DE4009763A1

DE4009763A1 - Airship with static lift by air compression - has airtight shell, forming hollow, cylindrical composite structure

Info

Publication number: DE4009763A1
Application number: DE19904009763
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: FRIEDRICH WERNER E 6708 NEUHOFEN DE
Current assignee: FRIEDRICH WERNER E 6708 NEUHOFEN DE
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-10-02
Anticipated expiration: 2010-03-28
Also published as: DE4009763C2

Abstract

An airship is constructed with a hollow cylindrical body, which encloses one or more air-tight compartments constructed to resist an external pressure. The airship is driven upwards by pumping out the internal air vol. and so reducing the weight of the airship below that of the air displaced by it. The airship is made from a composite material and has reinforcing rings built in at intervals along its length to resist the external pressure. The airship saves fuel in that fuel is only needed for horizontal propulsion and not for vertical movement. ADVANTAGE - Improved performance with reduced fuel consumption.

Description

State of the art and criticism of the technology of today's aircraft

Die heutigen Düsenflugzeuge, aber auch Propeller- und Rotorflugzeuge, sind Verbraucher erheblicher Mengen von Treibstoff und belasten die Umwelt durch Lärm, Luftverschmutzung und/oder lange Start- und Landebahnen. Solche Verkehrsflugzeuge sind auch praktisch nicht zu schützen gegen Anschläge in der Luft, z. B. Bombenanschläge. In USA werden seit geraumer Zeit Versuche durchgeführt, durch große Fallschirme das Absturzrisiko herkömmlicher Flugzeuge (auch moderner Düsenverkehrsflugzeuge) zu reduzieren. Der Aufwand dafür ist technisch und kostenmäßig erheblich. Hinsichtlich Treibstoffbilanz und Umweltfreundlichkeit bietet das Prinzip der mit Leichtgas gefüllten Flugboote (Zeppeline) Vorteile. Durch deren schwerfällige Manövrierfähigkeit und verhältnismäßige Gefährdung wegen nicht auszuschließender Gasentzündungen konnten die anfänglichen Erfolge z. B. der deutschen Zeppeline nicht fortgesetzt werden.Today's jet planes, but also propeller and rotor planes, are consumers considerable amounts of fuel and pollute the environment through noise, air pollution and / or long runways. Such airliners are also practical not to protect against airborne attacks, e.g. B. bombings. In USA have been For some time, experiments were carried out to reduce the risk of falling from conventional parachutes Reduce aircraft (including modern jet airliners). The effort involved is significant in terms of technology and costs. Regarding fuel balance and environmental friendliness offers the principle of light gas-filled flying boats (Zeppelins) advantages. By their cumbersome maneuverability and relative risk due to the fact that they cannot be ruled out Gas ignitions could the initial successes such. B. the German Zeppelins cannot be continued.

Die Offenlegungsschrift DE 31 44 051 A1 vom 03. 11. 81/26. 05. 83 beschreibt einen "vakuumgepumpten Hohlkörper", der "in der Atmosphäre einen Auftrieb besitzt". Jedoch läßt die Beschreibung der erforderlichen Technik zur praktischen Umsetzung des angemeldeten Prinzips annehmen, daß der dort aufgezeigte Weg nicht zu verwirklichen ist, insbesondere auch nicht, wie ausgesagt, mit "allen bisher verwendeten Flugmaschinen wie Segelflugzeugen, Motorflugzeugen, Düsenflugzeugen, Hubschraubern, Luftkissenfahrzeugen und Luftschiffen". Patentanspruch Nr. 3, letzter Satz, und Anspruch Nr. 5 dieser Schrift verleiten einen Konstrukteur zu dem Schluß, als ob durch eine Verringerung des Innendrucks in einem Hohlkörper bzw. durch völlige Beseitigung des Innendrucks ein solcher Körper zum Schweben in der Atmosphäre gebracht werden kann, so auch jedes Düsenflugzeug, wenn alle Hohlräume "vakuumgepumpt" werden und dadurch der Innendruck völlig beseitigt wird. Es gilt jedoch, daß bei einem ruhenden Körper, der also nicht durch seine relative Bewegung zur Atmosphäre einen Auftrieb erhält, ausschließlich das Verhältnis des Gewichts des Flugkörpers zum Gewicht der von diesem Flugkörper verdrängten Umgebungsluft für den Auftrieb maßgeblich ist. Das bedingt unter Berücksichtigung des Gewichtes der verwendeten Werkstoffe großvolumige Flugkörper, die allein schon wegen ihrer erforderlichen beträchtlichen Abmessungen sich z. B. kaum - wie DE 31 44 051 A1 aussagt - für Kinderspielzeug eignen.The published patent application DE 31 44 051 A1 dated November 3, 81/26. 05. 83 describes a "vacuum pumped Hollow body ", which" has a buoyancy in the atmosphere ". However, the Description of the necessary technology for the practical implementation of the registered Principles assume that the path shown there cannot be realized, in particular also not, as stated, with "all flying machines used so far, such as gliders, Motor aircraft, jet aircraft, helicopters, hovercraft and airships ". Claim 3, last sentence, and claim 5 of this document a designer to conclude as if by reducing the internal pressure in a hollow body or by completely eliminating the internal pressure such a body for Soaring can be brought into the atmosphere, so any jet plane, if all cavities are "vacuum-pumped" and the internal pressure is thereby completely eliminated. It is true, however, that with a body at rest, that is, not by its relative movement to the atmosphere, only the ratio of the weight of the Missile to the weight of the ambient air displaced by this missile for the Buoyancy is decisive. This takes into account the weight of the used Materials of large-volume missiles, which, if only because of their required considerable Dimensions z. B. hardly - as DE 31 44 051 A1 says - suitable for children's toys.

