DE4204962A1

DE4204962A1 - Combined drive for rigidly constructed airship - involves at least one motor gondola and casing of ship body provided in upper area with solar cell modules

Info

Publication number: DE4204962A1
Application number: DE19924204962
Authority: DE
Inventors: Harald Schmidt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1992-02-19
Publication date: 1993-08-26

Abstract

The motor gondolas apart from IC engines have electric motors directly or indirectly fed from the solar cells (1). The solar cells are formed as solar sheets, fixed to ultra-light plastics modules(2). The plastics modules have helium-filled gas chambers (5), made from hard foam. The plastics modules(5) consists of honeycomb-shaped gastight helium chambers. In a motor gondola an IC engine with an electromotor in tandem is installed, which act on the airscrew shaft. USE/ADVANTAGE - A rigid airship whose degree of effect and stability are improved in relation to known models, using a dual motor system, one motor being fed from incorporated solar cells.

Description

Kombinierter Antrieb für ein Luftschiff in starrer Bauweise mit mindestens einer Motorgondel.Combined drive for an airship in rigid construction with at least one engine nacelle.

Bereits im Jahre 1783 erfolgte der erste Ballonflug mittels Heißluft und wenig später bereits mit Wasserstoffgas als Füll- und Auftriebsmittel. Die höchste Entwicklungsstufe des ange triebenen Ballons war im Jahre 1910 erreicht, als Deutschland den Handelsluftschiffverkehr einführte. Die Entwicklung der Luftschiffahrt wurde in den dreißiger Jahren mit großem Erfolg intensiviert. Die berühmten Luftschiffe "Graf Zeppelin" mit einer Länge von 236 m und das 1936 vom Stapel gelassene Luftschiff "Hindenburg" mit einer Länge von 245 m führten regelmäßig Atlantiküberquerungen durch. Diese waren als Starrluftschiffe konzipiert, wobei ein starrer Metallrahmen mehrere mit Wasserstoff gefüllte Ballons umgab. Das Luftschiff "Hindenburg" hatte Doppelkabinen für 72 Passagiere, einen Eßsalon, eine Bar und einen Gesellschaftsraum mit einem großen Flügel, außerdem Promenaden für den Spaziergang um das Deck. Dies zeigt die Leistungsfähigkeit des Prinzips eines starren Luftschiffes. Der Absturz der "Hindenburg" in den USA und der zweite Weltkrieg beendeten die Entwicklung des Luftschiffbaus.The first balloon flight took place in 1783 Hot air and a little later with hydrogen gas as the filling and buoyant. The highest level of development of the inflated balloons was reached in 1910 when Germany introduced commercial airship traffic. The development of the Airship was very successful in the 1930s intensified. The famous airships "Graf Zeppelin" with 236 m long and launched in 1936 Airship "Hindenburg" with a length of 245 m regular Atlantic crossings. These were as Rigid airships designed using a rigid metal frame surrounded several balloons filled with hydrogen. The airship "Hindenburg" had double cabins for 72 passengers, one Dining room, bar and common room with a large one Grand pianos and promenades for walking around the deck. This shows the effectiveness of the principle of a rigid Airship. The crash of the "Hindenburg" in the USA and the World War II ended the development of airship construction.

Für Beobachtungs- und Aufklärungszwecke wurden während des Krieges in den USA nichtstarre Luftschiffe geringer Größe entwickelt, welche auch in der Bundesrepublik heute wieder hergestellt werden und vorzugsweise für Werbezwecke mit großem Erfolg eingesetzt werden.For observation and educational purposes, during the War in the United States non-rigid airships of small size developed, which also in the Federal Republic again today be produced and preferably for advertising purposes with large Success.

Der Individualverkehr auf den Straßen zeigt bereits seine Grenzen und der Luftverkehr, der mit Großraumflugzeugen in großen Höhen stattfindet, bewirkt erhebliche Umweltschäden, deren Ausmaße noch nicht voll erkannt sind und bisher nur angedeutet werden. Individual traffic on the streets is already showing its Borders and air traffic with wide-body aircraft in takes place at great heights, causes considerable environmental damage, the dimensions of which have not yet been fully recognized and so far only be hinted at.

