DE2145869A1 - Luftschiff - Google Patents

Description

• " Luftschiff " Die Erfindung betrifft ein Luftschiff, in dessen Achse ein vom Bug bis zum Heck durchgehender Antriebskanal mit einem von einem Triebwerk angetriebenen Luftverdichter angeordnet ist, der Luft vom Luftschiffbug ansaugt und als verdichtete Luft am Heck ausstößt, wobei an den zentrischen Antriebskanal radial gerichtet?, in die Luftschiffaußenhülle einmündende Steuerluftleitungen angeschlossen sind, nach Patent...
• (Patentanmeldung P 15 )1 )51.6).
• Im Hauptpatent (Patentanmeldung P 15 31 351.6) ist ein Luftschiff beschrieben, das seinen Auftrieb durch ein im Luftschiff gespeichertes Leichtgas, vorzugsweise Helium, erhält.
• Die Hülle dieses Luftschiffes ist über ihre wesentliche Länge ähnlich wie beim herkömmlichen Zeppelin leicht nach außen konvex gewölbt. Seinen Vortrieb erhält dieses Luftschiff durch ein Triebwerk, das innerhalb eines zentrischen Antriebskanals angeordnet ist, welcher in der Achse vom Luftschiffbug bis zum Heck hindurch verläuft. Das Triebwerk treibt einen Luftförderer, beispielsweise einen Verdichter an, welcher Luft vom Luftschiffbug ansaugt und als verdichtete Luft zur Erzeugung einer Vortriebskraft am Heck wieder ausstößt.
• Obwohl beim Luftschiff des Hauptpatents der Druckwiderstand infolge der Antriebskanalöffnung am Luftschiffbug gegenüber herkömmlichen Zippelinen ohne Antriebskanal herabsetz bar ist, ist der durch tuftschiffheck, Antriebskanal und Reibung an der Luftschiffaußenhülle hervorgerufene Luftwiderstand noch relativ hoch, jedoch ebenfalls reduzierbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Luftschiff der vorgenannten Art zu schaffen, das bei gleichem Nutzvolumen bzw. gleicher Nutzlast einen geringeren Strömungswiderstand hat als ein Luftschiff herkömmlicher Bauart.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wir erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Luftschiffhülle drei Längsabschnitte aufweist und im vorderen Abschnitt konvex gewölbt ist, daran stufenlos tagential anschließend im mittleren Längsabschnitt die Gestalt eines sich mit einem Offnungswinkel von 10 bis 80 nach hinten in Heckrichtung erweiternden Kegelstumpfes hat und daran anschließend etwa im hinteren Drittel der Luftschifflänge die Gestalt eines sich mit einem Öffnungswinkel von 120bis 280 nach hinten verjüngenden Kegelstumpfes hat.
• Die Hüllenkontur des erfindungsgemäßen Luftschiffes ist im wesentlichen durch einen Doppelkegel gekennzeichnet, wobei dieser Doppelkegel durch das Aneinandersetzen der breiteren Enden zweier Kegelstumpfmäntel erhalten wird. An den vorderen Kegelstumpf schließt sich stufenlos tangential der nach außen gewölbte Luftschiffbug an. Der Offnungswinkel des Kegelstummantels im mittleren Luftschifflängsabschnitt ist sehr gering und beträgt erfindungsgemäß 10 bis 80, während der Offnungswinkel des sich nach hinten verjüngenden hinteren Kegelstumpfmantels größer ist und erfindungsgemäß 120 bis 280 beträgt.
• Die größtenteils aus einem Doppelkegel bestehende und daher nicht gekrümmte Außenkontur des erfindungsgemäßen Luftschiffes ist leichter und daher billiger und exakter herstellbar als die konvex gekrümmte Außenkontur eines herkömmlichen Zeppelinkörpers. Das erfindungsgemäße Luftschiff mit seinem charakteristischen, kegelstumpfförmigen mittleren Längsabschnitt und mit seinem zentrischen, durchgehenden Kanal wird außerdem reibungsfreier umströmt als der herkömmliche Zeppelinkörper, weil Kegelstumpfmäntel mit einer glatteren Oberfläche hergestellt werden können.
• Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist die Luftschiffhülle von einer glatten, feuchtigkeitsabstoßenden Kunststoffolie überzogen, an welcher keine Wassertröpfchen haften können. Diese Folie weist einen sehr niedrigen Relbungskoeffizient auf und sie löst gelichzeitig das sonst notwendige Problem der Enteisung der Luftschiffhülle.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt das Längenverhältnis des im mittleren Luftschifflängsabschnitt befindlichen Kegelstumpfes zum am Luftschirfheck befindlichen Kegelstumpf etwa 2,4 : 1 bis 1,5 : 1. Besonders vorteilhaft ist ein Luftschiff, bei dem der Offnungswinkel des mittleren Kegel-stumpfmantels 2,5 ° und der Offnungßwinkel des hinteren Kegelstumpfmantels 17,7° sind und bei dem des Längenverhältnis des mittleren Kegelstumpfes zum hinteren Kegelstumpf 2,o : 1 beträgt. Diese Werte sind für eine Reisegeschwindigkeit des Luftschiffes von 200 bis 300 km pro Stunde vorgesehen. Die Größe der Öffnungswinkel hängt auch von der Luftschifflänge ab.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Luftschiffaußenhülle im Bereich des Zusammenstoßens beider Kegelstümpfe eineAbreißkante für die Grenzschicht auf.
