DE1812696B2 - Luftschiff mit kombiniertem aerodynamischen und aerostatischen Auftrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein ' uftschiff mit kombiniertem aerodynamischen und aerostatischen Auftrieb, mit einem geschlossenen Rumpf, welcher ein Gas leichter als Luft enthält. ^

Ein derartiges Luftschiff ist beispielsweise in der DT-PS 9 57 994 gezeigt und beschrieben. Es ist im wesentlichen aus mehreren nebeneinander angeordneten, angenähert stromlinienförmig ausgebildeten Hohlkörpern mit Kreisquerschnitten zusammengesetzt, so daß es im wesentlichen aus einem etws rechteckigen Flügel besteht, dessen Spannweite ungefähr halb so groß wie seine Profiltiefe ist. Bei diesem Luftschiff liegt der Druckpunkt relativ weit vorn (etwa zwischen 0 und 25% der Flügeltiefe). Der Schwerpunkt muß aber vor dem Druckpunkt liegen, damit eine stabile Fluglage erreicht werden kann. Dies bedeutet jedoch wiederum, daß bei Berücksichtigung des zusätzlich noch vorhandenen aerostatischen Auftriebs, dessen Mittelpunkt entsprechend seiner Volun.enverteilung weiter hinten liegt, ein Nickmoment entsteht. Diesem Nickmoment muß durch entsprechende Anstellung des Höhenleitwerks oder durch ständigen Ausschlag des Höhenruders begegnet werden. In beiden Fällen wird der Luftwiderstand erhöht Außerdem erbringen auch die unter dem Flügel in Gondeln angeordneten Triebwerke sich ständig entsprechend der abverlangten Leistung ändernde Nickmomente, die ebenfalls Korrekturen durch Höhenruderausschlag erfordern. Wegen dieser Eigenschaften dieses Luftschiffes kann sich der Laderaum nur über einen ganz bestimmten sehr engen Bereich erstrecken, so daß der Transport großer Mengen sperriger Fracht ausgeschlossen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Luftschiff der eingangs genannten Art zu schaffen, das den Transport großer Mengen sperriger Güter bei guter Beherrschung des Luftschiffes im Betrieb ohne erhöhten Widerstand an den Leitwerken ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es einen deltaförmigen Grundriß aufweist, welcher sich symmetrisch zu einer Ebene durch einen schmalen Bug an einer Ecke des Grundrisses und durch den Mittelpunkt des breiten Endes des Grundrisses gegenüber dem Bug erstreckt, im wesentlichen über seine gesamte Länge elliptische Querschnitte quer zu dieser Ebene aufweist, eine größte Höhe in der Ebene und senkrecht zur Flügeltiefe in der Ebene an einer Stelle entfernt vom breiten Ende und vom Bug vorgesehen ist, die elliptischen Querschnitte progressiv in der Breite senkrecht zu der Ebene zunehmen und ausgehend vom Querschnitt an der Stelle der maximalen Höhe in Richtung des breiten Endes progressiv in der Höhe abnehmen, und daß der Auftriebsmittelpunkt und der Druckpunkt ungefähr in der Mitte des Flugzeugs angeordnet sind und der Schwerpunkt der wirksamen Masse vor dem Druckpunkt liegt.

Zwar sind Flugzeuge mit deltaförmigem Flügel bekannt, wie die GB-PS 6 47 779 zeigt, jedoch ist dieses Flugzeug in erster Linie für den Überschallflug ausgelegt, obwohl es natürlich auch bei Start und Landung im Unterschallbereich sicher fliegen können muß. Der Flügel wird dabei nur so dick ausgebildet, wie es von den Flugeigenschaften, der Stabilität und den im Flügel unterzubringenden Geräten und Einrichtungen her notwendig ist. Er weist daher auch andere Verteilungen von Querschnitten und der größten Dicke auf. Darüber hinaus werden an keiner Stelle dieser Patentschrift die besonderen Probleme der Flugstabilität bei einem solchen Flugzeug angesprochen, die gerade bei einem Transportflugzeug für große Mengen sperriger Facht durch den Wechsel vom Fliegen im beladenen zum Fliegen im unbeladenen Zustand besonders kritisch sind. So lassen diese Schwierigkeiten, zu denen noch die Beherrschung des statischen Auftriebs hinzukommt, eine ein^fache Übertragung des Deltaflügels auf das bekannte Luftschiff mit kombiniertem aerodynamischen und aerostatischen Auftrieb nicht zu.