Object and purpose of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flugkörper zur Beförderung von Lasten (Personen und Güter) zu entwickeln, der besser als bisherige Flugzeuge Sparsamkeit im Treibstoffverbrauch, Sicherheit, Umweltfreundlichkeit und hohes Tragevermögen in sich vereinigt. The invention has for its object a missile for the transport of loads (People and goods) to develop better than previous aircraft economy Fuel consumption, safety, environmental friendliness and high carrying capacity in itself united.

Solution of the task

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Flugboot gelöst, dessen großvolumiger, gasdichter und außendruckfester Hohlkörper einschließlich der Ausrüstung mit Fahrgast- und/oder Gepäckräumen, Maschinen, Navigationsgeräten und Nutzlast etwa gleich schwer oder leichter ist als die von diesem Flugkörper verdrängte Umgebungsluft, wobei zum Zwecke des Leichterns beim Starten abhängig vom Gewicht des startbereiten Flugbootes die in Luftkammern enthaltene Luft durch Lufttauscher teilweise oder ganz ausgepumpt wird.The task is solved by a flying boat, its large volume, gas-tight and external pressure-resistant hollow body including the equipment with passenger and / or luggage compartments, Machines, navigation devices and payload are about the same weight or lighter than the ambient air displaced by this missile, for the purpose of lightening when launching, depending on the weight of the ready-to-fly flying boat, the one contained in air chambers Air is partially or completely pumped out through air exchangers.

Die Größe des Flugbootes wird bestimmt von der beabsichtigten Nutzlastgröße sowie dem Gewicht der verwendeten Werkstoffe und der Ausrüstung.The size of the flying boat is determined by the intended payload size and the Weight of materials and equipment used.

Bei einer gewünschten Tragfähigkeit eines solchen Flugbootes von z. B. 10 t Nutzlast und einem angenommenen Gewicht vom doppelten dieser Nutzlast für das unbeladene und luftleer gepumpte Flugboot, müßte die gesamte vom Flugkörper zu verdrängende Luft ca. 30 t wiegen. Entsprechend müßten bei einem cbm-Gewicht der Luft von ca. 1,3 kg auf Meeresniveau etwa 23 000 cbm Luft verdrängt werden.With a desired load capacity of such a flying boat of z. B. 10 t payload and an assumed weight of twice this payload for the unloaded and deflated pumped flying boat, the entire air to be displaced by the missile would have to be approx. 30 t to weigh. Correspondingly, the air should have a cbm weight of approx. 1.3 kg at sea level around 23,000 cubic meters of air are displaced.

Das wäre zu erzielen mit einem Flugboot von ca. 20 m Durchmesser und einer Länge von ca. 75 m. Je leichter aber das Leergewicht des Flugbootes, umso größer ist bei gleichbleibenden Abmessungen und damit gleichem Verdrängungsvolumen (= Auftrieb) dieses Flugbootes die erzielbare Tragkraft.That could be achieved with a flying boat of about 20 m in diameter and a length of approx. 75 m. However, the lighter the empty weight of the flying boat, the greater the weight Dimensions and thus the same displacement volume (= buoyancy) of this flying boat the achievable load capacity.

