DE69212838T2

DE69212838T2 - Starrluftschiffe

Info

Publication number: DE69212838T2
Application number: DE69212838T
Authority: DE
Inventors: Frederick D. 160 George Street Ottawa Ontario K1N 9M2 Ferguson
Original assignee: AV INTEL Inc
Current assignee: AV INTEL Inc
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1992-09-09
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: DK0603238T3; RU94022475A; CA2117098A1; CA2117098C; US5348251A; JP3270895B2; WO1993004916A1; ATE141227T1; GR3021629T3; DE69212838D1; KR100301565B1; JPH07500785A; EP0603238B1; RU2087378C1; AU2502192A; EP0603238A1; ES2093274T3

Description

Allgemeiner Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein einen Eigenantrieb aufweisendes und lenkbares Luftschiff (ein sogenanntes "Lenkluftschiff").

2. Allgemeiner Stand der Technik

Große Luftschiffe sind in herkömmlicher Weise mit Auftnebsgas hergestellt worden, das in Traggaszellen gehalten wird, die innerhalb einer starren, langgestreckten Umhüllung enthalten sind; dies erfordert eine ziemlich komplizierte Konstruktion, deren Realisierung kostenaufwendig ist. Ferner sind derartige Konstruktionen hohen Beanspruchungen unterworfen, wenn durch Wind oder durch Sturm gekennzeichnete Bedingungen angetroffen werden und wenn sie landen und starten und es sind unter diesen Bedingungen katastrophale Ausfälle von Luftschiffkonstruktionen aufgetreten. Derartige Ausfälle belegen die Tatsache, daß große Luftschiffe im allgemeinen lediglich für Böengeschwindigkeiten bis zu 5,18 m/s (17 fps, feet per second) konstruiert sind, während moderne Kleinstluftschiffe für Böengeschwindigkeiten bis zu 10,6 m/s (35 fps) und andere Luftfahrzeuge für 21,3 m/s (70 fps) konstruiert worden sind. Die Beanspruchungsprobleme werden ernsthafter, wenn die Größe zunimmt, teilweise aufgrund der wohlbekannten Effekte von maßstäblich vergrößerten Konstruktionen und teilweise deswegen, weil die Wirkung von Windscherung mit der Länge des Luftschiffs zunimmt. Kleine Luftschiffe, die sogenannten Kleinstluftschiffe, werden ohne irgendeine steife bzw. starre Konstruktion hergestellt, jedoch können diese nicht in einer idealen Stromlinienform hergestellt werden und sie sind jenseits einer gewissen Größe strukturell unsicher.
Der Stand der Technik enthält Vorschläge, um die Probleme bezüglich Gesamtstabilität und die hieraus resultierenden Konstruktionsprobleme von herkömmlichen, großen Lenkluftschiffen dadurch zu vermeiden, daß eine Reihe von flexibel miteinander verbundenen Abschnitten verwendet wird.
Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 1 623 865 für Doncheff ein Luftschiff mit drei zueinander flexiblen Abschnitten. Die Flexibilität des Rahmenwerks dieses Luftschiffs wird als ausreichend bezeichnet, um ein Biegen des Rumpfes, während er unter einem äußeren Druck steht, ohne irgendeine unzulässige Beanspruchung der Betriebsteile zu erlauben. Die Abschnitte umfassen vordere und hintere, sich verjüngende Abschnitte sowie einen Zwischenabschnitt und diese sind durch Gelenkwerbindungen verbunden, welche dehnbare Zugelemente zum Verbinden der Umfänge der einander benachbarten Abschnitte aufweisen.
Das Doncheff-Patent zeigt Federn als Zugelemente zum Verbinden der einander benachbarten Abschnitte. Jedoch weisen die Verbindungen zwischen den Abschnitten keine Einrichtungen auf, um Scherkräften zu widerstehen oder um eine Relativdrehung zwischen einander benachbarten Abschnitten zu verhindern oder um zu gewährleisten, daß sich die Abschnitte nicht seitlich in Bezug aufeinander bewegen. Anscheinend neigt das Doncheff-Luftschiff dazu, sich bei leichten Winden zu biegen, was eine unerwünschte, unregelmäßige Seitenschwankung oder eine unerwünschte schwingende Bewegung des Luftschiffs verursachen könnte, Lind die Abschnitte würden sich ferner seitlich bewegen und relativ zueinander verwinden und das Ergebnis würden unkontrollierbare Nick-, Roll- und Flatterbewegtingen sein. Die vorliegende Erfindung schafft eine Luftschiffkonstruktion, welche diese Probleme überwindet. Die Erfindung sieht ferner eine modulare Form einer Luftschiffkonstruktion vor welche es erlaubt, große Luftschiffe in wirtschaftlicher Weise herzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

