DE19753548A1

DE19753548A1 - Electrically powered air ship, especially zeppelin

Info

Publication number: DE19753548A1
Application number: DE1997153548
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Panik; Andreas Panik; Max Ruhdorfer
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1997-12-03
Publication date: 1999-08-26

Abstract

The air ship (1) has a body (2) filled with a light gas for buoyancy generation, a passenger cell (3) and an electric drive (5). The air ship has a fuel cell system (8) with which the electric drive is supplied with electrical power. The air ship body can be filled with an inert gas and a chamber (9) filled with combustible gas can be arranged within the body with a line (10) which feeds the combustible gas out of the chamber to the fuel cell system.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch angetriebenes Luftschiff, insbesondere einen Zeppelin, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electrically powered airship, in particular a zeppelin, with the features of the generic term of claim 1.

Aus der DE 42 04 962 A1 ist ein gattungsgemäßes Luftschiff mit einem Elektroantrieb bekannt, bei dem zur Erzeugung von elek trischem Strom Solarzellen am Außenumfang des Luftschiffkörpers vorgesehen sind.DE 42 04 962 A1 describes a generic airship known an electric drive, in which to produce elec electric current on the outer circumference of the airship body are provided.

Solarzellen weisen den Nachteil auf, daß sie nur bei aus reichender Strahlungsenergie, also ausreichendem Tageslicht, verwendet werden können.Solar cells have the disadvantage that they only come out sufficient radiation energy, i.e. sufficient daylight, can be used.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein elektrisch angetriebenes Luftschiff mit einer verbesserten Energieversorgung zu schaffen.It is the object of the invention to provide an electrically driven Airship with an improved energy supply too create.

Diese Aufgabe wird durch ein Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device with the features of Claim 1 solved.

Brennstoffzellensysteme können auf umweltfreundliche Art und Weise aus einem Brenngas und Sauerstoff elektrischen Strom erzeugen. Ein mit einem solchen Brennstoffzellensystem und einem Elektroantrieb ausgestattetes Luftschiff eignet sich somit ausgezeichnet als Individualfahrzeug, daß unabhängig von der Witterung oder der Tageszeit jederzeit betrieben werden kann. Fuel cell systems can be environmentally friendly and Way from a fuel gas and oxygen electric current produce. One with such a fuel cell system and an airship equipped with an electric drive is suitable thus distinguished as an individual vehicle that regardless of weather or time of day can.

Als Brenngas wird vorzugsweise Wasserstoffgas verwendet. In diesem Fall wird bei der elektrochemischen Reaktion in der Brennstoffzelle lediglich Wasserdampf und Wärme erzeugt und an die Umgebung abgegeben. Ein solches Luftschiff könnte also absolut schadstoffrei betrieben werden. Der Wasserstoff könnte, wie bei älteren Luftschiffen üblich, im Luftschiffkörper gespeichert und somit gleichzeitig zur Auftrieberzeugung eingesetzt werden, was aber aus Sicherheitsgründen nicht erwünscht ist. Daher wird vorgeschlagen, den Luftschiffkörper mit einem Innertgas, beispielsweise Helium zu füllen und innerhalb des Luftschiffkörpers eine Kammer als Wasserstoff speicher vorzusehen. Dadurch wird der Wasserstoffspeicher vor äußeren Einflüssen geschützt, wodurch eine verbesserte Sicherheit beim Betrieb des Luftschiffes gewährleistet wird.Hydrogen gas is preferably used as the fuel gas. In In this case, the electrochemical reaction in the Fuel cell only generates and turns on water vapor and heat given the environment. Such an airship could operated absolutely pollutant-free. The hydrogen could as usual with older airships, in the airship body saved and thus at the same time for generating buoyancy be used, but not for security reasons is desired. Therefore, it is proposed the airship body with an inert gas, for example helium, and inside the airship body, a chamber called hydrogen to provide storage. This will precede the hydrogen storage protected from external influences, which improves Security in the operation of the airship is guaranteed.