Wäre also das Gesamtgewicht des gleichen Flugkörpers, luftleer gepumpt, nur etwa 15 t, so würde sich die Tragfähigkeit von 10 auf 15 t erhöhen.If the total weight of the same missile, pumped empty, were only about 15 t, the lifting capacity would increase from 10 to 15 t.

Constructive description of the flying boat according to the invention

1. Ein großvolumiger, vorzugsweise zylindrischer Hohlkörper (Fig. 1-6), als selbsttragende Verbundkonstruktion erstellt, umschließt eine oder mehrere Luftkammern (Fig. 6).1. A large-volume, preferably cylindrical hollow body ( Fig. 1-6), created as a self-supporting composite construction, encloses one or more air chambers ( Fig. 6).

Durch Endlosfasern (z. B. Kohlefasern) und kontrollierte Faseranordnung verstärkte Thermoplaste werden z. B. im Mischverbund mit mineralischen und/oder metallischen Stoffen/Materialien zu hochdruck- und hochzugfesten Verbundsystemen (Sandwich- und/oder Wabenbauweise) verarbeitet und geben einer solchen Konstruktion die erforderliche hohe Festigkeit bei verhältnismäßig geringem Gewicht.Thermoplastics reinforced by continuous fibers (e.g. carbon fibers) and controlled fiber arrangement z. B. mixed with mineral and / or metallic substances to high-pressure and high-tensile composite systems (sandwich and / or honeycomb construction) processed and give such a construction the required high strength with relatively low weight.

2. Die gasdicht und druckfest gebauten Luftkammern (9, 10, 11) werden zentral von einem oder mehreren Lufttauscher(n) (12) über ein Leitungssystem oder jeweils einzeln von Lufttauschern (12) in oder an einer jeweiligen Luftkammer (9-10-11) entlüftet oder belüftet, d. h. je nachdem ob das Boot zum Starten/Steigen leichter gemacht (= entsprechend dem Gesamtgewicht des beladenen Flugbootes teilweise oder ganz entlüftet) werden soll oder es zum Landen/Sinken wieder schwerer (= belüftet) werden und die einströmende Luft das Gewicht erhöhen soll.2. The gas-tight and pressure-tight air chambers ( 9, 10, 11 ) are centrally located by one or more air exchangers ( 12 ) via a line system or individually by air exchangers ( 12 ) in or on a respective air chamber ( 9-10- 11 ) vented or ventilated, i.e. depending on whether the boat should be made easier to start / climb (= partially or completely ventilated according to the total weight of the loaded flying boat) or it will be heavier (= ventilated) to land / sink and the inflowing air to increase the weight.

3. Eine vordere (10) und eine hintere (11) Manövrierluftkammer ermöglichen bei langsamer Fahrt oder bei Stillstand des Luftschiffes in der Luft (wenn also die vorderen (5) und hinteren (6) Höhenruder nicht wirksam werden können) ein Anheben des Bugs bzw. Absenken des Hecks dadurch, daß z. B. bei leergepumpter Hauptluftkammer (9) und vorderer (10) Manövrierluftkammer die hintere (11) Manövrierluftkammer mit Luft gefüllt wird/bleibt. Eine solche Luftkammer mit mehreren tausend cbm Luft entsprechend mehreren 1000 kg Gewicht wird also auch ein Luftschiff der beschriebenen Größe an einem Ende absenken können. Die Belüftung der vorderen Manövrierluftkammer (10) bei gleichzeitiger Entlüftung von Hauptluftkammer (9) und hinterer Manövrierluftkammer (11) bewirkt ein Absenken des Bootsbugs. 3. A front ( 10 ) and a rear ( 11 ) maneuvering air chamber allow the bow to be lifted and / or raised when the airship is traveling slowly or when the airship is at a standstill in the air (if the front ( 5 ) and rear ( 6 ) rudder cannot take effect) Lowering the tail by z. B. when the main air chamber ( 9 ) and front ( 10 ) maneuvering air chamber are empty, the rear ( 11 ) maneuvering air chamber is / remains filled with air. Such an air chamber with several thousand cubic meters of air corresponding to several 1000 kg of weight will also be able to lower an airship of the size described at one end. The ventilation of the front maneuvering air chamber ( 10 ) with simultaneous ventilation of the main air chamber ( 9 ) and rear maneuvering air chamber ( 11 ) causes the bow of the boat to lower.

