Die
Erfindung betrifft die Hülle
eines Luftfahrzeugs, das insgesamt leichter als, so leicht wie oder annähernd so
leicht wie Luft ist und das vorrangig ihren Auftrieb mittels heißer Luft
oder heißem
Wasserdampf erzeugt. Dazu zählen
Freiballone, Fesselballone sowie angetriebene und lenkbare Luftschiffe.
Zu den Luftschiffen, die nur annähernd
so leicht sind wie Luft, sollen diejenigen Luftfahrzeuge gezählt werden, die
den weitaus überwiegenden
Teil ihrer Auftriebskräfte
aus Gewichtsauftrieb und nur einen geringen Anteil aus aerodynamischen
Auftrieb beziehen.The
Invention relates to the shell
of an aircraft that is overall lighter than, as light as, or nearly like that
is as light as air and primarily its buoyancy by means of hot air
or hot
Water vapor is generated. These include
Free balloons, captive balloons and powered and steerable airships.
To the airships that are only approximate
As light as air, those aircraft should be counted that
the vast majority
Part of their buoyancy
from weight buoyancy and only a small proportion from aerodynamic
Buoyancy.
Bei
Luftfahrzeugen, die ihren Aufrieb aus der Auftriebskraft von heißer Luft
oder heißem
Wasserdampf beziehen führt
die hohe Innentemperatur zu einem Wärmeverlust über die Außenhülle. Dieser Energieverlust
muß ständig durch
Wärme-
bzw. Energiezufuhr ausgeglichen werden.at
Aircraft that builds up from the buoyancy of hot air
or hot
Obtaining water vapor leads
the high internal temperature leads to heat loss via the outer shell. This loss of energy
must go through constantly
Warmth-
or energy supply can be balanced.
Das
Ziel, diese Wärmeverluste
zu verringern, wird in DE 298
00177 durch eine in die Ballonhülle integrierte Schaumstoffschicht
verfolgt. Hierbei ergeben sich konstruktive Probleme der dauerhaft und
zuverlässig
zu verbindenden Materialien sowie ein Anstieg des Gewichtes und
Volumens was sich negativ auf die Zusammenlegbarkeit und den Transport
des Ballons auswirkt. In DE
202 06 527 wird eine Verbesserung dieser Konstruktion unter
Verwendung von porösem
Aerogel beschrieben. Das Verhältnis von
Masse, Wärmeleitwiderstand
und Zusammenlegbarkeit ist jedoch auch hier nicht optimal.The goal of reducing this heat loss is in DE 298 00177 tracked by a foam layer integrated into the balloon envelope. This results in constructive problems with the materials that are to be connected permanently and reliably, as well as an increase in weight and volume, which has a negative effect on the collapsibility and transport of the balloon. In DE 202 06 527 describes an improvement in this design using porous airgel. However, the ratio of mass, thermal resistance and collapsibility is also not optimal here.
In DE 199 19 474 wird eine
Hülle vorgeschlagen,
die aus mindestens einer äußeren und
einer inneren Hülle
besteht, welche über
Verbindungselemente miteinander verbunden sind. Diese Erfindung ermöglicht zwar
eine gute Zusammenlegbarkeit des Ballons, der Wärmeleitwiderstand der beschriebenen Doppelhülle ist
jedoch relativ gering. Die technische Umsetzung der Verbindungen
der beiden Hüllen
ist aufwendig.In DE 199 19 474 a case is proposed which consists of at least one outer and one inner case which are connected to one another via connecting elements. Although this invention enables the balloon to be folded well, the thermal conductivity of the double envelope described is relatively low. The technical implementation of the connections of the two shells is complex.
Die
erfinderische Aufgabe lautet, eine Hülle bereitzustellen, die die
Aspekte hoher Wärmeleitwiderstand,
geringes Gewicht, gute Zusammenlegbarkeit und rationelle Herstellungsweise
miteinander vereint. Dies wird mit dem Vorschlag erreicht mindestens
einen Teilbereich der Hülle
der vorgenannten Luftfahrzeuge aus einem Abstandsgewebe zu bilden, das
so verwendet wird, das dessen Mehrheit an inneren Abstandsfäden mindestens
leicht gespannt ist, was bedeuten soll, das seine maximale Dicke
zumindest annähernd
erreicht und ausgenutzt wird.The
inventive task is to provide a shell that the
Aspects of high thermal conductivity,
low weight, good collapsibility and efficient manufacturing
united with each other. This is at least achieved with the proposal
a portion of the envelope
to form the aforementioned aircraft from a spacer fabric that
is used in such a way that its majority of inner spacer threads at least
is slightly tense, which is supposed to mean its maximum thickness
at least approximately
is reached and exploited.
Abstandsgewebe – manchmal
auch als Zweiwandgewebe oder Distanzgewebe bezeichnet – sind Weberzeugnisse,
die mindestens zwei Lagen aufweisen (1a, 1c),
welche durch Abstandsfäden (1b)
miteinander verbunden sind. Sie werden zur Zeit in einer Dicke von
bis zu 1 m hergestellt. Die Abstände
der Distanzfäden
zueinander betragen üblicherweise
wenige Millimeter.Spacer fabrics - sometimes called double-wall fabrics or spacer fabrics - are woven products that have at least two layers ( 1a . 1c ), which are separated by spacing threads ( 1b ) are connected. They are currently manufactured in a thickness of up to 1 m. The distances between the spacer threads are usually a few millimeters.