• Diese Abreißkante wird vorteilhafterweise von einem Ring geringer Breite gebildet, der sich stufenlos an das hintere Ende des mittleren Kegelstumpfmantels anschließt und der sich in Richtung zum Luftschiffheck nach außen konisch erweitert . Auf diese Weise wird der Knick der Luftschiffaußenkontur an der Stelle des Zusammensetzens der beiden Kegelstumpfmäntel überdeckt und die Grenzschicht der Luftströmung reißt an der hinteren umlaufenden Kante des konischen Ringes mit Sicherheit ab. Die nach außen weisende Abreißkante soll dafür sorgen, daß die Außenströmung in die abgebremste Grenzschicht eindringt und diese beschleunigt und dünner macht. Hierdurch werdender Druckwiderstand sowie die Gefahr einer Grenzschichtablösung verringert. Die Tiefe der stufenförmigen Verjüngung des Durchmessers macht etwa 2,75 % des Durchmessers an dieser Stelle aus.
• Nach einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens ist der zentrische Antriebskanal in seinem mittleren Längsbereich gegenüber seinem Einlaß- und Auslaßbereich erweitert. Durch die Vergrößerung des Strömungsquerschnittes des Antriebskanals wird die Strömungsgeschwindigkeit und damit der Reibungswiderstand der im Kanal strömenden Luft verringert, da dieser Widerstand nahezu quadratisch mit der Geschwindigkeit anwächst. Verdoppelt man den Strömungsquerschnitt, so wird der Strömungswiderstand auf rund 1/4 des ursprünglichen Widerstands reduziert.
• Die Erweiterung des Antriebskanals kann dadurch erreicht werden, daß der Kanaleinlaß nach Art einer Lavaldüse und der Kanalauslaß als normale konvergierende Düse ausgebildet sind. Zur Erzeugung einer Uberschallströmung kann am Kanalauslaß an Stelle der konvergierenden Düse eine Lavaldüse angeordnet sein, wobei der im Antriebskanal befindliche Luftverdichter mehrstufig. ist. Das Verhältnis des erweiterten Kanalströmungsquerschnittes zum Kanaleinlaßquerschnitt ist vorzugsweise größer als 2:1. Dadurch ergeben sich geringe Einlauf- und Wandreibungsverluste der Kanalströmung.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die nach Art einer Lavaldüse ausgebildete Einmündung des Antriebskanals längs des DiSfusorteils und ein Stück längs des daran anschließenden zylindrischen Antriebskanalteils von einem dazu konzentrischen Kanal umgeben, wobei die Diffusorwandung zueinander versetzte Löcher und das erste Stück der an die Diffusorwandung anschließenden zylindrischen Antriebskanalwandung zueinander versetzte Löcher von vorzugsweise rechteckiger Form haben. Dadurch wird von der Diffusorinnenwand des Antriebskanaleinlasses die Grenzschicht abgesaugt und die Kanalströmung löst sich nicht oder nicht so leicht von der Diffusorinnenwand ab.
• Zur Stabilisierung der Luftschifflage während des Fluges befindet sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das im Antriebskanal angeordnete Triebwerk im hintersten,Luftschifflängendrittel an der Stelle des größten Luftschiffdurchmessers und damit Luftschiffauftriebs. Das Triebwerk zum Antrieb des Luftverdichters befindet sich im Antriebskanal oder außerhalb von diesem und unterhalb des Luftverdic2brs. Durch die letztere Lösung wird der Schwerpunkt des Luftschiffs von dessen Zentralachse weiter entfernt und das Luftschiff hat eine geringere Neigung zu unerwünschten Rollbewegungen. Diese Rollbewegungen, die um so stärker sind, je näher das Schwerpunktszentrum des Luftschiffs an dessen Zentralachse liegt, können erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, daß an der Luftschiffoberseite an der Stelle des statischen Luftschiffschwerpunkts ein in die Luftschiffhülle einfahrbares Ruder angeordnet ist, das bei einer Rollbewegung des Luftschiffs von einem Kreiselgerät ausfahrbar ist und in ausgefahrener Stellung in Abhängigkeit von der Größe des Rolldrehmoments um eine an der oberen MantellinS der Luftschiffhülle liegende Achse schwenkbar ist.
• Zur Luftschiffmanöverierung sind an den zentrischen Antriebskanal im vorderen und hinteren Drittel des Luftschiffes je vier radial gerichtete Luftleitungen angeschlossen, die mit der horizontalen Jeweils einen Winkel von 450 einschließen und die mit ihren äußeren Enden in AusblasdU-sen der Luftschiffhülle einmünden. Dadurch , daß die Steuerluftleitungen im fliegenden Luftschiff diagonal zuliegen kommen, kann das Luftschiff jeweils huber zwei Ausblasdüsen nach oben, nach unten oder seitwärts quer zur Längsachse bewegt werden, wobei die Summe derjenigen Kraftkomponenten der ausgeblasenen Steuer luft, die parallel zur gewünschten Bewegungsrichtung des Luftschiffes liegen, größer ist als die Kraftkomponente einer einzigen Steuerluftleitung, die nicht diagonal, sondern direkt in der gewünschten Bewegungsrichtung des Luftschiffes liegen würde. Zum Ausblasen der Steuerluft sind die radialen Luftleitungen vorteilhafterweise zusätzlich mit je einem Hilfstriebwerk versehen.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung geht vom Antriebskanal zwischen der Druckseite des Luftverdichters und einer im Kanal vor seinem Ausgang befindlichen Drosselklappe eine Luftleitung ab, die zu den vorderen radialen Steuerluftleitungen geführt ist. Das Luftschiff ist auch bei geschlossener Drosselklappe voll manöverierfähig, d.h.