4. Die Höhenruder an beiden Längsseiten des Flugkörpers vorn (5) und hinten (6), als bewegliche Kurzflügel ausgebildet, dienen als Kurzstarthilfen und als eigentliche Höhenruder/Manövrierhilfen in der Atmosphäre während des Fluges.4. The elevator on both long sides of the missile front ( 5 ) and rear ( 6 ), designed as movable short wings, serve as short take-off aids and as actual elevator / maneuvering aids in the atmosphere during the flight.

5. Die Seitenruder (7) am Heck und/oder am Bug ermöglichen Richtungsänderungen des Flugbootes zu seiner Längsachse.5. The rudder ( 7 ) at the stern and / or at the bow enable changes in the direction of the flying boat to its longitudinal axis.

6. Das Düsenantriebssystem (4) oder alternativ Propellermotoren geben dem Flugkörper den erforderlichen Vorschub.6. The nozzle drive system ( 4 ) or alternatively propeller motors give the missile the necessary feed.

7. Die versenkbaren Fahrwerksvorrichtungen (3) gestatten die Fortbewegung zu Lande, z. B. beim Starten und Landen. Alternativ ermöglichen Schwimmkörper das Wasser.7. The retractable undercarriage devices ( 3 ) allow the movement on land, for. B. when taking off and landing. Alternatively, floats allow the water.

8. Die Personen/Frachtkabinen (2) sind fest und starr mit dem Luftkammerhohlkörper (9-10-11) verbunden. 8. The people / cargo cabins ( 2 ) are firmly and rigidly connected to the air chamber hollow body ( 9-10-11 ).

Achievable advantages

1. Beträchtliche Treibstoffeinsparung, da der Antrieb nur der Vorwärtsbewegung in der Luft dient, aber nicht für den Auftrieb erforderlich ist. Hingegen benötigen z. B. Düsenflugzeuge erhebliche Mengen an Treibstoff, da sie eine rasante Geschwindigkeit erreichen und beibehalten müssen, um den nötigen Auftrieb zum Aufsteigen oder im Flug zu bekommen bzw. zu erhalten.1. Considerable fuel savings as the drive only moves forward in the Air serves but is not required for buoyancy. In contrast, z. B. jet aircraft substantial amounts of fuel as they reach a rapid speed and must be maintained in order to get the necessary lift to ascend or fly or get.

Der hier beschriebene Flugkörper erzielt seinen Auftrieb mittels des Atmosphärendrucks durch seine großvolumige leichte Bauart und das Entlüften der Luftkammern, was mit relativ geringem Energieaufwand möglich ist.The missile described here achieves its lift by means of atmospheric pressure due to its large volume lightweight design and the ventilation of the air chambers, what with relatively low energy consumption is possible.

2. Infolge des wesentlich geringeren Antriebsbedarfs ergibt sich auch eine geringere Umweltbelastung durch weniger Lärm, weniger Abgase und damit weniger Luftverschmutzung. Kurze Start- und Landebahnen bedeuten ferner geringere Umweltzerstörung.2. As a result of the significantly lower drive requirement, there is also a lower one Environmental pollution due to less noise, less exhaust gases and thus less air pollution. Short runways also mean less environmental degradation.

3. Die Flugsicherheit wird deutlich erhöht, da der großvolumige Flugkörper wie sein eigener Fallschirm wirken kann. Auch bei einer Beschädigung, z. B. durch Explosion, und evtl. zerstörter und durchlöcherter Außenwand sinkt er langsamer zu Boden.3. Flight safety is significantly increased because the large-volume missile is like its own Parachute can act. Even if damaged, e.g. B. by explosion, and possibly destroyed and perforated outer wall sinks more slowly to the ground.

Selbst bei gänzlichem oder teilweisem Ausfall des Entlüftungssystems, wenn aber Steuerung und Antrieb noch funktionieren, würde das Flugboot verhältnismäßig langsam und für die Insassen ohne allzu große Gefahr zu Boden manövriert werden können.Even if the ventilation system fails completely or partially, but if the control system does and propulsion would still work, the flying boat would be relatively slow and for that Passengers can be maneuvered to the ground without too much danger.

Das bedeutet eine wesentliche Reduzierung, ja nahezu völlige Beseitigung des lebensbedrohenden Absturzrisikos.That means a substantial reduction, almost complete elimination of the life-threatening Risk of falling.

4. Die Gefährdung durch Gasentzündung ist ausgeschaltet, da bei dieser Technik das Trägermedium Gas nicht mehr erforderlich ist.4. The risk of gas ignition is eliminated, because with this technology Carrier medium gas is no longer required.