Ein
Abstandsgewebe schließt – im auseinandergezogenen
Zustand – eine
Luftschicht ein, deren innere Konvektion aufgrund der hohen Anzahl
der dicht zueinander stehenden Abstandsfäden stark behindert wird und
damit ist der Wärmetransport über Luftbewegung
innerhalb der Luftschicht zwischen den Außenlagen stark eingeschränkt. Es
bildet sich nahezu eine sogenannte „Stehende Luftschicht" die für ihre gute
Isolierwirkung bei eng zueinander stehenden Glasscheiben für Fenster
bekannt ist und genutzt wird. Die Abstandsgewebe ermöglichen
die Ausbildung einer sehr breiten Luftschicht mit geringen inneren
Luftbewegungen und stellen damit eine sehr gute wärmedämmende Konstruktion
dar. Als Fadenmaterial sollten speziell für die Abstandsfäden sehr
feine Fäden
verwendet werden, so das insgesamt ein Gewebe mit geringem Flächengewicht
entsteht. Ein derartiges Gewebe läßt sich gut zusammenfalten,
hat ein sehr geringes Packvolumen und eine hinreichend geringe Masse.On
Spacer fabric closes - when pulled apart
Condition - one
Air layer, its internal convection due to the high number
the closely spaced threads are severely hindered and
with that is the heat transport via air movement
severely restricted within the air layer between the outer layers. It
almost a so-called "standing air layer" forms for its good
Insulating effect with closely spaced glass panes for windows
is known and used. Allow the spacer fabrics
the formation of a very wide air layer with little inner
Air movements and thus represent a very good thermal insulation construction
As a thread material should be very special for the spacer threads
fine threads
are used, so that a fabric with a low basis weight
arises. Such a fabric can be folded well,
has a very small packing volume and a sufficiently small mass.
Als
der Aufgabe entsprechende Fasermaterialien kommen vor allem flexible
Kunststoffe mit hinreichender Temperaturbeständigkeit wie z.B. Polyester
(Dacron), Polyamide (Nylon), Fluorpolymere (Tenara) oder Aramide
(Nomex) in Frage. Dabei besteht die Möglichkeit die äußere Lage
(1a) und die innere Lage (1c) in den gleichen
oder unterschiedlichen Materialien auszubilden. Es kann beispielsweise
für die innere
Lage (1c) ein besonders temperaturbeständiges Fasermaterial und für die äußere Lage
(1a) ein besonders UV-stabiles
Fasermaterial verwendet werden. Die Abstandsfäden, welche lediglich über eine
bestimmte Länge
nicht eingebundene Kettfäden darstellen,
sind zu geringen Maße
Teil der inneren oder äußeren Lage
und sollten daher über
eine gute Temperaturbeständigkeit
verfügen.Suitable fiber materials for the task are, above all, flexible plastics with sufficient temperature resistance, such as polyester (Dacron), polyamides (nylon), fluoropolymers (Tenara) or aramids (Nomex). There is the possibility of the outer layer ( 1a ) and the inner layer ( 1c ) in the same or different materials. For example, for the inner layer ( 1c ) a particularly temperature-resistant fiber material and for the outer layer ( 1a ) a particularly UV-stable fiber material can be used. The spacer threads, which only represent warp threads that have not been bound over a certain length, are to a small extent part of the inner or outer layer and should therefore have good temperature resistance.
Die
Dicke des Abstandsgewebes soll dabei in der Regel zwischen einem
Zentimeter bis zu über einem
Meter betragen können.The
The thickness of the spacer fabric should usually be between one
Centimeters up to over one
Meters can be.
Die
Hülle des
Luftfahrzeugs bzw. der aus Abstandsgewebe zu bildende Teil der Hülle wird
durch Zuschnitt des Abstandsgewebes in geeigneten Schnittmustern
und anschließenden
Verbinden mit den aus dem Stand der Technik bekannten Fügetechniken
realisiert. Dabei müssen
sowohl die äußere Lage
als auch die innere Lage entsprechend verbunden werden. Es soll
sichergestellt sein, das das Abstandsgewebe seine volle oder nahezu
volle Dicke einnimmt. Dazu gibt es zwei prinzipielle Möglichkeiten.
Das Abstandsgewebe, welches beidseitig mit einer luftdichten Beschichtung
ausgestattet ist, kann an seinen Rändern mit einer Membran versehen sein,
die die äußere Lage
(1a) mit der inneren Lage (1c) verbindet und den
Zwischenraum luftdicht abschließt.
Bei einem Anlegen eines inneren Überdrucks
werden die beiden beschichteten Lagen voneinander weg gedrückt und
die Abstandsfäden
stehen unter einer leichten Spannung. Das Abstandsgewebe nimmt seine
maximale Dicke ein.The envelope of the aircraft or the part of the envelope to be formed from spacer fabric is realized by cutting the spacer fabric in suitable cutting patterns and subsequent connection with the joining techniques known from the prior art. Both the outer layer and the inner layer must be connected accordingly. It should be ensured that the spacer fabric is at its full or almost full thickness occupies. There are two basic options. The spacer fabric, which is equipped with an airtight coating on both sides, can be provided with a membrane on its edges, which covers the outer layer ( 1a ) with the inner layer ( 1c ) connects and seals the space airtight. When an internal overpressure is applied, the two coated layers are pressed away from each other and the spacer threads are under a slight tension. The spacer fabric takes its maximum thickness.
Die
zweite Möglichkeit
ist in 1 dargestellt.