• wenn keine Vortriebskraft entwickelt wird.
• Bei größeren Luftschiffen ab einer Länge von etwa 60 Meter sind die radialen Streben des Luftschiffes erfindungsgemß als Hohlstreben ausgebildet, die von dem zentrischen Antriebskanal ausgehen und deren äußere Enden in die Luftschiffaußenhülle einmünden. Dadurch wird durch den an der Saugseite des Antriebskanals herrschenden Unterdruck die die LuStschiffhülle umgebende Grenzschicht abgesaugt und ein Ablösen der wandnahen Luftschicht wird verhindert.
• Durch die Vermeidung der Grenzschichtablösung wird der Strömungswiderstand des Luftschiffs stark herabgesetzt.
• Zur Verkleinerung des Totwassergebietes hinter dem fliegenden Luftschiff und damit zur Verringerung von dessen Druckwiderstand kann sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung am Luftschiffheck um die umlaufende Kante der Heckstirnseite herum mit einem Abstand zu dieser ein geschlossener Umlenkring befinden, der im Querschnitt etwa die Form eines Parabelabschnittes hat und der einen sich nach hinten verJüngenden Ringkanal für die das Luftschiffheck umströmende Luft erzeugt.
• Die Erfindung sei an Hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Es zeigen: Fig. 1 das Stromlinienbild eines herkömmlichen Zeppelinkörpers; Fig. 2 im Gegensatz dazu das Stromlinienbild des erz in dungsgemäßen Luftschiffes; Fig. 3 die Draufsicht auf einen Schnitt durch die Mittellängsachse des erfindungsgemäßen Luftschiffe s; Fig. 4 die Frontpartie des Luftschiffes nach Fig. 3 in vergrößerter Darstellung; Fig. 5 die Frontpartie des Luftschiffes nach Fig. 4 in noch größerer Darstellung mit einem Diagramm, in welchem der Anteil des Front- Druckwiderstandes am Gesamtwiderstand des Luftschiffes bei verschiedenen Bugausbildungen aufgetragen ist; Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI - VI der Fig. 7; Fig. 7 ein-en Schnitt nach der Linie VII - VII nach Fig. 3Y Fig. 8 bis lo in kleinerem Maßstab einen Schnitt durch ein Luftschiff mit einem radial ein- und ausfahrbaren Ruder in einer jeweils verschiedenen Stellung; Fig. 11 die Ansicht auf das ausgefahrene Bugfahrwerk mit Differentialgetriebe und Fig. 12 die Draufsicht auf ein abgestelltes Luftschiff, welches mit dem Bugfahrwerk nach Fig. 8 und mit schwenkbaren Heckfahrwerken ausgerüstet ist.
• Bei dem in Fig. 1 zum Vergleich mit dem erfindungsgemäßen Luftschiff dargestellten umströmten herkömmlichen Zeppelinkörper lo mit dem geschlossenen Bug und allseitig nach außen gewölbter Außenkontur sind zwei Stromfäden 11 und 12 gezeichnet, welche das Stromlinienbild des umströmten Rotationskörpers darstellen sollen. Die mit zunehmender Umströmungslänge dicker werdende Grenzschicht wird immer mehr abgebremst und sie löst sich von der Oberfläche des Zeppelinkörpers lo partiell ab, wo-durch ebenso paar'zell das Abreißen der Strömung und das (lamit verbundene Ansteigen des Reibungswiderstandes entsteht. SpätesSns an den Stellen 13 und 14 reißen die Stromfäden 11 und 12 ab und sie bilden zwischen sich ein Totwassergebiet 15 mit vXien energieverzehrenden Wirbeln 16, 17, die einen hohen Druckwiderstand hervorrufen.
• Fig. 2 zeigt das Stromlinienbild des umströmten, erfindungsgemäßen Luftschiffes mit den vier dargestellten Stromfäden 18, 19, So, 21 am Luftschiffbug. Durch die Keilform des Kegels 22 des erfindungsgemäßen Luftschiffes wird die vorbei-strömende Luft bis zur Abreißkante 2Z stetig beschleunigt, so daß die Grenzschicht gleichmäßig um die Luftschiffhülle verteilt bleibt. Die Grenzschicht wird an der Abreißkante 23 mit Sicherheit abgerissen und in Folge der stufenförmigen Verjüngung der Luftschiffhülle dringt die Außenströmung in die abgelöste oder stark verzögerte Grenzschicht ein. Die Grenzschicht wird dadurch beschleunigt und dünner gemacht. Dieser Vorgang ist in Fig. 2 dadurch veranschaulicht, daß sich die Stromfäden 18 und 21 an den Stellen 24 und 25 wieder an die Hülle des Luftschiffes anschmiegen.
• Die Grenzschicht des Luftschiffes in dem Bereich stromabwärts der Stellen 24 und 25 ist dünn und beschleunigt, also ohne Ablösungsgefahr. Das vergleichsweise kleine Totwassergebiet 26 des erfindungsgemäßen Luftschiffes sorgt für einen vergleichsweise geringen Druckwiderstand.