Die Deltaform führt beim erfindungsgemäßen Luftschiff dazu, daß der Druckpunkt bei der halben Wurzeltiefe liegt. Diese Druckpunktlage ist sehr günstig, da der Schwerpunkt zur Erreichung statischer Stabilität etwas vor dem Druckpunkt liegen soll. Der Auftriebsmittelpunkt liegt in der Nähe des Druckpunktes und damit auch in der Nähe des Schwerpunktes, so daß nur geringfügige Trimmänderungen erforderlich sind. Dadurch können die Höhenleitwerksflächen relativ klein

ausgelegt werden bzw. sind zum Trimmen keine übermäßigen Klappenausschläge erforderlich, die den Luftwiderstand erhöhen.

So wird durch die Erfindung ein Luftschiff in der Form eines Deltaflügels mit klei ier Flügelsti eckung geschaffen, dessen Gasräume unter Druck mit Helium gefüllt sind. Innerhalb des Rumpfes sind Fracht- und Treibstoffabteile vorhanden, die an zahlreichen iiochfesten Stahiseilen hängen, die die konzentrierte Last des Frachtabteils auf die große Fläche der oberen Rumpfhülle verteilen. Das Antriebssystem ist im Heck angeordnet, so daß Luftwiderstand und Antriebssystem hintereinander wirken und der Impulsverlust der Strömung, infolge Verzögerung durch den Luftwiderstand, durch die Beschleunigungswirkung des Antriebssystems kompensiert wird, so daß die ursprüngliche Strömungsgeschwindigkeit wieder hergestellt wird. Durch Verwendung des Heckantriebssystems wird somit eine große Energieersparnis erreicht.

Infolge des größeren Gesamtfluggewichtes und durch Verwendung eines Fahrwerkes kann das erfindungsgemäße Luftschiff am Boden auf die gleiche Weise wie ein konventionelles, mehrmotoriges Flugzeug manövrieren. Im Heck ist ein Steuerstand für das Rollen am Boden vorgesehen, so daß sich Rollmanöver mit Rückenwind und Drehungen um 180° durch Rückwärtsrollen des Flugzeugs vermeiden lassen.

Das Fahrwerk ist so verstellbar, daß das Luftschiff mit nach unten gerichtetem Bug am Boden stehen kann. Zum Siart läßt sich der Bug anheben. Durch das Anheben des Bugs beim Start ermöglicht der anfängliche Anstellwinkel des Luftschiffes den Aufbau eines wirksamen Luftkissens beim Abflug, das die Räder entlastet und die Radreibung herabsetzt. Beim Landen dämpft dieser Bodeneffekt auch das Aufsetzen. Das Luftschiff besitzt relativ niedrige Start- und Landegeschwindigkeiten. Das Fahrwerk kann frei um senkrechte Achsen schwenken, so daß sich die Räder wie bei einem Seitenwind-Fahrwerk bewegen können und Start sowie Landung des Flugzeugs ohne genaue Ausrichtung mit der Startbahn ermöglichen.

Zur eingehenderen Erläuterung der Erfindung wird auf die folgende Beschreibung der Zeichnung verwiesen. Es zeigt

F i g. 1 im Grundriß ein Luftschiff, F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 2,
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des Luftschiffes, F i g. 5 eine schematische Vorderansicht, in der der Rumpf des Luftschiffes durch in gleichem Abstand verlaufende senkrechte Ebenen geschnitten ist, deren Lage in F i g. 1 an den Steilen a bis /angedeutet ist,

F i g. 6 eine perspektivische Teilansicht des Rumpfinneren des Luftschiffes mit dem Versteifungsgerüst und den Aufhängeseilen, die mit Schnittstellen von Traggerüstteilen verbunden sind,

F i g. 7 einen senkrechten Schnitt durch das Luftschiffheck mit dem Spreizklappensystem und einem Zugangkorridor,

F i g. 8 eine Vorderansicht einer ^Prachtwinde,

Fig. 9 eins perspektivische Teilansicht der Luftschiffvorderkante mit ihrer Versteifung und

Fig. 10 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht zweier Felder des Rumpfes und die Art ihrer Befestigung.

In F i g. 1 ist der Rumpf 2 mit einem Bugabschnitt 4 gezeigt, in dem die beiden Vorderkanten 6 und 8 zusammentreffen. Die hinteren 64% der Flügeltiefe jeder Vorderkante sind praktisch konisch, während die vorderen 36% der Flügeltiefe jeder Vorderkante eine zusammengesetzte Krümmung aufweisen, die den Übergang in den Bugabschnitt bewirkt. Die in F i g. 4 detailliert gezeigten Endplatten 10 und 12 am hinteren Ende jeder Vorderkante besitzen feststehende Stabilisierungsflächen 14 und 16, die mit Rücksicht auf die Gierstabilität etwas gegeneinander geneigt sind. Die Steuerflächen 18 wirken als Ruder. Ferner sind Trimmklappen 20 und Räder 22 des Landefahrwerks vorhanden.

