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Luftschiff
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Die Wirtschaftlichkeit des Luftschiffbetriebes hängt wesentlich von
der Anpassung des Auftriebs an die wechselnden Betriebsumstände ab. Zum einen ist
es erforderlich, den Auftrieb entsprechend der Verminderung der an Bord befindlichen
Verbrauchsgüter während der Fahrt zu vermindern, zu denen vor allem der in flüssiger,
fester oder komprimierter Form mitgeführte Treibstoff zählt. Die Verminderung der
Verbrauchsgüter erfolgt allmählich; daher kann auch die Auftriebsverminderung entsprechend
langsam
erfolgen. - Zum anderen ist eine Anpassung des Auftriebs an wechselnde Lastverhältnisse
erforderlich.
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Da diese sich beim Be- und Entladen sprunghaft verändern, ist eine
entsprechend kurzzeitige Anpassung des Auftriebs erforderlich. Man bemüht sich,
diese Anpassung so rasch wie möglich vorzunehmen, um dadurch die kostspieligen und
in manchen Fällen gefahrvollen Liegezeiten des Luftschiffes zu verringern. - Schließlich
ist eine rasche und verhältnismäßig kurzfristige Auftriebserhöhung beim Starten
des Luftschiffes erwünscht.
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In der Geschichte des Luftschiffbaus hat man Auftriebsverringerung
zunächst durch Abblasen von Traggas erreicht. Jedoch verbietet sich das Abblasen
von brennbarem Traggas wegen der damit verbundenen Brandgefahr und von Helium wegen
der Kostspieligkeit dieses Gases. Die Anpassung des Auftriebs an die Verminderung
der Verbrauchsgüter hat man auch in der Weise vorgenommen, daß man aus dem Abgas
derMaschinen Wasser kondensiert und als Ballast aufgefangen hat. Die dafür erforderlichen
Einrichtungen sind jedoch sehr schwer. Ferner ist es bekannt, das Gewicht der Verbrauchsgüter
durch Verwendung eines entsprechenden Anteils brennbaren Traggases auszugleichen
und dieses entsprechend der Verminderung der Verbrauchsgüter in den Triebwerken
zu verbrennen, wobei die Zellen des brennbaren Traggases zum Schutze von den Zellen
des ansonsten unbrennbaren Traggases umgeben sein sollen (DT-OS 1 481 223). Abgesehen
davon, daß das Mitführen brennbaren Traggases stets ein gewisses Risiko birgt und
daher in manchen Fällen unerwünscht sein kann, hat dieses Prinzip den Nachteil,
daß rasche Auftriebsänderungen nicht möglich sind. - Schließlich ist es auch bekannt,
den Auftrieb
dadurch zu verringern, daß ein Teil des Traggases
komprimiert wird. Die praktische Verwendung dieses Vorschlags scheiterte jedoch
an den hohen Gewichten, die für die Kompressoren und vor allem für deren Antriebsmaschinen
erforderlich sein würde. - Es ist auch bekannt, den Auftrieb durch Erwärmung des
Traggases zu erhöhen, wobei als Wärmequelle die heißen Abgase der Triebwerke benutzt
werden sollen. Jedoch sind dafür Abgasleitungen von den außerhalb der Luftschiffhülle
liegenden Triebwerken zu den Wärmetauschern erforderlich. Ferner muß das Wärmetauschhitzetraggas
zu den verschiedenen Gas zelle geleitet werden, wofür ebenfalls umfangreiche Leitungen
erforderlich sind, deren hohes Gewicht den Effekt wirtschaftlich in Frage stellt.
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Die Erfindung bezieht sich daher auf ein Luftschiff mit einer von
einer Antriebsvorrichtung oder einer Wärmequelle abhängigen Einrichtung zum Ändern
des Auftriebs und mit außerhalb der Luftschiffhtlle angeordneten Vortriebsgondeln.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung
eines solchen Luftschiffes, das mit geringerem Aufwand zu langfristigen und kurzzeitigen
Auftriebsänderungen fähig ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Einrichtung zum
Ändern des Auftriebs an das innerhalb des Luftschiffkörpers angeordnete Triebwerk
eirns oder mehrerer der damit über Transmissionen verbundenen Vortriebsgondeln angeschlossen
ist.
