DE19904278A1

DE19904278A1 - Luftschiff

Info

Publication number: DE19904278A1
Application number: DE1999104278
Authority: DE
Inventors: Franz Hegele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-10

Abstract

Ein Luftschiff hat innerhalb seiner Außenhülle eine oder mehrere Traggaszellen aus einem gasdichten Material, vorzugsweise aus einer Aluminium-Kunststoff-Verbundfolie, welche ein erstes, inneres Gasvolumen, vorzugsweise aus Wasserstoff H¶2¶, und ein zweites, dieses allseitig in einer verhältnismäßig dünnen Schicht umgebendes äußeres Gasvolumen, vorzugsweise aus einem Inertgas, z. B. Helium umschließen. In diesem Zwischenraum befindet sich ein flächiges, in allen Richtungen gasdurchlässiges Distanzmaterial, z. B. Gittergewebe, oder eine Noppenfolie, welches die Ausleitung des Leckagegases an der Oberseite der Traggaszelle ermöglicht. DOLLAR A Die Außenhülle besteht aus Leichtmetallblech, welches durch an seiner Innenseite angebrachte Verstärkungsprofile und -spanten, sowie durch den Gasdruck der Traggaszelle(n) stabilisiert wird. DOLLAR A Sie hat eine pinguinförmige Gestalt, deren geringer Luftwiderstand durch einen, vom übrigen spindelförmigen Rumpf abgesetzten Kopfteil bedingt wird, an dessen Spitze sich der Führerstand befindet. DOLLAR A Das Luftschiff hat an seinem hinteren Ende einen allseitig schwenkbaren Antrieb. DOLLAR A Auf der Oberseite seiner Außenhülle sind Solarzellen angebracht, welche ganz oder teilweise die Antriebsenergie liefern.

Description

Seit dem Lakehurst-Unglück ist die Verwendung von Helium als Traggas für Luftschiffe obligatorisch. Im Gegensatz zu Wasserstoffgas ist Helium zwar nicht brennbar, sein hoher Preis und die geringe Verfügbarkeit behindern aber eine wirtschaftlich sinnvolle Renaissance der Luftschiffahrt.

Es wird deshalb nachfolgend eine Konstruktion für ein Luftschiff vorgeschlagen, dessen Traggasfüllung hauptsächlich aus Wasserstoffgas besteht, welche aber allseitig von einem zweiten Gasvolumen, das aus einem Inertgas, vorzugsweise Helium besteht, umgeben wird.

Diese Anordnung verringert die Diffusion der H₂-Füllung durch die Wandung ihres Behälters auf ca. ein Zehntel, da der Dichteunterschied von Wasserstoff zu Helium nur diesen Bruchteil gegenüber dem Dichteunterschied zu Luft beträgt und die Druckdifferenz dementsprechend geringer ist. Des weiteren kann das dennoch in das zweite Gasvolumen eindiffundierte Wasserstoffgas kontinuierlich aus diesem separiert werden, da es sich durch seine geringere Dichte im oberen Bereich des zweiten Gasvolumens sammelt. Es wird sodann in einem Platinschwamm absorbiert, oder durch eine kontrollierte chemische Reaktion, z. B. eine katalyti sche Oxidation in eine unbrennbare Verbindung umgewandelt. Diese Abscheidung kann auch dadurch erfolgen, dass das zweite Gasvolumen kontinuierlich durch einen Reaktor umgewälzt wird, in welchem das Wasserstoffgas nach einem dieser Funktionsprinzipien aus dem Inertgas entfernt wird.

Die Wahl geeigneter Materialien für die Behälterwandungen, z. B. ein Verbund einer hochfesten Polyesterfolie mit einer Aluminiumfolie, wobei bei der äusseren, an die Umgebungsluft angrenzen den Wandung die Aluminiumschicht nach aussen gelegt, und die gesamte Traggaszelle u. U. mit einem Gewebe aus Metallfäden umgeben wird, stellt sicher, dass selbst bei einer Reaktion des austretenden Wasserstoffgases mit der Umgebungsluft diese sofort zum Stillstand kommt, weil ihr durch die Alufolie und das Metallgewebe die Reaktionswärme entzogen wird. Dieses Prinzip hat sich seit langem bei Grubenlampen und explosionssicheren Benzinkanistern bewährt.

