DE1406597A1

DE1406597A1 - Flugzeug unter Mitberuecksichtigung von Atomkernenergieantrieben

Info

Publication number: DE1406597A1
Application number: DE19631406597
Authority: DE
Inventors: Reyle Dipl-Ing Walter
Original assignee: REYLE DIPL ING WALTER
Current assignee: REYLE DIPL ING WALTER
Priority date: 1963-09-12
Filing date: 1963-09-12
Publication date: 1969-04-10
Also published as: GB1066360A; US3397854A

Description

Dipl.-Ing, iValter .Reyle ' 1 / Π G E O «7

29 OLDJBNB TJ" RQ ' "I *f U D 9 " /

Gottorpstraße 1*f

Postfach 1026 Telefon 57 3^

Dr. Expl.

P at e nt ante I dun

Flugzeug unter Mitb er ticks icht igung von Atomkernenergieantrieben

Mit dem Beginn der Luftfahrt sind insbesondere größere Flugzeuge bevorzugt als Seeflugzeuge oder Flugboote ausgeführt worden. Auch für die ersten regelmäßigen Flugverbindungen über den Süd- und Nordatlantik wurden vor allem aus Sicherheitsgründen Seeflugzeuge vorgesehen. Eine Zeitlang wurden als Antriebe Flugdieselmotore wegen des niedrigen spezifischen Verbrauchs bevorzugt.

Danach haben sich jedoch mit zunehmender Betriebssicherheit und Fluggeschwindigkeit bei Ausnutzung größerer Flughöhen die Landflugzeuge mit ihrem niedrigeren schädlichen Gesamtwiderstand und dem geringeren Baugewicht auch über Seestrecken immer mehr durchgesetzt.

Heute werden Seeflugzeuge zumeist als Amphibienflugzeuge in sehr geringen Stückzahlen gebaut und nur noch für wenige Sonderzwecke eingesetzt.

Die moderne Entwicklungsrichtung führt eindeutig zu immer höheren Geschwindigkeiten im Überschallbereich und größeren Flughöhen sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich, Die Fluggewichte nehmen dabei im Vergleich zur Geschwindigkeit nur in geringem Maße zu. Sie finden mit Rücksicht auf die Belastbarkeit der Fahrwerke,· der Startbahnen und Flugplätze sowie der Geräuschbelästigung in der bewohnten Umgebung der Flugplätze eine natürliche Grenze.

iäs sind auch bereits Vorschläge über Atomkernenergieantriebe für Flugzeuge bekannt. Dabei wird jedoch davon ausgegangen, daß die gesamte Antriebsleistung mittels nuklearer Energie gedeckt wird. Die Atomkernenergieantriebe selbst sind so projektiert, daß sie zur direkten Schuberzeugun£ dienen. Für die damit auszurüstenden Flugzeuge werden normale Flugzeugzellen und neuerdings auch Ü'berschallkonzeptionen zügrunde gelegt. Zu realisierbaren Lösungen ist es jedoch noch nicht gekommen, da hierbei Abschiriii- und oicherheitsprobleme beim Start und Flug über bewohnten Gebieten schwierig zu lösen sind.

Da jedoch der Einsatz von Atomkernenergieantrieben in der Luftfahrt wegen der damit bislang unerreichbar langen Flugzeiten und Wirtschaftlichkeit eine bedeutsame verkehrstechnische Aufgabe darstellt, ist eine baldmöglichst realisierbare Lösung im Interesse des technischen Fortschritts gelegen „ ■

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Aber auch unabhängig vom Einsatz der Atomkernenergie ist die Bereit- stellung von Großraumflugzeugen mit hoher Flugsicherheit, Bequemlichkeit und Wirtschaftlichkeit bei geringer Lärmbelästigung ein im Interesse des verkehrstechnischen Fortschritts liegendes Problem.

Nachstehend werden Vorschläge zur Verbesserung der bestehenden technischen Einrichtungen unterbreitet.

