DE102004005738B4

DE102004005738B4 - Luftschiff

Info

Publication number: DE102004005738B4
Application number: DE200410005738
Authority: DE
Inventors: Ludwig Bauch
Original assignee: Bauch Ludwig Ing(grad)
Current assignee: Bauch Ludwig Ing(grad)
Priority date: 2004-02-05
Filing date: 2004-02-05
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: DE102004005738A1

Abstract

Luftschiff bestehend aus einem Traggerüst (2), welches eine Hülle (3) stützt, die mit einem Traggas (8) gefüllt ist, welches eine geringere Dichte als die umgebende Luft aufweist, wobei am Traggerüst (2) mindestens eine einen Luftstrom (25) erzeugende Antriebsvorrichtung (11) abgestützt ist, der ein den Luftstrom (25) leitendes Rohrsystem (4) nachgeordnet ist, welches den Luftstrom (25) über Rohre (5) mit Verzweigungen (26, 33) wahlweise an unterschiedliche Auslässe (28) des Rohrsystems (4) leitet, wobei im Bereich mindestens einer Verzweigung der Rohre (5) ein Dosierelement (34) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierelement (34) außenseitig die Form eines axial halbierten Drehkörpers aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftschiff bestehend aus einem Traggerüst, welches eine Hülle stützt, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der Praxis sind Luftschiffe bekannt, die ein Traggerüst aufweisen, das eine gasdichte Hülle stützt. Diese Hülle ist mit einem Traggas, insbesondere Helium oder Wasserstoff gefüllt, das eine geringere Dichte als Luft besitzt. Diese geringere Dichte sorgt für einen Auftrieb, der das Luftschiff in einem Schwebezustand hält. Am Traggerüst sind außerdem mehrere Propeller abgestützt, die einen Luftstrom zum Vortrieb und zum Manövrieren des Lustschiffs erzeugen. Diese bekannten Luftschiffe werden zu Werbezwecken und zum Transport von Lasten über unwegsamem Gelände eingesetzt. Als nachteilig hat sich dabei die mangelnde Manövrierfähigkeit der Luftschiffe herausgestellt. Diese ist bedingt durch die große Gasmasse, die zur Erzielung eines ausreichenden Auftriebs erforderlich ist. Außerdem besitzen Luftschiffe eine großflächige Hülle, die eine erhebliche Anfälligkeit für Winde bewirkt.

Aus der DE 2 332 379 A ist ein Luftschiff bekannt, welches einen Antrieb aufweist, der mit einem Propeller in Wirkverbindung steht. Dieser Propeller ist innerhalb eines Rohrsystems vorgesehen, welches Verzweigungen aufweist. Im Bereich der Verzweigungen sind Dossierklappen vorgesehen, die die Luftströmung wahlweise in unterschiedliche Abzweigungen umlenken können. Insbesondere bei hoher Strömungsgeschwindigkeit ergibt sich jedoch im Bereich der Dossierklappe eine beträchtliche Verwirbelung, die zu entsprechenden Strömungsverlusten führen kann.

