structure and a known method of operation. The balloon envelope 2 of the total of 1 balloons is formed in the usual way from rubber, single-ply or two-ply cotton fabric. The balloon envelope 2 is surrounded by a balloon net 3 , from which lines 4 are attached to a basket ring part 9 .

Leinenabschnitte 4′ verlaufen vom Ringteil 9 zum Lastaufnehmeteil 8, z. B. einem Ballonkorb üblicher Ausbildung, und sind an diesen fest angebracht. Line sections 4 'extend from the ring part 9 to the load receiving part 8 , z. B. a balloon basket of conventional design, and are firmly attached to this.

Das Lastaufnahmeteil 8 enthält Behälter 10 zur Traggasaufnahme für die Höhenregulierung. Ferner ist mit 11 der bordseitige Steuerungsteil für die Fernbetätigung der Stelleinheiten 38, 38′, 38′′ bei unbemannten Ballons bezeichnet, was später noch näher beschrieben wird.The load-bearing part 8 contains containers 10 for carrying gas for height regulation. Furthermore, 11 of the onboard control part for the remote actuation of the actuating units 38 , 38 ', 38 ''is referred to in unmanned balloons, which will be described in more detail later.

Die Ballonhülle 2 besitzt im Bereich ihres Scheitelpunktes S eine Ventilein­ richtung mit einem Ventil 20 zum Ablassen des Traggases und eine Einrich­ tung mit einer durch einen Reißgurt betätigbaren Reißbahn 22 zur Schnell­ entleerung für die Landung des Ballons.The balloon envelope 2 has in the region of its apex S a Ventilein device with a valve 20 for discharging the carrier gas and a device with a tearable web 22 actuated by a tear belt for rapid emptying for the landing of the balloon.

Die Ballonhülle 2 besitzt im unteren Bereich ferner einen schlauchförmigen Füllansatz 27 mit einer ständig durch einen sogenannten "Pöschelring" 28 in Aufspreizstellung gehaltenen Öffnung 29.The balloon envelope 2 also has a tubular filler neck 27 in the lower region with an opening 29 which is constantly held in a spread-out position by a so-called "puss ring" 28 .

Ferner ist noch in üblicherweise ein Schlepptau 26 vorgesehen.Furthermore, a tow 26 is usually also provided.

Innerhalb der Ballonhülle 2 sind gemäß der Zeichnung zur Volumenände­ rung bzw. zur Verlagerung des Volumens in Richtung der Vertikalachse X des Ballons Stelleinheiten 38, 38′ und 38′′ vorgesehen.Within the balloon envelope 2 tion units 38 , 38 'and 38 ''are provided according to the drawing for volume changes or for shifting the volume in the direction of the vertical axis X of the balloon.

Das Volumen bzw. der von der Ballonhülle 2 umschlossene und das Füllgas enthaltende Innenraum 35 des Ballons 1 ist in Horizontalebenen E1-E1; E2-E2; E3-E3 in zueinander veränderbare, jedoch ständig miteinander in Verbindung stehende Volumensbereiche A, B, C und D unterteilbar, wie nachfolgend näher erläutert:The volume or the interior 35 of the balloon 1 enclosed by the balloon envelope 2 and containing the filling gas is in horizontal planes E1-E1; E2-E2; E3-E3 can be subdivided into volumetric ranges A, B, C and D that are mutually changeable but constantly connected to one another, as explained in more detail below:

Dazu sind gemäß der Ausbildung nach Fig. 2 und 3 innerhalb der Ballonhülle 2 in den übereinander liegenden Horizontalebenen E1-E1; E2-E2; E3-E3 die Stelleinheiten 38, 38′ bzw. 38′′ angeordnet. Die Stelleinheiten weisen an der Innenseite 35 der Ballonhülle 2 über Verstärkungsfelder 49 befestigte und auf den Ballonumfang gleichmäßig verteilt angeordnete Ringteile 48 für den Angriff bzw. die Führung eines Zugorgans 45 auf.For this purpose, according to the design according to FIGS. 2 and 3, inside the balloon envelope 2 in the horizontal planes E1-E1; E2-E2; E3-E3 the actuators 38 , 38 'and 38 ''arranged. The actuating units have on the inside 35 of the balloon envelope 2 via reinforcing fields 49 and ring parts 48 which are arranged uniformly distributed over the circumference of the balloon for attacking or guiding a pulling element 45 .