Das Abstandsgewebe kann dabei an seinen Rändern offen sein und die innere
Lage (1c) muss nicht luftdicht ausgebildet sein. Der durch
die heiße Luft
gebildete innere Überdruck
liegt an der Innenseite der äußeren Lage
(1a), welche mit einer luftdichten Beschichtung versehen
ist, an und spannt diese. Durch die inneren Seile (2) und
den oberen inneren Ring (7) wird die innere Lage (1c)
unter Zugspannung gesetzt. Hierdurch erhalten die Abstandsfäden eine
wenn auch geringe Vorspannung und das Abstandstextil bekommt seine
volle oder nahezu volle Breite. Um dies zu erreichen muß in der
Regel der Zuschnitt der einzelnen zusammengefügten Teilflächen (der einzelnen Bahnen)
der inneren Lage (1c) kleiner sein als der der äußeren Lage
(1a). Eine entsprechende Konfektion ist in 5a dargestellt. Durch den kleineren Zuschnitt
der inneren Lage (1c) entfällt ein Stück der inneren Lage und damit
fehlt einigen Abstandsfäden
(1f) die Verbindung zur inneren Lage. Diese Abstandsfäden (1f)
können
entweder in der Konstruktion verbleiben oder entfernt werden.The second option is in 1 shown. The spacer fabric can be open at its edges and the inner layer ( 1c ) does not have to be airtight. The internal overpressure created by the hot air lies on the inside of the outer layer ( 1a ), which is provided with an airtight coating, and tensions it. Through the inner ropes ( 2 ) and the upper inner ring ( 7 ) the inner layer ( 1c ) put under tension. As a result, the spacer threads are given a slight, albeit slight, prestress and the spacer textile is given its full or almost full width. In order to achieve this, the individual sub-areas (the individual sheets) of the inner layer ( 1c ) be smaller than that of the outer layer ( 1a ). A corresponding assembly is in 5a shown. Due to the smaller cut of the inner layer ( 1c ) a piece of the inner layer is omitted and some spacing threads are missing ( 1f ) the connection to the inner layer. These spacer threads ( 1f ) can either remain in the construction or be removed.
Ist
die äußere Schicht
relativ gut dehnbar (geringer E-Modul) und die Schichtdicke des
Abstandsgewebes nicht sehr groß,
so kann wie in 5b gezeigt
für die
innere Lage (1c) der gleiche Zuschnitt verwendet werden
wie für
die äußere Lage (1a).
Die Kombination aus den beiden Ausführungsvarianten gemäß 5a und 5b ist möglich und sinnvoll. Dabei wird
sowohl die innere Lage kleiner zugeschnitten als auch die größere Dehnung
der äußeren Lage
ausgenutzt.If the outer layer is relatively stretchable (low modulus of elasticity) and the layer thickness of the spacer fabric is not very large, then as in 5b shown for the inner layer ( 1c ) the same cut is used as for the outer layer ( 1a ). The combination of the two versions according to 5a and 5b is possible and makes sense. Both the inner layer is cut smaller and the greater stretch of the outer layer is used.
Als
Fügetechnik
kommt in Abhängigkeit
des gewählten
Abstandsgewebes und dessen Beschichtung vorrangig Schweißen jedoch
auch Kleben, Vulkanisieren oder Nähen in Frage. Dabei können die Lagen
direkt miteinander verbunden werden oder wie in den 5a bzw. 5b dargestellt
mittels eines zusätzlichen
von außen
auf die jeweilige Lage aufgebrachten Streifens (30) verbunden
werden.Depending on the selected spacer fabric and its coating, welding can also be used as a joining technique, but also gluing, vulcanizing or sewing. The layers can be directly connected to each other or as in the 5a respectively. 5b represented by means of an additional strip applied to the respective layer from the outside ( 30 ) get connected.
Wird
der Zwischenraum innerhalb des Abstandsgewebes nicht mit Druck beaufschlagt,
so kann die innere Lage sogar lediglich punktweise auch in größeren Abständen von über einen
Meter miteinander verbunden werden, solange sichergestellt ist, das
die Abstandsfäden
hinreichend gespannt bzw. das Abstandsgewebe während der Benutzung des Luftfahrzeuges
eine für
die wärmedämmende Wirkung
hinreichende Dicke einnimmt.Becomes
the space within the spacer fabric is not pressurized,
So the inner layer can even only point by point at larger distances of more than one
Meters as long as it is ensured that
the spacer threads
sufficiently stretched or the spacer fabric during the use of the aircraft
one for
the heat-insulating effect
occupies sufficient thickness.
Das
Abstandsgewebe muss mindestens auf der äußeren Seite (1a) mit
einer Beschichtung hoher Luftdichtheit versehen sein um ein Entweichen
von heißer
Luft hinreichend einzuschränken.The spacer fabric must at least on the outer side ( 1a ) be coated with a high level of airtightness to adequately restrict the escape of hot air.