Schnelle Verkehrsflugzeuge benötigen für Start und Landung entsprechend lange Rollbahnen und dementsprechend weiträumig sind auch die von den startenden und landenden Maschinen erzeugten Störungen der Bevölkerung.Fast commercial aircraft need for takeoff and landing correspondingly long runways and accordingly spacious are also those from the take-off and landing machines generated disturbances in the population.

Zur Zeit werden nichtstarre Luftschiffe mit einem Gas fassungsvermögen von 7200 m³ gebaut, die von zwei 210 PS starken Motoren angetrieben werden und damit Geschwindigkeiten bis zu 100 Km/h erreichen. Diese relativ kleinen Luftschiffe eignen sich für Überwachungen und Beobachtungen aller Art, also beispielsweise Verkehrsüberwachungen, Gewässerüber wachung, Rettungsdienste, insbesondere Seenotdienste, aber auch für Vermessungsarbeiten und Luftaufnahmen sind diese kleinen Lufschiffe geeignet.Non-rigid airships with a gas capacity of 7200 m ³ are currently being built, which are powered by two 210 HP engines and can reach speeds of up to 100 km / h. These relatively small airships are suitable for surveillance and observation of all kinds, for example traffic surveillance, water surveillance, rescue services, especially emergency services, but these small airships are also suitable for surveying and aerial photography.

Größere Schiffe eignen sich auch für Gütertransporte in entlegene und unzugängliche Gebiete.Larger ships are also suitable for the transportation of goods in remote and inaccessible areas.

Es zeigt sich, daß für viele Transportprobleme und für be sondere Aufgaben Luftschiffe besonders geeignet sind. Hierzu zählt die Eigenschaft über dem Boden und relativ zu ihm stehen bleiben zu können, der geringe Platzbedarf für Start und Landung und ein wirtschaftlicher Auftrieb und Antrieb. So läßt sich das absolut sichere Auftriebsmittel Helium im Vergleich zu den dreißiger Jahren preisgünstig gewinnen und es sind auch leichte Stoffe bekannt, welche eine ausreichende Dichtigkeit gegen das Entweichen von Helium aufweisen.It turns out that for many transport problems and for be special tasks airships are particularly suitable. For this counts the property above the ground and standing relative to it to be able to stay, the small space requirement for start and Landing and an economic boost and drive. So lets the absolutely safe buoyant helium in comparison win inexpensively to the thirties and there are too known light fabrics, which have sufficient tightness against the escape of helium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Mittel anzugeben, durch welche der Wirkungsgrad eines Luftschiffes und die Stabilität seines Traggerüstes oder Gerippes verbessert wird. Wesentlich hierfür ist das Verhältnis der möglichen Nutzlast zum Eigengewicht. Zum Eigenwicht zählt hierbei auch das Gewicht des mitzuführenden Treibstoffes, welches bei Aufrecht erhaltung der Antriebsleistung und der Reichweite möglichst gering zu halten ist. The invention has for its object to provide means through which the efficiency of an airship and the Stability of its supporting structure or framework is improved. The ratio of the possible payload is essential for this to own weight. This is also part of the weight Weight of the fuel to be carried, which when upright preservation of drive power and range as far as possible is to be kept low.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß die Außenfläche der Hülle des Luftschiffkörpers mindestens in ihrem oberen Bereich mit Solarzellen versehen ist, und die Motorgondeln neben Verbrennungsmotoren von den Solarzellen direkt oder indirekt gespeiste Elektromotoren aufweisen.According to the invention, this object is achieved by that the outer surface of the envelope of the airship body at least is provided with solar cells in its upper area, and the Motor gondolas next to internal combustion engines from the solar cells have directly or indirectly powered electric motors.

Nach der Erfindung sind die Solarzellen vorzugsweise als Solarfolien ausgebildet, welche auf ultraleichten Kunst stoffmodulen befestigt sind. Hierdurch lassen sich große Flächen überdecken.According to the invention, the solar cells are preferably as Solar foils designed on ultra light art fabric modules are attached. This allows large Cover areas.

Um Folien und Zellen mit einem möglichst geringen Gewicht herzustellen, weisen die Kunststoffmodule mit Helium gefüllte Gaskammern auf, wodurch jede Zelle mit einem entsprechenden Auftrieb ausgerüstet ist. Hierfür lassen sich verschiedene Ausbildungsformen darstellen.To keep foils and cells as light as possible manufacture, the plastic modules have helium filled Gas chambers open, creating each cell with a corresponding one Buoyancy is equipped. Various can be used for this Represent training forms.

