DE10203431A1

DE10203431A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Transport von Gütern mittels eines Flugverbunds aus Aerostaten

Info

Publication number: DE10203431A1
Application number: DE10203431A
Authority: DE
Inventors: Jan Lesniak; Sebastian Motsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2003-08-07

Abstract

Ein Flugverbund (10) aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Aerostaten (16, 18, 20, 22, 24; 124) mit Antriebsmitteln (12) zur Fortbewegung des Flugverbundes (10) in horizontaler Richtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (12) nur an einem Teil (16) der Aerostaten vorgesehen sind. Der Flugverbund ist modular aufgebaut. Die Anzahl der Aerostaten ist entsprechend der Nutzlast wählbar.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Flugverbund aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Aerostaten mit Antriebsmitteln zur Fortbewegung des Flugverbundes in horizontaler Richtung. Der Begriff umfasst dabei alle Luftschiffe und Ballone, die sich im Gleichgewicht (Auftrieb = Gewicht) befinden können, unabhängig davon, ob sich das Luftschiff während des Flugs tatsächlich im Gleichgewicht befindet oder ob zusätzliche vertikale Kräfte oder Beschleunigungen wirken. Die Erfindung ist sowohl für den Modus "Leichter als Luft" und "As Light as Air" als auch für den Modus "Schwerer als Luft" geeignet.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Traggaskörper für Aerostaten zur Verwendung in einem Flugverbund und eine Rahmenkonstruktion zur Aufnahme eine Traggaskörpers. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Transport von Gütern oder Personen mittels eines Flugverbundes. Die Erfindung betrifft schließlich einen Luftschiffhafen zum Beherbergen von Luftschiffen und ein Verfahren zum Aushallen von Luftschiffen aus einem Luftschiffhafen.
Luftschiffe werden in neuerer Zeit auch zum Transport von Gütern verwendet. Dabei bieten Luftschiffe insbesondere dann einen Vorteil gegenüber anderen Transportmitteln, wie Lastkraftwagen, Bahn oder Flugzeugen, wenn es sich um sehr große und sehr schwere Güter handelt. Diese sind möglicherweise mit herkömmlichen Transportmitteln nicht mehr transportabel und müssen in Teile zerlegt, transportiert und vor Ort wieder aufgebaut werden. Insbesondere der interkontinentale Transport ist hierbei interessant. Die Flughöhe eines solchen Transport-Luftschiffs stellt sich dabei bei einem Kräftegleichgewicht ein, das im wesentlichen vom Auftrieb durch das Traggas und der Transportmasse bestimmt wird. Typische Transportmassen liegen im Bereich zwischen 0 und 1000 t.
Weitere Verwendungen von Luftschiffen beziehen sich auf den Transport von Personen, den Transport des Traggases oder das güterlose Fliegen zu Forschungs- oder Werbezwecken, sowie der militärischen Nutzung.

Stand der Technik

Ein Transport-Luftschiff ist beispielsweise in der DE 199 19 373 A1 offenbart. Das Luftschiff dient dem Frachttransport und wird ohne zu Landen über einer Ankerposition mittels Seilen und Winden zum Be- und Entladen verankert. Problematisch bei derartigen Luftschiffen ist es, daß der für den Transport notwendige Treibstoff verbrannt wird, was zu geringerem Gewicht führt. Dabei findet ein Gewichtsverlust bis zu einem Drittel des Transportgewichts statt, was zu erheblichen Problemen führt. Auch wird ein großer Teil der Last für den Transport von Treibstoff, statt Nutzlast aufgewendet.
Für das sogenannte Lastenausgleichsproblem wurden bisher verschiedene Lösungsmöglichkeiten vorgeschlagen, die wirtschaftlich jedoch vergleichsweise aufwendig sind. Diese Lösungsmöglichkeiten umfassen den Lastenausgleich durch Masseausgleich, zum Beispiel die Kondensierung von Traggas, wie sie in der DE 197 01 283 A1 beschrieben ist, oder Kondensierung von Wasser aus der Luft oder den Abgasen. Hierfür sind teure und schwere Gerätschaften notwendig die wiederum Energie benötigen und das Lastenausgleichsproblem somit vergrößern.
Es sind aber auch andere Lösungsmöglichkeiten bekannt. Aus der DE 42 13 087 C1 ist ein landgebundener Schwebezug für den Transport universeller Lasten im Fernverkehr bekannt. Der dort offenbarte Schwebezug ist an eine feste Strecke gebunden. Die Energieversorgung erfolgt über eine entlang der Strecke verlaufende Stromversorgung. Ein Lastenausgleichsproblem besteht somit nicht.
Das von der Firma Cargolifter AG, Frankfurt vorgestellte Modell mit der Bezeichnung CL 75 AC ist ein sphärischer Fesselballon mit einer Nutzlast von 75 t. Der Ballon wird mit maximal 70 km/h relativ zum Wind von einem Helikopter, LKW oder Schiff gezogen. Insbesondere durch die kugelförmige Ballonform und den Angriffspunkt außerhalb des zwischen Ballon und Fracht liegenden Schwerpunkts sind nur geringe Geschwindigkeiten möglich. Bei Verwendung mit einem LKW oder Schiff ist man an vorgegebene Reiserouten gebunden. Die Reichweite bei Zug mittels Helikopter ist bezüglich des Reiseziels und bezüglich der Reisehöhe stark begrenzt. Das dort vorgestellte System weist zudem einen außerordentlich hohen Energiebedarf auf, der die Wirtschaftlichkeit stark beeinflußt. Es ist daher entsprechend seinem Namen eher als Kran, als als echtes Transportmittel für Langstrecken geeignet. Entsprechend dient der Zug mittels Helikopter nur zum Transferieren von einem Einsatzort zum nächsten und nicht zum Transport von Gütern.
Das mit "Skycat 20" bezeichnete Luftschiff-Flugzeug-Hybrid der Firma Airship Technologies Group, Bedford, England weist einen Traggaskörper und Dieselmotorangetriebene Propeller auf. Für den Betrieb der Dieselmotoren wird ebenfalls eine beträchtliche Menge Diesel benötigt, durch welche sich die maximale Nutzlast reduziert. Das beschriebene Modell benötigt extrem lange Start- und Landebahnen.
In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 101 55 993.3 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transport von Gütern mittels spindelförmiger, ellipsoider oder stromlinienförmiger Aerostaten beschrieben, bei welchen die Güter mittels des Aerostaten angehoben werden und mittels zum Beispiel eines Flugzeugs durch Schleppen fortbewegt werden. Die dort beschriebene Erfindung hat unter anderem den Vorteil, daß kein Lastenausgleich bei Treibstoffverbrauch vorgenommen werden muß. Die Erfindung arbeitet aber aufgrund des geringen Überlappungsbereichs zwischen Flugzeuggeschwindigkeit und Geschwindigkeit des Aerostaten nur mit gestreckten Aerostaten, die spindelförmig, ellipsoid oder stromlinienförmig ausgebildet sind. Kugelförmige Aerostaten, die groß genug sind, um Schwerlasten zu transportieren, haben keine ausreichend aerodynamische Form. Sie würden aufgrund der bei hohen Geschwindigkeiten erfolgenden Verformung bersten oder einen so hohen Energiebedarf haben, daß sie nicht in ökonomisch sinnvoller Weise eingesetzt werden könnten.
Kugelförmige Aerostaten sind jedoch im Gegensatz zu den oben aufgeführten gestreckten Aerostaten kostengünstiger herzustellen und einfacher zu handhaben.
Weiterhin sind für den Transport von Schwerlasten sehr große Aerostaten erforderlich. Die erforderliche Größe ist nur mit großem Aufwand herzustellen. Die Betriebskosten sind beträchtlich und die Einsatzmöglichkeiten begrenzt.
Aus der DE 201 02 509 U1 ist ein "Zwillings-Luftschiff" bekannt, welches ein Oberschiff mittels eines festen Gestänges mit einem Unterschiff verbindet. Beide Luftschiffe haben eigene Antriebe und eigene Treibstoffversorgungen. Durch eine solche Konstruktion soll sich die transportierbare Last vergrößern. Die Konstruktion ist praktisch jedoch nicht realisierbar.
In der DE 36 33 143 A1 ist ein Ökologisches Lufttransportsystem beschrieben, bei welchem eine Mehrzahl von Starrluftschiffen mit eigenem Antrieb miteinander verbunden werden. Ein zusätzlicher Antrieb soll durch Wind erfolgen. Bei diesem Flugverbund ist der wirtschaftliche Aufwand für die transportierbare Nutzlast hoch. Antriebe und Konstruktionsteile sind teuer und schwer. Der Transport kann weiterhin nur bei geringer Reisegeschwindigkeit erfolgen, da bei der beschriebenen Geometrie ein hoher Luftwiderstand vorliegt.
Auf der Internet-Seite "http:/ / www.isd.uni-stuttgart.de/lotte/halp/paper/paper.htm" wurde am 5.12.2001 ein "Airworm" beschrieben. Der Airworm besteht aus einer Mehrzahl von flexibel aneinander gekoppelten Aerostaten, welche jede mit einem eigenen Antrieb ausgestattet sind. Der vorderste und hinterste Aerostat des Airworms hat dabei eine aerodynamisch günstige Form. Die übrigen Aerostaten sind zylindrisch geformt. Ein Lastentransport oder ein geschlepptes Luftschiff ist in der Veröffentlichung nicht beschrieben.
Nachteilig bei allen beschriebenen Lösungen ist es, daß die zu transportierende Masse für jedes Luftschiff festgelegt ist. Wenn Güter mit geringerer Masse transportiert werden sollen, so erfolgt der Lastenausgleich durch Mitnahme von Wasser oder anderen Gewichten.