Der Heckbogen 24 nach F i g. 1 ist polygonal. An jeder Ecke des Polygons ist eine Maschinenaufhängung 26 vorgesehen.

Eine Maschinengondel 28 mit einer Propellerturbine ist an jeder Maschinenaufhängung 26 vorgesehen.

F i g. 7 zeigt detailliert die Störklappenanordnung mit oberen Störklappen 30 am Heck des Luftschiffes. Ein Gasschott 32 verbindet die obere und untere Rumpfhülle 34 und 36, während ein Korridor 38 parallel zum Gasschott 32 verläuft.

Die obere Störklappe 30 ist bei 40 und eine gleiche untere Störklappe 42 bei 44 angelenkt. Die obere Störklappe 30 wird von einem hydraulischen Zylinder 46 gesteuert, während die untere Störklappe 42 von einem gleichen hydraulischen Zylinder 48 gesteuert wird. Die obere Störklappe 30 ist leicht angehoben dargestellt. Die Störklappen sind bei 50 abgeschrägt, so daß sie sich zu einer relativ scharfen Kante zusammenlegen können.

Wie F i g. 1 zeigt, ist zur Erleichterung des Rückwärtsrollens ein Rollsteuerstand 52 in der Mitte des Hecks vorhanden, der durch den Korridor 38 zugänglich ist. Auf jeder Seite des Steuerstandes 52 sind Störklappen 54 und 56 vorhanden, die, bis auf ihre geringere Breite, mit den Störklappen 30 übereinstimmen und auf die gleiche Weise gesteuert werden. Den Störklappen 54 und 56 sind nicht gezeigte untere Störklappen zugeordnet.

In F i g. 2 erkenn: man öffnungen 60 und 62 in der unteren Hälfte 36 der Hülle des Luftschiffes, durch die sich die Räder 64 und 66 ein- und ausfahren lassen. Für jeden der in F i g. 1 gezeigten Radsätze 68 ist eine Öffnung vorhanden. Während des Fluges können diese Öffnungen durch Türen 69 verschlossen werden. Jeder Radsatz wird von einem Mast getragen, der einen hydraulisch betätigbaren Kolben 70 in einem Hydraulikzylinder 72 enthält. Für jeden Radsatz ist ein Fahrwerksabteil 73 vorgesehen, das oben an der Durchtrittsstelle des Mastzylinders zur Verhinderung eines Gasaustritts eine nicht gezeigte Dichtung besitzt. Jeder Radsatz kann frei um eine senkrechte Achse schwenken, wodurch eine Seitenwindlandung erleichtert wird, da die Achse des Luftschiffes nicht mit der Landebahn ausgerichtet sein muß. Zum Ein- und Ausfahren des Fahrwerks in die gewünschte Stellung gegenüber dem Luftschiff wie auch zur Einstellung der Höhe des Luftschiffes, wenn es am Boden steht, ist ein konventionelles (nicht dargestelltes) Pumpensystem vorgesehen, das den einzelnen Zylindern 72 ein hydraulisches Druckmittel zuführt.

Das Frachtabteil ist von einem Gehäuse mit gasdichten Wänden 74 und einer horizontalen, gasdichten Dekke 76 umschlossen.

Ein starrer, horizontaler Druckbalken 82 verbindet die Aufhängepunkte 84 und 86 an den oberen Enden der in einer Richtung verlaufenden Hydraulikzylinder 72. Eine Vielzahl von Seilen 88 trägt vom Aufhänge-

punkt 84 aus die Abdeckung des Frachtabteiles, während die untere Hälfte der Rumpfhülle über Seile 90 am Punkt 84 hängt. Seile 92 verbinden den Aufhängepunkt 84 mit verschiedenen Punkten der oberen Hälfte der Hülle 34. Gleiche Seile gehen vom Aufhängepunkt 86 aus sowie vom Aufhängepunkt am oberen Ende der übrigen Hydraulikzylinder 72.

Das Frachtabteil 94 gemäß den F i g. 2 und 8 ist mit Schienen % versehen, die in Längsrichtung durch das Luftschiff gehen und an der Abdeckung 76 befestigt sind. Räder 102 einer Ladewinde 104 laufen auf den Unterkanten 105 der Schienen. Die Ladewinde kann über Seile 106 einen Frachtbehälter 108 anheben, z. B. einen großen Lastwagenanhänger.