Im
folgenden sollen vier Ausführungsbeispiele
von Luftfahrtzeugen, drei Detailausführungen der Hülle sowie
zwei Ausführungsbeispiele
von Leitwerkskonstruktionen beschrieben werden:in the
The following are four exemplary embodiments
of aircraft, three detailed versions of the case and
two embodiments
of tail structures are described:
1: Querschnitt eines nicht
angetriebenes Luftfahrtzeug (z.B. Heißluftballon) Ausführungsvariante 1 : Cross section of a non-powered aircraft (eg hot air balloon)
2: Quer- bzw. Längsschnitt
eines angetriebenes Luftfahrtzeug als Prallluftschiff mit nicht druckbeaufschlagtem
Abstandsgewebe, Ausführungsvariante 2 : Cross-sectional or longitudinal section of a powered aircraft as an impact airship with non-pressurized spacer fabric, design variant
3: Quer- bzw. Längsschnitt
eines angetriebenes Luftfahrtzeug mit druckbeaufschlagtem Abstandsgewebe,
Ausführungsvariante 3 : Cross or longitudinal section of a powered aircraft with pressurized spacer fabric, variant
4: Quer- bzw. Längsschnitt
eines angetriebenes Luftfahrtzeug mit druckbeaufschlagtem Abstandsgewebe,
Ausführungsvariante 4 : Cross or longitudinal section of a powered aircraft with pressurized spacer fabric, variant
5a: Detail Fügung der
Gewebebahnen bei nicht druckbeaufschlagtem Abstandsgewebe; Ausführungsvariante
a) 5a : Detail joining of the fabric webs when the spacer fabric is not pressurized; Design variant a)
5b: Detail Fügung der
Gewebebahnen bei nicht druckbeaufschlagtem Abstandsgewebe; Ausführungsvariante
b) 5b : Detail joining of the fabric webs when the spacer fabric is not pressurized; Design variant b)
6 : Detailausschnitt der
Fügung
von einzelnen Segmenten der mit Druck beaufschaagten Abstandsgewebe,
Ausführungsvariante 6 : Detail section of the joining of individual segments of the spacer fabrics subjected to pressure, design variant
7: Leitwerkskonstruktion
mittels mit Druck beaufschlagtem Abstandsgewebe, Ausführungsvariante 7 : Tail construction by means of spacer fabric pressurized, variant
8: Leitwerkskonstruktion
mittels mit Druck beaufschlagtem Abstandsgewebe, Ausführungsvariante 8th : Tail construction by means of spacer fabric pressurized, variant
1: stellt ein nicht angetriebenes
Luftfahrtzeug z.B. Heißluftballon
dar, dessen Hülle
teilweise durch ein Abstandsgewebe gebildet wird. Die äußere Form
kann der eines üblichen
Heißluftballons ähneln. Eine
Gondel (5) hängt
an inneren (2) und äußeren (3)
Seilen am unteren Ende des Ballons. Die mindestens die äußeren Seile
leiten Ihre Last in Lastbänder
welche bis zum oberen Ring (8) laufen. Das Abstandsgewebe
muß nicht
bis zur unteren Öffnung geführt werden,
sondern eine einlagige Membran (4) kann die Hülle zwischen
Abstandsgewebe und dem als Übergang
von Hülle
zu den Seilen (3) fungierenden Girlandenrand bilden. 1 : represents a non-powered aircraft, for example a hot air balloon, the envelope of which is partially formed by a spacer fabric. The outer shape can resemble that of a conventional hot air balloon. A gondola ( 5 ) depends on inner ( 2 ) and outer ( 3 ) Ropes at the bottom of the balloon. The at least the outer ropes direct your load into load bands which go to the upper ring ( 8th ) to run. The spacer fabric does not have to be led to the lower opening, but a single-layer membrane ( 4 ) the sheath can be between the spacer fabric and the transition from sheath to the ropes ( 3 ) act as a garland border.
Ein
symbolhaft dargestelltes, übliches
Parachute-System (6) dient dem Ablassen von heißer Luft
während
der Fahrt bzw. kurz nach der Landung zur Verringerung des Auftriebes.
Der Brenner (10) befindet sich wie üblich unterhalb der unteren Öffnung.
Die Konstruktion des Abstandsgewebes folgt dabei den bereits beschrieben
Regeln.A symbolic, common parachute system ( 6 ) is used to release hot air while driving or shortly after landing to reduce buoyancy. The burner ( 10 ) is, as usual, below the lower opening. The construction of the spacer fabric follows the rules already described.
Bei
Verwendung von heißem
Wasserdampf statt heißer
Luft muss der Innenraum (1b) des Abstandsgewebes wie beschrieben
luftdicht geschlossen sein und kann mit einem leichten Überdruck
versehen sein, um ein Eindringen des Dampfes in das Abstandsgewebe
und damit dessen möglichen
Kondensation zu Wasser zu entgegnen. Zusätzlich darf die Hülle an keiner
Stelle eine kalte Innenoberfläche aufweisen
an die der heiße
Wasserdampf gelangen kann, da dieser sonst kondensieren würde.When using hot steam instead of hot air, the interior ( 1b ) of the spacer fabric, as described, be airtight and can be provided with a slight positive pressure in order to counter the penetration of the steam into the spacer fabric and thus its possible condensation into water. In addition, the casing must never have a cold inner surface to which the hot water vapor can reach, as this would otherwise condense.
2 stellt ein angetriebenes
Luftfahrzeug als Prallluftschiff dar dessen Abstandsgewebe nicht durch
Druck beaufschlagt ist. Entsprechend kann das Abstandsgewebe auch
zur Bildung der Hüllen von
halbstarren oder starren Luftfahrzeugen leichter als Luft verwendet
werden. Das Abstandsgewebe nimmt entsprechend den Beschreibungen
durch einen geeigneten Zuschnitt und/oder durch die größere Dehnungen
der äußeren Lage
(1a) seine volle oder nahezu vollständige Dicke ein. 2 represents a powered aircraft as an impact airship whose spacer fabric is not pressurized. Accordingly, the spacer fabric can also be used more easily than air to form the shells of semi-rigid or rigid aircraft. The spacer fabric takes up according to the descriptions by a suitable cut and / or by the larger strains of the outer layer ( 1a ) its full or almost full thickness.