Zur Stelleinheit 38, 38′, 38′′ gehört ferner je ein, z. B. von der Ballonhülle 2 getragener Stellmotor 40, dessen Antriebswelle 43 drehfest die Trommel 42 einer Seilwinde 41 trägt.To the control unit 38 , 38 ', 38 ''also includes one, z. B. from the balloon envelope 2 actuator 40 , the drive shaft 43 rotatably supports the drum 42 of a winch 41 .

An der Windentrommel 42 ist das Zugorgan 45 auf- bzw. abspulbar befestigt, so daß bei Antrieb der Seiltrommel 42 durch den Stellmotor 40 die Hülle 2 in der entsprechenden Horizontalebene E-E über die Ringe 48 entgegen dem Innendruck des Füllgases auf die Hülle 2 eingezogen, das heißt einge­ schnürt bzw. durch diesen Druck nach außen in die uneingeschnürte Form zurückgeführt wird.On the winch drum 42 , the pulling member 45 is fastened in such a way that it can be unwound so that when the cable drum 42 is driven by the servomotor 40, the casing 2 is drawn into the corresponding horizontal plane EE via the rings 48 against the internal pressure of the filling gas on the casing 2 , which means constricted or is returned to the untied form by this pressure to the outside.

WirkungsweiseMode of action

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung wird durch wahlweise Einschnürung der Ballonhülle 2 in den Horizontalebenen E1-E1; E2-E2 bzw. E3-E3 das Ballonvolumen vorwiegend in Richtung der vertikalen Ballonmittelachse x höhenverlagert und/oder im Volumen verändert, und damit eine jeweils dem Ballonvolumen entsprechende neue Prallhöhe angefahren.With the design according to the invention, the balloon envelope 2 is optionally constricted in the horizontal planes E1-E1; E2-E2 or E3-E3, the balloon volume is mainly displaced in height in the direction of the vertical central axis x of the balloon and / or changed in volume, and thus a new impact height corresponding to the balloon volume is approached.

Dabei wird, ausgehend vom untersten Volumensbereiches A mittels der über Fernbedienung betätigbaren Stelleinheiten 38, 38′, 38′′, die Größe der Ein­ schnürung und damit die Veränderung der Größe des Volumens bzw. der Ver­ lagerung des Ballonvolumens in Richtung der Vertikalachse X des Ballons 1 bewirkt.Here, starting from the lowest volume area A by means of the actuating actuators 38 , 38 ', 38 '', the size of the constriction and thus the change in the size of the volume or the displacement of the balloon volume in the direction of the vertical axis X of the balloon 1 causes.

Mittels der durch den Stellmotor 40 angetriebenen Windentrommel 42 wird das an ihr befestigte Zugorgan 45, das hier durch ein Seil gebildet ist, auf die Seiltrommel 42 aufgespult und damit in seiner Länge verkürzt. By means of the winch drum 42 driven by the servomotor 40, the traction member 45 attached to it, which is formed here by a rope, is wound onto the rope drum 42 and thus shortened in length.

Im umgekehrten Falle wird durch Drehrichtungsänderung des Stellmotors 40 bzw. der Winde 41 die Länge des Zugorgans 45 vergrößert.In the opposite case, the length of the pulling element 45 is increased by changing the direction of rotation of the servomotor 40 or the winch 41 .

Die Einwirkung des Zugorgans 45 auf die Ballonhülle 2 erfolgt über die an der Innenseite 35 der Ballonhülle 2 befestigten Anlenkungen 48, die hier als Ringteile ausgebildet sind.The action of the pulling element 45 on the balloon envelope 2 takes place via the articulations 48 fastened to the inside 35 of the balloon envelope 2 , which are formed here as ring parts.