Aus der CH 129 467 B ist ein weiteres Luftschiff bekannt; welches ein internes Rohrsystem aufweist. Dieses Rohrsystem bildet einen Teil des Traggerüsts des Luftschiffs, um auf diese Weise konstruktive Elemente und damit das Baugewicht des Luftschiffs zu reduzieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Luftschiff der eingangs genannten Art zu schaffen, das sich durch eine bessere Manövrierfähigkeit auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das Luftschiff gemäß Anspruch 1 besteht aus einem Traggerüst, das die Form des Luftschiffs bestimmt. An diesem Traggerüst ist eine vorzugsweise gasdichte Hülle abge stützt, die vorzugsweise in etwa die Form eines Stromlinienkörpers aufweist, um bei der Fahrt einen möglichst geringen Luftwiderstand zu bilden. Die Hülle ist mit einem Traggas, vorzugsweise Helium oder Heißluft gefüllt, das eine geringere Dichte als die umgebende Luft aufweist. Insbesondere ist auch daran gedacht, erwärmtes Helium einzusetzen, um die Auftriebswirkung des Traggases weiter zu verbessern. Es ist auch daran gedacht, in der Hülle gasdichte Zellen vorzusehen, in denen das Traggas eingeschlossen ist, um die Leckgefahr zu reduzieren. Am Traggerüst ist außerdem mindestens eine Antriebsvorrichtung abgestützt, die einen Luftstrom erzeugt, um das Luftschiff fortzubewegen bzw. zu manövrieren. Als Antriebsvorrichtung wird bevorzugt ein Strahltriebwerk oder ein Propeller eingesetzt. Der Propeller kann dabei von einer Gasturbine oder einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Grundsätzlich kann jedoch jede beliebige, einen Luftstrom erzeugende Antriebsvorrichtung eingesetzt werden. Dieser Antriebsvorrichtung ist ein den Luftstrom leitendes Rohrsystem nachgeordnet, welches den Luftstrom über Rohre wahlweise an unterschiedliche Auslässe leitet. Auf diese Weise kann der gesamte, von der Antriebsvorrichtung erzeugte Luftstrom jeweils in die gewünschte Richtung bzw. die gewünschten Richtungen gelenkt werden, um das gewünschte Manöver auszuführen. Soll das Luftschiff beispielsweise vorwärts bewegt werden, so wird der gesamte Luftstrom am Heck des Luftschiffs ausgestoßen, so daß die gesamte Antriebsenergie zur Vorwärtsbewegung ausgenutzt werden kann. Soll das Luftschiff dagegen seitwärts bewegt werden, um eine daran befestigte Last punktgenau abzusetzen, so wird der gesamte Luftstrom seitlich zum Luftschiff ausgestoßen, so daß wiederum die gesamte Antriebsenergie für dieses Manöver zur Verfügung steht. Auf diese Weise kommt das Luftschiff mit einer relativ kleinbauenden Antriebsvorrichtung aus, was erhebliches Gewicht einspart. Damit kann das Luftschiff entsprechend mehr Lasten aufnehmen. Zusätzlich ergibt sich eine hervorragende Manövrierfähigkeit des Luftschiffs, da für alle Bewegungen des Luftschiffs jeweils die gesamte Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung zur Verfügung steht.

Um steuern zu können, durch welchen Auslaß bzw. durch welche Auslässe der Luftstrom das Luftschiff verlassen soll, ist es vorteilhaft, wenn in mindestens einem der Rohre mindestens ein Dosierelement vorgesehen ist. Damit können einzelne Auslässe durch das Dosierelement in ihrem Querschnitt verringert bzw. nahezu vollständig blockiert werden, so daß der Luftstrom zwangsweise über die verbleibenden Auslässe das Luftschiff verlassen muß. Durch Verringern des Querschnitts kann außerdem die Luftmenge sehr präzise zwischen unterschiedlichen Auslässen gesteuert werden, um präzise Manöver durchführen zu können.

Insbesondere bei Anordnung des Dosierelements im Bereich einer Verzweigung des Rohrsystems ist es günstig, wenn das Dosierelement außenseitig die Form eines axial halbierten Drehkörpers aufweist. Das Dosierelement wird dabei um die Achse des Drehkörpers verdreht, so daß die Außenkontur des Dosierelements an der Rohrinnenwandung anliegt oder zumindest nahe zu dieser geführt ist. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders präzise Führung des Luftstroms, so daß an den Auslässen eine relativ hohe Antriebsenergie zur Verfügung steht. Um den Luftstrom wahlweise an die unterschiedlichen Auslässe leiten zu können, ist es günstig, wenn das Rohrsystem Verzweigungen aufweist. Diese Verzweigungen können derart ausgebildet sein, daß sich das Rohr entsprechend einem Y-Stück in zwei Rohre aufspaltet. Alternativ ist auch daran gedacht, das Rohrsystem sternförmig auszubilden, so daß ein zentraler Strömungsraum gebildet ist, von dem aus sich Rohre in unterschiedliche Richtungen erstrecken. Vorzugsweise befinden sich im Bug- und Heckbereich des Luftschiffs jeweils derartige Verzweigungen, um das Luftschiff leicht drehen zu können.

Zur weiteren Gewichtseinsparung des Luftschiffs ist es gemäß Anspruch 2 vorteilhaft, wenn das Rohrsystem zumindest einen Teil des Traggerüsts bildet. Damit erfüllt das Rohrsystem eine Doppelfunktion, nämlich die Umlenkung des von der Antriebsvorrichtung erzeugten Luftstroms und die Abstützung der Hülle.