In Übereinstimmung mit der Erfindung ist ein lenkbares Luftschiff mit Eigenantrieb, das eine Reihe von Auftriebsgas enthaltenden Abschnitten aufweist, die endweise durch Gelenkverbindungen verbunden sind, die unter böigen Bedingungen eine begrenzte Auslenkung in einer beliebigen Ebene zwischen benachbarten Abschnitten erlauben und bei welchen die Verbindungen Zugelemente in der Form von Dehnungsmitteln aufweisen, welche die Peripherien der benachbarten Abschnitte verbinden wobei die Abschnitte vordere und hintere, verjüngte Abschnitte und einen Zwischenabschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftschiff mindestens zwei identische zylindrische Zwischenabschnitte aufweist, die eine Lasttrageeinrichtung, jedoch keine Vortriebseinrichtung besitzen, wobei die Lasttrageeinrichtung unabhängig von irgendeiner Lasttrageeinrichtung benachbarter Abschnitte ist. Das Luftschiff ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkverbindungen Kompressionsteile aufweisen, die die Enden der benachbarten Abschnitte umgeben und geeignet sind, um primär axial gerichteten Kompressionskräften zwischen den Abschnitten Widerstand zu leisten, so daß bei relativer Biegung der benachbarten Abschnitte Zugkräften in den Dehnungsmitteln durch Kompressionskräfte zwischen den Kompressionsteilen entgegengewirkt wird. Die Dehnungsmittel sind vorgespannt, um jegliche Auslenkung der Abschnitte zu verhindern, bis eine vorbestimmte Biegekraft überschritten ist. Die Gelenkverbindungen weisen ferner Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines angemessenen Unterteilungsverhältnisses zwischen den Achsen der benachbarten Abschnitte während des Biegens sowie Einrichtungen zum Verhindern einer relativen Drehung zwischen den Abschnitten auf. Die Verbindungen gestatten ein Biegen von mindestens 10º zwischen benachbarten Abschnitten.
In Übereinstimmung mit der Erfindung ist ferner ein Luftschiff mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgesehen.
Es mag bemerkenswert sein, daß es bei dem Doncheff-Patent keine identischen zylindrischen Zwischenabschnitte gibt und daher keinen Vorschlag für eine modulare Konstruktion, und das Vorsehen einer Vortriebseinrichtung und einer lastentragenden Einrichtung ist nicht spezifiziert. Darüber hinaus zeigt Doncheff nicht irgendeine Einrichtung, um primär axial gerichteten Kompressionskräften zwischen den Abschnitten zu widerstehen; seine Federn würden dazu neigen, sich zu verziehen oder zu verbiegen oder sich aus ihrer Position herauszubewegen, wenn sie Kompressionskräften unterworfen werden, welche unvermeidlich durch Biegen erzeugt werden. Ferner gibt es, wie oben angegeben, weder eine Einrichtung zum Aufrechterhalten eines angemessenen Unterteilungsverhältnisses zwischen den Achsen benachbarter Abschnitte während des Biegens noch gibt es irgendeine Vorrichtung zum Verhindern einer wesentlichen relativen Drehung zwischen Abschnitten. Darüber hinaus offenbart Doncheff nicht ein Vorspannen seiner Federn, um ein unerwünschtes, bei schwachen Winden auftretendes Biegen zu verhindern. Gleichfalls scheint es, daß das Doncheff-Luftschiff während des Fluges unkontrollierbaren Biegebewegungen, seitlichen Bewegungen und Verwindungsbewegungen zwischen seinen Abschnitten unterworfen sein dürfte. Im Gegensatz hierzu ist das Luftschiff dieser Erfindung unter sämtlichen normalen Umständen der Anwendung starr bzw. steif und biegt sich nur dann, wenn es hohen Beanspruchungen unterworfen wird.
Die Verbindungseinrichtungen können äußere Abdeckmittel umfassen, welche irgendwelche Spalte zwischen den Abschnitten überbrücken und eine stromlinienförmige äußere Gestalt für das Luftschiff ergeben.
Die Dehnungsmittel können elastische Kabel oder Kabel sein, die mit kraftbetätigten Winden verbunden sind. Solche Elemente sind vorzugsweise nahe bei dem Maximalradius des Luftschiffs angeordnet.
Jeder Abschnitt des Luftschiffs kann eine Einrichtung zum Trimmen enthalten, so daß es mit neutralem Auftrieb versehen werden kann. Die Zwischenabschnitte oder die Abschnitte, welche die einzigen, wesentliche Nutzlast tragenden Abschnitte sein werden, werden vorzugsweise sowohl belastet als auch unbelastet zum neutralen Auftrieb fähig gemacht. Um die Auswirkungen von Temperatur und atmosphärischem Druck auf den Auftrieb zu minimieren, ist entweder vorgesehen:
(1) Es können gasenthaltende Abschnitte verwendet werden, welche verhältnismäßig kleine Zellen oder Ballone aufweisen, die das Auftriebsgas (normalerweise Helium) bei einem Druck enthalten, der genügend oberhalb des atmosphärischen Drucks liegt so daß die Gestalt und die Größe der Zelle oder des Ballons im wesentlichen durch normale Änderungen im atmosphärischen Druck und in der atmosphärischen Temperatur, einschließlich jener Änderungen, die durch Aufsteigen oder Abwärtsbewegen verursacht sind, unbeeinträchtigt sind; oder
(2) Es können Traggaszellen oder Ballone verwendet werden, welche innere Gaszellen zum Aufnehmen komprimierter Luft enthalten; die Luft wirkt hierbei als Ballast und wird bei geeignetem Druck zugeführt, so daß der innere Druck der Traggaszelle oder des Ballons stets den atmosphärischen Druck um einen geeigneten Betrag überschreitet, wodurch es den äußeren Abmessungen erlaubt wird, relativ konstant zu sein.
Hinsichtlich der ersten Möglichkeit sind früher Ballone, die ein Auftriebsgas bei Drücken im wesentlichen höher als die Atmosphäre, sogenannte "Überdruck"-Ballone, als Freiflugballone für die atmosphärische Überwachung und für kleinbemannte Ballone benutzt worden. Während derartige Ballone sphärisch waren, sind kompliziertere Formen von Überdruck-Ballonen und Hebevorrichtungen, welche solche Ballone enthalten, in den US-Patenten Nr. 4 696 444 (erteilt am 29.09.1987) und Nr. 4 711 416 (erteilt am 08.12.1987), beide für Regipa, beschrieben. Diese beiden Patente zeigen Überdruck-Ballonkonstruktionen von zylindrischer Gestalt. Obwohl die letzteren Ballone als Überdruck-Ballone beschrieben worden sind, enthalten sie ebenfalls Luftzellen, wodurch die zwei obigen Möglichkeiten kombiniert werden.
Eine Form meines Luftschiffes, die für kleine Luftschiffgrößen geeignet ist, verwendet eine Mehrzahl von gasenthaltenden Abschnitten in der Form von sphärischen Ballonen, die flexibel miteinander verbunden sind, wie oben beschrieben, und die innerhalb einer Umhüllung mit einem im wesentlichen zylindrischen mittleren Abschnitt eingeschlossen sind, welcher eine stromlinienförmige Gestalt ergibt, die ähnlich zu derjenigen von bekannten Lenkluftschiffen ist. Derartige sphärische Ballone können Überdruck-Ballone sein, die normalerweise konstruiert sind, um einen inneren Druck von etwa 35 Millibar oberhalb des Atmosphärendrucks oder höher sicher aufzunehmen. Mindestens ein Bereich des Raums zwischen den Ballonen von einander benachbarten Abschnitten und innerhalb der Umhüllung ist mit Zellen besetzt, die ein Traggas bei niedrigeren Drücken enthalten.