In Abweichung* von den zur Zeit verfolgten !Richtlinien wird nicht das im Überschallbereich fliegende vergleichsweise klein gehaltene Landflugzeug sondern das für den Unterschallbereich ausgelegte Großflug- . schiff, das im Fall des- .Einsatzes von „itomkernenergie nur mit einer Teilleistung derselben für den horizontalen Dauerflug ausgestattet ist während für Start- und Steigflug im Flugzeugbau bekannte Hochleistungsantriebe beispielsweise Zweikreis- oder Propellerluftstrahlbriebwerke mit niedrigerem Leistungsgewicht verwendet werden, zugrunde gelegt·. Auf diese .ieise wird auch unter Berücksichtigung der hohen Leistungsgewichte in naher Zukunft realisierbarer Atomkernener;;ieantriebe ein auslachend niedriges mittleres Leistungsgewicht der Gesamtantriebsanlage sichergestellt.

In einer weiteren Ausführungsform wird vorgesehen, daß mittels zusätzlicher Starteinrichtungen, wie Katapulte, Schienenstartwagen oder mittels abwerfbarer Startaggregate das GroiS-Flugschiff ohne dtaitfcrieb werke auf die für den atomaren Teilantrieb notwendige Fluggeschwindigkeit gebracht wird.

Da das Groß-Flugschiff für den Unterschallbereich vorgesehen ist, wird .der nukleare Antrieb im geschlossenen Kreislauf nicht für die direkte Schuberzeugung sondern zur Drehmomenten und/oder Stromerzeugung ausgelegt. Der Schub wird Jib^r die mechanisch und/oder elektrisch angetriebenen Verstell-Luftschrauben^V'Oder Lüfterräder erzeugt.

Bei der oben erwähnten Ausführung mit bekannten Start- und Steigtriebwerken ist vorgesehen, daß die Atomkernenergieteilantriebe über Kupplungen mechanisch und/oder elektrisch mit diesen bzv/. der-en Verstell-LuftschraubenToder Lüfter zusammenarbeitend

Zur /Sicherstellung des xvurzstarts unu. vliauit zur Jrhöhung der Seetüchtigkeit sind am Tragwerk des Groß-Flugschiffes Verbesserungen in der .,eise vorgesehen, daß dieses in einer besonderen Ausführung als aehrsclialiger Flügel mit beschleunigter Innenströmung zur Grenzschichtbeeinflussung und ochubumlenluing ausgebildet ist. hs wird aauit sine _iuftriebserhcnung vind rtiderstandsverringerung sowie eine Verkleinerung der Spannweite und damit eine Verbesserung der Manövrierbarkeit erreicht. Auch der Flug in größeren Höhen ist mit diesem Triebflügel sicherer und wirtschaftlicher durchzuführen.

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Auch für die Ausnutzung der freiwerdenden Kühlwanne der Atomkernenergieteilantriebe bietet der mehrschalige Flügel günstige Voraussetzungen.

Die Kühlflächen werden hierbei zur wärmeabgabe ebenso wie die Start- und Steigtriebwerke zviischen den achalenflügeln angeordnet, iiit der wärmezufuhr zwischen den Sclialenflügeln wird eine zusätzliche Beschleunigung¹ der Innenströinung und damit eine i.'irkungG^raaverbeG-serung erreicht.

Die Ausbildung als Flugschiff lait zentralem Schiffskörper und außen-' liegenden otützschwimmern, in Vielehe die .«.tomkernenergieantriebe eingebaut werden, ergibt bei der vorgesehenen Dimensionierung so große Abstände zu den Personenkabinen im Mittelschiff, daß Abschirmgewichte eingespart werden können.