Die Verwendung eines Druckgasspeichers oder eines Brenngas erzeugungssystems bringt weitere Vorteile im Hinblick auf die Betriebssicherheit und den Platzbedarf. Die Kombination einer mit Wasserstoffgas gefüllten Kammer mit einem Druckspeicher und/oder einer Brenngaserzeugungssystem bietet den Vorteil einer Notlandeeinrichtung. Sollte die Brenngasversorgung über den Druckspeicher oder das Brenngaserzeugungssystem ausfallen, so könnte das Wasserstoffgas aus der Kammer für ein Notlande manöver verwendet werden. Gleichzeitig verringert sich durch die Entnahme des Wasserstoffs aus der Kammer der Auftrieb des Luftschiffs, so daß das Luftschiff im Notfall automatisch die Flughöhe verringert.The use of a compressed gas storage or a fuel gas generation system brings further advantages in terms of Operational safety and space requirements. The combination of one Chamber filled with hydrogen gas with a pressure accumulator and / or a fuel gas generation system offers the advantage an emergency landing facility. Should the fuel gas supply be over the pressure accumulator or the fuel gas generation system fail, so could the hydrogen gas from the chamber for an emergency landing maneuvers can be used. At the same time decreases by the removal of hydrogen from the chamber the buoyancy of the Airship, so that the airship automatically the Flight altitude decreased.

Weiter Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung ist nachstehend anhand einer Prinzipzeichnung näher beschrieben, wobeiFurther advantages and refinements of the invention result from the Subclaims and the description. The invention is described in more detail below using a schematic diagram, in which

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Luftschiff im Schnitt und Fig. 1 shows an airship according to the invention in section and

Fig. 2 zwei erfindungsgemäße Luftschiffe in gekoppelten Zustand in perspektivischer Darstellung schräg von unten zeigt. Fig. 2 shows two airships according to the invention in the coupled state in a perspective view obliquely from below.

Das insgesamt mit 1 gekennzeichnete Luftschiff, vorzugsweise in Form eines Zeppelins, weist einen Luftschiffkörper 2 und eine damit verbundene Fahrgastzelle 3 auf. Im Ausführungsbeispiel weist die Fahrgastzelle 3 eine im wesentlichen zylindrische Form und zusätzlich einen Zwischenboden 4 auf. Die Form der Fahrgastzelle 3 kann jedoch jederzeit an die Anforderungen hinsichtlich Ästhetik und Funktionalität angepaßt werden. Das Luftschiff 1 weist weiterhin einen Elektroantrieb 5, bestehend aus einem Elektromotor 6 und einem Propeller 7, auf. Es können aber auch andere bekannte oder gegebenenfalls mehrere Elektro antriebe 5 verwendet werden.The airship, generally designated 1 , preferably in the form of a zeppelin, has an airship body 2 and a passenger compartment 3 connected to it. In the exemplary embodiment, the passenger compartment 3 has an essentially cylindrical shape and additionally an intermediate floor 4 . The shape of the passenger compartment 3 can, however, be adapted at any time to the requirements with regard to aesthetics and functionality. The airship 1 also has an electric drive 5 , consisting of an electric motor 6 and a propeller 7 . However, other known or optionally several electric drives 5 can also be used.

Zur Versorgung des Elektroantriebs 5 mit elektrischer Energie ist weiterhin ein Brennstoffzellensystem 8 vorgesehen. Für einen solchen Einsatzzweck können vorzugsweise Brennstoffzellen mit einer protonenleitenden Membran, sogenannte PEM-Brennstoff zellen, verwendet werden. Alternativ können jedoch auch andere bekannte Brennstoffzellensysteme eingesetzt werden. PEM-Brenn stoffzellensysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher nur noch kurz beschrieben. Sie bestehen aus einem Anodenraum und einem Kathodenraum, die durch eine proton leitende Membran voneinander getrennt sind. In den Anodenraum wird ein Brenngas, vorzugsweise Wasserstoff, zugeführt und dort reduziert. In den Kathodenraum wird Sauerstoff, vorzugsweise in Form von Luftsauerstoff zugeführt und dort oxidiert. Bei dieser elektrochemischen Reaktion entsteht elektrischer Strom, Wasser dampf und Wärme. Der elektrische Strom kann über eine nicht dargestellte Leitung vom Brennstoffzellensystem 8 an den Elektroantrieb 5 übertragen werden.A fuel cell system 8 is also provided to supply the electric drive 5 with electrical energy. For such an application, fuel cells with a proton-conducting membrane, so-called PEM fuel cells, can preferably be used. Alternatively, however, other known fuel cell systems can also be used. PEM fuel cell systems are known from the prior art and are therefore only briefly described. They consist of an anode compartment and a cathode compartment, which are separated by a proton-conducting membrane. A fuel gas, preferably hydrogen, is fed into the anode compartment and reduced there. Oxygen, preferably in the form of atmospheric oxygen, is fed into the cathode compartment and oxidized there. This electrochemical reaction creates electrical current, water vapor and heat. The electric current can be transmitted from the fuel cell system 8 to the electric drive 5 via a line, not shown.