Zur Erzielung möglichst geringer Stellkräfte am Dosierelement ist es gemäß Anspruch 3 günstig, wenn das Dosierelement um eine zentral zum Rohr verlaufende Achse verdrehbar ist. Damit ist sichergestellt, daß der Luftstrom die Flächen des Dosierelements beidseits der Achse in etwa gleich stark belastet, so daß sich die vom Luftstrom auf das Dosierelement ausgeübten Momente gegenseitig aufheben. Die erforderlichen Stellkräfte bleiben daher entsprechend gering, so daß das Dosierelement mit ei nem kleinbauenden und damit leichten Stellmotor bewegt werden kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Dosierelements ergibt sich aus Anspruch 4. Dabei ist die Verzweigung in Form einer Durchdringung, also einer Verschmelzung zweier gekrümmter Rohre ausgebildet, die vorzugsweise gleichen Durchmesser und entgegengesetzt gleiche Krümmungen aufweisen. Das Dosierelement ist im Bereich der Schnittmenge beider Rohrvolumina vorgesehen und außenseitig an die Form der Schnittlinie beider gekrümmter Rohr- und Mantelflächen miteinander angepaßt. Diese Schnittlinie hat in etwa die Form einer Halbellipse, ist jedoch in Wirklichkeit eine Kurve vierter Ordnung. Das Dosierelement besitzt dabei eine Außenkontur, die durch Rotation dieser Schnittlinie um die gemeinsame Rohrachse beider gekrümmter Rohre entsteht. Von diesem Rotationskörper ist dabei nur eine axiale Hälfte vorgesehen, um entsprechend der Drehlage dieses Dosierelements die Luftströmung steuern zu können.

Eine bevorzugte Weiterbildung dieses Dosierelements ergibt sich aus Anspruch 5. Dabei ist das Dosierelement innenseitig in etwa an die Form des gekrümmten Rohres angepaßt, so daß das Dosierelement in einer Endlage eine Innenkontur besitzt, die die Verzweigung zu einem einzigen gekrümmten Rohr ergänzt. Die Luftströmung wird dabei optimal und praktisch ohne Turbulenzen wie in einem verzweigungsfreien, gekrümmten Rohr umgelenkt, so daß sich auf diese Weise die geringstmöglichen Strömungsverluste einstellen.

Gemäß Anspruch 6 ist es günstig, wenn ein weiteres Dosierelement von einer Klappe gebildet ist. Eine Klappe ist einfach zu erstellen und besitzt insbesondere ein besonders geringes Gewicht zum Absperren der Rohrleitung. Außerdem läßt sich eine Klappe kostengünstig herstellen.

Zur Erzielung einer einfachen Schwenkbarkeit der Klappe ist es gemäß Anspruch 7 vorteilhaft, wenn die Klappe in einem halbzylinder- bzw. halbkugelförmig erweiternden Raum des Rohres vorgesehen ist. Die Klappe ist dabei im wesentlichen rechteck- bzw. kreisförmig ausgebildet und liegt mit einer Hälfte seines Umfangs an der Halbzylinder- bzw. Halbkugelschale des Rohrsystems an.

Grundsätzlich können die Klappen an jeder beliebigen Stelle im Rohrsystem vorgesehen sein. Vorzugsweise sind sie gemäß Anspruch 8 im Bereich des Auslasses vorgesehen. Klappen im Bereich der Verzweigung erlauben eine turbolenzarme Umlenkung des Luftstroms, so daß sich auf diese Weise besonders geringe Strömungsverluste ergeben. Klappen im Bereich der Auslässe haben dagegen den Vorteil, daß diese im Bereich der Hülle des Luftschiffs vorgesehen sind und daher relativ leicht gewartet werden können.

Zur Erzielung einer optimalen Manövrierfähigkeit des Luftschiffs ist es gemäß Anspruch 9 günstig, wenn die Auslässe des Rohrsystems zumindest links-, rechts-, ober-, unter- und rückseitig zum Luftschiff vorgesehen sind. Damit kann der Luftstrom in jede beliebige Raumrichtung gedrückt werden, um das Luftschiff zu manövrieren. Mit diesem Luftschiff können somit auch Kunstflugfi guren wie beispielsweise Loopings geflogen werden. Durch die Auftriebswirkung des Traggases können diese Kunstflugfiguren auch sehr langsam geflogen werden, so daß auch untrainierte Personen in den Genuß eines Kunstfluges kommen können.

Zusätzlich ist es gemäß Anspruch 10 günstig, mindestens zwei, vorzugsweise mindestens vier der Auslässe im Bug- und Heckbereich des Luftschiffs vorzusehen. Auf diese Weise ist es einfach möglich, das Luftschiff durch entgegengesetzte Strömungsrichtungen des Luftstroms im Bug- und Heckbereich zu drehen.