Eine Beschichtung der genannten Metallfäden mit einem Katalysator, welcher bei Umgebungs temperatur eine kontinuierliche Oxidation des austretenden Wasserstoffgases bewirkt, kann als zusätzliche Sicherheit vorgesehen werden.

Der Umgang mit hochbrennbarem Benzin wurde zu Beginn der Entwicklung des Automobils ebenfalls als grundsätzliches Hindernis für dessen Verbreitung zum Massenverkehrsmittel erachtet, die tägliche Praxis zeigt, wie sich solche Risiken durch entsprechende Vorrichtungen ausschalten lassen.

Neben einem, gegenüber Helium um ca. 10% grösseren Auftrieb und den entscheidend geringeren Kosten für die Erstbefüllung hat die dadurch gefahrlos mögliche Verwendung von Wasserstoff als hauptsächliches Traggas für Luftschiffe auch noch den Vorteil, dass die Tarierung des Luftschiffs durch Ablassen von Traggas, welche nötig ist, um wechselnden Umgebungsdruck, oder den Verbrauch von flüssigem Treibstoff während der Fahrt auszugleichen, erheblich gerin gere Kosten verursacht.

Anstelle eines flüssigen Treibstoffs kann das Wasserstoffgas selbst auch als Treibstoff verwendet werden, z. B. indem es in Brennstoffzellen in elektrischen Strom umgewandelt wird. Der verbrauchte Treibstoff kann somit durch das Ablassen von Wasserballast ausgeglichen werden. Des weiteren wird vorgeschlagen, die Oberfläche des Luftschiffs mit Solarzellen zu bedecken und den damit erzeugten Strom sowohl für den Antriebsmotor, als auch für eine elektrolytische Erzeugung von Traggas aus z. B. dem Ballastwasser, oder aus dem Kondensat des Abgases der Brennstoffzellen zu verwenden. Diese autarke Erzeugung von Traggas ist für den Einsatz von Luftschiffen als Transportmittel in Regionen mit schlecht entwickelter Infrastruktur ein grosser Vorteil.

Es wird des weiteren vorgeschlagen, den Antrieb, also z. B. einen Propeller oder eine Turbine am hinteren Ende des Luftschiffs allseitig schwenkbar anzubringen. Dadurch kann auf ein Leitwerk verzichtet werden und die Manövrierbarkeit des Luftschiffs wird, gerade bei geringen Geschwindigkeiten, wesentlich erhöht. Durch einen zweiten, ebensolchen Antrieb an der Spitze des Luftschiffs lässt sich, z. B. beim Einsatz des Luftschiffs als fliegender Kran, das denkbare Maximum an Wendigkeit erreichen.

Die sogen. Pinguinform, eine empirisch aus der Körperform von Pinguinen abgeleitete, sehr strömungsgünstige Spindelform mit einem maximierten Volumen/Oberfläche-Verhältnis wird für die Gestalt des Luftschiffs vorgeschlagen.

Da grundsätzlich gilt, dass das Volumen um eine Grössenordnung schneller wächst, als die Oberfläche eines Körpers, welche demnach bei zunehmender Grösse eines Luftschiffs anteilig immer weniger ins "Gewicht" fällt, wird vorgeschlagen, die Aussenhülle des Luftschiffs aus Leichtmetallblechen herzustellen, welche ggf auf ihrer Innenseite mit Versteifungsprofilen verklebt, oder vernietet werden, die zusammen mit dem Innendruck der Traggaszellen dem Luftschiff seine Gestaltfestigkeit verleihen. Vor allem die Sicherheit gegen statische Aufladung und Blitzschlag wird durch diese Konstruktion entscheidend erhöht.