Im Ausführungsbeispiel ist das Brennstoffzellensystem 8 hinter der Fahrgastzelle 3 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, das Brennstoffzellensystem 8 in der Fahrgastzelle 3, beispielsweise unterhalb des Zwischenbodens 4, oder innerhalb des Luftschiff körpers 2 anzuordnen. Der Luftschiffkörper 2 ist zur Auftrieb erzeugung mit einem Leichtgas, vorzugsweise Helium, gefüllt. Das Helium bewirkt den für das Luftschiff 1 benötigten Auftrieb und trägt als Innertgas gleichzeitig zu einer ausreichenden Sicherheit des Luftschiffes 1 bei. Neben dem Helium können aber auch andere geeignete Leichtgase verwendet werden.In the exemplary embodiment, the fuel cell system 8 is arranged behind the passenger cell 3 . However, it is also possible to arrange the fuel cell system 8 in the passenger compartment 3 , for example below the intermediate floor 4 , or inside the airship body 2 . The airship body 2 is filled to generate lift with a light gas, preferably helium. The helium causes the lift required for the airship 1 and, as an inert gas, at the same time contributes to sufficient security of the airship 1 . In addition to helium, other suitable light gases can also be used.

Im Luftschiffkörper 2 ist weiterhin eine mit Wasserstoff ge füllte Kammer 9 angeordnet. Aus dieser Kammer 9 wird dann der Wasserstoff über eine Leitung 10 dem Brennstoffzellensystem 8 zugeführt. Durch die Anordnung der Kammer 9 innerhalb des Luftschiffkörpers 2 wird das reaktive Wasserstoffgas durch das Innertgas Helium gegen die Umgebung abgeschirmt, so daß eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet wird.In the airship body 2 , a chamber 9 filled with hydrogen is also arranged. The hydrogen is then fed from this chamber 9 to the fuel cell system 8 via a line 10 . By arranging the chamber 9 within the airship body 2 , the reactive hydrogen gas is shielded from the environment by the inert gas helium, so that a high level of operational safety is ensured.

Alternativ kann der Wasserstoff aber auch mit Hilfe eines Druckspeichers oder eines Brenngaserzeugungssystems im Luft schiff 1 bereitgestellt werden. Beim Druckspeicher wird das Wasserstoffgas unter hohem Druck in einem druckfesten Speicher tank gelagert und über ein geeignetes Ventil in der benötigten Menge an das Brennstoffzellensystem 8 übergeben. Bei einem Brenngaserzeugungssystem wird ein flüssiger Rohkraftstoff, beispielsweise Methanol, in einem Tank mitgeführt und in einem chemischen Reaktor, beispielsweise durch eine Wasserdampf reformierung, in Wasserstoff umgewandelt. Beide Techniken sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.Alternatively, the hydrogen can also be provided in the airship 1 with the aid of a pressure accumulator or a fuel gas generation system. In the pressure accumulator, the hydrogen gas is stored under high pressure in a pressure-resistant storage tank and transferred to the fuel cell system 8 in the required amount via a suitable valve. In a fuel gas generation system, a liquid raw fuel, for example methanol, is carried in a tank and converted into hydrogen in a chemical reactor, for example by water vapor reforming. Both techniques are known from the prior art and are therefore not explained in more detail here.

Durch die Kombination einer Wasserstoffkammer im Luftschiff körper 2 und eines Druckspeichers beziehungsweise eines Brenn gaserzeugungssystems kann auf einfache Weise eine Notlande vorrichtung geschaffen werden. Dabei wird das Brennstoffzellen system 8 im Normalbetrieb mit Wasserstoff aus dem Druckspeicher bezeihungsweise dem Brenngaserzeugungssystem versorgt. In der Kammer 9 ist lediglich ein begrenzter Wasserstoffvorrat vorge sehen. Für den Fall, daß der Wasserstoff aus dem Druckspeicher oder dem Brenngaserzeugungssystem aufgebraucht ist, kann mit Hilfe des Wasserstoffs aus der Kammer 9 ein Notlandemanöver durchgeführt werden. Durch die Entnahme von Wasserstoff aus der Kammer 9 wird gleichzeitig der Auftrieb des Luftschiffs 1 ver ringert, so daß das Luftschiff 1 automatisch an Höhe verliert.By combining a hydrogen chamber in the airship body 2 and a pressure accumulator or a fuel gas generation system, an emergency landing device can be created in a simple manner. The fuel cell system 8 is supplied in normal operation with hydrogen from the pressure accumulator or the fuel gas generation system. In the chamber 9 , only a limited hydrogen supply is seen easily. In the event that the hydrogen from the pressure accumulator or the fuel gas generation system is used up, an emergency landing maneuver can be carried out using the hydrogen from the chamber 9 . By removing hydrogen from the chamber 9 , the buoyancy of the airship 1 is simultaneously reduced ver, so that the airship 1 automatically loses height.