So bestehen in einer Ausbildungsform der Erfindung die Gas kammern der Kunststoffmodule aus hartem Schaumstoff. Die Kunststoffmodule können ferner als wabenförmige gasdichte Heliumkammern ausgebildet sein.So in one embodiment of the invention, the gas chambers of the plastic modules made of hard foam. The Plastic modules can also be used as honeycomb gas-tight Helium chambers to be formed.

In Weiterbildung der Erfindung ist in einer Motorgondel eine Verbrennungsmaschine mit einem Elektromotor als Tandem kom biniert, welche auf eine Luftschraubenwelle wirken. Der Elek tromotor ist hierbei vorteilhaft als Generator umschaltbar und zwischen Verbrennungsmaschine und Elektromotor/Generator ist eine Kupplung angeordnet.In a further development of the invention, a Internal combustion engine with an electric motor as a tandem com which act on a propeller shaft. The elec tromotor can advantageously be switched as a generator and between internal combustion engine and electric motor / generator a clutch arranged.

Nach der Erfindung sind mehrere Motorgondeln vorhanden, welche miteinander elektrisch vernetzt sind, so daß die aus den Solarzellen erzeugte elektrische Energie auf die Elektromoto ren nach Wunsch und Anforderung verteilbar ist.According to the invention, there are several engine nacelles, which are electrically networked with each other, so that from the Solar cells generated electrical energy on the electric motor can be distributed as desired and requirement.

Hierdurch läßt sich die Manöverierfähigkeit des Luftschiffes wesentlich verbessern, da jede Luftschraube sehr leicht unterschiedliche Drehzahlen annehmen kann. This allows the airship to maneuver significantly improve since each propeller is very light can assume different speeds.

Die Verbrennungsmaschinen sind in an sich bekannter Weise als Dieselmotoren ausgebildet, welche mit unterschiedlichen Brennstoffen betreibbar sind, beispielsweise mit Alkohol, Rapsöl, Dieselöl oder dergleichen.The internal combustion engines are in a manner known per se Diesel engines designed with different Fuels can be operated, for example with alcohol, Rapeseed oil, diesel oil or the like.

Die genormten Solarmodule sind in Weiterbildung der Erfindung durch Steck- oder Klemmverschlüsse am Luftschiffgerippe befestigt.The standardized solar modules are a further development of the invention by plug or clamp closures on the airship frame attached.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen:The invention is described in more detail with reference to the drawings. Here show:

Fig. 1 einen Teil eines Traggerüstes des Luftschiff körpers in schematischer Darstellung und Fig. 1 shows a part of a supporting structure of the airship body in a schematic representation

Fig. 2 einen Solarmodul in schematischer Darstellung. Fig. 2 shows a solar module in a schematic representation.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil des Traggerüsts 8 eines Luft schiffes. Die Außenflächen 6 des Luftschiffes sind mit Solar modulen 7 rasterförmig abgedeckt, welche mit dem Traggerüst 8 verbunden sind. Fig. 1 shows a part of the support structure 8 of an airship. The outer surfaces 6 of the airship are grid-like covered with solar modules 7 , which are connected to the support structure 8 .