Bei großen Luftschiffgrößen sind Überdruckzellen unwirtschaftlich und wahrscheinlich unsicher und dementsprechend weist jeder gasenthaltende Abschnitt eine Traggaszelle für Auftriebsgas bei einem Druck gerade oberh alb des atmosphärischen Drucks, kombiniert mit einer Gaszelle zum Aufnehmen von Luftballast auf, wobei eine Kompressoreinrichtung vorgesehen sein kann, um für die Abwärtsbewegung Luft einzulassen. Der Lufteinlaß auf diese Art und Weise verkleinert den Gasspeicherraum in dem Abschnitt, so daß der Gasdruck ansteigt, um den Anstieg im atmosphärischen Druck auszugleichen, wenn sich das Luftschiff abwärts bewegt, und hält die äußeren Abmessungen im wesentlichen konstant ohne hohe Drücke zu erfordern. Der gasenthaltende Zwischenabschnitt oder die gasenthaltenden Zwischenabschnitte können zylindrisch sein, wobei sie vorzugsweise ziemlich kurz sind, das heißt im Verhältnis von Länge zum Durch messer etwa 1:1 und auf jeden Fall geringer als 1,5:1. Die Verwendung von zylindrischen Abschnitten minimiert Spalte zwischen den Abschnitten, welche es erfordern, durch die Umhüllungseinrichtung überbrückt zu werden, um ei ne stromlinienförmige Gestalt zu ergeben. Wo die Enden von einander benachbarten Abschnitten gut zueinander passen, ist keine Umhüllungseinrichtung erforderlich, weil die Vorspannung der Dehnungsmittel es gewährleistet, daß Spalte lediglich unter extremen Bedingungen auftreten, und die Randelemente der Abschnitte sind derart, daß sie zusammenpassen, um einen stromlinienförmigen Übergang zu ergeben und um eine wesentliche relative Drehung der Abschnitte zu verhindern.
Jeder Abschnitt des Luftschiffs kann ein starres, sich axial erstreckendes Konstruktionsteil aufweisen, wobei die vier Abschnitte sowohl durch Kardangelenke, welche einander benachbarte Enden der Konstruktionsteile verbinden, als auch durch vorgespannte Kabel verbunden sind, welche die Außenumfänge von benachbarten Abschnitten verbinden und es erlauben, daß in irgendeiner Ebene ein Biegen auftritt, wenn eine vorbestimmte Biegekraft überschritten wird. Die Kardangelenke erhalten ein angemessenes Unterteilungsverhältnis zwischen den Achsen der Abschnitte während des Biegens aufrecht und tragen dazu bei, eine relative Drehung zwischen Abschnitten zu verhindern. Jedoch ist die Verwendung eines starren Achselements nicht wesentlich und es kann ein flexibles Zugelement alternativ benutzt werden, um die Zwischenabschnitte auf einer vorbestimmten Länge zu halten.
Das Luftschiff dieser Erfindung wird vorzugsweise einen Ballon oder eine Traggaszelle/Gaszelle-Kombination verwenden, die so konstruiert ist, daß sie mit Helium am Boden gefüllt werden kann und das Helium halten kann, während in Abhängigkeit von der Gaszellengröße ein Einsatz bei bis zu 2440 oder 3660 m (8.000 oder 12.000 ft) erfolgt, was die maximale Höhe für unbelasteten Flug sein wird, wobei, obwohl Vorsorge getroffen ist, um in dem Falle einer übermäßigen Innen- /Außen-Druck-Differenz Helium abzulassen, es nicht beabsichtigt ist, daß ein Ablassen normalerweise erfolgt. Wenn das Luftschiff nicht seine normale Last trägt, wird es Ballast, zum Beispiel Wasser oder Lasten tragen, die durch frachtbefördernde Halterungen gehalten sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Luftschiffes, das ein Vorläufer zu demjenigen der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine vordere Endansicht des gleichen Luftschiffs;
Fig. 3 eine Teilausschnitt- und Teillängsschnitt-Ansicht desselben Luftschiffs, wie in Fig. 1 gezeigt;
Fig. 4 eine Seitenansicht im Schnitt des vorderen Endabschnitts des Luftschiffs;
Fig. 5 eine Vorderansicht des ersten Abschnitts des Luftschiffs, ebenfalls im Schnitt;
Fig. 6 eine Draufsicht von oben auf den vorderen Endabschnitt des Luftschiffs, ebenfalls im Schnitt;
Fig. 7 eine geschnittene Seitenansicht des zweiten Abschnitts des Luftschiffs, wobei der dritte Abschnitt derselbe ist;
Fig. 7a eine Einzelheit der Fig. 7, wobei die lasttragende Anordnung gezeigt ist;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht des ersten Abschnitts des Luftschiffs;
Fig. 9 eine Seitenansicht der Verbindungsteile des vorderen Endabschnitts und des zweiten Abschnitts des Luftschiffs;
Fig. 10 eine Seitenansicht des Schwanzendabschnitts des Luftschiffs, teilweise geschnitten;
Fig. 11 eine vordere Endansicht des Endabschnitts des Luftschiffs, ebenfalls teilweise geschnitten;
Fig. 12 eine Draufsicht von oben auf das Luftschiff, wobei gezeigt ist, wie es sich unter starken Windbedingungen biegen kann;
Fig. 13 eine Seitenansicht eines zweiten, größeren Luftschiffs, das in Übereinstimmung mit dieser Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 14 eine Vorderansicht des zweiten Luftschiffs;
Fig. 15 eine Schnittansicht durch das zweite Luftschiff;
Fig. 16 eine Ansicht der Vorderseite des zweiten Luftschiffs, wobei Hüllenteile entfernt sind;
Fig. 17 eine Einzelheit einer Verbinduiig zwischen zwei Abschnitten des zweiten Luftschiffs;
Fig. 18 einen Längsschnitt durch die ersten zwei Abschnitte eines dritten Luftschiffs, das in Übereinstimmung mit der Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 19 eine Querschnittansicht nach der Linie 19-19 gemäß Fig. 18;
Fig. 20a und 20b Einzelheiten der Verbindungseinrichtung zwischen benachbarten Abschnitten des dritten Luftschiffs; und
Fig. 21 und 21a eine abgewandelte Verbindungseinrichtung für Abschnitte des dritten Luftschiffs.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Das in Fig. 1 bis 12 gezeigte Luftschiff wird, obwohl es nicht alle die beanspruchten Merkmale dieser Erfindung beinhaltet, hier beschrieben, weil es Merkmale veranschaulicht, die in Luftschiffen unter Einbeziehung der kennzeichnenden Merkmale, die nunmehr beansprucht werden, verwendet werden. Dieses Luftschiff, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, weist fünf Abschnitte auf, nämlich
einen vorderen Endabschnitt 10, drei Zwischenabschnitte 12a, 12b und 12c sowie einen hinteren Endabschnitt oder einen Schwanzabschnitt 14. Diese fünf Abschnitte sind alle nuteinander mittels Gelenkverbindungseinnchtungen verbunden und sie sind ferner durch Kabel an ihren äußeren Umfängen verbunden, wobei diese Kabel das Biegen des Luftschiffs kontrollieren, wie beschrieben wird. Eine äußere Umhüllung 16 verbindet die Abschnitte und ergibt eine im wesentlichen stromlinienförmige äußere Gestalt für das Luftschiff; nichts desto weniger weist die Umhüllung balgartige, gewelte Abschnitte 16a auf, welche einen Teil der Verbindungseinrichtung bilden und ein Biegen des Luftschiffs ohne wesentliches Knittern der Umhüllung erlauben. Jeder Abschnitt ist im Querschnitt kreisförmig und jeder bildet eine Rotationsfläche um ein starres, hohles, sich axial erstreckendes Konstruktionsteil 18a, 18b, 18c, 18d und 18e, welche sich entlang seiner Achse erstrecken, wobei benachbarte Enden der Konstruktionsteile durch Kardangelenke miteinander verbunden sind. Jeder der Abschnitte 12a 12b und 12c weist eine Verankerungseinrichtung auf, die bei M angegeben ist, so daß er an Boden- Haltevorrichtungen, wie angegeben, verankert werden kann.
Fig. 4 bis 6 zeigen den vorderen Endabsehnitt 10 oder den sogenannten "Steuer"-Abschnitt, welcher die Motoren, die Besatzungsräume trägt tind das Luftschiff steuert; er trägt keine Nutzlast als solche, obwohl einiger Treibstoff in diesem Abschnitt getragen wird (siehe unten). Der Abschnitt weist eine gasenthaltende Zelle 19 mit einem halbkugelförmigen vorderen Ende und einem halbkugelförmigen hinteren Ende auf, wobei die Zelle 19 einen kegelstumpfförmigen Zwischenteil aufweist, der von vorne nach hinten divergiert. Die Zelle 19 enthält zwei ins Gleichgewicht gebrachte Gaszeuen 20, die mit einer Kompressoreinrichtung für Luft zum Trimmen verbunden sind, wie oben erläutert. Ein ausreichender Luftdruck wird innerhalb der Gaszellen aufrechterhalten (und daher innerhalb des Auftriebsgases, das auf demselben Druck ist), so daß die Zelle im wesentlichen feste Abmessungen und eine feste Gestalt beibehält. Eine Leitung verbindet die zwei Gaszellen. Das Konstruktionsteil 18a verläuft um eine kurze Strecke aus dem vorderen Ende und aus dem hinteren Ende der Traggaszelle und ist mit dem Zellenmaterial mit Hilfe von Flanschen 19a verankert, welche das Teil 18a umgeben. Das hintere Ende des Teils 18a ist mit dem vorderen Ende des nächsten Konstruktionsteils 18b mittels eines Kardangelenks verbunden, wie weiter unten noch näher beschrieben wird. Das Teil 18a bildet einen Bestandteil eines Rahmenwerks aus rohrförmigen Elementen, wobei dieses Rahmenwerk aufweist:
(1) Drei radiale Elemente 21a, 21b, 21c, welche mit dem Teil 18a an dem Mittelpunkt einer Krümmung des hintersten Teils der Zelle verbunden sind und welche durch die Traggaszelle nach außen vorstehen, wobei sie voneinander um 120º-Zwischenräume beabstandet sind, während das obere Element 21a vertikal ist. Jedes dieser Konstruktionsteile weist einen Flansch 19a auf, der an dem Zellenmaterial befestigt ist. Das äußere Ende eines jeden Elements trägt einen Motor 22 vom Flugzeugtyp an seinem äußeren Ende, so daß sein Propeller gerade mit ausreichendem Abstand gegen über der Traggaszelle rotieren kann. Hinter jedem Motor befindet sich ein Kreuzflügel-Querruder 23 und ein Seitenruder 23a, welche eine Gier-, Nick- und Rollsteuerung ergeben. Bei extrem niedrigen Geschwindigkeiten bei Windstille ist eine individuelle Schubtrimmung bei jedem Motor zum Drehen des Luftschiffs fähig.
(2) Ein Element 24, das sich von einer zentralen Stelle 25 an dem Teil 18a bis zu einer Stelle nahe dem äußeren Ende des radialen Elements 21a erstreckt, wobei dieses Element 24 innerhalb der Grenzen der Zelle liegt und das Element 21a beim Tragen des oberen Motors 22 unterstützt.
(3) Ein Element 26, das sich von der Stelle 25 vertikal nach abwärts erstreckt und ein unteres Ende aufweist, das ein Befestigungsteil für einen Führerraum oder eine Gondel 28 für die Besatzting bildet.
(4) Zwei Elemente 30, die sich nach abwärts und nach einwärts von der Nachbarschaft zu den äußeren Enden der Elemente 21b, 21c aus erstrecken, um auf das Element 26 gerade oberhalb der Gondel und innerhalb der Zelle zu treffen. Das Rahmenwerk weist ferner die folgenden flexiblen Kabel auf, die zum Abspannen bzw. Verspan nen der beschriebenen Konstruktionsteile verwendet werden, das heißt:
(1) drei Kabel 32, die sich zwischen den Endbereichen der Elemente 21a, 21b, 21c erstrecken, gerade innerhalb der Begrenzungen der Zelle, um diese Elemente in der richtigen Winkelposition zu halten;
(2) zwei Kabel 34, die in Fig. 4 gezeigt sind und sich zwischen der Stelle 25 und Bereichen der Elemente 21b, 21c erstrecken, gerade innerhalb des Zellenmaterials;
(3) ein Kabel 36, das sich von dem vorderen Ende des Teils 18a nach abwärts zu der Verbindung zwischen den Elementen 26 und 30 erstreckt; und
(4) drei Kabel 38, die sich von den Endbereichen der Elemente 21a, 21b, 21c, gerade innerhalb des Zellenmaterials, zu dem hinteren Ende des Teils 18a gerade innerhalb des Zellenmaterials erstrecken.
Diese Anordnung ergibt eine starre Abstützung für die Motoren 22 und die Gondel 28. Dieser Steuerabschnitt weist innerhalb der Gondel Steuereinrichtungen für Seitenruder und/oder Querruder, zum Beispiel 23 23a, sowie für andere auf, die durch den zu beschreibenden Schwanzabschnitt getragen sind. Die Motoren 22 weisen feste Einbauvorrichtungen auf, sie sind jedoch bezüglich Drehzahl und Luftschraubensteigung unabhängig gesteuert, so daß sie dazu verwendet werden können, die Orientierung des Luftschiffs zu ändern oder eine Änderung der Orientierung des Luftschiffs zu unterstützen. Treibstoff für die Motoren wird in diesem Steuerabschnitt und ferner in dem folgenden Abschnitt 12a getragen.
Der Steuerabschnitt 10 ist im wesentlichen eine unabhängige Einheit mit allen notwendigen Kraftantriebsmitteln, Steuerung (durch Seitenruder 23a und Querruder 23), Treibstoff und Ballastmitteln (durch Gaszellen 20), um einen unabhängigen, gesteuerten Flug zu erlauben. Der Abschnitt ist mit dem nächstfolgenden Abschnitt 12a durch getrennte Kopplungsmittel verbunden und er ist genügend selbständig bzw. in sich geschlossen, so daß dieser Abschnitt in einem extremen Notfall von dem restlichen Teil des Luftschiffs während des Fluges getrennt werden und sicher landen kann.
Fig. 7 und 8 zeigen den vorderen Zwischenabschnitt 12a oder den zweiten Abschnitt, der im wesentlichen ein passiver, lasttragender Teil ist. Der nächste Zwischenabschnitt oder der dritte Abschnitt 12b ist identisch und der dritte Zwischenabschnitt 12c (vierter Abschnitt des Luftschiffs) ist konstruktionsmäßig der gleiche, jedoch im Durchmesser kleiner. Diese Abschnitte weisen weder Vortriebseinrichtungen noch irgendwelche Steuerflächen auf.
Wie gezeigt, weist der Abschnitt 12a einen sphärischen Ballon 50 auf, welcher durch das axiale Längsschiffteil 18b durchsetzt ist, welches mit benachbarten Teilen 18a und 18c durch Verbindungen verbunden ist, die weiter unten unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben werden. Fig. 9 zeigt ferner die Flansche 50a, mittels deren die Enden der Teile 18b mit dem Ballongewebe verbunden sind. Das Teil 18b ist durch eine vertikale Strebe 52 mit einer lasttragenden Halterung 54 verbunden, die im einzelnen in Fig. 7a gezeigt ist, wobei diese Halterung ein Paar von nach abwärts vorstehenden Nasen 55 aufweist, die zum Befestigen an einer Nutzlast geeignet sind. Dieser lasttragende Teil, der ferner einen Treibstofftank tragen kann, wird als unabhängig von lasttragenden Einrichtungen der benachbarten Abschnitte anzusehen sein, so daß er ein Biegen des Luftschiffes nicht stört. Die Halterung 54 ist ferner mit dem Teil 18b durch Kabel 57, 58 verbunden, die sich jeweils von dem vorderen Ende und dem hinteren Ende des Teils 18b erstrecken, wie in Fig. 7a gezeigt. Zusätzliche Kabel, beispielsweise wie bei 59 gezeigt, verbinden obere Teile der Kugel mit dem Teil 18b, wodurch die Hebekräfte zu der Last über dieses Element übertragen werden. Der Ballon 50 weist zwei innere Luftzellen auf, welche es erlauben, Luft als Ballast zu benutzen; die Umrisse dieser Zellen sind in Fig. 7 und 8 bei 60 angedeutet. Die Zellen sind relativ zu dem Schwerpunkt in der Längsachse des Ballons symmetrisch angeordnet und der Umfang jeder Zelle ist mit dem Inneren des Ballons entlang eines im wesentlichen elliptischen Weges verbunden, der sich gerade bis unterhalb der Mittellinie des Ballons erstreckt. Die zwei Zellen sind durch eine Leitung 62 verbunden und sind ferner mit einem Luftkompressor verbunden, welcher es erlaubt, daß Luft in die Zelle komprimiert wird, um Ballast zu ergeben. Ein ausreichender Luftdruck ist aufrechterhalten, so daß der sphärische Ballon im wesentlichen feste Abmessungen und eine feste Gestalt erhält, wenn er aufsteigt oder sich nach abwärts bewegt; die Zellen können ebenfalls Änderungen im atmosphärischen Druck und in der atmosphärischen Temperatur kompensieren.
Fig. 9 zeigt schematisch die Konstruktion, welche den Ballon 50 und den ersten gasenthaltenden Abschnitt verbindet; ähnliche Verbindungen werden zwischen allen der Abschnitte verwendet. Wie gezeigt, sind die axialen Konstruktionsteile 18a, 18b durch ein Universalgelenk 64 vom Kardan typ miteinander verbunden.