• Dadurch, daß der zentrische Antriebskanal 27 des erfindungsgemäßen Luftschiffes in seinem mittleren Längsbereich gegenüber seinem Einlaß- und Auslaß erweitert ist, tritt eine zusätzliche Verminderung des Luftwiderstandes auf. Die Strömungsverluste werden durch die Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit im Antriebskanal infolge dessen Erweiterung herabgesetzt. Durch beide Merkmale, nämlich die keilförmige Außenkontur des Luftschiffes sowie den durchgehenden zentrischen Kanal, dessen Einlaß abgerundet ist und der im mittleren Längsbereich des Luftschiffes eine Erweiterung erfährt, wird das günstige aerqdynamische Strömungsverhalten des erfindungsgemäßen Luftschiffes gegenüber dem herkömmlichen Zeppelin erreicht.
• Aus Fig. 3 geht hervor, daß die Luftschiffhülle bzw. die äußere Kontur des Luftschiffes drei Längsabschnitte aufweist, von denen der vorderste Abschnitt 28 konvex gewölbt ist, woran sich stufenlos tangential der Kegelstumpf 22 anschließt, dessen Mantel sich nach hinten in Heckrichtung mit einem Offnungswinkel von 2,50 erweitert. An das hintere Ende des Kegelstumpfes 22 schließt sich etwa im hinteren Drittel der Luftschifflänge ein zweiter Kegelstumpf 29 an, dessen Mantel sich mit einem offnungswinkel von 17,70 in Heckrichtung verjüngt. Das Längenverhältnis des mittleren Kegelstumpfes §2 zum hinteren Kegelstumpf 29 beträgt 2 : 1.
• An den Kegelstumpf 29 sind die in Draufsicht sichtbaren zwei Heckflossen 30 und 31 angesetzt.
• Zentrisch in der Mittellängsachse des erfindungsgemäßen Luftschiffs befindet sich der Antriebskanal 27, der vom Bug 32 bis zum Heck 33 durchgeht und an beiden Enden offen ist.
• Durch einen von einem Triebwerk 34 angetriebenen Luftverdichter 35 , beispielsweise Mantelpropeller, wird Luft am Bug 32 des Luftschiffes angesaugt und am Heck 33 ausgestoßen. Dabei befindet sich das Triebwerk 34 mit dem Luftverdichter 35 im hinteren Luftschifflängendrittel an der Stelle des größten Luftschiffdurchmessers und damit Luftschiffauftriebs.
• Der Einlaß 36 des Antriebskanals 27 ist nach Art einer Lavaldüse ausgebildet, während der Auslaß 37 als normale konvergierende Düse ausgebildet ist. Durch die Einlaßdüse wird die Strömung verlängsamt, weil der Austrittsquerschnitt dieser Düse bzw. der Strömungsquerschnitt des Kanals 27 größer ist als der Querschnitt am Einlaß 36. Entsprechend umgekehrt wird die Kanalströmung durch die Auslaßdüse am Auslaß 37 wieder beschleunigt.
• Am Luftschiffheck 33 ist um die umlaufende Kante der Heckstirnseite herum mit einem Abstand zu dieser ein geschlossener Umlenkring 38 angeordnet, der im Querschnitt etwa die Form eines Parabelabschnittes hat und der einen sich nach hinten verJüngenden Ringkanal 39 für die das Luftschiffheck umströmende Luft erzeugt. An Stelle des Umlenkringes können auch Leitbleche angeordnet sein. In Fig. 2 ist die durch den Umlenkring 38 erzeugte Strömung an Hand der Stromfäden 4o und 41 dargestellt. Das vergleichsweise kleine Totwassergebiet am Luftschiffheck hat einen vergleichsweise kleinen Druckwiderstand des erfindungsgemäßen Luftschiffes zur Folge.
• An der Stelle des Zusammenstoßens der beiden Kegelstümpfe 22 und 29 bildet sich in der Luftschiffaußenhülle ein Knick 42. Dieser wird von einem Ring 43 geringer Breite überdeckt, der sich mit seiner Vorderkante stufenlos an das hintere Ende des mittleren Kegelstumpfmantels 22 anschließt und der sich in Richtung zum Luftschiffheck nach außen konisch erweitert. Die hintere umlaufende Kante des Ringes 43 bildet die sogenannte Abreißkante 23, an welcher die Grenzschicht zwischen der Außenhülle des fliegenden Luftschiffes und der Umgebungsluft mit Sicherheit abreißt, weil sich an dieser Stelle in der Luftschiffhüllenkontur in Folge des sich nach hinten verjüngenden Kegelstumprmantels 29 ein stufenförmiger Absatz 44 ergibt, dessen Tiefe vorzugsweise etwa 2,75 % des Konturdurchmessers an dieser Stelle ausmacht. Im stufenförmigen Absatz 44 der Abreißkante 23 können sich zum Luftschiffheck 33 gerichtete Ausblasdüsen befinden, welche in Richtung desPfeiles 45 Luft ausblasen, welche die um den hinteren Kegelstumpfmantel 29 angeordnete Grenzschicht beschleunigt und dünner macht.
• Von dem zentrischen Antriebskanal 27 gehen um den Umfang verteilte, radial gerichtete Streben aus, welche nicht nur das Skelett für die Luftschiffhülle bilden, sondern als Hohlstreben ausgebildet sind, deren gußere Enden in die Luft schiffaußenhülle des sich in Richtung zum Heck erweiternden Kegelstumpfes 22 einmünden. In Fig. 3 sind im Bereich des Kegelstumpfes 22 beispielsweise die Hohlstreben 46, 47, 48 und 49 dargestellt. Die den Kegelstumpf 22 umgebende Grenzschicht wird in Richtung der kleinen Pfeile in diese Hohlstreben eingesaugt und sie vermischt slii mit der zum Luftverdicher 35 gezogenen Ansaugluft des Antriebskanals 27. Durch die Grenzschichtabsaugung wird der Strömungswiderstand des fliegenden Luftschiffes erheblich herabgesetzt.
