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Querverstärkung für den Tragkörper von Pralluftschlifen.
Die freischwebenden Enden von Luftschifftragkörpern in ibrer regelmässigen Form zu halten ist schwierig, weil sie unter dem Einflusse der verschiedenen inneren Drucke Kam typisch gekrümmte Formen annehmen. Ausgehend von der besonderen Theorie dieser Beanspruchungen bzw. bei Betrachtung der Enden als Hohlkörper nach den üblichen Regeln der Festigkeitslehre, die von ihren Auftrieben auf Biegung beansprucht werden, ergibt sich, dass deren Umfangsfläche von drei in allen Punkten verschiedenen Spannungen beherrscht werden : Zugspannung längsschiffs, Zugspannungs querschiffs und Schubspannung.
Die Spannungen entstehen durch den inneren Überdruck und verteilen sich in einer Weise, die aus folgenden Erwägungen hervorgeht : Stellt man sich einen gewichtslosen Rotationskörper vor mit Luft unter Überdruck gefüllt, so weiss man, dass die Hülle des Körpers sowohl in der Querrichtung, als auch in der Längsrichtung gespannt wird. Man weiss auch, dass diese Spannungen bei den üblichen Ballonformen alle positiv sind und eine Grösse haben, die sich aus der Höhe des Überdruckes und den Abmessungen des Körpersohne weiteres ermitteln lässt, weil alle Querschnitte Kreise sind und in allen Punkten eines bestimmten Umfanges dieselbe Querspannung und dieselbe Längsspannung herrscht, wobei letztere der Quel spannung nicht gleich zu sein braucht.
Ganz anders wird es nun, wenn derselbe Rotationskörper mit Gas gefüllt wird. Da das Gas die Hülle des Körpers nicht mit konstantem, sondern mit nach oben zunehmendem Überduck belastet, so entsteht zunächst eine Störungdes Gleichgewichtes, wenn der Körper nicht durch äussere Kräfte festgehalten wird. Die Hülle hat also nicht allein Spannungen. die durch denbeliebigen Überdruckerzeugt werden, sondern noch Spannungen auszuhalten,
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ein. um eine Gleichgewichtsform zu erfüllen, die den neuen Verhältnissen entspricht, ähnlich wie im ebenen Problem z. B. eine Kette sich in die sogenannte Kettenlinie einstellt.
Die Er- mittlmg der Spannungen in der Hülle ist somit mit der Ermittlung der Gleichgewichtsform verknüpft, eine Theorie. die sehr schwierig xu lösen ist und in der Praxis durch verschiedene Amiahmen nur annähernd gelöst wird. So z. B. ist eine Annahme die, dass man den Tragkörper als Rotationskörper bleibend betrachtet und auf ihn die üblichen Regeln der Festigkeitslehre anwendet, wobei man die durch den Cberdruck erzeugten Spannungen mit den durch Biegung und dgl. entstehenden Spannungen kombiniert. Der Begriff des Prallschiffes nun schliesst in sich die Bedienung. dass die Hülle nur mit Zugspannungen belastet ist.
Wenn also in irgend einer Stelle die durch Biegung oder andere Belastungen entstehenden Druckspannungen die durch tube) druck erzeugten Zugspannungen absolut genommen übertreffen, dann ist der Berechnung elll zu geringer Überdruck zu Grunde gelegt worden und man wird die Berechnung bei höherem Überdruck wiederholen.
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Die oben erwähnten Querspannungen und Längsspannungen werden in üblicher Weise als Spannungen in Richtung der Parallelkreise und der Meridiane berechnet. Tritt noch eine Schubspannung in Richtung der Parallelkreise und Meridiane hinzu-im ebenen spannungsproblem muss sie bekanntlich gleichzeitig in beiden Richtungen und gleich gross sein - so lässt sie erkennen, dass die Spannungen längs der gewählten Schnittrichtung (Achsenkreuz) also Parallelkreis und Meridian, nicht die grössten sind, vielmehr lassen sich für andere Schnitt- richtungen aus den vorhandenen Spannungen neue Spannungen errechnen, die entweder grösser oder kleiner sind.