Alternativ oder zusätzlich ist es gemäß Anspruch 11 vorteilhaft, wenn mindestens einer der Auslässe mit einem verdrehbaren Krümmer versehen ist. Mit Hilfe dieses Krümmers kann der Luftstrom in unterschiedliche Richtungen geleitet werden, ohne daß zusätzliche Dosierelemente vorzusehen sind. Vorzugsweise besitzt der Krümmer einen Krümmungswinkel von ca. 90°, so daß beispielsweise die seitlichen Auslässe eine Luftströmung nach vorne, hinten, oben und unten ermöglichen. Auf diese Weise kann das Rohrsystem erheblich vereinfacht und gleichzeitig die Anzahl der Dosierelemente reduziert werden.

Als Antriebsvorrichtung für das Luftschiff hat sich gemäß Anspruch 12 ein Strahltriebwerk bewährt. Ein Strahltriebwerk besitzt eine im Verhältnis zu seiner Baugröße und seinem Gewicht sehr hohe Antriebsleistung, so daß das erforderliche Gewicht für das Rohrsystem mehr als wettgemacht wird. Das Rohrsystem wird vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere einer Aluminiumlegierung erstellt, um den Temperaturen des Strahltriebwerks standzuhalten. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders effektive thermische Kopplung zwischen dem Rohrsystem und dem Traggas, so daß dieses durch eine Temperaturerhöhung einen zusätzlichen Auftrieb erfährt. Grundsätzlich ist auch daran gedacht, zum Heben einer schweren Last den Luftstrom zumindest teilweise nach unten zu richten, um die erforderliche Hebekraft zu erzeugen. Mit zunehmender Erwärmung des Traggases ergibt sich ein vermehrter Auftrieb des Luftschiffs, so daß der Luftstrom mehr und mehr heckseitig ausgestoßen werden kann, um das Luftschiff nach vorne zu treiben. Vorzugsweise ist das Strahltriebwerk im Bugbereich des Luftschiffs in etwa zentral zu dessen Längsachse angeordnet, um möglichst kurze Wege zu allen Auslässen zu gewährleisten. Zusätzlich ergibt sich dadurch der Vorteil, daß eine erhebliche Luftmenge im Bugbereich zentral angesaugt wird, was den Luftwiderstand des Luftschiffs wesentlich reduziert.

Um die thermische Belastung der Hülle klein zu halten, ist es gemäß Anspruch 13 günstig, wenn das Strahltriebwerk ein Mantelstrahltriebwerk ist. Ein Mantelstrahltriebwerk nutzt einen Teil des von seiner Gasturbine erzeugten Drehmoments zur Erzeugung eines an der Brennkammer außenseitig vorbeiströmenden Luftstroms. Dieser Luftstrom wird mit dem Abgasstrahl der Gasturbine vermischt, so daß die Temperatur des vom Mantelstrahltriebwerk abgegebenen Luftstroms relativ gering bleibt. Dies hat den Vorteil, daß das Rohrsystem einer entsprechend verringerten thermischen Belastung ausgesetzt ist und daher aus besonders leichten Materialien, insbesondere Verbundwerkstoffen erstellt werden kann. Vorzugsweise wird das Rohrsystem in diesem Fall von einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere mit Glas- oder Karbonfasern erstellt. Auf diese Weise ergibt sich eine weitere erhebliche Gewichtsreduktion des Luftschiffs, so daß dieses entsprechend größere Lasten aufnehmen kann.

Zur Erzielung einer effektiven Erwärmung des Traggases ist es gemäß Anspruch 14 günstig, wenn die Antriebsvorrichtung bzw. das Rohrsystem thermisch mit dem Traggas gekoppelt ist. Dies wird bevorzugt durch eine große Oberfläche des Rohrsystems erzielt.

Es ist gemäß Anspruch 15 vorteilhaft, wenn das Traggerüst Stützrohre aufweist, die zur Aufnahme von Ballast, komprimiertem Traggas bzw. Treibstoff vorgesehen sind. Auf diese Weise wird das Traggerüst zusätzlich zu den beschriebenen Aufgaben genutzt, so daß sich die Masse des Luftschiffs weiter verringert.

Zum möglichst effektiven Abstützen von Lasten ist es gemäß Anspruch 16 günstig, vorzugsweise mehrere Traggurte vorzusehen. Diese durchsetzen das Luftschiff vorzugsweise vertikal, um einen möglichst günstigen Angriff der Stützkräfte zu erzielen. Damit ergibt sich ein materialsparender und damit leichter Aufbau des Luftschiffs, so daß sich die Aufnahmekapazität für Lasten entsprechend erhöht.