Ein solches Luftschiff 1 mit einem brennstoffzellengespeisten Elektroantrieb 5 eignet sich sehr gut als Individualverkehrs mittel, da bei dessen Betrieb keinerlei Emissionen erzeugt werden. Bei einer solchen Verwendung kann die Fahrgastzelle 3, je nach Anforderung, als Fahrzeug, als Wohn- oder Freizeitraum oder als Arbeitsplatz ausgestaltet werden. Außerdem wird die Fahrgastzelle 3 derart ausgebildet, daß sie mit der Fahrgast zelle 3' eines weiteren Luftschiffs 1', wie in Fig. 2 darge stellt, oder mit einer nicht gezeigten stationären Einrichtung koppelbar ist. Vorzugsweise wird ein Luftschiff 1 dann derart dimmensioniert, daß es zur Beförderung von zwei bis vier Passagieren geeignet ist. Zur Beförderung einer größeren Anzahl von Passagieren oder von größeren Lasten können dann mehrere Luftschiffe 1, 1' gekoppelt werden.Such an airship 1 with a fuel cell-powered electric drive 5 is very suitable as an individual means of transport, since no emissions are generated during its operation. With such a use, the passenger compartment 3 can , depending on the requirement, be designed as a vehicle, as a living or leisure space or as a workstation. In addition, the passenger cell 3 is designed such that it is with the passenger cell 3 'of another airship 1 ', as shown in Fig. 2 Darge, or can be coupled to a stationary device, not shown. An airship 1 is then preferably dimensioned such that it is suitable for carrying two to four passengers. A plurality of airships 1 , 1 'can then be coupled to carry a larger number of passengers or larger loads.

Durch die Kopplung des Luftschiffs 1 mit stationären Ein richtungen können beispielsweise Verkehrskonzepte realisiert werden, bei denen das Luftschiff 1 gleichzeitig als Verkehrs mittel und als Arbeitsplatz verwendet wird. Wird das Luftschiff l an die Wohnstätte des Benutzers gekoppelt, so kann er dort die Fahrgastzelle 3 als Arbeitsplatz verwenden. Nach dem Abkoppeln kann dann die Fahrgastzelle 3 als mobiles Büro eingesetzt werden. Schließlich kann das Luftschiff 1 dann nach einer Reise an einem anderen Ort durch Kopplung mit einer stationären Einrichtung oder mit Luftschiffen 1' von Arbeits kollegen als Arbeitsplatz benutzt werden.By coupling the airship 1 with stationary devices, for example, traffic concepts can be implemented in which the airship 1 is used simultaneously as a means of transport and as a workplace. If the airship 1 is coupled to the home of the user, he can use the passenger cell 3 there as a workplace. After disconnecting the passenger compartment 3 can then be used as a mobile office. Finally, the airship 1 can then be used as a workplace by colleagues after a trip to another location by coupling with a stationary facility or with airships 1 '.

Claims

1. Airship ( 1 )

- With an airship body ( 2 ) which is filled with light gas to generate lift,
- With a passenger compartment ( 3 ) and
- with an electric drive ( 5 ),

characterized in that the airship ( 1 ) has a fuel cell system ( 8 ) with which the electric drive ( 5 ) is supplied with electrical energy.

2. Airship according to claim 1, characterized in that the airship body ( 2 ) is filled with an inner light gas, that in the interior of the airship body ( 2 ) a chamber filled with a fuel gas ( 9 ) is provided, and that a line ( 10 ) for supplying the fuel gas from the chamber ( 9 ) to the fuel cell system ( 8 ).

3. Airship according to claim 1, characterized, that a compressed gas storage for storing the fuel gas or a tank filled with a liquid fuel downstream fuel gas generation system is provided.

4. Airship according to claim 2 and 3, characterized in that in normal operation the fuel gas from the compressed gas storage or from the fuel gas generation system and in emergency situations from the chamber ( 9 ) to the fuel cell system ( 8 ) is supplied.

5. Airship according to claim 1, characterized in that the passenger compartment ( 3 ) is designed such that it can be coupled with the passenger compartment ( 3 ') of another airship ( 1 ') and / or with a stationary device.