Darüberhinaus ist vorgesehen, die Abscnirmung selbst in den tragenden Verband der ütützsöhwimmer, deren stromlinienförmige Abstützung zu den Schalenflügeln als Endscheiben, ausgebildet sind, mit einzubeziehen. Zur Verminderung der Strahlungsgefahr bei einem evtl. Absturz wird die Abschirmung aus festeui aber verformbarem Material z.ß_o Faltenbälgen gebildet, so daß Formänderungen ohne totalen Bruch aufgenommen v/erden können. Dadurch, daß 'nur der Teil der Antriebsleistung, der für den horizontalen Dauerflug erforderlich ist, mittels nuklearer Energie gedeckt wird, läßt sich der iieaktor klein halten und dementsprechend besser schützen.

Die in den ßtützschwimmern untergebrachten Atomkernenergieantriebe sind mit lös-x-oder sprengbaren Trennstellen versehene Mittels Stabilisierungs-— . festen und/oder rotierenden Bremsflächen bzw. Fallschirmen läßt sich ein* Teil der kinetischen Energie des vom Flugschiff im.·Notfall gelösten Stützschwimmers vernichten, die Lage desselben beim Absturz beeinflussen und dadurch die Gefahr der totalen Zerstörung und Strahlenverseuchung beim Aufschlag herabsetzen.

Die navigatorische und betriebliche Flugsicherheit wird beim Flug mit Flugschiffen derartiger Dimension dadurch wesentlich erhöht, daß zusätzliche bordeigene iTavigationsmittel eingebaut werden und alle lebenswichtigen Teile· während des Flugs zugänglich sind und besondere Sicherheitseinrichtungen beispielsweise zur Brandbekämpfung unterzubringen sind. Die optische Wahrnehmung wird durch die Größe und die Unterschallgeschwindigkeit verbessert.

Bei der Ausführung als Großfiugschiff läßt sich eine Notlandung über See und an den Küsten mit geringem Risiko durchführen. Aus Sicherheitsgründen sind Flugzeuge mit Atomkernenergieantrieben solange nur über See einzusetzen, bis ausreichende Flugbetriebserfahrungen vorliegen.

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Mit derartigen Groß-Flugschiffen, für die, wie erwühnt_t auch otart-' einrichtungen an der Meeresküste geschaffen werden können, wird eine

Lücke zwischen den im Wasser mit erheblichem Widerstand fahrenden ■ Schiffen, den langsamen und vom Untergrund abhängigen Luftkissenfahr-zeugen und den in großer Höhe sehr schnell fliegenden Landflugzeugen geschlossen.

Die üinsatzmoglichkeiten sowohl für zivile als auch militärische Zwecke und im Rahmen der Raumfahrt als fliegende Start-,- Auffang- und Beobachtungsbasen für .Raumflugkörper sind außerordentlich.vielseitig.

Nachstehend wird.anhand einer beispielhaften Ausführung ein Flugschiff großer Dimension mit Start- und Steigtriebwerken im. Bereich des inneren Schaleuflügeis und nuklearen in den Stützschwiraiiiern untergebrachten Teilantrieben näher beschrieben.

Es zeigen: - .

Bild 1 eine Vorderansicht des Groß-Flugschiffes,

Bild 2 ■ eine Draufsicht,

Bild 3 eine Seitenansicht, . -

Bild k einen Ausschnitt der Vorderansicht mit dem mechanischen Antrieb in der Zusammenarbeit mit den zwischen den Schalenflügeln angeordneten Propellerluftstrahltriebwerken, ·

3ild 5 einen Ausschnitt der Seitenansicht mit dem mechanischen Antrieb,

Bild'6 einen Ausschnitt der Vorderansicht mit dem elektrischen Antrieb in der Zusammenarbeit mit den zwischen, den Schalenflügeln angeordneten Propellerluftstrahltriebwerken,

Bild 7 einen Ausschnitt der Seitenansicht mit dem elektrischen Antrieb.