Um die Traggurte möglichst materialsparend aufbauen zu können, ist es gemäß Anspruch 17 vorteilhaft, wenn diese unmittelbar am Rohrsystem angreifen. Dabei können die Traggurte schellenartig um ein Rohr, vorzugsweise das zentrale Rohr des Luftschiffs, herumgeführt sein. Auf diese Weise ergibt sich eine günstige, kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Rohr und dem Traggurt, wobei die Luftströmung im Rohr in keiner Weise behindert wird. Alternativ könnte der Traggurt auch durch das Rohr hindurchgeführt werden, so daß der Traggurt ausschließlich Zugkräfte übertragen muß. In diesem Fall kann der Traggurt noch materialsparender ausgebildet werden, um die Lastaufnahmekapazität des Luftschiffs zu erhöhen.

Der Erfindungsgegenstand wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, ohne den Schutzumgang zu beschränken.
Es zeigt:
1 eine Längsschnittdarstellung durch eine erste Ausführungsform eines Luftschiffs,
2 eine Querschnittsdarstellung durch das Luftschiff gemäß 1,
3 eine Längsschnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform eines Luftschiffs,
4 eine räumliche Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Dosierelements und
5 eine teilweise geschnittene räumliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Dosierelements.
Die 1 und 2 zeigen zugeordnete Schnittdarstellungen eines Luftschiffs 1, welches nicht den Erfindungsgegenstand beschreibt. Dabei sind die Proportionen zugunsten einer besseren Sichtbarkeit der relevanten Teile verändert sind. Das Luftschiff 1 besteht aus einem Traggerüst 2, welches eine gasdichte Hülle 3 stützt. Die Hülle 3 besteht aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial und ist insbesondere dehnungselastisch ausgebildet. Die Hülle 3 besitzt in etwa die Form eines Zylinders mit abgerundeten bzw. konisch verjüngten Enden. Alternativ ist auch an die Form eines Stromlinienkörpers gedacht, um einen möglichst geringen Luftwiderstand zu bieten.
Das Traggerüst 2 wird von einem zentralen Rohrsystem 4 gebildet, das aus mehreren Rohren 5 besteht. An diesen Rohren 5 sind zusätzliche Stützrohre 6 abgestützt, die eine stabile Abstützung der Hülle 3 ermöglichen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Hülle 3 die gewünschte, annähernd einem Stromlinienkörper entsprechende Form erhält.
Die Stützrohre 6 sind gruppenweise miteinander verbunden und dienen zur Aufnahme von Treibstoff 7, Traggas 8 bzw. Ballastwasser 9. Der Treibstoff 7 wird über eine schematisch angedeutete Pumpe 10 einer Antriebsvorrichtung 11 zugeführt. Die mit dem komprimierten Traggas 8 gefüllten Stützrohre 6 stehen über einem Kompressor 12 mit einem Innenraum 13 der Hülle 3 in Verbindung. Auf diese Weise kann das Traggas 8 aus dem Innenraum 13 heraus- bzw. in diesen hineingepumpt werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, den Auftrieb des Luftschiffs 1 in weiten Grenzen einzustellen. Eine weitere Gruppe der Stützrohre 6 ist über ein Ventil 14 mit einem Außenraum 15 verbunden. Über dieses Ventil 14 kann das Ballastwasser 9 abgelassen werden, um den Auftrieb zu erhöhen.
An den Stützrohren 6 sind Traggurte 16 festgelegt, die vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sind. Diese Traggurte 16 sorgen für eine Stabilisierung der Stützrohre 3 in Radialrichtung. Außerdem weisen diese Traggurte 16 Abstützungen 17 auf, an denen eine nicht dargestellte Kanzel bzw. eine zu transportierende Last festgelegt werden kann.
Alternativ oder zusätzlich sind Traggurte 16 vorgesehen, die das Luftschiff 1 vertikal durchsetzen. Diese Traggurte 16 sind endseitig an den Stützrollen 6 festgelegt und durchsetzen das zentrale Rohr 5 des Rohrsystems 4. Damit sind diese Traggurte 16 von der aufzunehmenden Last lediglich auf Zug beansprucht, so daß sie entsprechend materialsparend ausgebildet sein können. Die Traggurte 16 weisen Öffnungen 16' auf, um deren Gewicht zu reduzieren.