Wie in dem Ausschnittbereich von Fig. 3 gezeigt, sind die Außenumfänge der Luftschiffabschnitte durch dehnbare Kabel 70 in der Form von elastischen Seilen verbunden, welche an den Umfängen der Abschnitte, wenn in der Längsschiff-Blickrichtung gesehen, das heißt bei den größten Durchmessern, verankert sind. Diese Kabel sind ferner in Fig. 7 und 8 gezeigt und sie sind vorgespannt, so daß die zwei Abschnitte sich nur dann relativ zueinander drehen, wenn ein vorgegebenes, minimales Biegemoment überschritten wird. Dies verhindert eine unerwünschte Oszillation der Teile, welche anderenfalls bei schwachen Winden auftreten würde. Diese Kabel, welche vorzugsweise in der Anzahl mindestens 20 zwischen jedem Paar von benachbarten Abschnitten sind, bilden einen zylindrischen Träger für die Gewebeumhüllung 16, welche an den Kabeln angebracht ist, um ihre zylindrische Gestalt zu erhalten. Wie aus Fig. 3 und 8 ersichtlich sein wird, sind die Kabel 70 im wesentlichen im gleichmäßigen Abstand voneinander um den Umfang der Verbindung zwischen benachbarten Abschnitten angeordnet und diese Anordnung, kombiniert mit der Verwendung des Kardangelenks, erlaubt es, daß ein Biegen zwischen den Abschnitten in irgendeiner Ebene erfolgt.
Wie in Fig. 3 und 7 gezeigt, sind die Räume zwischen dem ersten Abschnitt 10 und dem zweiten Abschnitt 12a, innerhalb der Kabel, sowie zwischen den Abschnitten 12a und 12b weitgehend durch ringförmige, Helium enthaltende Ballone 72 eingenommen, welche das Helium bei einem Druck nahe bei Atmosphärendruck enthalten, das heißt, zumindest leicht unterhalb desjenigen des Ballons 50. Jeder dieser Ballone 72 weist eine äußere zylindrische Fläche, eine innere Fläche, die dem angrenzenden sphärischen Ballon entspricht, sowie flache Seiten auf, welche einander berühren. Diese Ballone erlauben eine Bewegung des Heliums von einer Seite des Luftschiffs zu der anderen, um so zu kollabieren und zu expandieren, wenn sich die Abschnitte relativ zueinander bewegen. Die kleinen Räume nahe den Enden des Teils 18b, welche durch diese ringförmigen Ballone umgeben sind, und ferner die kleinen Räume zwischer den Ballonen und der Umhüllung 16 enthalten Luft und sind über die hohlen Konstruktionsteile 18a und 18b zur Luft an dem vorderen Ende des Luftschiffs offen.
Die Verbindungen zwischen den anderen Abschnitten sind ähnlich ausgebildet. Die axialen Teile 18a, 18b usw. ergeben einen Kanal zum Kommunizieren der Luft außerhalb des Ballons mit den kleinen Räumen zwischen jedem benachbarten Abschnitt, die nicht durch die ringförmigen Heliumballone eingenommen sind.
Der Schwanzabschnitt 14 ist in Fig. 10 und 11 gezeigt. Dieser ist ähnlich zu dem vorderen Endabschnitt, indem er einen länglichen Ballon 78 mit einem vorderen halbkugelförmigen Ende aufweist, wobei eine sich verjüngende, kegelstumpfförmige Oberfläche mit dem vorderen Ende verschmilzt und zu einer kleineren halbkugelförmigen Oberfläche an dem hinteren Ende führt. Innere Luftzellen 79 sind zusammen mit einem Luftkompressor vorgesehen, wie für die anderen Abschnitte. Dei Schwanzabschnitt weist drei Schwanzflächen 80 auf, die um 120º relativ zueinander versetzt sind und die eine obere vertikale Schwanzfläche aufweisen. Diese Schwanzflächen (oder Flossen) sind nach vorwärts gerichtet, so daß der Schwerpunkt des Schwanzabschnitts nahe zu dem Zentrum des Auftriebs ist. Jede Schwanzfläche weist ein feststehendes Teil 80a und einen Seitenruder- oder Querruder-Abschnitt 80b auf. Das feststehende Teil in jedem Falle ist durch eine radiale Strebe 82a, 82b und 82c getragen, die sich von dem hinteren Konstruktionsteil 18e aus an einer Stelle benachbart zu dem Zentrum der vorderen halbkugelförmigen Oberfläche erstreckt und durch die Ballonoberfläche nach außen bis zu einer Abstützstelle vorsteht, die dem Zentrum des Schwanzflächenteils 80a benachbart ist. Die Elemente 82a, 82b und 82c sind durch in Fig. 11 gezeigte Kabel 84 abgespannt, welche Endbereiche gerade innerhalb des Ballongewebes verbinden, und sie sind ferner durch in Fig. 10 gezeigte Vorwärts- und Rückwärts-Kabel 68 und 88 abgespannt, welche die gleichen Endbereiche mit dem vorderen Ende des Teils 18e und mit einem Verbindungspunkt 90 am hinteren Ende verbinden, welcher zu dem Zentrum der hinteren halbkugelförmigen Oberfläche des Ballons benachbart ist. Dieser Verbindungspunkt 90 dient ebenfalls als ein Befestigungsteil für drei Tragteile 92, welche sowohl radial als auch nach vorwärts vorstehen und die hinteren Enden der feststehenden Seitenruderbereiche tragen. Diese Tragteile 92 ergeben ebenfalls eine Gelenkeinrichtung für die Seitenruderteile 80b. Die Seitenruder werden von dem Steuerabschnitt durch elektromechanische Verbindungen gesteuert.
Fig. 12 veranschaulicht die Fähigkeit des Luftschiffs, sich unter windigen Bedingungen zu biegen; örtliche Windböen sind durch Pfeile W angedeutet. Ein Biegen wird durch die gewellten Abschnitte 16a der Umhüllung aufgenommen, und zwar durch die Kardangelenke, welche die Konstruktionsteile 18a, 18b usw. verbinden, sowie durch die Bewegung von Gas innerhalb der Helium niedrigen Druckes enthaltenden Ballone 72 von einer Seite des Ballons zu der anderen. Dem Biegen wird federnd nachgiebig durch die elastischen Kabel 70 widerstanden. Jeder Abschnitt des Luftschiffs kann relativ zu dem nächsten, angrenzenden Abschnitt um mindestens 20º gebogen werden; vorzugsweise bis zu etwa 30º, wobei dieses Biegen durch die Hauptballone begrenzt wird, die gegeneinander in der gezeigten Endposition drücken.
Aus Fig. 12 ergibt sich, daß unter dieser Bedingung einer hohen Windscherung kein Konstruktionselement großen Biegekräften unterworfen ist und die einzigen Teile, die wesentlichen Kompressionskräften unterworfen sind, die Ballone sind, in denen die Kräfte gut verteilt werden. Der Windkraft an dem Zentrum des Luftschitts wird weitgehend durch die Spannung in den Konstruktionsteilen 18a, 18b usw. widerstanden, welche leicht stark genug gemacht werden kann, um den Zugkräften zu widerstehen. Infolgedessen weist das Luftschiff die gleiche Art eines Vorteils hinsichtlich des Verhältnisses Festigkeit zu Gewicht gegenüber einem herkömmlichen starren Luftschiff auf wie eine Hängebrücke gegenüber einer Standard-Balkenbrücke. Ein Luftschiff in Überein- stimmung mit dieser Ausführungsform kann konstruiert werden, um Böengeschwindigkeiten von gut über 10,6 m/s (35 fps) zu widerstehen.
Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die gasenthaltenden Abschnitte bei einer im wesentlichen konstanten Dimension und einer im wesentlichen konstanten Gestalt dadurch gehalten, daß die Zellen dazu verwendet werden, um eine geeignete Differenz zwischen dem inneren Druck und dem äußeren Druck aufrechtzuerhalten; etwa 10 Millibar (0,157 psi) Überdruck ist geeignet. Jedoch können Überdruck-Ballone für alle der gasenthaltenden Abschnitte verwendet werden und speziell für die sphärischen Ballone, zumindest für kleine Luftschiffgrößen. Dies kann die Notwendigkeit für Zellen vermeiden.
Die Kabel 70 sind als elastisch beschrieben worden. Jedoch können im wesentlichen unelastische Kabel in Verbindung mit kraftbetätigten Winden verwendet werden, um eine vollständige Kontrolle des Biegens zu erlauben. Die Winden werden vorzugsweise Dämpfungsmittel enthalten, um eine Oszillationsbewegung zu minimieren. In beiden Fällen können gewisse Vorspannmittel oder dergleichen Mittel vorgesehen sein, so daß das Luftfahrzeug geringen Kräften ohne jegliches Biegen widerstehen kann. In der Praxis wird vorgesehen werden, daß ein Biegen dann auftritt, wenn das Luftschiff einer Windscherung mit Böengeschwindigkeiten von mehr als etwa 7,62 bis 10,6 m/s (25 bis 35 fps) begegnet.