Über Seile 110 sind die oberen Enden 112 der Schienen mit den Aufhängepunkten verbunden.

Gemäß Fig.3 ist das Innere des Bugs 4 vom Gasraum durch das Schott 114 getrennt. Der Bug ist mit Zwischendecks 116 und 118 versehen und dient als Flugkanzel. In ihrer Lage im Frachtabteil unter der Abdeckung 76 befinden sich bereits die Anhänger 108, und ein weiterer Anhänger 120 wird gerade durch die öffnung 122, die mit Türen 124 (F i g. 4) versehen ist, vom Boden hereingehoben. Ein Bugrad 126 wird von einem als Strebe 128 ausgeführten Kolben getragen, der in einem am vorderen Schott 114 befestigten Hydraulikzylinder 130 verschiebbar ist. Außerdem kann die Strebe 128 zum Verankern des Luftschiffes dienen. Von einem vorderen Aufhängepunkt 132 an der Abdeckung 76 gehen Aufhängeseile 134 strahlenförmig zu verschiedenen Punkten an der oberen Hälfte der Rumpfhülle.

Wie die F i g. 1 und 3 zeigen, verlaufen Längsträgerteile 136 und 138 zwischen den Schotts 32 und 140 und bilden einen Y-förmigen Längsträger, der den von den Antriebsmotoren bewirkten Schub auf die einzelnen Einrichtungen überträgt, die das Frachtabteil umschließen. Dies ist besonders wichtig bei niedrigen Geschwindigkeiten und beim Start, da die hauptsächlichen Gegenkräfte die Trägheit der im Frachtabteil konzentrierten Masse und die Radreibung des Fahrwerks sind. Über den Heckbogen wird der Schub der Antriebsmotoren auf die Vorderkantenbalken und über das Schott 32 auf das eingeschlossene Gas übertragen. Die Masten des Fahrwerks sind um etwa 10° von der Vertikalen nach hinten geneigt, um die resultierende Kraft der Radreibung und der Last wie auch den Vektor des Landestoßes mit der Mastachse auszurichten.

Der in F i g. 3 im Längsschnitt gezeigte Rumpf besitzt ein zur Längsachse des Luftschiffes annähernd symmetrisches Profil, kann jedoch im Bedarfsfall auch gewölbt ausgeführt werden.

Die Flügeltiefe des Profils (die maximale Flügeltiefe) beläuft sich auf das 4'/2fache der größten vertikalen Abmessung, wodurch das Luftschiff ein Streckungsverhältnis von 4,5 erhält Die größte vertikale Abmessung liegt in einem Abstand von 40 bis 45% der Flügeltiefe vom Bug.

Die größte Spannweite ist am Heck des Luftschiffes zwischen den Endplatten vorhanden und beträgt ungefähr 75% der Flügeltiefe zwischen Bug und Heck. Die Streckung des Flügels, d. h. das Verhältnis des Quadrats der maximalen Spannweite und der Grundrißfläche, liegt zwischen 1 und 2, vorzugsweise bei 1,23.

Der maximale Querschnitt befindet sich in einem Abstand von 60% der Flügeltiefe vom Bug bis zum Heck.

Das Schwerkraftzentrum des Luftschiffvolumens liegt ungefähr 54% der größten Flügeltiefe vom Bug entfernt.

Das Schwerkraftzentrum der Rumpffläche, eine Abwicklung der Fläche in eine Ebene vorausgesetzt, befindet sich in einem Abstand von 59% der maximalen Flügeltiefe vom Bug.

Das Schwerkraftzentrum des Grundrisses, also der senkrechten Projektion des Luftschiffes auf eine Ebene, liegt in einem Abstand von ungefähr 62% der maximalen Flügeltiefe vom Bug.

ίο Die mittlere aerodynamische Flügelliefe beträgt etwa 73% der maximalen Flügeltiefe und liegt in einem Abstand von etwa 14% der maximalen Flügeltiefe von der Luftschiffachse.