Die
Gewichtskraft der Gondel (15) ist durch Seile mit dem oberen
Teil der Hülle
verbunden. Die Einzellasten der Seile (13) können durch
eine Membran (14) mit entsprechenden Randgurten linear
in die Hülle
eingeleitet werden. Im Bereich der Ansatzpunkte der Gondel wird
die Hülle
zweckmäßigerweise
einlagig ausgeführt,
um die Durchstosspunkte der Seile zu vereinfachen. Das Luftfahrzeug
sollte über geeignete
Systeme zum Ablassen der heißen
Luft im oberen Bereich der Hülle
verfügen
(16). Der Innendruck in der Hülle (19) kann durch
geeignete Lüftungssysteme
(17) zusätzlich
angehoben werden. Der Brenner zur Wärmezufuhr befindet sich dazu
innerhalb der Hülle.The weight of the gondola ( 15 ) is connected to the upper part of the shell by ropes. The individual loads of the ropes ( 13 ) can pass through a membrane ( 14 ) are introduced linearly into the casing with the corresponding edge straps. In the area of the starting points of the gondola, the sheath is expediently made in one layer in order to simplify the points of penetration of the ropes. The aircraft should have suitable systems for venting the hot air at the top of the hull ( 16 ). The internal pressure in the envelope ( 19 ) by suitable ventilation systems ( 17 ) can also be raised. For this purpose, the burner for supplying heat is located inside the casing.
3 stellt ein angetriebenes
Luftfahrzeug dar, dessen Hülle
durch mit Druck beaufschlagtes Abstandsgewebe gebildet wird. Neben
der wärmedämmenden
Eigenschaft des Abstandsgewebes soll die Fähigkeit zur Lastaufnahme bzw.
Kraftweiterleitung der mit Druck beaufschlagten Abstandsgewebe konstruktiv
genutzt werden. Das Abstandsgewebe kann dabei entweder einen Teilbereich
oder die vollständige
Hülle bilden.
Ihre in der Regel zweifach gekrümmte
also schalenartige Form ermöglicht
eine hoch effiziente Lastabtragung überwiegend durch Normalkräfte, wie
es z.B. in der Natur beim Ei, im Bauwesen bei den Betonschalen oder
auch bei den meisten der großen
starren Luftschiffe der ersten Hälfte
des 20 Jahrhunderts der Fall ist bzw. war. 3 represents a powered aircraft, the shell of which is formed by pressurized spacer fabric. In addition to the heat-insulating properties of the spacer fabric, the ability to absorb loads or to transmit force to the spacer fabrics pressurized should be used constructively. The spacer fabric can either form a partial area or the complete envelope. Their generally double-curved, shell-like shape enables highly efficient load transfer mainly through normal forces, as is the case, for example, in nature with eggs, in construction with concrete shells or also with most of the large rigid airships of the first half of the 20th century or was.
Das
Innenvolumen (19) kann, muß aber nicht mit einem zusätzlichen Überdruck
versehen sein, da die äußere Hülle auf
die angreifenden Lasten reagieren kann.The interior volume ( 19 ) can, but does not have to be provided with an additional overpressure, since the outer shell can react to the attacking loads.
Die
Hülle ist
zweckmäßigerweise
in einzelne Segmente untergliedert, die jeweils über eine getrennte Druckluftzufuhr
verfügen.
Bei einer lokalen Beschädigung
der Hülle
fällt nur
das betroffene Segment aus. Die benachbarten Segmente können die Kraftweiterleitung
zumindest teilweise übernehmen.The
Shell is
expediently
divided into individual segments, each with a separate compressed air supply
feature.
In the event of local damage
the shell
just falls
the affected segment. The neighboring segments can transmit the force
take over at least partially.
Die
getrennte Druckzufuhr ermöglicht
es in Bereichen hoher Lastangriffe durch einen gezielt höheren Innendruck
auf die stärkeren
Belastungen zu reagieren. Auch besteht die Möglichkeit in diesen Bereichen
eine größere Dicke
des Abstandsgewebes zu wählen.
Diese beiden Anpassungen ermöglicht eine
optimierte Ausbildung der einzelnen Segmente entsprechend den jeweiligen
zu erwartenden Lasten aus Wind oder aus dem Eigengewicht von Gondel (15),
Leitwerken, Antriebseinrichtungen (18) etc.. Dies stellt
einen entscheidenden Vorteil dar. Bei den bisher üblichen
Prallluftschiffen und halbstarren Luftschiffen kann auf ein Einknicken
der Luftschiffspitze bei hoher Geschwindigkeit infolge der anliegenden Windkräfte in der
Regel nur durch eine Erhöhung
des Innendruckes des gesamten Innenvolumens des Luftschiffes reagiert
werden. Diese Anhebung des Innendruckes wirkte sich jedoch auf die
gesamte Hülle aus,
was zu einer stärkeren
Dimensionierung und damit u.a. zur Gewichtszunahmen des Hüllenmaterials führte. Mit
der beschriebenen Konstruktion kann gezielt in den entsprechenden
Bereichen der Innendruck erhöht
und/oder die Dicke des Abstandsgewebes größer dimensioniert werden. Dies
stellt eine entscheidende Optimierungsmöglichkeit dar.The separate pressure supply makes it possible to react to the higher loads in areas of high load attacks by specifically increasing the internal pressure. It is also possible to choose a larger thickness of the spacer fabric in these areas. These two adjustments enable the individual segments to be optimized in accordance with the expected loads from wind or from the weight of the nacelle ( 15 ), Tail units, drive devices ( 18 ) etc. This represents a decisive advantage. In the previously used impact airships and semirigid airships, a buckling of the airship tip at high speed due to the applied wind forces can usually only be reacted to by increasing the internal pressure of the entire inner volume of the airship. However, this increase in internal pressure had an effect on the entire casing, which led to a larger dimensioning and thus, among other things, to the weight of the casing material. With the construction described, the internal pressure can be increased in a targeted manner in the corresponding areas and / or the thickness of the spacer fabric can be made larger. This represents a crucial opportunity for optimization.