Einschnürungen in der vorangehend beschriebenen Weise, sind beim gezeig­ ten Ausführungsbeispiel unabhängig voneinander und willkürlich durch Betä­ tigung des bordseitigen Teiles der Steuereinrichtung 11 vom bodengestütz­ ten Teil aus in den Horizontalebenen E1-E1; E2-E2 und E3-E3 mittels der in diesen Ebenen angeordneten Stelleinheiten 38, 38′, 38′′ einstellbar.Constrictions in the manner described above are independent of each other in the shown embodiment and arbitrarily by actuating the on-board part of the control device 11 from the ground-based part in the horizontal planes E1-E1; E2-E2 and E3-E3 adjustable by means of the adjusting units 38 , 38 ', 38 ''arranged in these levels.

Es ist ferner auch eine Ausführung möglich, bei der die Stelleinheiten 38, 38′, 38′′ an der Außenseite 36 der Ballonhülle 2 angeordnet sind. Die An­ lenkungen 48 für die Zugorgane 45 sind dabei an der Außenseite 36 der Ballonhülle 2 befestigt. Das Zugorgan 45 umschlingt damit die Hülle 2 von außen.There is also an embodiment possible in which the actuating units 38 , 38 ', 38 ''are arranged on the outside 36 of the balloon envelope 2 . At the steering 48 for the tension members 45 are attached to the outside 36 of the balloon envelope 2 . The tension member 45 thus wraps around the shell 2 from the outside.

Mit der Einschnürung der Ballonhülle 2 in den Ebenen E1-E1 bis E3-E3 werden Ballonbereiche A′ B, C und D beispielsweise mit gegenüber der Form des prallen Ballons jeweils verminderten Volumen gebildet. Damit ergibt sich einerseits eine Gesamtvolumensänderung und andererseits eine entsprechende Veränderung des Innendrucks des Ballons.With the constriction of the balloon envelope 2 in the levels E1-E1 to E3-E3, balloon areas A 'B, C and D are formed, for example, with a reduced volume compared to the shape of the bulging balloon. This results in a total volume change on the one hand and a corresponding change in the internal pressure of the balloon on the other hand.

Die Änderung des Ballonvolumens bzw. die Verlagerung des Ballonvolumens in Richtung der vertikalen Ballonmittelachse X ermöglicht das Anfahren je­ weils einer neuen Prallhöhe.The change in the balloon volume or the displacement of the balloon volume in the direction of the vertical balloon central axis X, the approach is possible because of a new impact height.

Die beschriebene Einschnürung der Ballonhülle 2 soll jedoch nicht über das pralle Hüllenvolumen hinaus erfolgen, um eine Überbeanspruchung der Hülle 2 bzw. bei offenen Ballonsystemen ein Austreten von Füllgas zu vermeiden. The described constriction of the balloon envelope 2 should not, however, take place beyond the bulky envelope volume in order to avoid overstressing the envelope 2 or, in the case of open balloon systems, an escape of filling gas.

Für das Freiballonsystem gemäß dem Ausführungsbeispiel ist ein offener Bal­ lon vorgesehen.For the free balloon system according to the embodiment is an open bal lon provided.

Diese Ballonart hat durch ein vorgegebenes Hüllenvolumen eine festgelegte Prallhöhe gemäß Normatmosphäre in der der Ballon stabilisiert ist und der Ballon weicht bei Änderungen der Umgebungsbedingungen (z. B. Druck, Tem­ peratur) sowohl nach oben als auch nach unten aus.This type of balloon has a defined envelope volume Impact height according to the standard atmosphere in which the balloon is stabilized and the Balloon gives way to changes in environmental conditions (e.g. pressure, tem temperature) both upwards and downwards.

Im prallen Zustand ist der Ballon offen und hat ein indifferentes Gleichgewicht nach unten, sowie ein labiles Gleichgewicht nach oben.In the plump state, the balloon is open and has an indifferent balance down, as well as an unstable balance up.

Die Erfindung ist auch bei geschlossenen Freiballons anwendbar.The invention can also be used with closed outdoor balloons.