Die allmähliche Abflachung des Luftschiffquerschnittes von vorn nach hinten ist in F i g. 5 durch elliptische Kurven erläutert, die Schnitte zwischen dem Luftschiffrumpf und mehreren in gleichmäßigen Abständen senkrecht zur Achse des Luftschiffes verlaufenden Ebenen wiedergeben. In den F i g. 1 und 5 sind 9 solche Schnitte mit den Buchstaben a bis / bezeichnet. Man erkennt, daß das Vorderteil des Luftschiffes annähernd kreisförmig ist, während am rückwärtigen Ende der Querschnitt sich der elliptischen Form annähen. Die zwischen den Linien 141 und 143 (Fig. 1, 5 und 9) angedeutete Vorderkante ist über 64% der maximalen Flügeltiefe konisch, d. h. von einer Stelle zwischen c und 0 bis zur Stelle Λ. Die vorderen 36% besitzen eine zusammengesetzte Krümmung.

In Fig.9 ist ein Abschnitt der Vorderkante 6 mit Längsversteifungen 142 und Ringversteifungen 144 gezeigt. Vertikale Säulen 146 verbinden die Enden der Ringversteifungen, während diagonale Seile 148 die gegenüberliegenden Schnittpunkte der Säulen 146 und der Ringversteifungen 144 verbinden. Die Vorderkante erhält dadurch eine ausreichende Seiten- und Verdrehungssteifigkeit, um während des Zusammenbaues die einzelnen Teile vorübergehend in ihrer richtigen Lage halten zu können.

Der Rumpf des Luftschiffes besteht aus einer Viel· zahl einzelner Metallfelder 150, vorzugsweise aus Alu minium, die, wie die auseinandergezogene Darstellung nach Fig. 10 zeigt, mit senkrecht abgewinkelten Abschnitten 152 aneinanderstoßen. Ein rohrförmiges Tei 154 mit einander gegenüberliegenden, rechtwinkliger

Verlängerungen 156 umfaßt die Abschnitte 152 unc klammert sie zusammen. Ein Teil 158 verläuft entlang der öffnung zwischen aneinandergrenzenden Felderr 150 an der Außenseite des Rumpfes, die Teile 158 unc 154 werden an den Rumpfflächen 150 vorzugsweise

mittels Klebebindung befestigt.

Durch die Verbindung einer Vielzahl von Felderr 150 durch die Teile 154 entsteht ein starres Traggerüst das Druckkräfte auf die Metallhaut des Luftschiffe: zum nächsten Befestigungspunkt der Aufhängungsseil« überträgt Diese Befestigungspunk'e 160 (F i g. 6) lie

gen im Schnittpunkt der Teile 154 und gleicher Teik 162, die im rechten Winkel zu den Teilen 154 verlaufen.

In F i g. 1 sind Treibstoffabteile 164 auf jeder Seiti

des Frachtabteiles dargestellt. Schienen 166, die der

Schienen im Frachtabteil gleichen, sind vorhanden unc (nicht gezeigte) Ladewinden befinden sich in den Treib stoffabteilen und dienen zum Anheben von Treibstoff behältern durch eine öffnung, die von Türen 16i (F i g. 4) verschlossen werden kann. Der in das Abtei 164 beförderte Treibstofftank besteht zweckmäßig au; dem gesamten Anhänger eines Tanklastzuges. Zwi sehen den Treibstofftanks und den Propellerturbinei werden geeignete Verbindungen hergestellt.

Die Außenhaut des Luftschiffes ist vorzugsweise aus Aluminiumfeldern hergestellt, die gemäß den F i g. 6 und 10 angeordnet und aneinander befestigt sind und einen gasdichten Heliumbehälter bilden. Die Außenhaut der oberen Hälfte der Rumpfhülle wird zum Teil 5 durch das aus den Teilen 162 und 154 bestehende Gerüst und zum Teil durch den Gasdruck getragen. Die untere Hälfte der Hülle wird von dem Traggerüst getragen, das mittels Seilen aufgehängt ist, die strahlenförmig ausgehen von Aufhängepunkten nach Punkten an den Schnittstellen der Teile 154 und 162.

Die obere und die untere Hälfte der Rumpfhülle besitzen zweckmäßig über dem größten Teil jedes Querschnitts des Luftschiffes eine praktisch konstante Krümmung. Die Krümmung der Vorderkanten weicht natürlich ab. Infolge der konstanten Krümmung der Rumpfhülle ist es möglich, den ganzen Rumpf aus identischen Feldern 150 herzustellen.

Die Metallhaut biegt sich unter dem Druck des Gases leicht nach außen durch, wodurch die Belastung jeder Fläche der Felder zu den Schnittpunkten des Traggerüstes übertragen wird, die wiederum die Belastung über die Aufhängeseile auf die Aufhängepunkte übertragen. Die Aufhängeseile führen zur oberen und zur unteren Rumpfhälfte und erhalten die im Querschnitt elliptische Form des Rumpfes. Da der Rumpf unter Druck steht, bleibt die Außenhaut gespannt und es sind keine schweren Konstruktionselemente erforderlich, um den Rumpf gegen ein Zusammenfallen abzustützen.