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Man hat es bislang als Selbstverständlichkeit betrachtet, daß die
Triebwerke bei den zugehörigen Luftschrauben außerhalb der Luftschiffhülle an den
Vortriebsgondeln angeordnet sind. Eine von den Luftschrauben entfernte Anordnung
der
Triebwerke würde dem-gegenüber einen wesentlichen Mehraufwand
bedeuten, weil die Antriebsenergie über Wellen-und Winkelgetriebe aus der Luftschiffhülle
heraus den Vortriebsgondeln zugeführt werden müßte. Dieser Mehraufwand ist nicht
gerechtfertigt, wenn man die Triebwerke lediglich unter Vortriebssesichtspunkten
betrachtet, wie es bislang geschehen ist. Dabei h:it man aber übersehen, daß die
Triebwerke zur Erzeugung der Auftriebsänderung herangezogen werden können, wobei
ihre Anordnung innerhalb der Luftschiffhülle die Möglichkeit gibt, die jeweils verwendete
Einrichtung zur Auftriebsänderung unmittelbar mit einem Triebwerk zu verbinden.
Die unmittelbare Verbindung ermöglicht eine erhebliche Vereinfachung und beträchtliche
Gewichtsersparnis. Diese Vorteile wiegen den Nachteil einer aufwendigeren kinematischen
Verbindung zwischen dem Triebwerk und der zugehörigen Luftschraube auf.
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Dies gilt insbesondere bei Verwendung des Prinzips der Auftriebsveränderung
durch Kompression bzw. Expansion von Traggas. Während bislang bei der Überprüfung
dieses Systems stets von der Voraussetzung ausgegangen wurde, daß ein - relativ
kleiner - Kompressor mit einem gesonderten Antrieb versehen werden müßte, kann der
Kompressor gemäß der Erfindung unmittelbar mit einem Triebwerk verbunden werden.
Dies hat zwei bedeutende Vorteile.
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Der erste Vorteil besteht darin, daß ein gesondertes Antriebssystem
für den Kompressor entfällt, wodurch einerseits Gewicht eingespart und andererseits
der Betrieb vereinfacht wird.
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Der andere Vorteil besteht darin, daß wesentlich größere Kompressorleistungen
installiert werden können, als es unter der Prämisse eines unabhängigen Antriebs
denkbar war. Dadurch
wird es möglich nicht nur langfristige Auftriebsänderungen
auszugleichen, die durch die Verminderung des Gewichts von Verbrauchsgütern oder
atmosphärische Änderungen bedingt sind, sondern es können auch rasche Auftriebsänderungen
hervorgerufen werden, wie sie beispielsweise durch das Löschen von Ladung veranlaßt
werden. Antriebsseitig stehen für solche Fälle große Leistungen zur Verfügung, weil
rasche Auftriebsänderungen aufgrund von Laständerungen nur dann erforderlich sind,
wenn das Luftschiff gelandet ist. Weil dann keine Antriebsleistung aufzubringen
ist, kann die gesamte Triebwerksleistung zur Kompression von Gasen verwendet werden,
wodurch kurzfristig erhebliche Mengen des Traggases komprimiert werden können. Im
Gegensatz dazu ist es in der Regel nicht notwendig, die während der Fahrt notwendigen
Auftriebsänderungen derart rasch vorzunehmen. Die dafür erforderliche Leistung ist
also verhältnismäßig gering und kann dem Triebwerk ohne Schwierigkeiten neben der
Vortriebsleistung entnommen werden.