Weil eine Verankerungseinnchtung M für jeden lasttragenden Abschnitt des Luftschiffes vorgesehen ist, kann dies an Ort und Stelle fest an dem Boden befestigt werden, im Unterschied zu herkömmlichen Luftschiffen, welche mittels eines Mastes an dem Bug verankert werden. Um eine unterschiedliche Orientierung der Bodenverankerungsstellen zu erlauben, um sich an sich ändernde Windrichtungen anzupassen, können diese Verankerungseinrichtungen an kreisförmigen Schienensträngen angeordnet sein. Eine Verankerung an mehreren Abschnitten erlaubt es dem Luftschiff, allmählich abzuheben, wobei vordere Abschnitte zuerst freigegeben werden und aufsteigen, so daß das ganze Luffschiff eine Steiglage angenommen hat, bevor der Schwanz freigegeben wird. Wenn die vorderen Abschnitte freigegeben sind, werden der Motor und seine Seitenruder so betrieben, um das Luftfahrzeug in den Wind zu bringen.
Obwohl die Schwanzflächen- oder Schwanzflossen-Formationen lediglich an dem Schwanzabschnitt gezeigt sind, so wird bei großen Luftschiffgrößen in Betracht gezogen, daß andere Abschnitte des Luftschiffs diese Formationen aufweisen können.
Fig. 13 bis 17 zeigen eine zweite, größere Version des Luftschiffs, welches die Verbindungseinrichtungen aufweist, welche diese Erfindung charakterisieren. Dieses Luftschiff hat viele Teile, welche denjenigen des ersten Luftschiffs entsprechen und welche mit ähnlichen, um 100 vergrößerten Bezugsziffern versehen sind, tind es ist offensichtlich, daß viele der Merkmale des ersten Luftschiffs bei den späteren Versionen vorzufinden sind.
Das Luftschiff hat einen Vorderabschnitt 110, vier Zwischenabschnitte 112a, 112b, 112c und 112d sowie einen hinteren Abschnitt oder Schwanzabschnitt 114, wobei jeder Abschnitt im Querschnitt kreisförmig ist und ein starres, sich axial erstreckendes Bauteil 118a, 118b, 118c 118d, 118e und 118f in der Form eines hohlen Balkens aufweist. Die Zwischenabschnitte sind jeweils von einer im wesentlichen zylindrischen Form und die zusammenpassenden Endflächen sämtlicher Abschnitte sind im wesentlichen flach. Zwischen den Abschnitten sind Verbindungen vorhanden, die unten unter Bezugnahme auf Fig. 17 in näheren Einzelheiten beschrieben werden und die durch äußere Abdeckbereiche oder Einfassungen 116 eingeschlossen sind, um eine stromlinienförmige Gestalt zu erhalten. Jeder Abschnitt 110, sowie 112a, 112b, 112c und 112d weist eine Verankerungseinrichtung M auf.
Der Vorderabschnitt 110 trägt die Motoren 122 und die Gondel 128. Die Motoren 122 sind sämtlich unterhalb der Mittellinie des Luftschiffs angeordnet und weisen ein vorderes, oberes Paar und ein hinteres, unteres Paar auf; jedes Paar von Motoren ist durch untere, radiale Elemente 121 getragen, welche nach außerhalb des Zellenmaterials verlaufen und welche jeweils in einem kurzen Flügelabschnitt 122' enden, der Klappen 122" aufweist, die bewegbar sind, um die Schubrichtung zu steuern. Die radialen Elemente sind durch Längsschiffkabel 134 und durch seitliche Kabel 124 einschließlich oberer Kabel verankert, die durch Königsstücke 121a gehalten sind, die sich von dem Bauteil 118a aus nach aufwärts erstrecken und selbst durch Kabel 138 verankert sind. Die Gondel 128 ist durch einen Balken 126 gehalten, der durch Kabel 136 verankert ist. Der vordere Abschnitt weist Gaszellen für Luft auf, welche nicht gezeigt sind, die jedoch ähnlich zu denjenigen sind, die bei 20 in Fig. 4 bis 6 gezeigt sind. Wie bei der ersten Ausführungsform ist der vordere Abschnitt so angeordnet, daß er in einem Notfalle von den verbleibenden Abschnitten während des Fluges abgelöst werden kann, und er weist die erforderlichen Stromversorgungen, Steuerflächen und Ballastmittel auf, so daß er sicher geflogen werden und landen kann.
Wenn man sich nunmehr den Zwischenabschnitten 112a usw. zuwendet, so ist ersichtlich, daß jeder in der Form eines zylindrischen Ballons ist, dessen äußeres Gehäuse 115 sowohl über den Umfang verlaufende, reifenartige Verstärkungen als auch Längsverstärkungen aufweist. Die Abschnitte weisen ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis auf, das nahe zu eins und in jedem Falle weniger als 1,5:1 ist.
Die Abschnitte weisen jeweils zwei einzelne Gaszellen auf; diese sind nicht gezeigt, sie werden jedoch unterhalb der Mittellinie des Luftschiffs im wesentlichen so, wie zuvor unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 beschrieben, angeordnet sein. Die Traggaszelle ist für einen Druck von etwa 10 Millibar oder etwa 0,157 psi konstruiert.
Die innere Struktur der Zwischenabschnitte ist zu derjenigen des ersten Luftschiffs ähnlich, das heißt, es ist eine vertikale Strebe 152 vorhanden, die sich nach abwärts zu der lasttragenden Halterung 154 erstreckt und durch Längsschiffkabel 157 und 158 abgespannt ist. Weitere Kabel 159 verbinden das Zentrum des Bauteils 18b mit den oberen Teilen der Traggaszelle, um Hebekräfte zu der Strebe 152 über das Bauteil 118b zu übertragen.
Fig. 17 zeigt eine Verbindung zwischen zwei Zwischenabschnitten, wobei diese Verbindung ebenfalls zu Verbindungen zwischen den Zwischenabschnitten und den Endabschnitten ähnlich ist. An den einander benachbarten Enden von zwei Bauteilen 118b, 118c befinden sich Platten 150a, welche die in Längsrichtung liegenden Zentren des Traggaszellengewebes verankern und welche rohrförmige Elemente 165 tragen, die sich innerhalb der Enden der Bauteile 18b und 18c erstrecken. Die rohrförmigen Elemente 165 nehmen Wellen 166 verschiebbar auf; die zwei Wellen 166 sind durch ein Universalgelenk vom Kardantyp verbunden, wie in Fig. 17 veranschaulicht. Die Gasabschnitte sind ferner durch verstärkende Randelemente in der Form von federnd nachgiebigen Reifen 169 verbunden, welche die äußeren Endflächen der Abschnitte umgeben, und zwar innerhalb der Umfänge der Abschnitte, und welche Flächen hoher Reibung in Berührung miteinander aufweisen, um eine relative Drehung zwischen Abschnitten zu verhindern. Diese Reifen sind normalerweise in Berührung miteinander durch elastische Korde 170 gehalten, die an Ringen 171 verankert sind, die sich in Umfangsrichtung um die Traggaszellen herum benachbart zu ihren Enden erstrecken, wobei die Reifen Kompressionsteile ergeben, die wirksam sind, um Kompressionskräften zwischen den Abschnitten zu widerstehen, die verursacht werden, wenn ein Biegen auftritt. Die Korde 170 sind durch eine Einfassung oder einen Abdeckbereich 116 umgeben, welche oder welcher einen gleichmäßigen bzw. glatten Übergang von der Verbindung ergibt und die allgemeine Stromlinienform des Luftschiffs aufrechterhält. Die Anordnung ist derart, daß zwei einander benachbarte Abschnitte des Luftschiffs sich relativ zueinander biegen können, wobei sich der Drehpunkt zum Biegen nahe bei dem äußeren Umfang der Reifen 169 befindet; diese Biegen wird durch die elastischen Korde 171 eingedämmt und wird durch Verschieben der Wellen 166 in den rohrförmigen Elementen 165 aufgenommen, während die Verbindung 164 dazu dient, ein angemessenes Unterteilungsverhältnis zwischen den Achsen der benachbarten Abschnitte während des Biegens aufrechtzuerhalten. Ein Biegen von bis zu etwa 15º zwischen benachbarten Abschnitten ist erlaubt und die Länge der Einfassung 116 ist selbstverständlich ausreichend, um dies aufzunehmen. Das minimale Ausmaß des Biegens, das bei diesem Luftschiff für wünschenswert erachtet wird, würde etwa 10º betragen.
Anders als bei der ersten Ausführungsform gibt es keine Gesamthülle für das Luftschiff; seine Außenseite besteht aus den Außenseiten der getrennten Abschnitte und der Einfassungen 116. Dies macht es verhältnismäßig einfach, einen Abschnitt zu entfernen oder hinzuzufügen, wenn dies für die Wartung oder für das Verlängern oder das Verkürzen des Luftschiffs erforderlich ist.
Der Schwanzabschnitt 114 ist im wesentlichen zu demjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich und er weist ein axiales Konstruktionsbauteil 118f und (nicht gezeigte) Luftzellen auf; es werden wiederum ähnliche Bezugsziffern, um 100 erhöht, für entsprechende Teile verwendet. Ein Zusatz besteht in einer zugespitzten, stromlinienförmigen Schwanzverkleidung 195.