• Auch die sich um den hinteren Kegiætumpf29 bildende Grenzschioht kann erfindungsgemäß abgesaugt werden. Dazu ist um den Antriebskanal 27 im Längenbereich von einem vor dem Luftverdichter 35 gelegenen Stück bis zu einem Stück vor dem Luftschiffheck 33 ein konzentrischer Kanal 50 angeordnet, von dem ebenso wie beim vorderen Kegelstumpf 22 radial gerichtete Gruppen von Hohlstreben 51 bis 54 ausgehen, deren äußere Enden in die Luftschiffaußenhülle des sich in Richtung zum Heck verjüngenden Kegelstumpfes 29 einmünden. Die Hohlstreben des hinteren Kegelstumpfes 29 stehen über den konzentrischen Kanal 50 mit der Saugseite des Luftverdichters 35 in Verbindung.
• Beim erfindungsgemäßen Luftschiff kann sich also sowohl um den vorderen Kegelstumpfmantel 22 als auch um hen hinteren Kegelstumpfmantel 29 keine nennenswerte Grenzschicht aufbauen.
• Aus Fig. 4 geht deutlich hervor, wie der Einlaß 36 des Antriebskanals 27 am Bug 32 des Luftschiffes lavaldüsenartig erweitert ist. Der Austrittsquerschnitt der Einlaßdüse entspricht dem Querschnitt des zentrischen Antriebskanals 27.
• Der Kanalquerschnitt ist mindestens doppelt so groß wie der Eintrittsquerschnitt des Kanaleinlasses 36, wodurch der Strömungswiderstand im Antriebskanal 27 bedeutend herabgesetzt wird, weil bereits eine Verdoppelung des Strömungsquerschnittes die Herabsetzung des Strömungswiderstandes auf rd. 1/4 des ursprünglichen Widerstandes zur Folge hat.
• Der nach Art einer Lavaldüse ausgebildete Einlaß 36 des Antriebskanals 27 ist längs des Diffusorteils 55 von einem dazu konzentrischen Kanal 56 umgeben, der wch ein Stück längs des an den Diffusor 55 anschließenden zylindrischen Antriebskanalteils umgibt. Die Wandung des Diffusors 55 hat eine Reihe von zueinander versetzten Löchern 57. Das -erste Stück der an den Diffusor 55 anschließenden zylindrischen Wandung 58 des Antriebskanals 27 hat mehrere Reihen zueinander versetzter Fenster 59 von vorzugsweise rechteckiger Form. Durch den im konzentrischen Kanal 56 entstehenden Unterdruck wird die an der Innenwandung des Difusors 55 verzögerte Grenzschicht durch die Löcher 57 in den Kanal 56 gesaugt, von wo sie in Richtung des Pfeiles 6o durch die Fenster 59 in die Strömung des zentrischen Antriebskanales 27 gelangt. Auf diese Weise wird eine Ablösung der Strömung von der Diffusorinnenwand weitgehend vermieden, so daß der Vorteil des erweiterten Kanalquerschnittes voll zum tragen kommt.
• Fig. 5 zeigt den Luftschichtbug 32 nach Fig. 4 ausschnittsweise in vergrößerter Darstellung. In strichpunktierter Linie ist ein gewölbter, allseits geschlossener Bug 61 ohne zentrischen Luftkanal und ohne Einlaßöffnung gezeichnet, wie das beispielsweise beim herkömmlichen Zeppelin der Fall ist. In dem Diagramm ist auf der Ordinate der Druckwiderstand des Buges in Prozent des gesamten Druckwiderstandes aufgetragen. Demnach beträgt dieser Widerstandanteil bei einem geschlossenen Bug 40 ffi und er fällt auf 29 % bei einem Luftschiffbug, der erfindungsgemäß einen zentrischen Luftkanal mit einer Einlaßöffnung 36 aufweist. Durch die erz in dungsgemäße Luftschiffbugausbildung wird also gegenüber der geschlossenen Bugausbildung der Druckwiderstand um 11 X herabgesetzt. Wie der weitere Kurvenverlauf zeigt, steigt der Widerstand innerhalb des Einlasses )6 infolge dessen lavelähnlicher Ausbildung nicht an.
• Die Fig. 6 und 7 zeigen, daß an den zentrischen Antriebskanal 27 im vorderen und hinteren Drittel des Luftschiffes zu dessen Manöverierung je vier radial gerichtete Luftleitungen 70 bis 73 und 74 bis 77 angeschlossen sind, die mit der Horizontalen Jeweils einen Winkel von 45° einschließen und die mit ihren äußeren Enden in Ausblasdüsen der Luftschiffhülle einmünden. In diesen radialen Steuerluftleitungen kann sich Je ein nicht dargesiLltes Hilfstriebwerk befinden, so daß Steuerluft unabhängig vom Haupt-Luftverdichter 35 durch die Jeweils gewünschten radialen Luftleitungen gefördert werden kann.
• Beim erfindungsgemäßen Luftschiff sind die Steuerluftleitungen diagonal angeordnet, so daß, um das Luftschiff senkrecht nach oben, nach unten oder seitwärts zu bewegen, immer jeweils zwei benachbarte Steuerdüsen in Betrieb gesetzt werden. Dabei sind die beiden parallel zur gewünschten Bewegungsrichtung des Luftschiffes liegenden Impulskomponenten der den benachbarten Steuerdüsen entströmenden Steuerluft zusammen größer als der Impuls der Steuerluft einer entsprechenden einzigen Luftleitung gleicher sekundlicher Luftmasse, die genau in der gewünschten Bewegungsrichtung liegen würde, was der Fall wäre wenn die Luftleitungen im erfindungsgemäßen Luftschiff nicht diagonalssondern wie ein aufrecht stehendes Kreuz angeordnet wären.