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Ähnliches gilt wenn die Einrichtung zum Andern des Auftriebs von einem
an das Triebwerk angeschlossenen Stromerzeuger für die elektrische Wärmeerzeugung
in den Traggaszelen gebildet ist. Bekanntlich kann es zweckmäßig sein, den Auftrieb
des Luftschiffes in der Startphase durch Erwärmung des Traggases zu erhöhen. Diese
Temperaturerhöhung sollte zur Verringerung der Liegezeiten ziemlich rasch vor sich
gehen. Dankder erfindungsgemäßen unmittelbaren Verbindung des Stromerzeugers mit
einem Triebwerk ist dies ohne weiteres möglich, weil die Leistung des Triebwerks
während der Liegezeit des Luftschiffes voll für die Stromerzeugung genutzt werden
kann. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, sowohl Kompressoren
zur Auftriebsverminderung als auch Stromerzeuger zur Auftriebs vergrößerung vorzusehen,
wobei diese mit denselben oder verschiedenen
Triebwerken verbunden
sein können. In jedem Falle sollten Schaltkupplungen vorgesehen sein, die es gestatten,
die jeweilige Arbeitsmaschine vom Triebwerk antriebsmäßig zu lösen, wenn eine Auftriebsänderung
nicht erforderlich ist.
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Die Erwärmung von Traggas auf elektrischem Wege unter Versorgung
durch einen an ein Triebwerk angeschlossenen Generator hat Vorteile, wenn die Erwärmung
in triebwerks fernen Zellen stattfinden soll. Bei geringen und mittleren Distanzen
kann es zweckmäßiger sein, die Wärme mittels eines Wärmeaustauschers unmittelbar
den Triebwerkabgasen zu entnehmen und das im Wärmetauscher erwärmte Traggas durch
entsprechende Leitungen den Zellen zu zuführen. Auch in diesem Anwendungsfall ergibt
die unmittelbare Anordnung der Wärmetauscher an den gemäß der Erfindung innerhalb
der Luftschiffhülle angeordneten Triebwerken erhebliche Vorteile, weil es nicht
notwendig ist, die Abgase von außerhalb des Luftschiffes einem innerhalb des Luftschiffes
angeordneten Wärmeaustauscher zuzuführen. In diesem Zusammenhang kommt es nicht
darauf an, ob das im Wärmeaustauscher erhitzte Traggas identisch mit dem ansonsten
verwendeten Traggas ist. Beispielsweise ist es möglich, dafür gesondert vorgesehene
Zellen mit Heißluft oder Wasserdampf oder entsprechenden Gasgemischen zu versorgen.
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Das Prinzip der Auftriebserzeugung durch heißes Gas läßt sich gemäß
der Erfindung besonders vorteilhaft verwenden, wenn die Triebwerks abgase als solche
als Traggas verwendet werden. Die an das Triebwerk bzw. an die Triebwerke angeschlossen
Einrichtung zum Ändern bzw. Erzeugen des Auftriebs besteht dann aus Luftschiffräumen,
die an den Triebwerksauslaß derart anschließbar sind, daß sie mit dem heißen Abgas
gefüllt werden können. Es sollten Einrichtungen vorhanden
sein,
die nicht nur die Menge des diesen Räumen zugeführten Abgases sondern auch die Beimischung
von Luft, Wasserdampf oder anderen Gasen zu regeln gestatten , um dadurch die Gastemperatur
in den aufnehmenden Räumen in der gewünschten Weise einstellen zu können.
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Die angegebenen, unterschiedlichen Mittel zur Auftriebsänderung können
auch gemeinsam angewendet werden. Beispielsweise ist es möglich, Kompressoren zur
Verminderung des Auftriebs durch Verdichten von Traggas in Verbindung mit an den
Triebwerks aus lassen unmittelbar oder über Wärmetauscher mittelbar angeschlossenen
Räumen zur Aufnahme heißen Traggases zu kombinieren. Dabei kann der durch Kompression
von Traggas zur langfristigen Auftriebs verminderung frei werdende Raum innerhalb
des Luftschiffes genutzt werden zur Aufnahme heißen Traggases zur kurzfristigen
Auftriebsvergrößerung während der Startphase.