Bei einer bestimmten Richtung findet man, dass eine Spannung ein Maximum und die andere zugleich ein Minimum erreicht, wogegen die Schubspannung der neuen Schnitt richtung zu Null wird. Dies sind die sogenannten Hauptspannungen und deren Richtungen die Hauptrichtungen (vgl. Föppl. Vorlegungen über technische Mechanik, 4. Auflage, Band III, Seite 25 bis 28).
Um zu zeigen, wie die Deformationen mit den Hauptspannungen zusammenhängen, ist in der Fig. 3 ein Schema der Beobachtungen an wirklichen Schiffen niedergelegt. Darin bedeutet die gestrichelte Figur einen Kreis, der in einer gewählten Stelle auf die Hülle im ungedehnten
Zustande gezeichnet ist. Wird der Tragkörper nun mit Gas gefüllt, so dehnt sich die Hülle und der Kreis wird verzerrt. wobei er in die ausgezogene Ellipse übergeht, deren Achse mit den Haupt- richtungen zusammenfallen. Die gresse Achse X-X zeigt die grösste Spannung und die kleine Achse Y-Y die niedrigste Spannung an.
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Mal für einen gasgefüllten Körper (Fig. 5). In diesen Figuren sind f die Trajektorien der Längsrichtung und 9 die Trajektorien der Querrichtung.
Da nun die Trajektorien der Querrichtung die grössten Spannungen anzeigen, so werden gemäss der Erfindung die Verstärkungsbänder in Trajektorien der Querrichtung geführt. Eine Verstärkung in den Trajektorien der Längsrichtung hätte schon deshalb keinen Zweck, weil sich, wie aus Fig. 3 hervorgeht, die Hülle in Richtung der minimalen Spannungen meistens zusammenzieht und die Verstärkungsbänder hier nicht zum Tragen kämen. Würde man den Stoff selbst so herstellen, dass seine Fadenrichtung mit den Trajektorien zusammenfiele, so würde man die Deformation nicht im gewünschten Masse beseitigen weil der Stoff in der Trajektorienrichtung gegenüber dem anderen Richtungen die grössere Dehnung dennoch beibehielte. Das geht beispielsweise auch aus Fig. 3 hervor. Wenn der Stoff z.
B. in der Weise verarbeitet wird, dass die Schussfäden mit den Trajektorien der Querrichtung und die Kettenfäden mit den Trajektorien der Längsrichtung zusammenfielen, so würde das Verzerren des Kreises in eine Ellipse mit den gegen Meridian und Parallelkreis geneigten Hauptachsen doch stattfinden, obwohl die Exzentrizität keiner wird.
Will man eine unschöne Deformation des Tragkörpers vermeiden, so ist es nicht notwendig, und es wird auch nicht gelingen, zu vermeiden, dass die Krei & e in Ellipsen überhaupt übergehen, notwendig ist aber dass die Achsen der Ellipsen gegen die Meridiane und Parallelkreise nicht geneigt erscheinen, sondern mit ihnen zusammenfalleji. Dies kann nur dadurch erreicht werden, dass man über den Kreis ein besonderes Organ in Richtung der Maximumtrajektorie legt und ihm eine so grosse Komponente der Maximumspannung überlässt, dass die obige Bedingung erfüllt ist. Diese gewisse überflüssige Komponente aufzunehmen, sind die Tragbänder b berufen, die in Richtung der Spannungstrajektorien geführt sind.
Fig. 2 zeigt ein für Prallschiffe besonderes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel. In dieser Figur ist f eine auf die Ballonhülle im Verlaufe der Trajektorien angebrachte Schlauchhülle, in deren Innenraum das alleintragende Band b lose eingelegt ist. Je nachdem die Länge des Bandes eingestellt ird, wird der Körper in der Trajektorienrichtung mehr oder weniger eingeschnürt, 80 dass man durch diese Längeneinstellung die geschilderte Wirkung im gewünschten Masse herbeiführen kann.
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