• Vom Antriebskanal 27 geht zwischen der Druckseite des Luftverdichters 35 und einer im Kanal vor seinem Auslaß 37 befindlichen Drosselklappe 78 eine Luftleitung 79 ab, die zu den vorderen radialen Steuerluftleitungen 70 bis 73 geführt ist. Dazu mündet die Luftleitung 79 in einen den Antriebskanal 27 umgebenden Ringkanal 80 ein, an welchen die vier Steuerluftleitungen 70 bis 73 angeschlossen sind. Die Luftleitung 79 kann ein Druck-Isuftschlauch sein, der in einem vertikal unterhalb des Antriebskanal 27 befindlichen Gang des Luft schiffes liegt. Nachdem Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Luftschiffhälfte darstellt, ist dort der Luftschlauch 79 um einen Winkel von 9o0 in die Zeichenebene nach oben geklappt dargestellt. Auch bei vollkommen geschlossener Drosselklappe 78 ist das erfindungsgemäße Luftschiff voll manöverierfähig.
• Je näher der Schwerpunkt des Luftschiffes an dessen Zentalachse liegt, desto mehr neigt das Luftschiff zu unerwünschten Rollbewegungen. An Hand der Fig. 8 bis lo ist gezeigt, daß an der Luftschiffoberseite an der Stelle des statischen Luftschiffschwerpunkts ein in die Luftschiffhülle einfahrbares Ruder 81 angeordnet ist, welches sich nach Fig. 8 im eingefahrenen Zustand befindet und keinen Strömungswiderstand verurMcht. Bei einer beginnenden Rollbewegung des Luftschiffs wird das Ruder 81, von einem Kreiselgerät gesteuert, radial ausgefahren, wie das in Fig. 9 zu sehen ist. Nach Fig. lo will sich das Luftschiff zur linken Seite in Richtung des Pfeiles 82 rollen.
• Dann wird das Ruder 81 in ausgefahrener Stellung in Abhängigkeit von der Größe des Rolldrehmoments um eine an der oberen Mantellinie der Luftschiffhülle liegende Achse 83 in die Drehrichtung der Rollbewegung geschwenkt, wonach die Rollbewegung wieder zur Ruhe kommt. In Fig. 2 ist das Ruder 81 in Draufsicht zu sehen.
• Fig. 11 zeigt das Bugfahrwerk des erfindungsgemäßen Luftschiffes, das mittels der boden Stützen 9o und 91 aus dem Rumpf 92 des Luftschiffes ausgefahren ist. In den unteren Enden der Stützen 9o und 91 sind horizontal liegende Wellen 93 und 94 gelagert, an deren Außenenden sich die Räder 95 und 96 des vorderen Fahrwerkes befinden.- Die inneren Enden der Wellen 93 und 94 führen durch ein Gehäuse 97 in e in ein Differentialgetriebe 98, welches aus vier gegeneinander verzahnten Kegelrädern besteht.
• Das auf einer Lande- oder Startbahn 99 abgestellte Luftschief läßt sich infolge des Differentialgetriebes 98 nicht in Längsrichtung hin- und herfahren. Das abgestellte Luftschiff läßt sich jedoch um eine vertikale Achse loo drehen, die durch das Zentrum des Differentialgetriebes 98 hindurch verläuft. In Fig. 11 ist gezeigt, daß sich das Luftschiff gerade rechtsherum um die Achse loo dreht, wobei sich die Wellen 93 und 94 mit ihren Rä-dern 95 und 96 in Richtung der Pfeile lol und 102 zueinander jeweils gegenläufig drehen.
• In Fig. 9 ist die durch das Zentrum des Differentialge triebes 98 hindurchverlaufende lotrechte Achse loo als Punkt zu sehen. Dank des Differentialgetriebes 98 ist das abgestellte Luftschiff in einer Bewegungsrichtung längs der Mittellängsachse arretiert; in der Sicht nach Fig. 12 von oben können sich jedoch die Vorderräder 95 und 96 im Uhrzeigersinn entsprechend Fig. 11 entlang des strichpunktiert dargestellten Kreises 1o3 um die vertikale Achse loo drehen. Um eine solche Schwenkung des Luftschiffes um die vertikale Achse loo zu ermöglichen, sind die ausgefahrenen Heckfahrwerke des Luftschiffes um ihre vertikalen Achsen schwenkbar und arretierbar, so daß die Räder 1o4 und 105 der Heckfahrwerke etwa quer zur Luftschifflängsachse 1o6 gestellt werden können und um die vertikale Achse loo auf der Land- bzw. Startbahn 99 dem großen strichpunktiert dargestellten Kreis lo7 beschreiben können. Es vers#eht sich, daß das abgestellte Luftschiff auch links herum um die vertikale Achse loo des Differentialgetriebes 98 schwenken kann.
• Der Winkel, um den die Räden 104 und 105 der ausgefahrenen Heckfahrwerke verschwenkt werden, hängt ab vom Abstand der Heckfahrwerke vom Bugfahrwerk und vom Abstand der Heck fahrwerke von der Mittellängsachse 106.
• Durch die erfindungsgemäße Lösung braucht das abgestellte Luftschiff nicht an einem Ankermast befestigt zu werden, weil es infolge des Differentialgetriebes 98 nicht vor- oder zurückrollen kann. Trotzdem ist das Luftschiff um die vertikale Achse loo schwenkbar, so daß es sich selbstätig in den Wind dreht.
• Soll das Differentialgetriebe 98 zwischen den beiden Vorderräder 95 und 96 außer Wirkung kommen, d.h. sol-l das abgestellte Luftschiff auf der Lande- bzw. Startbahn 99 vorwärts oder rückwärts gefahren werden, so werden die Trennkupplungen 108 und 109 ausgekuppelt, die in den beiden Wellen zwischen den Vorderrädern 95 und 96 und dem Differentialgetriebe 98 angeordnet sind.