Die Fig. 18 bis 20 zeigen Teile einer dritten Ausführungsform eines Luftschiffs, im wesentlichen ähnlich zu der zweiten Ausführungsform, obwohl etwas größer. Es gibt jedoch zwei wichtige Unterschiede zwischen dem dritten Luftschiff und dem zweiten; nämlich:
1) Das dritte Luftschiff weist kein starres axiales Bauteil in seinen Zwischenabschnitten auf, das heißt, allen jenen Abschnitten zwischen dem vorderen Abschnitt und dem hinteren Abschnitt; und
2) Das dritte Luftschiff weist keine sich zwischen seinen Abschnitten erstreckende Umhüllungsmittel auf.
Unter Bezugnahme auf Fig. 18 wird erläutert, daß der vordere Abschnitt 210 insofern ähnlich zu demjenigen der zweiten Ausführungsform ist, als er ein mittleres, axiales Konstruktionsbauteil 218a aufweist, welches radiale Elemente 221 trägt, welche durch die Seiten des Abschnitts nach außen verlaufen, wo sie Motoren 222 tragen; bei dieser Ausführungsform sind sechs Motoren unterhalb der Mittellinie des Luftschiffs vorgesehen und es ist ein zusätzlicher Motor 222a für eine Richtungssteuerung an der Oberseite angebracht. Jeder Motor ist mit einem kurzen Flügelabschnitt mit einer Klappe an der Hinterseite des Motors für eine Richtungssteuerung verbunden. Die radialen Elemente 221 sind durch Kabel verankert, die durch Königsstücke 221a gehalten sind. Das axiale Bauteil 218a ist mit dem Traggaszellenmaterial durch Kabel 227 verbunden. Der vordere Abschnitt trägt eine Gondel 228 und weist ferner Gaszellen auf, die nicht gezeigt sind, die jedoch ähnlich zu denjenigen sind, die bei 20 in Fig. 4 bis 6 gezeigt sind.
Das Luftschiff weist vier identische Zwischenabschnitte 212a, 212b usw. auf, von denen die ersten zwei in Fig. 18 bis 20 gezeigt sind. Diese Abschnitte sind in etwa ähnlich zu denjenigen der zweiten Ausführungsform, obwohl das Länge-zu-Durch messer-Verhältnis etwas geringer ist, nämlich etwa eins oder etwas geringer. Der Hauptunterschied besteht darin, daß diese Abschnitte nicht irgendein starres axiales Bauteil aufweisen; stattdessen werden Kabel 218 dazu verwendet, um kreisförmige Nabenelemente 250 an den Enden der Abschnitte zu verbinden, um die Abschnitte bei einer feststehenden Länge zu halten. Verglichen mit Abschnitten mit einem starren Bauteil sind die Abschnitte 212a usw. leichter zu bauen und aufzupumpen; sie können in einem axial kollabierteil Zustand zum Standort befördert und sodann aufgepumpt werden, wobei sich anfänglich ihre Endseiten in einer horizontalen Ebene befinden, bevor sie um 90º zu der gezeigten Orientierung gedreht werden. Die äußeren Abmessungen der Abschnitte werden durch Kabel bestimmt, von denen einige bei 259 gezeigt sind. Diese letzteren Kabel tragen ebenfalls die Lasthalterungen 254 von Stoffvorhängen 255. Jeder Abschnitt weist eine Gaszelle auf, wie im Umriß bei 260 in Fig. 19 angegeben.
Fig. 20a und 20b zeigen die Einrichtungen, durch welche benachbarte Abschnitte miteinander verbunden werden.
Das Ende eines jeden Abschnitts umgebend befindet sich ein reifenartiges Element 261 mit einer Innenseite, welche im Querschnitt konkav ist, um der gekrümmten Eckenform des Ballongewebes 215 zu entsprechen, wobei das reifenartige Element 261 eine zylindrische Außenseite aufweist, welche eine Fortsetzung der zylindrischen Hauptaußenseite des Abschnitts bildet. Die Elemente 961 weisen ferner flache oder miteinander zusammenpassende Anstoßflächen auf, so daß sie, wie in Fig. 20a gezeigt, miteinander zusammenpassen können, wenn sich das Luftschiff in seiner normalen Fluglage befindet; dementsprechend ergeben diese einen im wesentlichen stromlinienförmigen Übergang zwischen diesen Abschnitten. Die Ausrichtung von benachbarten Abschnitten ist durch Kabel 270, die durch Winden 271 gehalten sind, aufrechterhalten. Diese Winden sind derart, daß sie eine Spannung bei den Kabeln ergeben, jedoch erlauben, daß diese von den Winden (etwa bei einer konstanten Spannung) herausgezogen werden können, wenn eine übermäßige Biegekraft auf das Luftschiff einwirkt; dieser Zustand ist in Fig. 20b veranschaulicht. Unter derartigen Kräften werden sich Abschnitte um Berührungsstellen an den Umfängen von benachbarten Elementen 261 drehen. Die Spannung in den Kabeln 270 zusammen mit der Reibung zwischen den Teilen 261a verhindert eine relative Drehung zwischen den Abschnitten. Die Seiten 261 können aufgerauht oder gezahnt sein, um eine solche relative Drehung zwangsläufiger zu verhindern.
Jedes reifenartige Element 261 ist durch radiale, speichenartige Kabel 262 mit dem kreisförmigen Nabenelement 250 verbunden. Diese Kabel definieren die Endgestalt der Ballonabschnitte, die sich leicht zwischen den Kabeln ausbauchen.
Diese Verbindungseinrichtungen erlauben eine Biegung um wenigstens 10º und vorzugsweise um 15º zwischen jedem Abschnitt des Luftschiffs.
Wie angegeben, sind bei dieser Ausführungsform keine Umhüllungsmittel vorgesehen, um die Spalte zwischen benachbarten Abschnitten zu überbrücken. Dies wird natürlich zu einer nichtstromlinienförmigen Strömung führen, wann immer auch die Luftschiffabschnitte relativ zueinander durch übermäßige, seitlich wirkende Kräfte gebogen werden Jedoch ist die Spannung in den Kabeln 270 so aufrechterhalten, daß das Biegen lediglich unter eher extremen Bedingungen stattfindet, während denen das Aufrechterhalten einer guten Geschwindigkeit nicht von großer Wichtigkeit ist.
Der (nicht gezeigte) Schwanzabschnitt wird zu demjenigen der zweiten Ausführungsform ähnlich sein, wobei er mit einem axialen Konstruktionsbauteil und mit Luftzellen versehen ist.
Fig. 21 zeigt eine alternative Verbindungskonstruktion zwischen zwei Modulen oder Abschnitten.
Wie zuvor, verbinden Kabel 318 Endplatten 350 und speichenartige, radiale Leisten 362 erstrecken sich von diesen Platten zu den Ecken der Module. Eine Randverstärkung ist hier vorgesehen durch eine Reihe von Einlageelementen 369, welche um die Ränder der Abschnittsendseiten herum eng beabstandet sind und welche Kompressionskräfte zu dem Gewebe übertragen. Dehnungsmittel sind vorgesehen durch eine Reihe von elastischen Kabeln 370, welche Lastpflaster 371 an den zylindrischen Obertlächen von benachbarten Abschnitten verbinden. Die Lastpflaster sind sowohl umfangsmäßig als auch in der Längsrichtung um das Abschnittsende getrennt, so daß sie die Lasten über einen großen Bereich des Ballongewebes verteilen. Alle Kabel sind vorgespannt, so daß unterhalb einer gewissen Böenbelastung, welche gewählt werden kann, um z.B. 7,62 bis 10,6 m/s (25 fps oder 35 fps) zu sein, kein Biegen auftritt.
Wie in Fig. 21a veranschaulicht, kann an gewissen Stellen eine Überkreuzungsanordnung von schräg verlaufenden, elastischen Kabeln 370a verwendet werden, um Torsionskräften zwischen den Abschnitten besser zu widerstehen.
Ein großes Luftschiff, wie beschrieben, mit zum Beispiel vier Zwischenabschnitten ist aufgrund seiner Fähigkeit zum Biegen nicht nur strukturell sicherer als ein herkömmliches großes Luftschiff, sondern es ist ebenfalls zu erwarten, daß es beim Bau wirtschaftlich ist. Dies ergibt sich, weil die Zwischenabschnitte sämtlich identisch und strukturell einfach sind, wobei sie nicht mit irgendwelchen Vortriebseinrichtungen oder Steuerflächen belastet sind. Wie sich aus Fig. 13 und 18 ergibt, kann ein Luftschiff mit einem hohen Schlankheitsgrad (d.h. Länge/Durchmesser) unter Verwendung von drei, vier oder mehr Zwischenabschnitten geschaffen werden.