Offenbarung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der schwere oder große Güter über lange Strecken wirtschaftlich transportiert werden können. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, das Ein- und Aushallen von Luftschiffen zu erleichtern und sicherer zu machen. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zu schaffen, mit der Lasten unterschiedlicher Größe und unterschiedlichen Gewichts besonders günstig transportiert werden können. Weiterhin soll eine technisch effizient realisierbare Variante eines Luftschiffs geschaffen werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antriebsmittel nur an einem Teil der Aerostaten vorgesehen sind. Dadurch wird der Flugverbund kostengünstiger. Der Betrieb und die Steuerung der Antriebsmittel ist einfacher und die Anordnung ist durch die geringer Anzahl an Antriebsmitteln leichter als bekannte Anordnungen. Außerdem erlauben antriebslose Aerostaten die Anordnung in quasi beliebigen Formen, was eine aerodynamische Optimierung der Außenform ermöglicht. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit erhöht.
Die Verwendung eines Flugverbunds aus einer Mehrzahl von Aerostaten hat weiterhin den Vorteil, daß jeder Aerostat für die gleiche Nutzlast einen geringeren Druck als ein einziger Aerostat aufweisen muß, um den Belastungen stand zu halten. Das Oberfläche/Volumen-Verhältnis wird verbessert. Die auf diese Weise verwendeten, vergleichsweise kleinen Aerostaten sind leichter zu handhaben, einfacher und kostengünstiger herzustellen und weisen in der Summe ein geringeres Gewicht auf, als ein großer Aerostat mit der gleichen Tragkraft. Durch die geringere Belastung bei verringertem Volumen kann das Hüllenmaterial leichter ausgeführt werden. Das Verhältnis zwischen Volumen und Oberfläche kann dabei so gestaltet werden, daß das Gesamtgewicht möglichst gering ist.
Bei Verwendung eines solchen Flugverbunds führt der Ausfall eines Traggaskörpers nicht zwangsläufig zum Ende der Mission. Traggaserwärmung, Zusatz von Traggas und Expansion der Traggaskörper sowie die Nutzung aerodynamischer Kräfte können zur Kompensation des Auftriebsverlustes eingesetzt werden. Auch die Hülle der leckenden Zelle kann unter Umständen abgeworfen werden um das Gewicht weiter zu reduzieren. Da die antriebslosen Aerostaten geschleppt werden, kann bei ihnen auf Leitwerke verzichtet werden.
Die Antriebsmittel können ein Flugzeug sein, welches mit einem oder mehreren der Aerostaten derart verbunden ist, daß eine Kraftübertragung in horizontaler Richtung ermöglicht wird. Es gibt einen Geschwindigkeitsbereich, der sowohl für Flugzeuge als auch für Aerostaten geeignet ist. Für letztere ist dies der obere Geschwindigkeitsbereich, für Flugzeuge der untere Geschwindigkeitsbereich. Entsprechend eignen sich für das Verfahren besonders langsam fliegende Flugzeuge wie Senkrechtstarter, Doppeldecker oder Turboprop angetriebene Flugzeuge. Für den Flugverbund mit weiteren Aerostaten sind Formen besonders gut geeignet, die zusammen einen niedrigen Luftwiderstand haben. Die Reisegeschwindigkeit und damit der Frachtdurchsatz wird durch das Schleppen mittels eines Flugzeugs oder dergleichen im allgemeinen erhöht. Dadurch erhöht sich die Wirtschaftlichkeit.
Durch die Herstellung eines Schleppverbunds werden die Antriebsmittel von den Hebemitteln getrennt. Das Luftschiff braucht keinen Treibstoff mehr für den Antrieb mitzuführen. Dementsprechend braucht auch kein Lastenausgleich mehr stattzufinden. Weiterhin kann die gewonnene Traglastkapazität für Nutzlast verwendet werden. Dadurch erhöht sich die Wirtschaftlichkeit eines Fluges. Es sind keine Motoren oder Turbinen als Antriebsaggregate erforderlich, wodurch sich ebenfalls die maximale Nutzlast vergrößert. Ein solcher Schleppverbund ist insbesondere auch für Langstreckenflüge besonders gut geeignet. Das Flugzeug kann den aerodynamischen Auftrieb zum Heben des Treibstoffs nutzen. Der Verbund ist insbesondere auch für das unbeladene Umsetzen von Luftschiffen oder anderen Aerostaten von einem Arbeitsgebiet zu einer anderen Region geeignet.
Die Antriebsmittel können aber auch in Form eines Motors oder einer Turbine direkt an einem oder mehreren Aerostaten vorgesehen sein. Dies entspricht dem Schleppen der antriebslosen Aerostaten mittels eines Aerostaten. Bei dieser Anordnung entfallen Probleme beim Anschleppen und Beschleunigen der Aerostaten, wie dies bei einem Flugzeug der Fall wäre. Die Probleme gründen sich überwiegend auf dem geringen Geschwindigkeitsüberlappungsbereich von Aerostaten und Flugzeugen. Hat der Flugverbund eine ausreichend hohe Geschwindigkeit, so besteht immer noch die Möglichkeit des Verbindens mit einem Flugzeug. Ein Antrieb am Aerostaten macht weiterhin Sinn, wenn dieser im "Schwerer als Luft"-Modus arbeitet und aerodynamische oder andere Auftriebskräfte benötigt.
In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Flugverbund modular aufgebaut und die Anzahl der Aerostaten ist veränderbar. Dann ist die Anzahl der Aerostaten für jeden einzelnen Transportvorgang an den für die jeweilige Nutzlast benötigten Auftrieb anpassbar. Je nach Gewicht des Transportgutes können also mehr oder weniger Aerostaten in den Flugverbund eingebunden werden. Der modulare Aufbau ermöglicht die Anpassung an die Anforderungen des Transportgutes. Nutzlose Last zum Lastenausgleich braucht nicht mitgeführt werden. Die Reibung und somit der c_w-Wert kann durch Oberfächenreduktion verhindert werden. Entsprechend wird vor dem Anheben der Güter vorzugsweise eine Auswahl der Größe, Form und Anzahl der den Flugverbund bildenden Aerostaten vorgenommen. Große Aerostaten und eine hohe Anzahl von Aerostaten werden verwendet, wenn viele Güter oder schweres Transportgut zu transportieren sind. Die Form der Aerostaten richtet sich nach ihrer Lage im Flugverbund, nach den aerodynamischen Gegebenheiten und nach der Reisehöhe. Dabei werden auch die Möglichkeiten bei der Herstellung der Aerostaten zu berücksichtigen sein.
Das Ein- und Aushallen des Flugverbundes kann vereinfacht werden, indem die Aerostaten einzeln bewegt werden und erst später zusammengesetzt. Dadurch werden die z. B. durch Wind verursachten Kräfte gering gehalten. Auch ist es möglich kleinere Hallen für die Aerostaten vorzusehen, die ebenfalls einfacher aufgebaut und kostengünstiger sind. Die einzelnen Module können für unterschiedliche Zwecke, beispielsweise als Kran oder zum Langstreckentransport einschließlich dem Transport von Gütern am Boden, eingesetzt werden. Durch Austausch von einzelnen Modulen können diese gewartet oder repariert werden, ohne daß der gesamte Flugverbund still liegt. Auch der Ersatz von einzelnen Modulen zum Beispiel bei Beschädigung ist einfacher und kostengünstiger als die Reparatur herkömmlicher Luftschiffe.
Vorzugsweise sind an dem Flugverbund Mittel zum Anheben und Transportieren von Gütern und/oder Personen vorgesehen. Der Flugverbund eignet sich aber auch ohne Transportmittel zu Forschungs- oder Werbezwecken.
Die Aerostaten können Verbindungsmittel in Form jeweils eines Rahmens oder einer Seilkonstruktion aufweisen. Eine Rahmenkonstruktion kann sowohl Zug-, Druck und Querkräfte übertragen, als auch Momente. Seile können nur Zugkräfte übertragen. Bei Verwendung von Seilkonstruktionen haben die Traggaskörper der Aerostaten daher vorzugsweise die Gestalt von Freiformflächen, welche sich im Wechselspiel von Innendruck/Außendruck und Membranespannung ergibt. Im einfachsten Fall ist dies eine Kugel für einen nicht belasteten Ballon. Mehrere Ballone würden die Gestalt einer Seifenblasentraube annehmen. Die Traggaskörper können die Form von Ballonen aus flexibler Folie mit einer inneren Verspannung oder Verstrebung aufweisen. Es sind aber auch andere Formen, wie Würfel, Pyramiden oder dergleichen verwendbar, solange sie nicht zu weit von der Kugelgestalt abweichen. Die Seilkonstruktion ist leicht und bietet daher den Vorteil eines verbesserten Traggas zu Nutzlast-Verhältnisses.