Claims (22)

Ansprüche

1. Luftschiff, in dessen Mittellängsachse ein vom Bug bis zum Heck durchgehender Antriebskanal mit einem von einem Triebwerk angetriebenen Luftverdichter angeordnet ist, der Luft vom Luftschiffbug ansaugt und als verdichtete Luft am Heck ausstößt, wobei an den zentrischen Antriebskanal radial gerichtete, in die Luftschiffaußenhülle einmündende Steuerluftleitungen angeschlossen sind, nach Patent... (Patentanmeldung P 15 31 351.6), d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die drei Längsabschnitte aurweisende Luftschiffhülle im vorderen Abschnitt (28) konvex gewölbt ist, darin stufenlos tangential anschließend im mittleren Längsabschnitt die Gestalt eines sich mit einem Öffnungswinkel von 10 bis 80 nach hinten in Heckrichtung erweiternden Kegelstumpfes (22) hat und daran anschließend etwa im hinteren Drittel der Luftschifflänge die Gestalt eines sich mit einem ofRnungswinkel von 120 bis 280 nach hinten verJUngenden Kegelstumpfes (29) hat.

2. Luftschiff nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Längenverhältnis des im mittleren Luftschifflängsabschnitt befindlichen Kegelstumpfes (22) zum am Luftschiffheck befindlichen Kegelstumpf (29) im Bereich von 2,4 : 1 bis 1,5 : 1 liegt.

3. Luftschiff nach den Ansprüchen 1 und r, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Öffnungswinkel des mittleren Kegelstumpfmantels (22) 2,50, der Öffnungswinkel des hinteren Kegelstumpfmantels (29) 17,70 und das Längenverhältnis des mittleren Kegelstumpfes (22) zumhbnteren Kegelstumpf (29) 2,0 t 1 betragen.

4. Luftschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -d u r ¢ h - g e k e n n z e i c h n e t , daß die Luftschiffhülle von einer glatten, feuchtigkeitsabstoßenden - Kunststoffolie überzogen ist.

5. Luftschiff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a -d u r c h g ck e n n z e i c h n e t , daß die Luftschiffaußenhülle.im Bereich des Zusammenstoßens beider Kegelstümpfe (22, 29) eine Abreißkante (23) aufweist.

6. Luftschiff nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abreißkante (23) von einem Ring (43) geringer Breite gebildet wird, der sich stufenlos an das hintere Ende des mittleren Kegelstumpfmantels (22) anschließt und der sich in Richtung zum Luftschiffheck (33) nach außen konisch erweitert.

Rt. Luftschiff nach den Ansprüchen 5 und 6, d a d u r ¢ h g e k e n n z e i e h n e t , daß sich im stufenförmigen Absatz (44) der Abreißkante (23) zum Luftschiffheck (33) gerichtete Ausblasdüzen befinden.