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Zur Aufnahme komprimierten Gases stehen nach der Erfindung als Hohlräume
ausgebildete Stringer und/oder Spanten und/ oder sonstige statische Bauteile des
Luftschiffes zur Verfügung.
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Die Anordnung der Triebwerke innerhalb der Hülle des Luft schiffes
und die dadurch ermöglichte, leichtere Bauweise der Vortriebsgondeln ermöglicht
es,diese in stärkerem Maße als bisher zur Steuerung des Luftschiffes heranzuziehen.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausf-ührung des erfindungsgemäßen
Luftschiffes ist deshalb vorgesehen, nicht nur an den Seiten des Luftschiffes Vortriebsgondeln
vorzusehen sondern auch auf dessen Ober- und/oder Unterseite, wobei die auf der
Ober- und Unterseite vorgesehenen Vortriebsgondeln horizontal schwenkbar sind für
die seitliche Lenkung des Luftschiffes.
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Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert, die vorteilhafte Ausführungsbeispiele in schematischer Darstellung veranschaulichen.
Es zeigen: Fig. 1 ein Triebwerk innerhalb eines Luftschiffes mit angeschlossener
Kompressoranlage Fig. 2 ein Triebwerk mit Stromerzeuger Fig. 3 ein Triebwerk mit
einer Einrichtung zur Führung der heißen Abgase in einen Aufnahmeraum Fig. 4 ein
Triebwerk mit Wärmeaustauscher zum Erhitzen des im Kreislauf geführten Traggases
und Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Luftschiff mit darauf vorgesehener, seitlich
schwenkbarer Vortriebsgondel.
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In sämtlichen Figuren ist die Hülle 1 des Luftschiffes schematisch
angedeutet, außerhalb welcher sich die Vortriebsgondel 2 mit Luftschraube 3 befindet,
die in bekannter Weise am Luftschiffgerüst befestigt ist und über ein Winkelgetriebe
4 und eine Welle 5 von einem Triebwerk 6 angetrieben wird, dessen Art und Aufbau
für die Erfindung ohne Belang ist. Ferner ist es für die Erfindung ohne Bedeutung,
ob das Luftschiff starr oder halbstarr ausgebildet ist. Bei 7 sind Stringer, Spanten,
Streben und dergleichen als starre Bauteile angedeutet.
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Innerhalb des Luftschiffes sind Räume 8 zur Aufnahme von Traggaszellen
9 oder Ballonets gebildet, von denen jeweils nur einer angedeutet ist.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist an das Triebwerk 6 ein Kompressor
10 mittels einer während des Betriebs schaltbaren Kupplung 11 angeschlossen. Seine
Leistung kann so bemessen sein, daß sie der Antriebsleistung des Triebwerks 6 entspricht,
so daß während der Liegezeit des Flugschiffes,
wenn keine Antriebs
leistung erbracht werden muß, die gesamte Triebwerks leistung zur Kompression von
Traggas zur raschen Verminderung des Auftriebs zum Ausgleich abgegebener Last zur
Verfügung steht. Selbstverständlich kann der Kompressor aber auch kleiner dimensioniert
werden, wenn eine so hohe Kompressionsleistung nicht erforderlich erscheint.
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Die Saugseite des Kompressors ist über eine Sammelleitung 12 an die
Traggaszelle 9 angeschlossen. Selbstverständlich können entsprechende Anschlüsse
gleichzeitig oder alternativ zu weiteren Traggaszellen vorgesehen sein. Von der
Druckseite des Kompressors führt eine Druckleitung 13 zu einem Druckbehälter 14,
der das komprimierte Gas aufnimmt.
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An die Stelle des Druckbehälters 14 können hohl ausgebildete statische
Bauteile 7 treten, die auch als Rohrleitungen (beispielsweise für die Sammelleitung
12) fungieren können.