Alternativ können Rahmen vorgesehen sein, die an miteinander korrespondierenden Befestigungspunkten miteinander verbindbar sind. Eine solche Rahmenkonstruktion ist auch eine Leichtbaukonstruktion aber schwerer als eine Seilkonstruktion. Sie bietet den Vorteil, daß eine höhere Packungsdichte durch zum Beispiel würfelförmige Traggaskörper erreicht werden kann. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit höherer Fluggeschwindigkeit, da höhere Formstabilität eine verbesserte aerodynamische Form gewährleistet. Ein oder mehrere Nutzlastbehälter oder eine Nutzlast kann an den Rahmen der Aerostaten anbringbar sein. Dabei kann der Nutzlastbehälter oder die Nutzlast am Rahmen hängend angeordnet sein. Vorzugsweise ist eine Kabine mit einer Steuer- und Kommunikationseinheit an dem Nutzlastbehälter angeordnet. Unterhalb der Nutzlast oder des Nutzlastbehälters befinden sich vorzugsweise Kufen oder Räder, die gefedert sein können. Kufen sind allgemein die kostengünstigere Lösung. Wenn der Nutzlastbehälter mit den Rädern auf dem Boden unabhängig von den Aerostaten fortbewegbar ist, wird die Bewegung der Nutzlast zu ihrem endgültigen Zielort ohne Umladen ermöglicht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Gesamtheit der Aerostaten eine aerodynamisch optimierte Außenform auf. Die Form der einzelnen Aerostaten braucht dabei nicht notwendigerweise eine aerodynamisch günstige Form aufweisen, sondern kann zum Beispiel würfelförmig ausgebildet sein. Die Anpassung der Form des Flugverbunds ist statisch oder dynamisch durch Änderung der Form einzelner Traggaskörper möglich. Die Änderung kann durch gezielte Krafteinwirkung erfolgen. Bei der statischen Anpassung erfolgt die Zusammensetzung der Traggaskörper bei der Montage entsprechend dem Volumen und dem Gewicht des Frachtguts vor der Mission zu einer festen Konfiguration. Bei der dynamischen Anpassung wird die Form an die jeweiligen Flugbedingungen, insbesondere an die Geschwindigkeit ohne Änderung des Aufbaus der Gesamtkonfiguration angepasst. Durch den physischen Aufbau (statisch) wird die Voraussetzung für die dynamische Anpassung gegeben. Zur dynamischen Anpassung an die Bedingungen können einerseits Aktuatoren (wie zum Beispiel gezielte Längenänderung von Seilzügen) oder andererseits ein zentraler Gasaustausch mit einzeln ansteuerbaren Verbindungen der Traggaskörper verwendet werden. Durch die Verbindung von vielen kleineren Blimps können so Formen geschaffen werden, die bisher mit Blimps nicht möglich waren und die Formen an die äußeren Bedingungen angepasst werden.
Der Nutzlastbehälter ist dabei in einer besonders bevorzugten, weiteren Ausgestaltung der Erfindung in diese Außenform integriert. Die Aerostaten können um den Nutzlastbehälter herum angeordnet sein und verringern so den Luftwiderstand des Flugverbunds. Ein verringerter Luftwiderstand führt zu geringerem Energieverbrauch und ermöglicht höhere Geschwindigkeiten. Dies ist bei bekannten Blimps und halbstarren Luftschiffen, z. B. Kielluftschiffen, praktisch unmöglich. Es sind besonders solche Aerostaten geeignet, deren Hüllen sich entsprechend den wirkenden Kräften verformen können, die also nicht starr sind. Durch die Verformung wird ein besonders guter Widerstandsbeiwert erreicht. Bei einem Flugverbund, bei dem sich die Aerostaten nicht nahtlos aneinanderfügen, können Maßnahmen zur Verbesserung des aerodynamischen Widerstandsverhaltens ergriffen werden. Dabei können Klaffungen mit Membranen überspannt werden. Insbesondere bei Traggaskörpern mit einer ausreichenden Steifheit kann die optimierte Außenform, zum Beispiel Stromlinienform erzwungen werden.
Zur Optimierung des Luftwiderstands können die vordersten Aerostaten des Flugverbunds einen sich nach vorne verringernden Querschnitt aufweisen. Es kann weiterhin vor dem oder den vordersten Aerostaten des Flugverbunds ein Schild angeordnet sein.
Die Aerostaten können gruppenweise hintereinander angeordnet sein und zwei oder mehr solcher Gruppen neben- oder untereinander angeordnet sein. Jede dieser Gruppen kann über ihren jeweils vordersten Aerostat mit dem unabhängigen Flugobjekt verbunden sein. Die einzelnen Gruppenglieder können jeweils mit dem davorliegenden und dem dahinterliegenden Gruppenglied verbunden sein. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise derart, daß eine Kraftübertragung der Zugkräfte erfolgt.
Es können elektrisch wirkende Antriebs-Aggregate vorgesehen sein. Solche oder andere zusätzliche Antriebs-Aggregate ermöglichen die erdgebundene, präzisere Ansteuerung an den Belade- und Empfangsort. Die Stromversorgung kann dabei auch von einem Schleppflugzeug ausgehen. Sie kann weiterhin vom Boden per Seil oder von einem Ankermast aus erfolgen.
Es können Tragflächenkonstruktionen an einem oder mehreren der Aerostaten, mit denen ein Auftrieb zusätzlich zum Auftrieb des Traggases bewirkbar ist angebracht sein. Weiterhin können Mittel zur Fernsteuerung vorgesehen sein. Diese ermöglichen den unbemannten Betrieb des Flugverbunds.
Vorzugsweise ist der Rahmen an seinen Verbindungsflächen flexibel. Das hat den Vorteil, daß im Kurvenflug oder bei Höhenänderungen eine geringere Gegenwindangriffsfläche vorliegt, als zum Beispiel bei starren Luftschiffen. Umgekehrt kann ein solcher Flugverbund gebremst werden, indem ihm eine S- oder Spiralform aufgezwungen wird.
Durch das sogenannte MUNK-Moment wird speziell das Heck des Flugverbunds abgelenkt. Das MUNK-Moment entsteht durch die erzeugte Wirbelstraße. Daher benötigen gerkömmliche Luftschiffe Heckruder, verteilte Antriebe und dergleichen. Um auf elastisch auf veränderte Randbedingungen reagieren zu können, zum Beispiel auf kritische Kraftspitzen, wie ein Biegemoment, können mittels einer Seilkonstruktion gezielt Kräfte durch Verkürzung oder Verlängerung der Seile ausgeübt werden. Dadurch werden Unfälle vermieden und Restriktionen bei Konstruktion, Bau und Betrieb von Luftschiffen abgebaut. Dies ist für einen mehrreihigen, modularen Flugverbund von besonderer Bedeutung. Anisotropen Randbedingungen (Druckschwankungen, verursacht durch die Wirbelstraße) wird durch einen anisotropen Kraftfluß begegnet, so daß die gewünschte Auslenkung einzelner Aerostaten erreicht wird.
Die Aerostaten können Traggaskörper aus einem semiflexiblen Kunststoff, etwa Kohleverbundfaserstoff, umfassen. Die Traggaskörper können weiterhin wenigstens teilweise aus elastischer, flexibler Folie bestehen. Es ist ausreichend, einen Traggaskörper nur an einigen Seiten aus semiflexiblen Kunststoff zu gestalten um eine ausreichende Steifigkeit zu erreichen. Die übrigen Seiten können dann zum Beispiel aus flexibler Folie bestehen. Innerhalb der Traggaskörper kann eine innere Verspannung oder Verstrebung vorgesehen sein. Dadurch können Zugkräfte ausgeübt werden, die eine Volumenanpassung ermöglichen und die Folienspannung in einem vorgesehenen Bereich halten.
Weiterhin kann ein Seilzugsystem vorgesehen sein, mit dem mittels einer Seillängenanpassung der Volumenausgleich bei Außendruckänderungen ermöglicht wird. Die Aerostaten können auch Traggaskörper aus elastischem Material umfassen, welches wenigstens einen Teil des Volumenausgleichs bei Außendruckänderungen ermöglicht. Die Aerostaten können weiterhin Traggaskörper umfassen, bei denen der Volumenausgleich bei Außendruckänderungen wenigstens teilweise über eine Geometrieänderung erfolgt. Da die Traggaskörper bei einem Flugverbund klein gestaltet werden können, sind die Volumenänderungen durch Außendruckänderungen zum Beispiel bei Höhenänderungen erheblich geringer als bei großen Luftschiffen. Die Volumenänderungen brauchen dann nicht durch Ballonetts kompensiert werden, sondern können durch Materialeigenschaften, geometrische Ausgestaltung und dergleichen ausgeglichen werden.
Es kann aber auch nur ein Teil der Aerostaten mit Ballonetts ausgestattet sein. Dann werden die Außendruckänderungen bei den übrigen Traggaskörpern durch Traggasaustausch mit diesen Aerostaten kompensiert. Insgesamt wird dann immer noch ein beträchtlicher Teil des durch Ballonetts verursachten Gewichts und der Kosten eingespart.
Das Auf- und Abwickeln von Seil mit flexiblen Traggaskörpern erlaubt dabei eine erhebliche reversible Deformation. Das Konstruktionsprinzip für einen seilbasierten Flugverbund besteht in der sinnvollen Generierung von Körpern mit Freiflächen, was eine Minimierung des minimalen erforderlichen Innendrucks zur Folge hat. Eine Steigerung der Systemsteifheit führt dagegen zu höherem Gewicht und damit zu einer Senkung der Tragkraft, aber auch zu einer höheren maximalen Geschwindigkeit.
Vorzugsweise sind die Aerostaten mit optimierter Packungsdichte angeordnet. Solche Packungsdichten sind von Kristallgitterstrukturen bekannt.
Das Traggas kann ein Helium-Wasserstoff-Gemisch sein. Aufgrund des mit Wasserstoff verbundenen Brandrisikos wird oft von der Verwendung von Helium als Traggas ausgegangen. Die Entflammbarkeit hängt aber unter anderem von der Wasserstoffkonzentration ab. Die Verwendung eines Gemischs mit geringer Wasserstoffkonzentration ist insbesondere bei kleinen Traggaskörpern kaum mit einem Risiko verbunden, bietet aber erhebliche wirtschaftliche Vorteile. So ist Wasserstoff kostengünstiger als Helium und weist eine höhere Tragkraft auf. Der Traggasbedarf und damit die Kosten können auf diese Weise ohne bauliche Veränderungen gesenkt werden. Das Mischverhältnis hängt u. a. von Einflußgrößen wie Temperatur, Druck, Sauerstoffkonzentration der umgebenden Luft sowie Konvektionsbedingungen ab. Zur Vermeidung von Entflammbarkeit sind die Veränderungen dieser Einflußgrößen zu berücksichtigen.
Für die Aerostaten können wenigstens drei verschiedene Traggaskörperformen vorgesehen sein, die abhängig von ihrer Lage relativ zu den übrigen Aerostaten auswählbar sind. Weiterhin kann eine Schleppaufhängung am mittleren Träger der Rahmenkonstruktion vorgesehen ist. Die Aerostaten können über fixierbare Gelenke miteinander verbindbar sein.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Verfahren zum Transport von Gütern oder Personen mittels eines Flugverbundes welches folgende Schritte umfasst:

a) Bestimmen der Nutzlast,
b) Auswählen einer für die Nutzlast erforderlichen Anzahl von Aerostaten,
c) Verbinden der ausgewählten Aerostaten und
d) Anheben und Fortbewegen des Flugverbundes mit der Nutzlast.

Dabei kann vor dem Anheben der Güter eine Auswahl der Größe und Form der den Flugverbund bildenden Aerostaten vorgenommen werden. Weiterhin können beim Anheben der Güter zusätzlich zu den Auftriebskräften durch das Traggas der Aerostaten weitere vertikale Kräfte aufgewendet werden. Zum Feinausgleich kann eine eine im Vergleich zur Tragkraft geringfügige Menge Ballast mitgeführt werden. Dies ist sinnvoll, wenn die Tragkraft des Aerostaten das Nutzlastgewicht übersteigt, aber die nächst mögliche, kleinere Anzahl an Aerostaten nicht ausreichend ist.
Wenn das Traggas vor dem Start erwärmt wird oder während des Fluges komprimiert, kondensiert oder gekühlt wird, kann die Volumendifferenz bei Steigflug gering gehalten werden. Grundsätzlich kann auch ein anderer Volumenausgleich bei Außendruckänderung vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch mit einem Luftschiffhafen zum Beherbergen von Luftschiffen gelöst, der wenigstens teilweise im Erdboden versenkt ist. Ein solcher Luftschiffhafen ist den Kräften, die durch Wind verursacht werden nicht so sehr ausgesetzt, wie eine vollständig über dem Boden liegende Halle. Dies ist insbesondere bei Sturm von Bedeutung. An den Seitenwänden kann der Bodenaushub angelagert werden. Der Bodenaushub reduziert die Windlast auf den Seitenwänden, druckt und belastet sie aber auch, so daß die Seiten zusätzlich gestützt werden. Weiterhin können Stützen zum Ableiten von Zugkräften an Seilhalterungen eines Seilzugsystems vorgesehen sein. Den Bodenaushub an den Seitenwänden anzulagern hat weiterhin den Vorteil geringer Kosten durch Vermeidung von Transport.
Der Hafen kann homogen in die bestehende Landschaft einbezogen werden, ohne als Artefakt zu erscheinen.
Vorzugsweise ist die Überdachung derart bewegbar, daß ein Luftschiff vertikal nach oben aushallbar ist. Ein Luftschiff kann aber auch in horizontaler Richtung oder schräg nach oben aushallbar sein. Vertikales Ein- und Aushallen ist bei langgestreckten Luftschiffen schneller möglich als horizontales. Dadurch ist die Zeit der Windeinwirkung vermindert. Weiterhin wird durch die Verkleinerung des Vorhersagezeitraumes die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Wettervorhersagen erhöht. Durch das vertikale Ein- und Aushallen ist ein passives Ein- bzw. Aushallen möglich. Triebwerke müssen auf diese Weise nicht unbedingt verwendet werden.
Seilzüge zur Unterstützung des Ein- und Aushallens können vorgesehen sein. Das Ein- und Aushallen bei Windeinwirkung auf das Luftschiff ist dadurch steuerbar und Unfälle können vermieden werden. Die Seilzüge können entsprechend flexibel verankert werden. Eine aktive Steuerung wird durch den Einsatz von Seilwinden erreicht.
Das Seilzugsystem kann über eine Rollenkonstruktion in der Seitenwand und im Boden verankert sein. Dadurch wird bei vertikalem Aushallen der Haltewinkel auch am obersten Punkt flach gehalten. Dies erhöht die Stabilität des ausgehallten aber noch nicht vom Seil gelösten Luftschiffs.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Zwei Ausführungsbeispiele sind anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Flugverbund mit fünf Rahmen-Modulen und einem Flugzeug als Antrieb.
Fig. 2 zeigt einen Flugverbund mit zehn Rahmen-Modulen in zwei Gruppen und einem Flugzeug als Antrieb mit unterschiedlichen Endmodulen.
Fig. 3 zeigt einen Flugverbund aus zwanzig Modulen in vier Gruppen jeweils über- und nebeneinander.
Fig. 4 ist eine Vorderansicht des Flugverbundes aus Fig. 3.
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch ein Rahmen-Modul.
Fig. 6 zeigt einen Flugverbund aus Rahmen-Modulen mit optimierter Außenform und integriertem Nutzlastbehälter.
Fig. 7 zeigt einen Flugverbund aus vier Ballonen mit Seilkonstruktion.
Fig. 8 zeigt einen Ballon aus Fig. 7 im Detail.
Fig. 9 ist eine Draufsicht auf den Flugverbund aus Fig. 7 bei geradem Flug.
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf den Flugverbund aus Fig. 7 bei Kurvenflug.
Fig. 11 zeigt einen Flugverbund ohne Antrieb in Entladestellung.
Fig. 12 zeigt einen Flugverbund ohne Antrieb in einem vertieften Luftschiffhafen.
Fig. 13 zeigt den Flugverbund aus Fig. 12 beim vertikalen Aushallen.
Fig. 14 ist eine Draufsicht auf einen Luftschiffhafen mit einem Luftschiff beim Einhallen