Claims

1. Ein Luftschiff in Form eines selbstangetriebenen, länglichen Lenkluftschiffs, das eine Reihe von auftriebsgasenthaltenden Abschnitten (10, 12, 14; 110, 112, 114; 210, 212) aufweist, die endweise verbunden sind, wobei jeder Abschnitt eine zentrale Längsschiffachse besitzt, wobei die Abschnitte durch Gelenkverbindungen verbunden sind, die unter böigen Bedingungen eine begrenzte Auslenkung in einer beliebigen Ebene zwischen benachbarten Abschnitten gestatten, wobei die Verbindungen Zugelemente (70, 170, 270, 370) in Form von Dehnungsmitteln aufweisen, die die Peripherien der benachbarten Abschnitte verbinden, wobei die Abschnitte vordere und hintere, verjüngte Abschnitte (10, 14; 110, 114; 210) und einen Zwischenabschnitt (12, 112, 212) aufweisen,

dadurch gekennzeichnet, daß das Luftschiff mindestens zwei identische zylindrische Zwischenabschnitte (112a, 112b; 212a, 212b) aufweist, die eine Lasttrageeinrichtung (154, 254), jedoch keine Vortriebseinrichtung besitzen, wobei die Lasttrageeinrichtung unabhängig von irgendeiner Lasttrageeinrichtung benachbarter Abschnitte ist;

und dadurch, daß die Gelenkverbindungen Kompressionsteile (169, 261, 369) aufweisen, die die Enden der benachbarten Abschnitte umgeben und geeignet sind, um primär axialgerichteten Kompressionskräften zwischen den Abschnitten Widerstand zu leisten, so daß bei relativer Biegung der benachbarten Abschnitte Zugkräften in den Dehnungsmitteln durch Kompressionskräfte zwischen den Kompressionsteilen entgegen gewirkt wird, wobei die Dehnungsmittel vorgespannt sind, um jegliche Auslenkung der Abschnitte zu verhindern, bis eine vorbestimmte Biegekraft überschritten ist; wobei die Gelenkverbindungen ferner Einrichtungen (64, 164, 370a) zum Aufrechterhalten eines angemessenen Unterteilungsverhältnisses zwischen den Achsen der benachbarten Abschnitte während des Biegens und Einrichtungen (64, 169, 261 und 370a) auf weisen, die zusammen mit den Zugelementen eine wesentliche Relativdrehung zwischen benachbarten Abschnitten verhindern können;

wobei die Verbindungen ein Biegen von mindestens 10º zwischen benachbarten Abschnitten gestatten.

2. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1, bei dem jeder Abschnitt ein steifes zentrales Längsschiffstrukturelement (18a, 18b, ...; 118a, 118b, ...) aufweist, wobei angrenzende Enden der Strukturelemente durch Kardangelenke (64, 164) verbunden sind, die das angemessene Unterteilungsverhältnis zwischen den Achsen aufrechterhalten.

3. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1, bei dem die Dehnungsmittel elastische Kabel (70, 170, 370) sind, die äußere Peripherien der Abschnitte verbinden.

4. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1, bei dem die Dehnungsmittel Kabel (270)sind, die mit kraftbetätigten Winden (271) verbunden sind.

5. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1, bei dem jeder der gasenthaltenden Abschnitte eine innere Gaszelle (20, 260) besitzt und eine Einrichtung, um Luft in die Gaszelle hineinzupressen.

6. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1, bei dem die Kompressionsteile in Form von reifenartigen Elementen (169, 261) vorliegen.

7. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1, bei dem die Kompressionsteile (169, 369) federnd sind.

8. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1, bei dem der vordere Abschnitt (10, 110, 210) ausgestattet ist mit einer Luftgaszelle (20) zum Trimmen, mit Bordpersonalquartieren (28, 128, 228) und mit Richtungssteuerungseinrichtungen (23, 23a; 122"; 222a) und wobei der vordere Abschnitt mit dem nächstfolgenden Abschnitt durch eine trennbare Kopplungseinrichtung verbunden ist und derart ist, daß er in gesteuerter Weise geflogen werden kann, wenn er von folgenden Abschnitten getrennt ist.

9. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1, bei dem die Zwischenabschnitte (212a, 212b) kein steifes Axialelement besitzen und in einem axial kollabierten Zustand zur Verfügung gestellt werden können.

10. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 9, bei dem jeder Zwischenabschnitt (112, 212) allgemein zylindrisch ist und ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis nahe 1 besitzt.

11. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 10 mit mindestens drei Zwischenabschnitten.

12. Ein Luftschiff gemäß einem der Ansprüche 1, 8 oder 9, bei dem jeder der Abschnitte mit einer Verankerungseinrichtung (M) ausgestattet ist.

13. Ein Luftschiff gemäß Anspruch 1, bei dem die Dehnungsmittel (270, 370, 370a) die Kompressionsteile in Kontakt halten und dadurch ein angemessenes Unterteilungsverhältnis der Achsen benachbarter Abschnitte aufrechterhalten und außerdem Drehung zwischen benachbarten Abschnitten verhindern.

14. Ein Luftschiff in Form eines seibstangetriebenen, länglichen Lenkluftschiffs, das eine Reihe von auftriebsgasenthaltenden Abschnitten (10, 12, 14; 110, 112, 114; 210, 212) aufweist, die endweise verbunden sind, wobei jeder Abschnitt eine zentrale Längsschiffachse besitzt, wobei die Abschnitte durch Gelenkverbindungen verbunden sind, die unter böigen Bedingungen eine begrenzte Auslenkung in einer beliebigen Ebene zwischen benachbarten Abschnitten gestatten, wobei die Verbindungen Zugelemente (70, 170, 270, 370) in Form von Dehnungsmitteln aufweisen, die die Peripherien der benachbarten Abschnitte verbinden, wobei die Abschnitte vordere und hintere, verjüngte Abschnitte (10, 14; 110, 114; 210) und einen Zwischenabschnitt (12, 112, 212) aufweisen,

dadurch gekennzeichnet, daß das Luftschiff mindestens zwei identische, zylindrische Zwischenabschnitte (112a, 112b; 212a, 212b) mit einer Lasttrageeinrichtung (154, 254) aufweist, wobei die Lasttrageeinrichtung unabhängig von irgendeiner Lasttrageeinrichtung benachbarter Abschnitte ist;

und dadurch, daß die Gelenkverbindungen Randverstärkungselemente (169, 261) enthalten, die die Enden der benachbarten Abschnitte umgeben und geeignet sind, primär axialgerichteten Kompressionskräften zwischen den Abschnitten Widerstand zu leisten, so daß bei relativer Biegung der benachbarten Abschnitte Zugkräften in den Dehnungsmitteln durch Kompressionskräfte zwischen den Randelementen entgegengewirkt wird, wobei die Dehnungsmittel vorgespannt sind, um jegliche Auslenkung der Abschnitte zu verhindern, bis eine vorbestimmte Biegekraft überschritten ist; und

wobei die Randelemente derart zusammenpassen, daß wesentliche Relativdrehung zwischen den Abschnitten verhindert wird, und derart, daß ein allgemein stomlinienförmiger Übergang zwischen den benachbarten Abschnitten gegeben ist, wenn die Abschnitte koaxial sind.