In
diesem Fall kann auch die Bedeutung des Abstandsgewebes als Wärmedämmelement
hinter die Bedeutung als konstruktiv wirksames Element zurückfallen.In
In this case, the importance of the spacer fabric as a thermal insulation element
fall behind the meaning as a constructively effective element.
Durch
die Fähigkeit
der unter Innendruck stehenden Abstandsgewebe tangentiale Druckkräfte aufzunehmen
und weiterzuleiten ist eine innere Verspannung (20) möglich. Eine
derartige Verspannung führt
in der Regel zu einer zusätzlichen
Versteifung des Luftschiffes. Eine derartige Konstruktionsweise ist
den Konstruktionen der meisten der großen starren Luftschiffen der
ersten Hälfte
des 20 Jahrhunderts verwandt, mit dem Unterschied, das die tragende
Schale nicht durch eine Gitterstruktur aus steifen Materialien wie
Holz oder Aluminium, sondern aus Abstandstextilien, die unter einem
Innendruck stehen, gebildet wird.Due to the ability of the spacer fabrics under internal pressure to absorb and transmit tangential compressive forces, an internal tension ( 20 ) possible. Such tension usually leads to additional stiffening of the airship. Such a construction is the construction of most of the large rigid airships of the first half of the 20th century is related, with the difference that the supporting shell is not formed by a grid structure made of rigid materials such as wood or aluminum, but by spacer textiles that are under an internal pressure.
Auch
eine Verwendung des Abstandsgewebes nur in Bereichen höherer Belastungen
bei einer überwiegenden
Ausbildung der Hülle
mittels einlagiger Membranen kann sinnvoll sein. Hier sei als Beispiel
auf die Ausbildung nur der oberen Zone mittels Abstandsgewebes eines
ansonsten einlagig ausgeführten
Prallluftschiffes – wie
in 4 dargestellt – verwiesen,
bei dem gezielt auf die durch die abgehängte Gondel hervorgerufenen
Druckkräfte
in Längsrichtung
reagiert wird. Das System zum Ablassen der heißen Luft im oberen Bereich
der Hülle
(16) kann in diesem Fall innerhalb des Abstandsgewebes oder
innerhalb der einlagigen Membran angeordnet sein.It can also be useful to use the spacer fabric only in areas of higher loads when the shell is predominantly formed by means of single-layer membranes. Here is an example of the formation of only the upper zone using spacer fabric of an otherwise single-layer impact airship - as in 4 shown - referenced, in which reaction to the compressive forces caused by the suspended nacelle in the longitudinal direction. The system for venting the hot air at the top of the envelope ( 16 ) can be arranged in this case within the spacer fabric or within the single-layer membrane.
5a und 5b wurden bereits weiter oben hinreichend
beschrieben. 5a and 5b have already been sufficiently described above.
6 stellt einen Detailausschnitt
einer beispielhaften Fügung
von einzelnen Segmenten der mit Druck beaufschlagten Abstandsgewebe
dar. Die einzelnen Segmente sind entlang ihren Rändern durch Membranstreifen
(31) luftdicht verschlossen. Die benachbarten Membranstreifen
sind z.B. durch Schweißen
jeweils miteinander flächig
verbunden, so das die entstehende Verbindung nicht nur Normalkräfte sondern
auch Querkräfte übertragen
kann. Die Verbindung der benachbarten Membranstreifen (31) kann
auch bereits vor deren Verbindung mit dem Abstandsgewebe erfolgen.
Zur besseren Übertragung von
Zugkräften
werden zusätzliche
seitliche Streifen (32) auf beiden Seiten des Abstandsgewebes
z.B. durch Schweißen
angebracht. 6 represents a detailed section of an exemplary joining of individual segments of the spacer fabrics pressurized. The individual segments are along their edges by membrane strips ( 31 ) sealed airtight. The adjacent membrane strips are connected to one another, for example by welding, so that the resulting connection can transmit not only normal forces but also transverse forces. The connection of the adjacent membrane strips ( 31 ) can also take place before they are connected to the spacer fabric. For better transmission of tensile forces, additional side strips ( 32 ) attached to both sides of the spacer fabric, for example by welding.
7 stellt ein Ausführungsbeispiel
für die Konstruktion
mittels Abstandstextilien von Leitwerken (11) zur Richtungsstabilisierung
bzw. Richtungskontrolle dar, was sehr vorteilhaft ist, da hierdurch eine
glatte, nicht durch innere Verspannungen strukturierte Oberfläche möglich, die
Konstruktionsweise effizient in ihrer Lastabtragung und relativ
gering im Aufwand ist. Diese Art der Leitwerksausbildung kann sowohl
für Prallluftschiffe
als auch für
starre, bzw. halbstarre Luftschiffe angewendet werden. Die Hülle der
Luftfahrzeuge kann hierbei mittels Abstandsgewebe oder auch herkömmlich mittels
einfacher Membranen gebildet werden. Der Innendruck innerhalb des
Abstandsgewebes kann dabei so groß sein wie im Innenraum des
Luftfahrzeuges oder durch zusätzliche
Druckluftzufuhr höher
als dieser. Im ersten Fall besteht eine Verbindung zwischen dem
Innenraum des Luftschiffes und dem Innenraum des Abstandsgewebes
der Leitwerke, im zweiten Fall sind beide Lufträume voneinander getrennt. In
der in 7 dargestellten
Ausführungsvariante
ist die Hülle
des Luftfahrzeugs mittels Abstandstextilien gebildet und das Leitwerk
(11) ist luftdruckmäßig getrennt
vom Innendruck der angrenzenden Segmente. Das Leitwerk wird mittels
bekannter Fügetechniken
an die Hülle des
Luftschiffes befestigt, wobei eine Verbindung über Membranstreifen (41)
sinnvoll erscheint. Abspannseile (40) verhindern das Abknicken
des Leitwerkes im Bereich der Verbindung zur Luftschiffhülle. Der
Rand des Abstandsgewebes muß durch
ein Membranstreifen (42) geschlossen werden, welcher bei
anliegenden Innendruck eine halbkreisfärmige Querschnittsform annimmt.