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein Flugverbund 10 gezeigt. Der Flugverbund 10 wird von einem Flugzeug 12 als Antrieb mittels einer Seilverbindung 14 geschleppt. Das Flugzeug hat einen Turboprop-Antrieb. Das Schleppseil dient neben der Kraftübertragung auch zur Energie- und Datenübertragung auf die übrigen Teile des Flugverbunds. Der Flugverbund 10 umfasst weiterhin fünf Aerostaten 16, 18, 20, 22 und 24. Die Aerostaten weisen Traggaskörper 26 auf, die mit einer Rahmenkonstruktion 28 verbunden sind. Die Verbindungsstellen zwischen den Rahmenteilen der Rahmenkonstruktion 28 bzw. zwischen den Traggaskörpern 26 sind in Grenzen flexibel ausgestaltet. Die Aerostaten sind in Flugrichtung hintereinander angeordnet. Der in Flugrichtung vorderste Aerostat 16 und der hinterste Aerostat 24 sind identisch ausgebildet. Sie sind beide nach außen hin verjüngt, so daß sich eine abgerundete "Nase" 30 bildet. Dadurch verringert sich der Luftwiderstand der Anordnung. Die Nase 32 des Aerostat 24 zeigt nach hinten. Entsprechend können ein Bugmodul 16, Heckmodul 24 und Mittelmodule 18, 22 und 24 unterschieden werden. Das Schleppseil 14 erstreckt sich durch sämtliche Traggaskörper des Flugverbunds 10, wobei die wirkenden Kräfte an nicht dargestellten inneren Verstrebungen angreifen.
An dem Rahmen 28 hängt ein Nutzlastbehälter 34. Der Nutzlastbehälter ist zur Gewichtsverteilung mit federnden Kufen 36 ausgestattet. Eine Kontroll- und Steuerkabine 38 ist vor dem Nutzlastbehälter 34 vorgesehen.
In Fig. 2 ist ein weiterer Flugverbund 40 dargestellt. Der Flugverbund umfasst zehn Aerostaten in zwei Gruppen. Jede Gruppe umfasst wie in Fig. 1 fünf hintereinanderliegende Aerostaten. Beide Gruppen sind horizontal nebeneinander angeordnet. In der gezeigten Darstellung von der Seite ist nur eine Gruppe zu sehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Schleppseil 42 nicht mit den Traggaskörpern, sondern mit dem Rahmen 44 verbunden. Die beiden Bugmodule 46 in dem Verbund in Fig. 2 weisen eine im Querschnitt annähernd dreieckige Form auf, wobei die Ecken abgerundet sind. Alle übrigen Module sind identisch zu denen in Fig. 1. Die Kontroll- und Steuerkabine 48 ist in diesem Fall mit einer aerodynamisch günstigeren Dreiecksform versehen. Sowohl im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als auch nach Fig. 2 ist eine Turbine 50 am Nutzlastbehälter vorgesehen. Mit dieser Turbine wird eine Eigenmotorisierung realisiert, die zum Rangieren, zum Einnehmen der Schleppposition und zum Parken gut geeignet ist.
In Fig. 3 ist ein weiterer Flugverbund 52 mit zwanzig Modulen dargestellt. Auch dieser Flugverbund wird mittels eines Flugzeugs geschleppt. Die Module 54 sind in vier Gruppen aus fünf jeweils hintereinander liegenden Einzelmodulen angeordnet. Die Gruppen sind bis auf die Bugmodule 56, 58 identisch. Die Bugmodule 56, 58 haben Formen, welche in dieser Anordnung zu einer abgerundeten Spitze 60 zusammengesetzt werden können. Vor der Spitze 60 ist ein Rundschild 62 angeordnet. Dadurch wird der Luftwiderstand verringert. Zur weiteren aerodynamischen Optimierung ist ein Zusatzkörper 64 auf der Schleppachse 66 hinter dem Flugverbund angeordnet. Der Zusatzkörper 64 hat eine Form, die an die durch die Heckmodule entstehende Aussparung angepasst ist. Auch hier erfolgt die Kräfteübertragung vom Flugzeug über das Schleppseil auf den Rahmen 68. Das Schleppseil ist dabei in der Mittenachse der Modulanordnung angebracht.
In Fig. 4 ist der Flugverbund 52 aus Fig. 3 von vorne dargestellt. Man erkennt das Rundschild 62 und die auf ein Zentrum 70 zulaufenden Nasen der Traggaskörper 56 und 58. Im Zentrum 70 sitzt ein erster Rahmenteil 72. Der erste Rahmenteil bildet die Mitte einer Rahmenkonstruktion 74 mit kreuzförmigem Querschnitt. Die Rahmenkonstruktion 74 ist etwas flexibel, so daß der Flugverbund den Flugbewegungen harmonisch folgen kann. Das Schleppseil (nicht dargestellt) ist an dem Rahmenteil 72 befestigt. An dem Nutzlastbehälter 76 mit Kontroll- und Steuerkabine sind auf beiden Seiten die Turbinen 78 und 80 vorgesehen. In dieser Darstellung ist auch zu sehen, daß die Kufen 82 und 84 etwas schräg gegenüber der Vertikalen gestellt sind.
In Fig. 5 ist ein Traggaskörper 86 im Schnitt dargestellt. Der Traggaskörper 86 ist annähernd würfelförmig und hat abgerundete Ecken. Drei Seiten des Würfels, die senkrecht zu der Papierebene in Fig. 5 und senkrecht zu den Pfeilen 88, 90 und 92 verlaufen, sind aus Kohlefaserverbundstoff hergestellt. Dabei handelt es sich um einen semiflexiblen, leichten und ausreichend steifen Kunststoff. Die drei Kunststoffseiten werden mittels Streben 94 und 96 weiter versteift und gestützt. Die Streben 94 und 96 sind in der Mitte 98 verbunden. Die Streben sind weiterhin durch den Kunststoff hindurch mit einem Rahmen 100 verbunden. Hierfür sind Befestigungspunkte 102 vorgesehen. Der Rahmen 100 verläuft parallel zu den Kunststoffseiten und bildet so ein zusätzliches Versteifungselement. Die drei übrigen Seiten des Würfels bestehen aus flexibler, glasfaserverstärkter Folie. Dies ist durch eine gepunktete Linie 104 dargestellt. Zwei der Seiten verlaufen parallel zur Darstellungsebene, die dritte Seite verläuft senkrecht zur Darstellungsebene oben in Fig. 5. Die Folie ist an Fortsätzen 106 der Kunststoffseiten angeschweißt. Diese Fortsätze bilden die abgerundeten Kanten des Würfels und einen Teil der Seiten, die aus flexibler Folie bestehen. Zwei Traggasstutzen 108 und 109 sind an beiden Seiten des Traggaskörpers vorgesehen. Über sie wird ein zentraler Traggasaustausch ermöglicht. Ein Seilzugsystem bestehend aus Seilen 113 ermöglicht die gezielte Deformierung des Traggaskörpers. In der Darstellung ist die flexible Folie einmal mit stark gespanntem Seil 113 dargestellt. Bei dieser Lage ist die Folie entgegen dem Innendruck etwas nach innen gebogen. Andererseits ist die Folie bei geringer Seilspannung dargestellt. Dann nimmt die Folie eine im wesentlichen gerade Außenform an.