Um eine möglichst strömungsgünstige Gestalt für das Luftschiff und gute Sicht für den Führer nach vorne/oben zu erhalten, wird vorgeschlagen, den Führerstand in die Spitze des Luftschiff rumpfes zu integrieren, wenn dort nicht aus den oben stehenden Gründen der zweite Antrieb untergebracht ist.

Liste der Bezugszeichen

1

Äussere Hülle

2

Distanzschicht

3

Entnahmeleitung für Leckage-Traggas H₂

4

Vol. 2 Zweites Gasvolumen He

5

Befüllungs/Entnahmeleitung für Traggas H₂

6

Innere Hülle

7

Vol. 1 Traggas H₂

8

Führerstand

9

allseitig schwenkbarer Antrieb

10

Solarzellen

Erläuterung der Abbildungen

Abbildung 1.
Das Traggas Wasserstoff Vol. 1 (7) befindet sich in einer weitgehend gasdichten inneren Hülle (6). Diese ist umgeben von einer ebenfalls gasdichten äusseren Hülle (1). Der Raum zwischen diesen Hüllen ist mit einem Inertgas, vorzugsweise Helium Vol. 2 (4) gefüllt.
Zwischen den beiden Hüllen befindet sich ein in allen Richtungen gasdurch lässiges Distanzmaterial (2) z. B. ein Gittergewebe, oder eine Noppenfolie Das aus Vol. 1 (7) in das zweite Gasvolumen (4) ausgetretene Traggas H₂ wird durch eine Entnahmeleitung (3) am höchstgelegenen Punkt von Vol. 2 (4) entnommen. Eine flexible Befüllungs/Entnahmeleitung (5) dient zur Tarierung des Traggasvolumens.

Abbildung 2.
Das Luftschiff hat eine pinguinförmige Aussenhülle (1), vorzugsweise aus Leichtmetallblech, welche durch an ihrer Innenseite befestigte Versteifungsprofile und durch den Innendruck der Traggaszelle ihre Formstabilität erhält. Auf ihrer Oberfläche befinden sich Solarzellen (10). Der Führerstand (8) ist in die Spitze des Luftschiffs integriert.
Am hinteren Ende des Luftschiffs befindet sich der allseitig schwenk bare Antrieb (9). Im Inneren des Luftschiffs ist sich die Traggaszelle (7).

Claims

1. Luftschiff, dadurch gekennzeichnet, dass es eine, oder mehrere Traggaszellen aus einem gasdichten Material, vorzugsweise aus einer Aluminium-Kunststoff Verbundfolie hat, welche ein erstes, inneres Gasvolumen, vorzugsweise aus Wasserstoff H₂, und ein zweites, dieses allseitig in einer verhältnismässig dünnen Schicht umgebendes äusseres Gasvolumen, vorzugsweise aus einem Inertgas, z. B. Helium umschliessen, und dass sich in diesem Zwischenraum ein flächiges, in allen Richtungen gasdurchlässiges Distanzmaterial, z. B. ein Gittergewebe, oder eine Noppenfolie befindet.

2. Luftschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Aussenhülle aus Leichtmetallblech vorgesehen ist, welche durch an ihrer Innenseite angebrachte Verstärkungs profile und -spanten, sowie durch den Gasdruck der Traggaszelle(n) stabilisiert wird.

3. Luftschiff nach vorstehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass es eine pinguinförmige Gestalt hat, deren geringer Luftwiderstand durch einen, vom übrigen spindelförmigen Rumpf abgesetzten Kopfteil bedingt wird, und dass sich an der Spitze dieses Kopfteils der Führerstand befindet.

4. Luftschiff nach vorstehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass es an seinem hinteren und ggf. vorderen Ende einen allseitig schwenkbaren Hauptantrieb hat.

5. Luftschiff nach vorstehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass auf seiner Aussenhülle Solarzellen angebracht sind, welche ganz oder teilweise die Antriebsenergie, sowie die Energie zur elektrolytischen Spaltung von Wasser liefern.