Als Antriebsvorrichtung 11 ist ein innerhalb des Luftschiffs 1 vorgesehenes Mantelstrom-Strahltriebwerk 18 vorgesehen. Dieses Strahltriebwerk 18 weist eine zentral gelagerte Welle 19 auf, die eine Gasturbine 20 mit einem Axialverdichter 21 verbindet. Zwischen der Gasturbine 20 und dem Axialverdichter 21 ist eine Brennkammer 22 vorgesehen, in der der Treibstoff 7, insbesondere Kerosin, eingespritzt und verbrannt wird. Durch die Verbrennung des Treibstoffs 7 ergibt sich eine beträchtliche Gasexpansion, wobei in etwa die Hälfte der Strömungsenergie des Gases zum Antrieb des Axialverdichters 21 genutzt wird. Zur Erzeugung der Mantelströmung ist die Welle 19 mit einem weiteren Verdichter 23 verbunden, der ebenfalls von der Gasturbine 20 angetrieben wird. Das aus der Gas- turbine 20 ausströmende heiße Gas wird mit dem vom Verdichter 23 erzeugten Mantelstrom gemischt, um dessen Temperatur klein zu halten. Durch einen nachgeordneten Verdrängungskörper 24 wird der Ausströmquerschnitt so weit verengt, daß sich eine schnelle Strömung des Gases und damit eine entsprechend große Schubwirkung ergibt.
Ausgangsseitig ist dem Mantelstrom-Strahltriebwerk 18 das Rohrsystem 14 nachgeschaltet, welches einen vom Mantelstrom-Strahltriebwerk 18 erzeugten Luftstrom leitet. Das Rohrsystem 4 besteht aus mehreren Rohren 5, von denen eines axial zum Strahltriebwerk 18 ausgerichtet ist. Dieses axiale Rohr 5 mündet in einen Verteilerraum 26, von dem aus in fünf Raumrichtungen Rohre 5 abgehen. Diese Rohre sind nach oben, unten, links, rechts sowie zum Heck 27 des Luftschiffs 1 gerichtet.
Die einzelnen Rohre 5 enden in Auslässen 28, in deren Bereich Klappen 29 vorgesehen sind. Diese Klappen 29 sind um Achsen 30 verschwenkbar gelagert. Die Achsen 30 verlaufen zentral durch die Klappen 29 und schneiden Achsen 31 der Rohre 5 rechtwinkelig. Im Bereich des Auslasses 28 ist das Rohr 5 halbzylinderförmig erweitert, so daß die Klappe 29 um 360° frei drehbar ist. Durch Verschwenken der Klappe 29 kann der Luftstrom umgelenkt bzw. nahezu vollständig blockiert werden. Auf diese Weise kann durch Einstellung der Klappenlage sowohl die Strömungsrichtung als auch die Strömungsstärke des austretenden Luftstroms eingestellt werden. Damit ist es möglich, den Luftstrom 25 an einen oder mehrere ausgewählte Auslässe 28 zu leiten. Es ist dabei nicht erforderlich, daß die Klappen 29 den Auslaß 28 vollständig blockieren, da eine geringe Leckluft jederzeit tolerierbar ist. Durch das relativ große Volumen des Rohrsystems kann bei allseitig geschlossenen Klappen ein Druck aufgebaut werden, der die Schubwirkung des jeweils eingesetzten Triebwerks kurzfristig für schnell notwendige Steuermanöver deutlich über treffen kann. Das Rohrsystem bildet dabei einen Druckbehälter.
Das Luftschiff 1 weist entsprechende Auslässe 28 sowohl im Bugbereich 32 als auch im Heckbereich 27 auf. Die Auslässe 28 sind gemäß 2 nach oben, unten und seitwärts gerichtet, um eine Manövrierbarkeit des Luftschiffs in allen Raumrichtungen zu ermöglichen. Auf diese Weise kann beispielsweise sehr leicht ein seitlicher Schub erzielt werden, durch den das Luftschiff 1 eine seitliche Positionsverlagerung vornimmt. Alternativ kann hierdurch auch die Wirkung eines Seitenwindes überwunden werden. Durch Einstellen der Klappen 29 in entgegengesetzte Richtungen ist es auch möglich, das Luftschiff 1 zu drehen, so daß mit dem Luftschiff 1 beliebige Manöver geflogen werden können. Ein Auslaß am Heck 27 dient hauptsächlich dem Vortrieb des Luftschiffs 1.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform des Luftschiffs 1, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile benennen. Im folgenden wird nur auf die Unterschiede zur Ausführungsform gemäß 1 eingegangen. Das Rohrsystem 4 weist mehrere Y-förmige Verzweigungen 33 auf, die im Gegensatz zum Verteilerraum 26 von je einer Durchdringung zweier gekrümmter Rohrstücke gebildet sind. Diese Verzweigungen 33 sind hintereinander angeordnet, um mehrere Auslässe 28 bedienen zu können. In diesen Verzweigungen 33 sind Dosierelemente 34 vorgesehen, durch die der Luftstrom 25 wahlweise in eines der beiden Zweigrohre 5 umgelenkt werden kann. Durch Wahl einer Mittelstellung des Dosierelements 