5. Die Manövrierfähigkeit ist durch die beschriebene Technik den früheren Zeppelinen deutlich überlegen und den modernen Flugzeugen als ebenbürtig anzusehen. 5. The maneuverability is due to the technique described earlier Zeppelins clearly superior and to be regarded as a match for modern aircraft.

Die Zeichnungen stellen dar:The drawings show:

Fig. 1: Flugboot in Landeposition von vorn. Fig. 1: Flying boat in landing position from the front.

Fig. 2: Flugboot von vorn im Flug mit eingezogenem Fahrwerk. Fig. 2: Flying boat from the front in flight with the landing gear retracted.

Fig. 3: Flugboot in Landeposition von der linken Seite (backbord). Fig. 3: Flying boat in landing position from the left (port).

Fig. 4: Querschnitt durch den Flugkörper gemäß Schnittlinie 6₁-6₂ in Fig. 6. Fig. 4: Cross section of the missile in accordance with section line 6 ₁- ₂ 6 in Fig. 6.

Fig. 5: Querschnitt durch den Flugkörper gemäß Schnittlinie 6₃-6₄ in Fig. 6. FIG. 5 shows cross-section of the missile in accordance with section line 6 ₃- 6 ₄ in Fig. 6.

Fig. 6: Längsschnitt durch den Flugkörper gemäß Schnittlinie 1₁-1₂ in Fig. 1. Fig. 6 is a longitudinal section through the missile along section line 1 1 ₁- ₂ in Fig. 1.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

1 Pilotenkanzel
2 Personen/Frachtkabinen
3 Fahrwerksvorrichtungen
4 Düsenantriebssystem
5 Höhenruder vorn
6 Höhenruder hinten
7 Seitenruder
8 Luftkammeraußenwand/Selbsttragende Verbundkonstruktion
9 Hauptluftkammer
10 Manövrierluftkammer vorn
11 Manövrierluftkammer hinten
12 Lufttauscher
13 Treibstofftank
14 Raum für Heckfahrwerk und zusätzlicher Gepäck/Stauraum
15 Stützringe 1 pilot's cabin
2 people / cargo cabins
3 running gear devices
4 nozzle drive system
5 elevator in front
6 rear elevator
7 rudder
8 Air chamber outer wall / self-supporting composite construction
9 main air chamber
10 Maneuvering air chamber at the front
11 Maneuvering air chamber at the rear
12 air exchangers
13 fuel tank
14 Space for the rear landing gear and additional luggage / storage space
15 support rings

Claims

1. Air boat characterized by a large-volume, preferably cylindrical hollow body ( Fig. 6), created as a self-supporting composite structure ( 8 ) which encloses one or more air chambers ( 9-10-11 ) gas-tight and resistant to external pressure.

2. Air boat according to claim 1, characterized in that clamping rings ( 15 ) additionally support the composite structure ( 8 ) of the air chambers ( 9-10-11 ) from the inside against the external pressure.

3. Air boat according to claims 1-2, characterized by a front ( 10 ) maneuvering air chamber on the bow, a rear ( 11 ) maneuvering air chamber on the stern and one or more middle ( 9 ) main air chamber (s), so that by a targeted air distribution in the air chambers bow or the stern of the boat can be lowered or raised in the atmosphere.

4. One or more air exchangers ( 12 ) at a central location in the airboat or in / in each air chamber ( 9-10-11 ) are controlled via a line system in such a way that the air is separated from each individual chamber or is pumped out of or simultaneously into all of them can be pumped in.

5. Airboat according to claims 1-4, characterized by movable elevator on both longitudinal sides at the front ( 5 ) and / or rear ( 6 ), which can be designed as movable short wings.

6. Air boat according to claims 1-5, characterized by movable rudder ( 7 ) at the stern of the boat and / or on the bow.

7. Airboat according to claims 1-6, characterized by a nozzle drive system ( 4 ) as shown on both longitudinal sides of the upper stern or at other suitable positions of the missile.

8. Air boat according to claims 1-6, characterized by other drive systems, e.g. B. propeller motors.

9. Airboat according to claims 1-8, characterized by a rigid and fixed to the air chamber hollow body ( 9-10-11 ) or integrated therein / cargo cabin ( 2 ) including the pilot's cockpit ( 1 ).

10. Air boat according to claims 1-9, characterized by retractable or rigid undercarriage devices ( 3 ) or slide rails on the underside of the cabin and at the stern of the flying boat.

11. Airboat according to claims 1-9, characterized by integrated float on Lower part of the cabin and at the lower rear part, which allow landings on the water.