Wenn ein solches Modul in einem Flugverbund eingesetzt wird, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, dann verläuft das Schleppseil entlang der gestrichelten Linie 110 und überträgt über das Verbindungsteil 112 und die Streben 94 und 96 die Schleppkraft auf den Aerostaten.
In Fig. 6 ist ein mit Fig. 3 vergleichbarer Flugverbund 112 dargestellt. Hier ist der Nutzlastbehälter 114 jedoch in die äußere Form der Aerostaten integriert. Dadurch wird eine erhebliche Reduzierung des Luftwiderstands bewirkt. Weiterhin ist die Kontroll- und Steuerkabine mit aerodynamisch optimierter Form einer abgerundeten Spitze vor dem Flugverbund angeordnet. Entsprechend sind auch die Bugmodule 118, 120 etwas abgeflacht.
In den Fig. 7 und 8 ist ein alternativer Modultyp für einen Flugverbund 122 gezeigt. In Fig. 7 erkennt man daß vier Ballone 124 wie an einer Perlenschnur aufgereiht von einem Flugzeug 126 mittels eines Schleppseils 128 gezogen werden. Das Schleppseil erstreckt sich - ähnlich wie bei Fig. 1 - durch sämtliche Aerostaten des Flugverbunds. Die Ballone 124 tragen gemeinsam eine Rahmenkonstruktion 130 an welcher ein bereits beschriebener Nutzlastbehälter 132 mit Kontroll- und Steuerkabine hängt.
In Fig. 8 ist ein solcher Ballon 124 im Detail dargestellt. Der Ballon 124 erhält seine Form aufgrund des Innendrucks des Traggases. Die Ballonfolie weist keine eigene Steifheit auf. Das Schleppseil verläuft entlang der gestrichelten Linie 134 in Fig. 8. Eine Schleppseilsteuerung - schematisch dargestellt durch das Kreuz 136 - ermöglicht die Anpassung an wechselnde Zugkräfte. Eine aus Seilen 138, 140 und 142 bestehende Seilkonstruktion ist ebenfalls über Schleppseilsteuerungen geregelt. Die Seile 140 und 142 übertragen Schleppkräfte über Befestigungspunkte 144 an der Rahmenkonstruktion 146 auf den Rahmen. Über den Seilzug 138 ist eine gezielte Deformation der Ballonform möglich, über welche eine Volumenanpassung an die Druckverhältnisse vorgenommen wird. Bei hohem Außendruck am Boden, wird das Volumen künstlich verringert, so daß der Ballon sich ohne zu Bersten ausdehnen kann, wenn der Flugverbund an Höhe gewinnt. Dadurch ist der Einsatz von Ballonetts überflüssig. Auch das Ballonmodul weist zwei Stutzen 150 und 151 für den zentralen Traggasaustausch auf.
In den Fig. 9 und 10 ist der Flugverbund beim Geradeausflug und im Kurvenflug dargestellt. Die Gelenkverbindungen 152 zwischen den Aerostaten sind flexibel und ermöglichen so verbesserte Flugeigenschaften. Es besteht die Möglichkeit der Fixierung der Gelenkverbindungen 152, wenn zum Beispiel ein selbständiger Flug durchgeführt wird.
In Fig. 11a ist ein Flugverbund 154 ohne Schleppflugzeug in Parkposition dargestellt. Der Nutzlastbehälter 156 ist hier mit Rollen 158 versehen. Er kann dann mittels der Turbinen 162 unter dem Flugverbund in Richtung des Pfeils 160 zum Beispiel zum eigenständigen Aufnehmen von Transportgütern, die nicht am Landeplatz liegen, weggefahren werden. Desgleichen kann ein Modul 164 einzeln in eine Halle 166 gefahren werden. Dies ist in Fig. 11b dargestellt. Das dargestellte Ein- und Aushallen ist aufgrund der vergleichsweise kleinen Traggaskörper unproblematisch und weitgehend unabhängig von den herrschenden Wetterverhältnissen.
In Fig. 12 ist eine besonders gut geeignete Luftschiffhalle 170 dargestellt. Die Halle 170 erstreckt sich bis unterhalb der Bodenoberkannte 172 und ist damit dem Wind nicht so stark ausgesetzt. Ein Nutzlastbehälter 174 kann mittels Rollen 176 über eine Rampe 178 zu dem Luftschiff 180 in die Halle einfahren. Die Halle ist mit einem beweglichen Dach 182 versehen. In Fig. 13 ist die Halle im Querschnitt zu sehen. Das Dach 182 ist geöffnet. Der Flugverbund ist in einer ersten Stellung, die mit Pfeil 184 bezeichnet ist, innerhalb der Halle und in einer zweiten Stellung (Pfeil 186) beim vertikalen Aushallen gezeigt. Dieser Vorgang erfolgt passiv und erheblich schneller als herkömmliche Verfahren. Er ist daher auch nicht so anfällig für Unfälle zum Beispiel durch Windböen. Das Aushallen wird durch Seile 188, Seilwinden, Seilführungen oder hydraulischen Anlagen oder einer Kombination aus beidem am Boden und in den Seitenwänden unterstützt und kontrolliert.
An den Seitenwänden wird der durch den Aushub anfallende Boden aufgebracht, wodurch eine Verminderung der Windlast auf die Seitenwand und damit auf die gesamte Konstruktion der Halle erreicht wird. Das Luftschiff ist mit Seilen 181 am Boden befestigt und kann über eine Seilführung 183 in der Seitenwand vertikal aus- und eingehallt werden, ohne daß das Luftschiff gegen die Hallenwand gedrückt werden könnte.
In Fig. 14 ist ein Flugverbund 186 beim Einhallen in einen Luftschiffhafen 187 gezeigt. Der Luftschiffhafen 187 hat eine verschließbare Dachöffnung, durch welches der Flugverbund 186 ein- und aushallen kann. An einer Querseite 190 steht ein fest verankerter Mast 192. Der Flugverbund 186 ist an einem Gelenk des Mastes 192 mit einer Befestigungsvorrichtung an der Spitze 194 um den Mast drehbar befestigt. Der Flugverbund richtet sich nach dem Wind aus. In der gezeigten Darstellung weht der Wind in einer durch den Pfeil 196 dargestellten Richtung.
An den Längsseiten 198 und 200 und im Boden des Luftschiffhafens 187 befinden sich Seilführungen 202. In den Seilführungen 202 ist ein Zugseil 204 geführt. Das Zugseil 204 wird mit dem hinteren Teil des Flugverbunds 186 verbunden. Durch eine Zugvorrichtung wird das Zugseil 204 verkürzt und der Flugverbund in Richtung auf den Luftschiffhafen 187 gezogen bis er über dem Luftschiffhafen positioniert ist. Der Flugverbund 186 kann dann wie beim Aushallen mit Seilzügen vertikal in den Luftschiffhafen heruntergezogen und das Dach geschlossen werden.