Bild 1

Hier ist das Flugschiff 1 in der Vorderansicht mit dem oberen Schalenflügel 2 und dem unteren Schalenflügel Jj die innerhalb der Stützschwimmer mit den dazwischen liegenden Propellerluftstrahltriebwerken k angeordnet sind,· dargestellt. Die Außenflügel 10 sind in üblicher Ausführung gehalten. In den Stützschwimmern 8 , die im oberen Teil 7 als stromlinienförmige jSndscheiben ausgebildet sind, werden die Atomkernenergieteilantriebe 11 in längsliegenden zylindrischen Abschirm- und Schutzkörpern '* aus verformbaren Faltenbälgen untergebracht. . . "

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Es ist damit auch die Voraussetzung geschaffen, daß die Stützschwiininer so tief gelegt werden, daß die nuklearen Antriebe ganz oder teilweise unterhalb der Wasserfläche liegen, um Abschirmgewichte einzusparen. Mit 9 ist der zentrale Schiffskörper, in dem die Personen untergebracht sind, bezeichnet.

Der Abstand zwischen einem Stützschwimmer und dem zentralen Schwimmkörper beträgt in dem vorliegenden Beispiel ca. h^> m.-Damit wird erreicht, daß die Strahlungseinwirkung auf die Personenaufenthaltsräume herabgesetzt vjird. Der Schiffskörper 9 bildet mit den Schalenflügeln 2 und 3, den da-.zwischen angeordneten Antrieben, deren oberen und unteren Abstützungen 5, 6 und dein oberen Teil 7 des Stützschwimmers 8 einen statischen Verband.

Bild 2 zeigt das Flugschiff 1 in der Draufsicht mit dem oberen Schalenflügel 2, den Außenflügeln 10, den Stützschwimmern 8 mit ihren oberen stromlinienförmigen Teilen 7 und dem Schiffskörper 9·

In Bild 3 ist das Flugschiff 1 in der Seitenansicht mit dem Außenflügel 10, den im oberen Teil 7 als stromlinienförmige ilndscheiben ausgebildeten Stutζschwimmerη 8 und dem Schiffskörper 9 dargestellt.

Bild k zeigt einen Ausschnitt der Vorderansicht mit dem Stützschwiinmer 8, dessen oberer stromlinienförmiger Teil 7 als ündscheibe mit dem oberen Schalenflügel 2 und dem unteren Schalenflügel· 3, den dazwischen angeordneten Propellerluftstrahltriebwerken A- und deren Halterungen 5 und 6 einen statischen Verband bildet. An dem oberen Teil 7 des Stützschwimmers 8 ist der Außenflügel 10 in Fortsetzung des oberen Schalenflügels 2 angeordnet. Von dem Atoiakernenergieteilantrieb 11 wird über ein Getriebe 12 die senkrechte Antriebswelle 13 angetrieben. Diese wirkt über einen Kegeltrieb 14 auf die horizontale Antriebswelle 1.5» die über Kupplungen 16 und Antriebswellen 17 die Verstellpropeller 18 der Luftstrahltriebwerke k antreibt.

Der durchgehende Antrieb über die Welle 15 und die Kupplungen 16 ist bei der Anordnung der Propellerluftstrahltriebwerke k zwischen den Schalenflügeln 2 und 3 zur .Erzielung einer gleichmäßigen Innenströmung bei Ausfall eines Triebwerks ohnedies erforderlich, da die innere Strömung die aerodynamischen Eigenschaften des mehrschaligen Flügels vor allein bei Klappenausschlägenj die hier nicht eingezeichnet sind, stark beeinflußt. In den stromlinienförmigen Verkleidungen der Abstützungen 5 und 6, der Luftstrahltriebwerke k und/oder an den innenliegenden Flächen der Schalenflügel 2,3 sind die Kühlflächen der nuklearen Teilantriebe untergebracht. Sie sind ebenfalls nicht eingezeichnet.