Der Heckbogen 24 (Fig. 1) stellt die Hinterkante des Luftschiffes dar und verbindet die Spitzen der konischen Vorderkantenabschnitte an beiden Endplatten. Da das Heck polygonal ausgebildet ist, mit einer Maschinengondel in jedem Eckpunkt, unterliegt der Heckbogen infolge des Propellerschubs einer Keilwirkung. Der Heckbogen wirkt als Lastverteilungsbalken für die vier lokalen Schubvektoren. Die Fläche des Schotts ist so groß, daß bei normalen Flugbedingungen der Druck des Rumpfes zum Ausgleich des Gesamtschubs genügt. Jedoch wird bei Beschleunigung des Luftschiffes der Schub über den Y-förmigen Längsträger direkt auf die Rumpfhülle und das Traggerüst des Frachtabteiles wie auch auf die Vorderkanten übertragen. Mit zunehmender Geschwindigkeit ersetzt der aerodynamische Widerstand allmählich die Radreibung, und ein Teil des Schubs wird sowohl vom Frachtabteil als auch von den Vorderkanten über die Aufhängeseile nach der Hülle übertragen.

Da das Antriebssystem entlang dem Heckbogen angeordnet ist, werden Luftwiderstand und Schubsystem hintereinander wirksam und sind nicht voneinander unabhängig, wie dies bei einer Nebeneinanderanordnung der Fall wäre. Der Impulsverlust der Strömung infolge der Verzögerung durch den Luftwiderstand wird durch die Beschleunigungswirkung des Antriebssystems kompensiert, wodurch die ursprüngliche Strömungsgeschwindigkeit wieder hergestellt wird. Gegenüber einem Luftschiff, bei dem Antriebssystem und Luftwiderstand nebeneinanderwirken, wird eine beachtliehe Energieersparnis erzielt. Die Wölbung des Hecks erlaubt eine aerodynamisch günstige Luftströmung.

Das Hauptfahrwerk besteht gemäß F i g. 1 aus acht Mehrfach-Radsätzen 64,66 und 68. Diese Radsätze sind zur wirksamen Lastübertragung auf jeder Seite des Frachtabteiles angeordnet. Mit Rücksicht auf die Seitenstabilität sind die Radsätze nach hinten mit größerem gegenseitigen Abstand angeordnet.

Das Hydraulikbetätigungssystem für die Fahrwerksmaste ermöglicht am Boden eine Höhensteuerung der Hauptachse des Luftschiffes und das Einziehen des Fahrwerks während des Fluges.

Wenn das Luftschiff am Boden steht, wird das Fahrwerk einschließlich des Bugrades selektiv so eingestellt, daß das Luftschiff nach vorne geneigt ist. Zum Start jedoch wird der Bug des Luftschiffes auf die gleiche Weise auf den gewünschten Anstellwinkel eingestellt, indem das vordere und das Bugfahrwerk weiter ausgefahren und das hintere Fahrwerk mehr eingezogen wird.

Das Hydrauliksystem zur Steuerung des Fahrwerks ist zweckmäßig ein hydro-pneumatisches System, bei dem die Zylinder der Fahrwerksmaste mit einer Druckflüssigkeit gefüllt sind. Die Zylinderinnenräume stehen in Verbindung mit einzelnen Kammern mit einem pneumatischen Druckmittel, das eine großhubige Stoßabsorbtion durch das Fahrwerk ermöglicht. Die Einstellung des einzelnen Fahrwerks erfolgt durch Zuführen von Druckflüssigkeit in die Mastzylinder. Eine weitere Absorbtion des Landestoßes erfolgt infolge der Übertragung durch die Aufhängeseile auf die Hülle.

Die von den Stabilisierungsflossen getragenen Räder 22 schützen die Stabilisatoren und Propeller bei großen Anstellwinkeln, insbesondere während des Starts. Das Bugfahrwerk verhindert ein Umkippen des Luftschiffes unter der Wirkung von Trägheitskräften. Außerdem dient das Bugfahrwerk zur Verankerung am Boden und erlaubt es dem Luftschiff, sich nach der Richtung starker Winde auszurichten. Da der Drehpunkt im Bereich der Beladetür liegt, behindern mäßige Windbewegungen des Luftschiffes bei kurzen Windstößen die Be- und Entladung nicht.