Bei geschlossenen Ballons muß in Prallhöhe des Ballons die Belastung der Hülle 2 des Ballons durch den von innen wirkenden Ballonüberdruckes des Füllgases berücksichtigt werden.In the case of closed balloons, the load on the envelope 2 of the balloon due to the balloon overpressure of the filling gas acting from the inside must be taken into account at the balloon's impact height.

Der Überdruck im Inneren des Ballons, der auf die Hülle 2 wirkt, entsteht auf­ grund der geringeren Dichte des Füllgases, wobei der Druck seinen Maximal­ wert am höchsten Punkt (Scheitelpunkt S) der Ballonhülle 2, bezogen auf das Niveau des Füllaufsatzes 27 bzw. die Füllansatzöffnung 29, besitzt.The excess pressure inside the balloon, which acts on the envelope 2 , arises due to the lower density of the filling gas, the pressure being its maximum value at the highest point (vertex S) of the balloon envelope 2 , based on the level of the filling attachment 27 or Filling neck opening 29 has.

Claims (12)

1. Aerostatischer, offener und / bzw. oder geschlossener Freiballon, ins­ besondere für den Einsatz in großen Höhen, enthaltend:

• - eine Ballonhülle für die Aufnahme des Traggases,
• - Mittel zur willkürlichen Änderung der Fahrthöhe bzw. Prallhöhe des Ballons und
• - Mittel zur Lastaufnahme, dadurch gekennzeichnet, daß
• - das von der Hülle (2) des Ballons (1) umschlossene Gesamtvolu­ men (V) durch Einschnürungen in zwei oder mehrere, untereinan­ der ständig verbundene Teilvolumensbereiche (A′ B′ C, D) unter­ teilbar ist,
• - deren Volumen und bzw. oder Druck willkürlich veränderbar ist.

1. Aerostatic, open and / or closed free balloon, in particular for use at great heights, containing:

• - a balloon envelope for holding the carrier gas,
• - Means for arbitrarily changing the ride height or impact height of the balloon and
• - Means for lifting, characterized in that
• - The envelope ( 2 ) of the balloon ( 1 ) total volu men (V) by constrictions in two or more, among each other, the constantly connected partial volume ranges (A 'B' C, D) is divisible,
• - The volume and / or pressure can be changed arbitrarily.