Dieser Membranstreifen kann auch aus den äußeren Lagen des Abstandsgewebes
gebildet sein. 7 provides an embodiment for the construction by means of spacer fabrics of tail surfaces ( 11 ) for directional stabilization or directional control, which is very advantageous, since this enables a smooth surface that is not structured by internal tension, the design is efficient in terms of load transfer and relatively low in effort. This type of tail training can be used for impact airships as well as for rigid or semi-rigid airships. The envelope of the aircraft can be formed by means of spacer fabrics or conventionally by means of simple membranes. The internal pressure within the spacer fabric can be as high as in the interior of the aircraft or higher than this due to the additional compressed air supply. In the first case there is a connection between the interior of the airship and the interior of the spacer fabric of the tail units, in the second case the two air spaces are separated from one another. In the in 7 The embodiment variant shown is formed by spacer textiles and the tail unit ( 11 ) is separated from the internal pressure of the adjacent segments in terms of air pressure. The tail is attached to the envelope of the airship using known joining techniques, whereby a connection via membrane strips ( 41 ) makes sense. Guy ropes ( 40 ) prevent the tail unit from kinking in the area of the connection to the airship hull. The edge of the spacer fabric must be covered with a membrane strip ( 42 ) are closed, which assumes a semicircular cross-sectional shape when internal pressure is applied. This membrane strip can also be formed from the outer layers of the spacer fabric.
8 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Konstruktion
von Leitwerken mittels Abstandstextilien dar. Auf die Abspannseile
(40) kann verzichtet werden, wenn die Angriffsstelle des
Leitwerkes (11) an die Hülle so ausgebildet ist, das
sie hinreichend Biegemomentenbelastungen aufnehmen kann. Dies ist
der Fall wenn beide Lagen des Abstandsgewebes der Leitwerke dehnungsarm
an die Hülle
angeschlossen sind und die Anforderungen an das Leitwerk bezüglich Stabilität nicht
sehr hoch sind. Die Ausführungsvariante
in 8 stellt einen Teil
eines Luftschiffes mit einfacher Membran als Luftfahrzeughülle dar.
Dabei besitzt die Hülle
(44) im Bereich der Leitwerkes eine Öffnung (43) durch
die der Innenraum des Luftschiffes mit dem des Abstandsgewebes verbunden
ist. Die Verbindung der Lagen des Abstandsgewebes mit der Hülle geschieht
mit den aus dem Stand der Technik bekannten oder bereits beschriebenen
Fügetechniken. 8th represents a further embodiment for the construction of tail units using spacer textiles. On the guy ropes ( 40 ) can be dispensed with if the attack site of the tail unit ( 11 ) is designed on the shell so that it can absorb sufficient bending moment loads. This is the case when both layers of the spacer fabric of the tail units are connected to the casing with little stretch and the requirements for the tail unit regarding stability are not very high. The variant in 8th represents part of an airship with a simple membrane as an aircraft hull. The hull ( 44 ) an opening in the tail area ( 43 ) through which the interior of the airship is connected to that of the spacer fabric. The layers of the spacer fabric are connected to the sheath using the joining techniques known or already described in the prior art.
Für den Fall,
das das mit Druck beaufschlagte Abstandsgewebe der Hülle nicht
zur Aussteifung der Gesamtkonstruktion benötigt wird, besteht bei Bedarf
die Möglichkeit
durch ein Verringern des Überdrucks
oder gar durch eine teilweise oder vollständige Entleerung des Zwischenraumes
den Abstand der äußeren zur
inneren Lage zu verringern um damit den Wärmeleitwiderstand zu verringern.
Dies kann bei starker Erwärmung
des Innenraumes infolge Sonneneinstrahlung von Nutzen sein.In the case,
the pressurized sheath spacer fabric does not
is required to stiffen the overall construction, if necessary
the possibility
by reducing the overpressure
or even by partially or completely emptying the space
the distance of the outer to the
to reduce the inner layer in order to reduce the thermal resistance.
This can happen when the temperature rises
of the interior can be useful as a result of solar radiation.
Läßt die äußere Lage
(1a) einen Teil der solaren Licht- und Wärmestrahlung
passieren so kann dies als Wärmezufuhr
für den
Auftriebskörper
genutzt werden. Da die Abstandsfäden
des Abstandsgewebes senkrecht oder nahezu senkrecht zur äußeren Lage
stehen und dabei relativ gleichmäßig angeordnet
sind kann die Sonnenstrahlung, welche die äußere Lage passiert hat, weit
in das Innere des Abstandsgewebes vordringen. Die Strahlung wird
also zu einem Anteil weit innerhalb der wärmedämmenden Schicht in Wärme umgewandelt.