Bild 5 - · ■

Hier ist der Ausschnitt mit dem Stützschwimmer 7,8, dem oberen Schalenflügel· 2 und dem unteren Schalenflügel 3 mit den dazwischen angeordneten Luftstrahltriebwerken k und den Versteil-Luftschrauben 1? in der Seitenansicht dargestellt. Von dem im unteren Teil des Stützschwimmers 8 angeordneten Atomkernenergieantrieb 11 wird über das Getriebe 12 die senk-' rechte tfelle 13, die zu dem Kegeltrieb 1A- führt, angetrieben. Von hier aus werden über die' durchgehende v/eile 151 die in Bild Λ deutlicher gekennzeichnet ist» ebenfalls wieder über Kupplungen 16 und Antriebswellen 17 die Verstell-Luftschrauben angetrieben.

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Es ist vorgesehen, daß der Atomantrieb 11 über die Getriebe,. Antriebswellen und Kupplungen sowohl parallel mit den Luftstrahltriebwerken hals auch unabhängig von diesen auf die Verstell-Luftschrauben 18 arbeitet.

Bild 6 zeigt denselben Ausschnitt mit dem Stützschwinmier 7t^ ^ⁿ ^^er Vorderansicht wie Bild *f. Anstelle des mechanischen Antriebs ist hier ein Stromerzeuger 19i der den elektrischen Strom liefert, vorgesehen. über die Leitungen 20 werden die elektrischen Antriebsmotore "21, die wahlweise getrennt auf die Verstellpropeller 18 wirken, oder parallel if.it den Luftstrahltriebwerken k arbeiten, mit elektrischem Strom versorgt. Um die von den Projoellerluftstrahltriebwerken erzeugte Innenströmung zwischen den Schalenflügeln auch bei Ausfall eines Triebwerks sicherzustellen, sind zusätzlich noch Verbindungswellen 22 vorgesehen. Die Kühlflächen der Atomkernenergieteilantriebe sind auch bei dieser Ausführung, v/ie bei Bild k näher beschrieben, ζτ/ischen dem ochalenflügel 2,3 anzuordnen.

Bild 7 ergänzt Bild β mit der Darstellung der Seitenansicht des Stützschwimmers 7» 8. au dem Atomkernenergieteilantrieb 11 ist der Stromerzeuger 19 mit 'den Leitungen 20 und den elektrischen iintriebsmotoren 21, die auf die Verstell-Luftschrauben 18 direkt wirken oder mit üen Luftstrahltriebwerken h- zusammenarbeiten, vorgesehen. alternativ zu der gezeigten Anordnung der Yerbindungswelle 22 ist auch eine Verlegung im unteren Schalenflügel mit zusätzlichen senkrechten Antriebswellen, wie in Bild k und 5 dargestellt,- vorgesehen. Da die mechanische üynchronisierung der Luftstrahltriebv/erke aus strönungstechnischen Gründen ebenfalls erforderlich ist, *.7ird der oben beschriebene reinmechanische Antrieb voraussichtlich vorteilhafter sein.

Nachtrag zu Seite 3 unten

Als personelle Rettungseinrichtungen sind beispielsweise im oberen Teil des Schiffskörpers im Fluge ausstoßbare, druckfeste, aufschlagsichere schwimmfähige Personenkabinen, die feste und/oder rotierende Leit- und· /oder Brems- und/oder Auftriebsflächen und/oder Fallschirme zur Stabilisierung, Lenkung und Abbremsung beim Aufschlag enthalten, vorgesehen.

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Claims

Anspruch 1 .

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkerneaergieantrieben dadurch gekennzeichnet, daß dieses als Flugschiff großer Dimension bei Zugänglichkeit aller betriebswichtigen Teile im Fluge ausgebildet und mit zusätzlichen personellen und technischen Rettungs- und Sicherheitseinrichtungen ausgestattet ist, ferner im Fall der Verwendung von Atomkernenergieantrieben die Gesamtantriebsleistung aus einer Kombination von nuklearen und im Flugzeugbau bereits bekannten Antrieben besteht und/oder daß mittels bekannter Starteinrichtungen, Katapulte, Schiehenstartwagen,abwerfbaren Startaggregaten_s die für den Atomteiläntrieb notwendige Fluggschwindigkeit sichergestellt wird.