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Eine Entnahmeleitung 15 führt vom Druckbehälter 14 zur Sammelleitung
12. Wenn der Auftrieb erhöht werden soll, läßt man Traggas aus dem Druckbehälter
14 auf diesem Wege in eine geeignet erscheinende Traggaszelle fließen. Zum Ausgleich
des bei der Drosselexpansion des Gases zu erwartenden Temperaturrückgangs kann das
Gas über einen Wärme aus tauscher 16 geführt werden, dessen Warmseite vom Abgas
des Triebwerks 6 durchströmt ist.
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Die Anlage ist selbstverständlich mit den erforderlichen Regeleinrichtungen
ausgerüstet, die im dargestellten Beispiel durch ein Dreiwegeventil 17 und eine
Steuerleitung 18 repräsentiert sind, die von einer Regeleinheit 19 her kontrolliert
sind.
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Die beschriebene Einrichtung gestattet es, den Auftrieb durch Kompression
von Traggas zu venmindern bzw. durch Expansion
von Traggas in den
Traggaszellen zur vergrößern. Die Regelung dieser Vorgänge kann zur Lagetrimmung
des Luftschiffes automatisch geregelt werden.
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Gemäß Fig. 2 ist das Triebwerk 6 mit einem Stromerzeuger 20 gekuppelt,
der Ohm'sche Heizwiderstände 21 in der Traggaszelle 9 undgegebenenfalls weiteren
Traggaszellen speist. Er gestattetesjden Auftrieb durch Temperaturerhöhung in den
Traggaszellen zu vergrößern.
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Gemäß Fig. 3 ist vorgesehen, daß das Abgas des Triebwerks 6, statt
über die Leitung 22 außenbords geführt zu werden, mittels Stellorganen 23 über eine
Leitung 24 in einen Raum 8 geführt werden kann. Dem Abgas kann in der Injektormischeinrichtung
25 Luft beigemischt werden, die über eine Leitung 26 mit Regelorgan 27 herangeführt
wird. Durch Veränderung des Mischungsverhältnisses kann die Temperatur des in den
Raum 8 einströmenden Gases sowie der Partialdruck des darin enthaltenen Wasserdampfs
verändert werden. Der Raum 8 ist mit einer öffnung 28 versehen, die zur Abführung
kühlen Gases außenbords führt und zweckmäßigerweise im unteren Bereich des Raums
8 angeordnet ist. Das in Abkühlung befindliche Gas wird aus dem Raum 8 zweckmäßigerweise
abgeführt, bevor es seinen Taupunkt unterschritten hat. Jedoch kann eine Taupunktunterschreitung
auch gezielt vorgenommen werden, wenn eine Auftriebs verringerung angestrebt wird.
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Während im Beispiel der Fig. 3 die heißen Abgase unmittelbar als Traggas
verwendet werden, ist gemäß Fig. 4 vorgesehen, daß das Abgas in einem Wärmetauscher
30 seine Wärme auf ein Traggas überträgt, das über die Leitungen 31, 32 mittels
eines vom Triebwerk 6 angetriebenen Gebläses 33 im Kreislauf unter Einschluß einer
oder mehrerer Traggaszellen 9 geführt wird.
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Die Anordnung des Triebwerks innerhalb der Luftschiffhülle erlaubt
es, die Vortriebsgondel zu Steuerzwecken weitgehend schwenkbar zu gestalten. Während
man bisher schwenkbare Vor triebsgondeln lediglich an den Luftschiffseiten für die
Höhensteuerung eingesetzt hat, ist es daher gemäß der Erfindung möglich, auch die
Seitensteuerung durch schwenkbare Vortriebsgondeln zu bewirken oder zu ergänzen,
indem auf der Oberseite und/oder der Unterseite des Luftschiffes gemäß Fig. 5 horizontal
schwenkbare Vortriebsgondeln angeordnet werden. In dieser Figur erscheint ein Luftschiff
in schematischer Draufsicht, das bei 35 eine Vortriebsgondel trägt, die um eine
vertikale Achse gemäß Pfeil schwenkbar ist, so daß sie nicht nur in der Längsrichtung
36 sondern auch beispielsweise seitlich in der Richtung 37 zu wirken vermag.