34 ist es auch möglich, den Luftstrom 25 auf beide Zweigrohre 5 aufzuteilen und das Verhältnis der Luftströmungsstärke in beiden Zweigrohren 5 zu bestimmen. Im Bereich des Auslasses 28 weist jedes Rohr 5 einen Krümmer 35 auf, der um ein Drehgelenk 36 verdrehbar am Rohr 5 gehalten ist. Der Krümmer 35 ist dadurch um 360° verdrehbar abgestützt und besitzt eine Krümmung von etwa 90°. Damit kann der Luftstrom 25 entsprechend der Wahl des Drehwinkels des Krümmers 35 umgelenkt werden, um eine optimale Schubkraftwirkung in die gewünschte Richtung zu erzielen. Unmittelbar am Auslaß 27 ist außerdem ein Verdrängungskörper 24 axial verschiebbbar gehalten, der den triebwerksseitigen Verdrängungskörper 24 ersetzt und/oder unterstützt.
Ein Rohr 5 verläuft bis zum Heck 27 des Luftschiffs 1, um einen möglichst optimalen Vortrieb des Luftschiffs 1 zu gewährleisten. Es ist auch daran gedacht, die Merkmale der beiden Ausführungsformen gemäß den 1 und 2 zu kombinieren.
Im folgenden werden der Aufbau und die Funktion der Klappen 29 anhand der Explosionsdarstellung gemäß 4 näher erläutert. Das Rohr 5 besitzt in seinem Auslaßbereich 28 eine halbzylinderförmige Erweiterung 40, an deren Innenkontur 41 die Klappe 29 anliegt. Grundsätzlich ist es auch möglich, daß die Klappe 29 mit einem geringen Spalt von der Innenkontur 41 der Erweiterung 40 beabstandet ist, um eine leichtgängige Klappenbewegung zu erzielen. Die damit verbundene Leckluft ist in der Regel tolerierbar.
An der Erweiterung 40 sind Lager 42 zur Aufnahme der Klappen 29 vorgesehen. Damit ist eine präzise Drehlagerung der Klappe 29 realisiert. An der Klappe 29 sind beidendig Zahnräder 43 gehalten, die über Ritzel 44 mit einem Stellmotor 45 verbunden sind. Als Stellmotor 45 wird vorzugsweise ein Elektro-Getriebemotor eingesetzt. Durch den Stellmotor 45 werden die Ritzel 44 und damit die Zahnräder 43 verdreht, so daß auf diese Weise die Klappenstellung entsprechend eingestellt werden kann. Damit ist es möglich, sowohl die aus dem Auslaß 28 austretende Luftmenge als auch die Richtung des ausströmenden Luftstroms durch Einstellung des Drehwinkels der Klappe 29 zu bestimmen.
5 zeigt eine teilweise geschnittene Darstellung einer Y-förmigen Verzweigung 33 eines Rohres 5. Die Verzweigung 33 wird von einer Durchdringung, d.h. Verschmelzung zweier gekrümmter Rohrstücke gebildet. In dieser Verzweigung 33 ist das Dosierelement 34 verdrehbar gelagert. Zu diesem Zweck weist das Dosierelement 34 eine Stellwelle 50 auf, die das Rohr 5 durchdringt und mit dem Stellmotor 45 drehfest verbunden ist. Dieser Stellmotor 45 ist wiederum vorzugsweise als Elektro-Getriebemotor 45 ausgebildet.
Das Dosierelement 34 besitzt eine Außenkontur 51, die der Schnittlinie der beiden Teilrohre 5', 5'' entspricht. Diese Schnittlinie ist dabei um die Achse 31 des Rohres 5 rotiert. Von dem sich auf diese Weise ergebenden Rotationskörper wird lediglich ein Längsschnitt durch die Rohrachse 31 eingesetzt. Durch die rotationssymmetrische Außenkontur des Dosierelements 34 ergibt sich eine sehr einfache und gleichzeitig drehmomentarme Verstellbarkeit des Dosierelements 34. Die Stellwelle 50 ist fluchtend zur Rohrachse 31 ausgerichtet, so daß die Außenkontur 51 problemlos innerhalb der Verzweigung 33 verdreht werden kann. Der Radius r_D des Dosierelements 34 beträgt
wobei r_R dem Rohrradius und R_K dem Krümmungsradius des Rohres 5 entsprechen. z bedeutet dabei die z-Koordinate, die im Bereich zwischen 0 und
verläuft.
Das Dosierelement 34 weist eine Innenkontur 53 auf, die von der Außenkontur 51 abweicht. Die Innenkontur 52 ist derart ausgebildet, daß sie in den beiden Endlagen des Dosierelements 34 die Verzweigung 33 zu einem gekrümmmten Rohr 5 oder 5'' ergänzt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Innenkontur die Form einer Torus-Teilfläche aufweist. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß die Luftströmung mit möglichst geringem Druckverlust die Verzweigung 33 passieren kann, so daß die maximale Antriebsenergie für das Luftschiff 1 zur Verfügung steht.