Anspruch 2

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Nuklearantriebe als unabhängige Triebwerke und/oder Zusatzantriebe ausgelegt sind.

Anspruch 3

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Wuklearantriebe zur Drehmoment- oder Stromerzeugung ausgelegt und mechanisch und/oder elektrisch mit den bekannten Flugzeugantrieben oder Teilen derselben direkt und/oder über Kupplungen zusammengeschaltet sind.

Anspruch 4

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß die Flugschiffe großer Dimension für den Unterschallgeschwindigkeitsbereich ausgelegt sind.

Anspruch 5

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben zur Erzeugung von Kurzstarteigenschaften und Erhöhung der Seetüchtigkeit nach Anspruch 1-4 dadurch gekennzeichnet, daß mehrschalige Flügel mit beschleunigter Innenströmung und Einrichtungen zur Grenzschichtbeeinflussung und Schukumlenkung vorgesehen werden.

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Anspruch 6

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1 - 5 dadurch gekennzeichnet! daß zum Ausgleich des Drehmoments um die Querachse bei der Schubumlenkung eine Strahlbeaufschlagung des Höhenleitwerks'durch die davor angeordneten Triebwerke vorgesehen ist.

Anspruch 7

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach ■ Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, daß das Großflugschiff als Sicherheitseinrichtung autarke bordeigene Navigationsmittel sowie automatische und manuelle Brandbekämpfungsmittel an den im Fluge zugänglichen betriebswichtigen Stellen besitzt₀

Anspruch 8

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß das Großflugschiff als perso-

x)

nelle Hettungsmittel ausstoßbare, aufschlagssichere, schwimmfähige Personenkabinen mit festen und/oder rotierenden Lenk-, Leit- und/oder Brems- und/oder Auftriebsflächen und/oder Fallschirmen enthält.

x) druckdichte Anspruch 9

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1 - 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl-Wärmetauschflachen der Nuklearantriebe zwischen den Schalenflügeln angeordnet sind.

Anspruch 10

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1-9 dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzatomkernenergieantriebe in großem Abstand von dem zentralen Schiffskörper, der die Personenkabinen enthält, in außenliegenden Stützschwimmern untergebracht sind.

Anspruch 11

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1 - 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung des nuklearen Antriebs als Teil des tragenden Verbandes der Stützschwimmerkonstruktion ausgebildet ist.

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Anspruch. 12

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1-11 dadurch gekennzeichnet], daß die Abschirmung und der konstruktive Verband des Stützschwimmers, der den nuklearen Teilantrieb enthältj hinsichtlich Materialauswahl und konstruktiver Formgebung absturzbruchsicher ausgebildet ist«

Anspruch 13

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1-12 dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschwimmer mit dem nuklearen Teilantrieb lös- und/oder absprengbar angeordnet sind.

Anspruch Ik

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1-13 dadurch gekennzeichnet, daß an den im Fluge absprengbaren Stützschwimmern mit den Atomkernenergieantrieben feste und/oder rotierende Lenk-, Leit-und/oder Brems- und/oder Auftriebsflächen und/ oder Fallschirme angeordnet sind.

Anspruch 15

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1 - tk dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschwimmer mit den Atomkernenergieteilantrieben beim Liegen des Flugschiffes auf Wasser zusammen mit ihrem stromlinienförmigen Oberteil mehrere Meter tief absenk- und hebbar angeordnet sind.

Anspruch 16

Flugzeug unter Mitberücksichtigung von Atomkernenergieantrieben nach Anspruch 1 ~ 15 dadurch.gekennzeichnet, daß die oberen stromlinienförmigen Teile der Stützschwimmer als aerodynamisch wirksame Endscheiben ausgebildet sind.

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