Dies entspricht dem Prinzip der sogenannten Transparenten Wärmedämmung. Um
die Strahlung in Wärme
umzuwandeln, kann entweder die innere Lage (1c) strahlungsabsorbierend
ausgebildet sein oder es wird in den Innenraum (8) ein
Stoff aufgehängt
der stark strahlungsabsorbierend ist und bei Bedarf zusammengerafft
bzw. entfaltet werden kann.Leaves the outer layer ( 1a ) pass part of the solar light and heat radiation so this can be used as heat supply for the buoyancy body. Since the spacer threads of the spacer fabric are perpendicular or almost perpendicular to the outer layer and are arranged relatively uniformly, the solar radiation that has passed through the outer layer can penetrate far into the interior of the spacer fabric. The radiation is therefore converted into heat to a large extent within the heat-insulating layer. This corresponds to the principle of so-called transparent thermal insulation. To turn the radiation into heat the inner layer ( 1c ) be radiation-absorbing or it is in the interior ( 8th ) hanging a fabric that is highly radiation absorbing and can be gathered or unfolded if necessary.
Die
Vorteile der Bildung der Hülle
von Luftfahrzeugen leichter als Luft mittels Abstandsgeweben sind
vor allem ein geringerer Verbrauch an Energieträgern zur Aufrechterhaltung
der hohen Innentemperatur und damit eine Senkung der Unterhaltskosten,
sowie eine Verringerung der Menge für den Betrieb mit zuführender
Energieträger
und damit Gewichtsreduktion. Es ergibt sich eine geringere Belastung
der Umwelt durch Abgase und ein Verringerung der enormen Lärmbelästigung,
die beim Betrieb der üblichen
Brenner entsteht. Durch die geringeren Wärmeverluste kann bei entsprechender
Materialwahl für
die Hülle
die Temperatur der Luft bzw. des Wasserdampfes deutlich erhöht werden,
was zu einer Steigerung der Auftriebswirkung führt.The
Advantages of forming the envelope
of aircraft are lighter than air using spacer fabrics
above all, a lower consumption of energy sources for maintenance
the high internal temperature and thus a reduction in maintenance costs,
as well as a reduction in the quantity for operation with feeding
fuels
and thus weight loss. There is less stress
the environment through exhaust fumes and a reduction in the enormous noise pollution,
which when operating the usual
Burner is created. Due to the lower heat losses, the
Choice of materials for
the case
the temperature of the air or water vapor is increased significantly,
which leads to an increase in the buoyancy effect.
Der
Nachteil des größeren Eigengewichtes der
Helle im Vergleich zur herkömmlichen
einfachen Membranlage wird durch die Gewichtseinsparung an mit zuführenden
Energieträgern
und der möglichen Auftriebserhöhung durch
Temperaturerhöhung
aufgehoben. Die höheren
Anschaffungskosten stehen in einem angemessenen Verhältnis zu
den erzielten Vorteilen.The
Disadvantage of the larger weight of the
Bright compared to the conventional
simple membrane system is due to the weight saving on with feeding
fuels
and the possible increase in lift by
temperature increase
canceled. The higher
Acquisition costs are reasonable
the advantages achieved.
Bei
einer möglichen
Ausbildung des Abstandsgewebes gemäß einer Transparenten Wärmedämmung wie
beschrieben ist eine zusätzliche
Einsparung an Energieträgern
möglich.
In diesem Fall ist an sonnigen Tagen ein Flug gänzlich ohne Energieträger zur
Wärmeerzeugung
im Bereich des Möglichen.
Die Verwendung des Abstandstextils als konstruktiv wirksames Element
zur Aussteifung des Luftfahrzeugs bei gleichzeitiger Nutzung als
Wärmedämmelement
ist ein wesentlicher Aspekt und stellt eine neue Luftschiffskonzeption
dar. Die beschriebenen Konstruktionsweisen können aufgrund der Schalenwirkung
der durch mit Druck beaufschlagten Abstandsgewebe sehr effizient
in Bezug auf notwendige konstruktive Masse und Lasttragvermögen sein.at
one possible
Form the spacer fabric according to a transparent thermal insulation such as
an additional one is described
Saving energy sources
possible.
In this case, a flight is completely without energy sources on sunny days
heat generation
in the realm of the possible.
The use of the spacer textile as a constructively effective element
for stiffening the aircraft while using it as
thermal insulation element
is an essential aspect and represents a new airship concept
The construction methods described may be due to the shell effect
which is very efficient due to the pressurized spacer fabric
in terms of the necessary structural mass and load capacity.
Für Luftfahrzeuge,
die ihren Auftrieb ganz oder teilweise durch Helium erzeugen, kann
die Verwendung von Abstandstextilien auch sinnvoll sein, um bei
schwankenden Außentemperaturen
oder zeitlich unterschiedlicher Erwärmung des Gases infolge Sonneneinstrahlung
den Schwankungsbereich der Innentemperatur einzugrenzen. Die Verwendung
von durch Innendruck stabilisierte Abstandsgewebe für mit Helium
gefüllte
und angetriebene Luftfahrtzeuge kann ebenfalls sinnvoll sein, da
die beschriebene Konstruktionsweisen in ihrem Verhältnis von
notwendiger Masse zu den aufnehmbaren Kräften sehr günstig ist.For aircraft,
which can generate all or part of its buoyancy from helium
the use of spacer textiles also make sense to
fluctuating outside temperatures
or heating of the gas at different times due to solar radiation
limit the fluctuation range of the internal temperature. The usage
of spacer fabrics stabilized by internal pressure for with helium
filled
and powered aircraft can also be useful since
the described construction methods in their ratio of
necessary mass to the absorbable forces is very cheap.