8. Luftschiff, insbesondere nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n fl n z e i c h n e t , daß der zentrische Antriebskanal (27) in seinem mittleren Längsbereich gegenüber seinem Einlaß- und Auslaßbereich (36, 37) erweitert ist.

9. Luftschiff nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t, daß der Einlaß (36) des Antriebskanals (27) nach Art einer Lavaldüse und der Auslaß (37) als normale konvergierende Düse ausgebildet sind.

lo. Luftschiff nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h-n e t , daß der Einlaß des Antriebskanals (21) nach Art einer Lavaldüse und der Auslaß zur Erzeugung einer Überschallströmung als Lavaldüse ausgebildet sind, wobei der im Antriebskanal befindliche Luftverdichter mehrstufig ist.

11. Luftsciiiff nach den Ansprüchen 8 bis lo, d a d u r c zur ge k e n n z e i c ii n e t , daß das Verhältnis des Antriebskanalquerschnitts (27) im mittleren Luftschifflängenbereich zum Querschnitt der Einlaßöffnung (36) größer als 2 : 1 ist.

12. Luftschiff nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die nach Art einer Lavaldüse ausgebildete Einmündung (36) des Antriebskanals (27) längs des Diffusorteils (55) und ein Stück längs des daran anschließenden zylindrischen Antriebskanalteils von einem dazu konzentrischen Kanal (56) umgeben sind, wobei die Diffusorwandung (55) zueinander versetzte Löcher (57) und das erste Stück der an die Diffusorwandung anschließenden versetzte/ zylindrischen Antriebskanalwandung (58) zueinander Löcher (59) von vorzugsweise rechteckiger Form haben.

13. Luftschiff nach den Ansprüchen 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich der im Antriebskanal (27) angeordnete Luftverdichter (35) im hinteren Drittel des Luft schiffes an der Stelle des größten Luftschiffdurchmessers befindet.

14. Luftschiff nach Anspruch 13, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß sich das Triebwerk (34) zum Antrieb des Luftverdichters (35) im Antriebskanal /oder (27) außerhalb von diesem und unterhalb des LuStverdichters befindet.

15. Luftschiff nach den Ansprüchen 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an den zentrischen Antriebskanal (27) im vorderen und hinteren Drittel des Luftschiffes zu dessen Manöverierung je vier radial gerichtete Luftleitungen(7o, bis 73, 74 bis 77) angeschlossen sind, die mit der Horizontalen jeweils einen Winkel von 450 einschließen und die mit ihren äußeren Enden in mit der Luftschiffhülle abschließende Ausblasdüsen einmünden.

16. Luftschiff nach Anspruch 15, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß vom Antriebskanal (27) zwischen der Druckseite des Luftverdiohters (35) und einer im Kanal vor seinem Ausgang (37) befindlichen DroaSelklappe (78) eine Luftleitung (79) abgeht, die zu den vorderen radialen Steuerluftleitungen geführt ist.

17. Luftschiff nach den Ansprüchen 15 und 16, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die radialen Luftleitungen zusätzlich mit je einem Iiilfstriebwerk versehen sind.

18. Luftschiff nach den Ansprechen 1 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß vom zentrischen Antriebskanal (27) radial gerichtete Hohlstreben (46 bis 49) ausgehen, deren äußere Enden in die Luftschiffaußenhülle des sich in Richtung zum Heck erweiternden Kegelstumpfes (22) einmünden.

19. Luftschiff nach einen der Ansprüche 1 bis 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß um den Antriebskanal (27) im Längenbereich von einem vor dem luftverdichter (35) gelegenen Stück bis zu einem Stück vor dem Luftschiffheck (33) ein konzentrischer Kanal (50) angeordnet ist, von dem radial gerichtete Hohlstreben ( 51 bis 54 ) ausgehen, deren äußere Enden in die Luftschiffaußenhülb des sich in Richtung zum Heck verjüngenden Kegelstumpfes (29) einmünden.

20. Luftschiff nach den Ansprüchen 1 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich am Luftschiffheck (33) um die umlaufende Kante der Heckstirnseite herum mit einem Abstand zu dieser ein geschlossener Umlenkring (38;' befindet, der im Querschnitt etwa die Form eines Parabelabsehnittes hat und der -einen sich nach hinten verjüngenden Ringkanal (39) für die das Luftschiffheck umströmende Luft erzeugt.

21. Luftschiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß a der Luftschiffaberseite an der Stelle des statischen Luftschiffschwerpunktes ein in die Luftschiffhülle einfahrbares Ruder (81) angeordnet ist, das bei einer Rollbewe-gung des Luftscliiffes von einem Kreiselgerät gesteuert ausfahrbar ist und in ausgefahrener Stellung in Abhängigkeit von der Größe des Rolldrehmoments um eine an der oberen Mantellinie der Luftschiffhülle liegende Achse (83) schwenkbar ist.

22. Luftschiff nach den Ansprüchen 1 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Heckfahrwerke(104, 105) um ihre vertikalen Achsen schwenkbar und arretierbar sind und daß die Luftschiffvorderrräder (95, 96) über ein Differentialgetriebe (98) miteinander verbunden sind, wobei in den beiden Wellen zwischen den Vorderrädern (95, 96) und dem | Differentialgetriebe (98) je eine Trennkupplung (lob, 109) angeordnet ist.