1: Luftschiff
2: Traggerüst
3: Hülle
4: Rohrsystem
5: Rohr
5': Teilrohr
5'': Teilrohr
6: Stützrohr
7: Treibstoff
8: Traggas
9: Ballastwasser
10: Pumpe
11: Antriebsvorrichtung
12: Kompressor
13: Innenraum
14: Ventil
15: Außenraum
16: Traggurt
16': Öffnung
17: Abstützung
18: Mantelstrom-
: Strahltriebwerk
19: Welle
20: Gasturbine
21: Axialverdichter
22: Brennkammer
23: Verdichter
24: Verdrängungskörper
25: Luftstrom
26: Verteilerraum
27: Heck
28: Auslaß
29: Klappe
30: Klappenachse
31: Rohrachse
32: Bugbereich
33: Verzweiung
34: Dosierelement
35: Krümmer
36: Drehgelenk
40: Erweiterung
41: Innenkontur
42: Lager
43: Zahnrad
44: Ritzel
45: Stellmotor
50: Stellwelle
51: Außenkontur
52: Innenkontur
r_D: Radius des
: Dosierelements
r_R: Rohrradius
R_K: Krümmungsradius
z: Z-Koordinate

Claims

Luftschiff bestehend aus einem Traggerüst (2), welches eine Hülle (3) stützt, die mit einem Traggas (8) gefüllt ist, welches eine geringere Dichte als die umgebende Luft aufweist, wobei am Traggerüst (2) mindestens eine einen Luftstrom (25) erzeugende Antriebsvorrichtung (11) abgestützt ist, der ein den Luftstrom (25) leitendes Rohrsystem (4) nachgeordnet ist, welches den Luftstrom (25) über Rohre (5) mit Verzweigungen (26, 33) wahlweise an unterschiedliche Auslässe (28) des Rohrsystems (4) leitet, wobei im Bereich mindestens einer Verzweigung der Rohre (5) ein Dosierelement (34) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierelement (34) außenseitig die Form eines axial halbierten Drehkörpers aufweist.
Luftschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrsystem (4) zumindest einen Teil des Traggerüsts(2) bildet.
Luftschiff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierelement (34) um eine zentral zum Rohr (5) verlaufende Achse (30) verdrehbar ist.
Luftschiff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzweigung (26, 33) als Durchdringung zweier gekrümmter Rohre (5', 5'') ausgebildet ist und das Dosierelement (34) außenseitig an die Form der Schnittlinie beider gekrümmter Rohre (5', 5'') angepaßt ist.
Luftschiff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierelement (34) innenseitig in etwa der Form des gekrümmten Rohres (5', 5'') entspricht.
Luftschiff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Dosierelement von einer Klappe (29) gebildet ist.
Luftschiff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (29) in einem halbzylinder- oder halbkugelförmig erweiterten Raum des Rohres (5) vorgesehen ist.
Luftschiff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klappe (29) im Bereich des Auslasses (28) vorgesehen ist.
Luftschiff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (28) zumindest links-, rechts-, ober-, unter- und rückseitig zum Luftschiff (1) vorgesehen sind.
Luftschiff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Auslässe (28) gleich gerichtet im Bug- (32) und Heckbereich (27) vorgesehen sind.
Luftschiff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Auslässe (28) mit einem verdrehbaren Krümmer (35) versehen ist.
Luftschiff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (11) von mindestens einem Strahltriebwerk (18) gebildet ist.
Luftschiff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahltriebwerk (18) ein Mantelstrom-Strahltriebwerk (18) ist.
Luftschiff nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (11) und/oder das Rohrsystem (4) thermisch mit dem Traggas (8) gekoppelt ist/sind.
Luftschiff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggerüst (2) Stützrohre (6) aufweist, die zur Aufnahme von Ballast (9), komprimiertem Traggas (8) und/oder Treibstoff (7) vorgesehen sind.
Luftschiff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggerüst (2) zur Aufnahme einer Last mindestens einen Traggurt (16) aufweist.
Luftschiff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Traggurt (16) das Luftschiff (1) quer durchsetzt und mindestens eines der Rohre (5) des Rohrsystems (4) schellenartig umgreift oder durchsetzt.