Im Gasraum des Luftschiffes können übliche Ballonets (Luftsäcke) verwendet werden, die sich über die üblichen Belüftungsstutzen füllen lassen. Diese Ballonets lassen sich über den Rumpfinnenraum verteilen, soweit dieser von Tragseilen frei ist. und ermöglichen die Verdrängung von Helium innerhalb des Gasraumes durch Luft, um den Druck und den aerostatischen Auftrieb zu steuern.

Der aerostatische Auftrieb durch das Helium stellt vor allem bei sehr großen Luftschiffen einen beachtlichen wirtschaftlichen Vorteil dar. Er kann jedoch bei unbelastetem Luftschiff problematisch werden, da dieses dann für einen sicheren Betrieb am Boden zu leicht ist. Es muß deshalb auf geeignete Weise dafür Sorge getragen werden, daß das Luftschiff einen teilweisen Ballast durch Treibstoff und/oder Fracht enthält, insbesondere wenn örtlich stärkere Winde auftreten.

Die Schienen im Treibstoff- und Frachtabteil hänger mittels Seilen an verschiedenen Aufhängepunkten arr oberen Ende der Fahrwerksmaste. Fracht- und Treib stoffabteile werden somit von den Masten getragen wenn sich das Luftschiff am Boden befindet, und hän gen an der oberen Hälfte der Rumpfhülle, wenn da: Luftschiff fliegt. Da die Fracht von den Aufhängepunk ten und nicht vom Boden des Frachtabteiles getragei wird, entsteht keine höhere spezifische Flächenbela stung des Frachtraumbodens, so daß keine entspre chenden Verstärkungen erforderlich sind. Außerdem is es nicht erforderlich, die Bodenbelastung des-Fracht raumes durch zusätzliche Balken- und Säulenkonstruk tionen nach oben zu übertragen, die den Frachtraur verringern wurden. Somit wird durch das Frachtaul hängesystem eine beachtliche Gewichtsersparnis ei reicht.

Die getrennten seitlichen Türen zu den Treibstoffabteüen ermöglichen das Aufnehmen von Treibstoffbehältern unabhängig von der Aufnahme oder Abgabe von Fracht.

Im vorliegenden Beispiel wurde angenommen, daß lediglich eine Tür 124 für das Frachtabteil vorgesehen ist. In einer anderen Ausführungsform können jedoch auch mehrere Türen vorhanden sein, die über das Frachtabteil verteilt sind, um einen schnellen Zugang zu jedem Frachtstück zu ermöglichen.

Die verschiedenen strukturellen Elemente des Frachtabteils nehmen den Schub von den Teilen 136 und 138 des Y-förmigen Längsträgers auf und geben ihn über die Aufhängeseile auf den Rumpf.

Frachtaufnahme und Frachtabgabc erfolgen durch die Tür 124, wobei die Winden 104 dazu dienen, die Frachtbehälter durch die Tür hereinzuheben und um sie im Frachtraum nach hinten zu befördern. Da zwei Spuren zur 1 rachtaufnahme vorhanden sind, ist es möglich, ein überschüssiges Mindestgewicht des Luftschiffes einzuhalten, indem zuerst eine Spur entladen und dann beladen wird, worauf die Entladung und Beladung der anderen Spur erfolgt. Dadurch ist eine Spur immer mit Fracht versehen.

Infolge des überschüssigen Gesamtgewichtes kann das Luftschiff am Boden genauso wie ein mehrmotoriges Flugzeug manövrieren, wobei das Propellerlängsmoment für Wendemanöver verwendet wird. Ebenfalls kann eine Radsteuerung vorgesehen werden. Manövrieren mit Rückenwind und Drehungen um 180" lassen sich vermeiden, indem man nach hinten geht und das Luftschiff vom Hecksteuerstand 52 aus dirigiert. Eine solche Betriebsweise ist besonders bei starkem Wind zweckmäßig, wobei der Bug des Luftschiffes gegen den Wind und etwas nach unten gerichtet wird.

Das Luftschiff ist zum Starten und Landen auf vergleichsweise kurzen Start- und Landebahnen geeignet. Während die Motoren hochlaufen, wird das rückwärtige Fahrwerk zum Teil eingezogen und das vordere Fahrwerk weiter ausgefahren, um den Bug des Luftschiffes anzuheben. Mit diesem anfänglichen Anstellwinkel erzeugt das Luftschiff beim Starten ein wirksames Luftkissen, das die Räder schon bei mäßiger Geschwindigkeit weitgehend entlastet. Dieses Luftkissen verringert die Radreibung beträchtlich und ermöglicht es. auch bei voller Belastung schnell auf die Abhebgeschwindigkeit zn beschleunigen.