Claims

1. Flugverbund (10) aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Aerostaten (16, 18, 20, 22, 24; 124) mit Antriebsmitteln (12) zur Fortbewegung des Flugverbundes (10) in horizontaler Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (12) nur an einem Teil (16) der Aerostaten vorgesehen sind.

2. Flugverbund (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel von einem Flugzeug (12) gebildet werden, welches mit einem (16) oder mehreren (56, 58) der Aerostaten derart verbunden ist, daß eine Kraftübertragung in horizontaler Richtung ermöglicht wird.

3. Flugverbund nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flugzeug (12) einen Turboprop-Antrieb oder einen Postonprop-Antrieb hat.

4. Flugverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel in Form eines Motors oder einer Turbine direkt an einem oder mehreren Aerostaten vorgesehen sind.

5. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er modular aufgebaut ist und die Anzahl der Aerostaten (16, 18, 20, 22, 24; 124) veränderbar ist.

6. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (34, 38) zum Anheben und Transportieren von Gütern und/oder Personen.

7. Flugverbund nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aerostaten Verbindungsmittel in Form jeweils eines Rahmens (28, 36, 74) oder einer Seilkonstruktion (134, 136, 138) aufweisen.

8. Flugverbund nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen der Aerostaten an miteinander korrespondierenden Befestigungspunkten (100, 102) miteinander verbindbar sind.

9. Flugverbund nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Nutzlastbehälter (34) oder eine Nutzlast an den Rahmen (28, 36) der Aerostaten anbringbar sind.

10. Flugverbund nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kabine (38) mit einer Steuer- und Kommunikationseinheit an dem Nutzlastbehälter (34) angeordnet ist.

11. Flugverbund nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich unterhalb der Nutzlast oder des Nutzlastbehälters Kufen (36; 82, 84) oder Räder (158) befinden.

12. Flugverbund nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kufen (36; 82, 84) oder Räder (158) gefedert sind.

13. Flugverbund nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutzlastbehälter (34; 156) mit den Rädern (158) auf dem Boden unabhängig von den Aerostaten fortbewegbar ist.

14. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtheit der Aerostaten (16, 18, 20, 22, 24; 124) eine aerodynamisch optimierte Außenform aufweist.

15. Flugverbund nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Aerostaten (16, 18, 20, 22, 24; 124) an die Fluggeschwindigkeit anpassbar ist.

16. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vordersten Aerostaten (16; 46; 56, 58; 118, 120) des Flugverbunds (10) einen sich nach vorne verringernden Querschnitt aufweisen.

17. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem oder den vordersten Aerostaten des Flugverbunds ein Schild (62; 116) angeordnet ist.

18. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerostaten (16, 18, 20, 22, 24; 124) gruppenweise hintereinander angeordnet sind und zwei oder mehr solcher Gruppen neben- oder untereinander angeordnet sind.

19. Flugverbund nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe über ihren jeweils vordersten Aerostat (56, 58) mit dem unabhängigen Flugobjekt (12) verbunden ist und die einzelnen Gruppenglieder jeweils mit dem davorliegenden und dem dahinterliegenden Gruppenglied verbunden ist, derart, daß eine Kraftübertragung der Zugkräfte erfolgt.

20. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch elektrisch wirkende Antriebs-Aggregate (50).

21. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Tragflächenkonstruktionen an einem oder mehreren der Aerostaten, mit denen ein Auftrieb zusätzlich zum Auftrieb des Traggases bewirkbar ist.

22. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zur Fernsteuerung.

23. Flugverbund nach einem der Ansprüche 7 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen an seinen Verbindungsflächen (152) flexibel ist.

24. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerostaten Traggaskörper in Form von Ballonen (124) aufweisen.

25. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Aerostaten Traggaskörper (86) aus einem semiflexiblen Kunststoff umfassen.

26. Flugverbund nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff (106) ein Kohlefaserverbundstoff ist.

27. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerostaten Traggaskörper (86) umfassen, die wenigstens teilweise aus elastischer, flexibler Folie (104) bestehen.

28. Flugverbund nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Traggaskörper (86) eine innere Verspannung oder Verstrebung (94, 96) vorgesehen ist.

29. Flugverbund nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Traggaskörper (86, 124) unabhängig von den übrigen Traggaskörpern eine kontrolliert veränderbare Form aufweist.

30. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerostaten einen oder mehrere Stutzen (108, 109, 150) zum Befüllen oder Entleeren mit Traggas aufweisen.

31. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seilzugsystem (134, 136, 138) vorgesehen ist, mit dem mittels einer Seillängenanpassung der Volumenausgleich bei Außendruckänderungen ermöglicht wird.

32. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerostaten Traggaskörper aus elastischem Material umfassen, welches wenigstens einen Teil des Volumenausgleichs bei Außendruckänderungen ermöglicht.

33. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerostaten Traggaskörper (124) umfassen, bei denen der Volumenausgleich bei Außendruckänderungen wenigstens teilweise über eine Geometrieänderung erfolgt.

34. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerostaten (16, 18, 20, 22, 24; 124) mit optimierter Packungsdichte angeordnet sind.

35. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggas ein Helium-Wasserstoff-Gemisch ist.

36. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aerostaten drei verschiedene Traggaskörperformen (16, 18, 24) vorgesehen sind, die abhängig von ihrer Lage relativ zu den übrigen Aerostaten auswählbar sind.

37. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schleppaufhängung (70) am mittleren Träger der Rahmenkonstruktion (28) vorgesehen ist.

38. Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerostaten über fixierbare Gelenke (152) miteinander verbindbar sind.

39. Traggaskörper (86) für Aerostaten zur Verwendung in einem Flugverbund nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem semiflexiblen Kunststoff ist.

40. Traggaskörper nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Kohlefaserverbundstoff ist.

41. Traggaskörper nach einem der Ansprüche 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens teilweise aus elastischer, flexibler Folie (104) besteht.