2. Freiballon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einschnürung bzw. Freigabe der Ballonhülle (2) das Volumen eines oder mehrerer der Teilvolumensbereiche (A, B, C, D) in Rich­ tung der vertikalen Ballonmittelachse (X) verlagerbar vorgesehen sind.2. Free balloon according to claim 1, characterized in that the volume of one or more of the partial volume regions (A, B, C, D) in the direction of the vertical balloon central axis (X) are provided by the constriction or release of the balloon envelope ( 2 ) . 3. Freiballon nach Anspruch 1 und bzw. oder Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Teilvolumensbereiche (A, B, C, D) des Ge­ samtvolumens (V) der Ballonhülle (2) in Richtung der vertikalen Bal­ lonmittelachse (X) übereinanderliegend vorgesehen sind.3. Free balloon according to claim 1 and or or claim 2, characterized in that the partial volume regions (A, B, C, D) of the Ge total volume (V) of the balloon envelope ( 2 ) in the direction of the vertical Bal lonachse (X) one above the other are provided. 4. Freiballon nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ballonhülle (2) in Horizontal­ ebenen (E1-E1; E2-E2; E3-E3) der Teilvolumensbereiche (A, B, C, D) über Anlenkungen (48) willkürlich betätigbare Stelleinheiten (38) angreifen.4. Free balloon according to at least one of the preceding claims 1-3, characterized in that on the balloon envelope ( 2 ) in horizontal planes (E1-E1; E2-E2; E3-E3) of the partial volume areas (A, B, C, D) Attack actuating actuating units ( 38 ) via articulations ( 48 ). 5. Freiballon nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheiten (38, 38′, 38′′) gebildet sind aus je einem Stellmotor (40), eine durch den Motor an­ treibbare Winde (41, 42) und ein auf die Windentrommel (42) auf bzw. abspulbares, an den Anlenkungen (48) an der Ballonhülle (2) angreifendes Zugorgan (45).5. Free balloon according to at least one of the preceding claims 1-4, characterized in that the actuating units ( 38 , 38 ', 38 '') are each formed by an actuator ( 40 ), a winch ( 41 , 42 ) which can be driven by the motor ) and a pulling element ( 45 ) which can be wound on or unwinded from the winch drum ( 42 ) and which engages on the articulations ( 48 ) on the balloon envelope ( 2 ). 6. Freiballon nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheiten (38, 38′, 38′′) und die Anlenkungen (48) innerhalb der Ballonhülle (2) angeordnet sind.6. free balloon according to at least one of the preceding claims 1-5, characterized in that the actuating units ( 38 , 38 ', 38 '') and the articulations ( 48 ) are arranged within the balloon envelope ( 2 ). 7. Freiballon nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheiten (38, 38′, 38′′) und die Anlenkungen (48) außerhalb der Ballonhülle (2) angeordnet sind.7. free balloon according to at least one of the preceding claims 1-6, characterized in that the actuating units ( 38 , 38 ', 38 '') and the articulations ( 48 ) are arranged outside the balloon envelope ( 2 ). 8. Freiballon nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheiten (38) mittels einer Steuereinrichtung unabhängig voneinander betätigbar vorge­ sehen sind. 8. free balloon according to at least one of the preceding claims 1-7, characterized in that the actuating units ( 38 ) can be operated independently of one another by means of a control device. 9. Freiballon nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Volumensbereiche (A, B, C) der Ballonhülle (2) in den horizontalen Ebenen (E1-E1; E2- E2; E3-E3) eine zentrale Stelleinheit (38) zu geordnet ist, wobei mit­ tels der Windentrommel (42) der Winde (41) jeweils an einer der An­ lenkungen (48) an der Ballonhülleninnenseite (35) angreifende Zug­ organe (45) gemeinsam auf- bzw. abspulbar angeordnet sind.9. free balloon according to at least one of the preceding claims 1-8, characterized in that each of the volume areas (A, B, C) of the balloon envelope ( 2 ) in the horizontal planes (E1-E1; E2-E2; E3-E3) one Central actuating unit ( 38 ) is arranged, with means of the winch drum ( 42 ) of the winch ( 41 ) each on one of the links ( 48 ) on the inside of the balloon envelope ( 35 ) attacking train organs ( 45 ) arranged together on or unwindable are. 10. Freiballon nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Ballonhülle (2) festen Anlenkungen (48) in den Ebenen (E1-E1; E2-E2; E3-E3) als Ring­ teile ausgebildet sind und das Zugorgan (45) der zugehörigen Stell­ einheit (38) durch sämtliche Ringteile hindurchgeführt und zur Län­ genänderung auf die Windentrommel (42) auf oder abwickelbar an­ geordnet ist.10. free balloon according to at least one of the preceding claims 1-9, characterized in that the on the balloon envelope ( 2 ) fixed linkages ( 48 ) in the planes (E1-E1; E2-E2; E3-E3) are formed as ring parts and the tension member ( 45 ) of the associated actuating unit ( 38 ) is guided through all the ring parts and is arranged for length change on the winch drum ( 42 ) or can be unwound. 11. Freiballon nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Angriffs der Zu­ gorgane (45) in oder zumindest im wesentlichen in der Horizontal­ ebene (E1-E1; E2-E2; E3-E3) erfolgt.11. free balloon according to at least one of the preceding claims 1-10, characterized in that the direction of attack of the gorgane ( 45 ) in or at least substantially in the horizontal plane (E1-E1; E2-E2; E3-E3) . 12. Freiballon nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Volumensänderung der einzelnen Volumensbereiche (A, B, C) zueinander mittels der Einschnürung oder Freigabe der Ballonhülle (2) in Richtung der verti­ kalen Ballonmittelachse (X) zum Ballonscheitelpunkt (S) abnehmen­ de Werte aufweist.12. Free balloon according to at least one of the preceding claims 1-11, characterized in that the size of the change in volume of the individual volume areas (A, B, C) to each other by means of the constriction or release of the balloon envelope ( 2 ) in the direction of the vertical central balloon axis (X ) has decreasing values towards the balloon vertex (S).