Da das Luftschiff ein symmetrisches Profil besitzt, wird während des Fluges der zum Erzeugen des Auftriebs erforderliche Anstellwinkel mit dem Höhenruder eingestellt.
Beim Landen schwebt das Luftschiff mit leicht angehobenem Bug aus, wobei der Bodeneffekt das Aufsetzen dämpft. Das Fahrwerk kann während der Landung so eingestellt werden, daß der Bug des Luftschiffes sicher nach unten geneigt ist.

Infolge der großen am Luftschiff angreifenden Trägheitskräfte ist es schwierig, die Achse des Luftschiffes während der Landung mit der Landebahn ausgerichtet zu halten. Da jedoch das Fahrwerk um vertikale Achsen frei schwenken kann, ist es nicht erforderlich, das Luftschiff mit der Landebahn genau auszurichten.

Die strukturelle Festigkeit des Luftschiffes hängt zum Teil vom Heliumdruck im Rumpf ab. Bei Luftschiffen von prinzipiell gleicher Konstruktion, jedoch mit kleineren Abmessungen, kann statt dessen mit Vorteil Luftdruck verwendet werden, wenngleich sich dadurch die Frachtaufnahmekapazität etwas verringert.

Offensichtlich lassen sich gemäß der Erfindung sehr große Luftschiffe beispielsweise mit über 300 m Länge bauen, die eine sehr großen Nutzlast und Reichweite besitzen, so daß sich auch sehr große Nutzlasten, bis zu 1000 Tonnen oder mehr, selbst über großen Strecken wirtschaftlich transportieren lassen. Die Wirtschaftlichkeit des Transports wird durch die kurze Bodenzeit des Luftschiffs noch weiter erhöht.
Durch die Wahl eines deltaförmigen Grundrisses kommt das aerodynamische Zentrum ziemlich genau in die Mitte des Luftschiffes, wodurch es möglich ist. die aerodynamische Stabilität des Schiffes so auszutrimmen, daß der wirksame Schwerkraftmittelpunkt vor dem aerodynamischen Zentrum liegt. Dies wird dadurch noch erleichtert, daß das aerostatische Auftriebszentrum ebenfalls im Bereich der Mitte des Luftschiffes liegt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Luftschiff mit kombiniertem aerodynamischen und aerostatischen Auftrieb, mit einem geschlossenen Rumpf, welcher ein Gas leichter als Luft enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es einen deltaförmigen Grundriß aufweist, welcher sich symmetrisch zu einer Ebene durch einen schmalen Bug an einer Ecke des Grundrisses und durch den Mittelpunkt des breiten Endes des Grundrisses gegenüber dem Bug erstreckt, im wesentlichen über seine gesamte Länge elliptische Querschnitte quer zu dieser Ebene aufweist, eine größte Höhe in der Ebene und senkrecht zur Flügeltiefe in der Ebene an einer Stelle entfernt vom breiten Ende und vom Bug vorgesehen ist, die elliptischen Querschnitte progressiv in der Breite senkrecht zu der Ebene zunehmen und ausgehend vom Querschnitt an der Stelle der maximalen Höhe in Richtung des breiten Endes progressiv in der Höhe abnehmen, und daß der Auftriebsmittelpunkt und der Druckpunkt ungefähr in der Mitte des Flugzeugs angeordnet sind und der Schwerpunkt der wirksamen Masse vor dem Druckpunkt liegt.

2. Luftschiff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größte Höhe zwischen 40 und 45% der Flügeltiefe vom Bug entfernt liegt, daß die Flügelstreckung zwischen 1 und 2 liegt, und daß der Schlankheitsgrad zwischen 1 und 4,5 liegt.

3. Luftschiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das breite Ende eine Hinterkante mit mehreren, im wesentlichen geraden Segmentstrecken darstellt, die mit einem Winkel von weniger als 180° aufeinanderstoßen, so daß eine konvexe Hinterkante entsteht.

4. Luftschiff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einer von mehreren Antriebsmotoren am Schnittpunkt zweier benachbarter Segmente angeordnet ist.

5. Luftschiff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Gasraum innerhalb des Rumpfes, ein Frachtabteil mit Wänden zum Trennen dessen Inneren vom Gasraum und mehrere flexible Zugelemente zum Aufhängen von Fracht im Frachtabteil, welche im Inneren des oberen Teils des Rumpfes befestigt sind.