42. Traggaskörper nach einem der Ansprüche 39 bis 41, gekennzeichnet durch eine innere Verspannung oder Verstrebung (94, 96).

43. Traggaskörper nach einem der Ansprüche 39 bis 42, gekennzeichnet durch eine Verbindung mit einem Stutzen (108, 109) zum Befüllen oder Entleeren mit Traggas.

44. Traggaskörper nach einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß ein Seilzugsystem (134, 136, 138) vorgesehen ist, mit dem mittels einer Seillängenanpassung der Volumenausgleich bei Außendruckänderungen ermöglicht wird.

45. Traggaskörper nach einem der Ansprüche 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus elastischem Material sind, welches wenigstens einen Teil des Volumenausgleichs und Formausgleichs bei Außendruck- und Geschwindigkeitsänderungen ermöglicht.

46. Traggaskörper nach einem der Ansprüche 39 bis 45, dadurch gekennzeichnet, der Volumenausgleich bei Außendruckänderungen wenigstens teilweise über eine Geometrieänderung erfolgt.

47. Traggaskörper nach einem der Ansprüche 39 bis 46, gekennzeichnet durch eine wenigstens annähernd würfelförmige Grundform, welche auf drei aneinander angrenzenden Seiten (88, 90, 92) aus Kohlefaserverbundstoff oder einem anderen semiflexiben Kunststoff und auf den drei übrigen Seiten (104) aus elastischer Folie besteht, welche über eine Schweißverbindung mit den semiflexiblen Seiten verbunden ist.

48. Rahmenkonstruktion zur Aufnahme eine Traggaskörpers nach einem der Ansprüche 39 bis 47, gekennzeichnet durch Verbindungsmittel (28) zum Verbinden von mehreren Rahmenkonstruktionen zu einem Flugverbund.

49. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel fixierbare Gelenke (152) sind.

50. Rahmenkonstruktion nach einem der Ansprüche 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Rahmens Streben (94, 96) zur Verbesserung der Stabilität vorgesehen sind.

51. Rahmen nach einem der Ansprüche 48 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Gasstutzen (108, 109) für Traggas aufweist, der mit einem in dem Rahmen befindlichen Traggaskörper verbindbar ist.

52. Rahmenkonstruktion nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen mit einer Gaszufuhr verbindbar ist, welche mit weiteren derartige Stutzen verbindbar ist.

53. Verfahren zum Transport von Gütern oder Personen mittels eines Flugverbundes nach einem der Ansprüche 1 bis 38, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Bestimmen der Nutzlast,

b) Auswählen einer für die Nutzlast erforderlichen Anzahl von Aerostaten,

c) Verbinden der ausgewählten Aerostaten und

d) Anheben und Fortbewegen des Flugverbundes mit der Nutzlast.

54. Verfahren nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugverbund geschleppt wird.

55. Verfahren nach Anspruch 53 oder 54, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Anheben der Güter eine Auswahl der Größe und Form der den Flugverbund bildenden Aerostaten vorgenommen wird.

56. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anheben der Güter zusätzlich zu den Auftriebskräften durch das Traggas der Aerostaten weitere vertikale Kräfte aufgewendet werden.

57. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß das Traggas vor dem Start erwärmt wird oder während des Fluges komprimiert, kondensiert oder gekühlt wird.

58. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 57, dadurch gekennzeichnet, daß ein Volumenausgleich bei Außendruckänderung vorgenommen wird.

59. Verfahren nach einem der Ansprüche 53 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Auswahl der Anzahl der Aerostaten aus der Tragkraft und der Nutzlast eine Differenzmasse bestimmt wird, welche als zusätzlicher Ballast aufgenommen wird.

60. Luftschiffhafen (170, 187) zum Beherbergen von Luftschiffen (180), dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens teilweise im Erdboden (172) versenkt ist.

61. Luftschiffhafen nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Überdachung (182) oder eine Teilüberdachung und Seitenwände aufweist.

62. Luftschiffhafen nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß an den Seitenwänden Erdaushub angelagert ist.

63. Luftschifthafen nach einem der Ansprüche 61 oder 62, dadurch gekennzeichnet, daß die Überdachung derart bewegbar ist, daß ein Luftschiff vertikal nach oben aushallbar ist.

64. Luftschiffhafen nach einem der Ansprüche 60 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftschiff in horizontaler Richtung oder schräg nach oben aushallbar ist.

65. Luftschiffhafen nach einem der Ansprüche 60 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß Seilzüge (188) und/oder hydraulisch betätigbare Vorrichtungen zur Unterstützung des Ein- und Aushallens vorgesehen sind.

66. Luftschiffhafen nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilzüge an vertikal bewegbaren Vorrichtungen in den Seitenwänden befestigt sind.

67. Luftschiffhafen nach einem der Ansprüche 65 oder 66, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Bestimmung der auf das Luftschiff ausgeübten Kräfte vorgesehen sind und Mittel zur wenigstens teilweisen Kompensation ungewollter Kräfte.

68. Luftschiffhafen nach einem der Ansprüche 60 bis 67, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mast mit Befestigungsmitteln für ein Luftschiff vorgesehen ist, und Mittel zum Ausüben von Kräften auf das Luftschiff derart, daß das Luftschiff in den durch den Eingang des Luftschiffhafens in den Luftschiffhafen beförderbar ist.

69. Luftschiffhafen nach Anspruch 69, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ausüben von Kräften von Seilzügen oder hydraulisch betätigbaren Vorrichtungen gebildet werden, mit denen das Luftschiff oberhalb des Daches des Luftschiffhafens positionierbar ist und das Luftschiff durch das geöffnete Dach vertikal in den Luftschiffhafen beförderbar ist.

70. Luftschiffhafen (170, 187) zum Beherbergen von Luftschiffen (180), dadurch gekennzeichnet, daß er unbedacht ist oder ein Überdachung mit einer Dachöffnung aufweist, durch welche ein Luftschiff in vertikaler Richtung aushallbar ist.

71. Luftschiffhafen nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß die Dachöffnung verschließbar ist.

72. Luftschiffhafen nach einem der Ansprüche 70 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß Seilzüge (188) oder hydraulisch betätigbare Vorrichtungen zur Unterstützung des Ein- und Aushallens vorgesehen sind.

73. Luftschiffhafen nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilzüge an vertikal bewegbaren Vorrichtungen in Seitenwänden des Lufischifihafens befestigt sind.

74. Luftschiffhafen nach einem der Ansprüche 70 bis 73, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Bestimmung der auf das Luftschiff ausgeübten Kräfte vorgesehen sind und Mittel zur wenigstens teilweisen Kompensation ungewollter Kräfte.

75. Luftschiffhafen nach einem der Ansprüche 70 bis 74, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mast mit Befestigungsmitteln für ein Luftschiff vorgesehen ist, und Mittel zum Ausüben von Kräften auf das Luftschiff derart, daß das Luftschiff in den durch den Eingang des Luftschiffhafens in den Luftschiffhafen beförderbar ist.

76. Luftschiffhafen nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ausüben von Kräften von Seilzügen oder hydraulisch betätigbaren Vorrichtungen gebildet werden, mit denen das Luftschiff oberhalb des Daches des Luftschiffhafens positionierbar ist und das Luftschiff durch das geöffnete Dach vertikal in den Lufischifihafen beförderbar ist.

77. Verfahren zum Aushallen von Luftschiffen aus einem Lufischifihafen, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Fixieren des Luftschiffs innerhalb des Luftschiffhafens mittels Fixiermitteln, derart, daß alle Kräfte, die auf das Luftschiff ausgeübt werden, kompensierbar sind,

b) Aufsteigen lassen des Luftschiffs bis zu einer Höhe, bei welcher das Luftschiff den Luftschiffhafen vollständig verlassen hat und

c) Lösen der Fixiermittel.