Aus der Fig. 2 geht der Aufbau eines Solarmoduls 7 hervor. Ein Gerippe 2 aus leichtem Material, beispielsweise Kunst stoff, bildet einen Tragrahmen zur Aufnahme einer Bläh-Mem brane 3 und einer Heliumkammer 5. In dem Gerippe 2 sind zur Vermeidung von Druckunterschieden im Modul Durchströmungs kanäle vorgesehen. Der gesamte Rahmen des Moduls ist von einer Kunststoffabdeckung mit Solarzellen 1 in Form einer Folie überzogen. Ein Sicherungsventil 4 tritt im Notfall, d. h. bei Abriß eines Moduls aus der Befestigung des Luftschiffgerippes in Funktion und öffnet die ihm zugeordneten Heliumzellen jeweils eines Moduls, so daß es keinen eigenen Auftrieb mehr aufweist, bzw. diesen verliert. Im Falle einer äußeren Beschä digung kann es vorkommen, daß sich Module aus ihrer Veranke rung reißen. Hierbei müssen sie ihren eigenen Auftrieb un mittelbar verlieren, um keine Gefährdung des Luftverkehrs zu bilden.From Fig. 2, the structure is a solar module forth. 7 A skeleton 2 made of light material, for example plastic, forms a supporting frame for receiving an expansion membrane 3 and a helium chamber 5 . Flow channels are provided in the frame 2 to avoid pressure differences in the module. The entire frame of the module is covered by a plastic cover with solar cells 1 in the form of a film. A safety valve 4 comes into operation in an emergency, ie when a module is torn from the fastening of the airship frame and opens the helium cells assigned to it in each case so that it no longer has its own buoyancy or loses it. In the event of external damage, modules may tear out of their anchorage. In doing so, they must immediately lose their own buoyancy so as not to endanger air traffic.

Die Helium-Solar-Module nehmen somit die empfindliche Solarfo lie auf und bilden für diese ein Trag- und Stützgerüst, welches in einfacher Weise mit dem Gerippe des Luftschiffes befestigt ist. Damit aber stabilisieren sie gleichzeitig das gesamte Luftschiffgerippe, da sie als stützende Elemente zwischen den Haupt- und Hilfsringen wirken. Hierdurch werden höhere Geschwindigkeiten möglich und das Luftschiff wird gegen harte Windböen von seiner Seite weniger empfindlich. Es lassen sich damit aber auch von der Kreisquerschnittsform abweichende Querschnitts-und Längsformen realisieren, beispielsweise eine Tragflügelform und/oder eine Wulstform. Dadurch ergeben sich bessere Anpassungsmöglichkeiten an die von der Strömungs technik geforderten Außenformen.The helium solar modules thus take the sensitive Solarfo lay on and form a support and support structure for them, which is simple with the skeleton of the airship is attached. But at the same time they stabilize it entire airship skeletons as they serve as supporting elements act between the main and auxiliary rings. This will higher speeds possible and the airship will be counter hard gusts of wind from his side less sensitive. Leave it but also deviates from the circular cross-sectional shape Realize cross-sectional and longitudinal shapes, for example one Wing shape and / or a bead shape. This results in better adaptability to that of the flow technically required external forms.

Die Solar-Module werden aus ultraleichtem Kunststoff gefertigt und ihre Abmessungen sowie ihr Volumen hängen vom jeweiligen Luftschifftyp und vom Gewicht der Solarfolie und des Kunst stoffes ab. Die Gasfüllung eines jeden Moduls besteht, wie ausgeführt, aus Heliumgas. Je nach den verwendeten Materialien und ihren Gewichten wird ein Eigenauftrieb bis auf etwa 500 m über dem Meeresspiegel angestrebt.The solar modules are made of ultra-light plastic and their dimensions and volume depend on the respective Airship type and weight of solar film and art fabric. The gas filling of each module consists of how executed from helium gas. Depending on the materials used and their weights become self-buoyant up to about 500 aimed at above sea level.

Claims

1. Combined drive for an airship in rigid construction, with at least one engine nacelle, characterized in that the outer surface ( 6 ) of the shell of the airship body is provided at least in its upper region with solar cell modules ( 7 ), and the engine nacelles in addition to internal combustion engines the solar cells ( 1 ) have directly or indirectly powered electric motors.

2. Drive according to claim 1, characterized in that the solar cells ( 1 ) are ausgebil det as a solar film or solar films, which are attached to ultralight plastic modules ( 2 ).

3. Drive according to claim 1 or 2, characterized in that the plastic modules ( 2 ) with helium-filled gas chambers ( 5 ).

4. Drive according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the gas chambers ( 5 ) of the plastic modules ( 2 ) consist of hard foam.

5. Drive according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the plastic modules ( 5 ) have honeycomb gas-tight helium chambers.

6. Drive according to claim 1 or one of the preceding Claims, characterized in that in an engine nacelle an internal combustion engine with an electric motor combined as a tandem, which on a propeller wave.

7. Drive according to claim 1 or 6, characterized in that the electric motor can be switched as a generator and between internal combustion engine and electric motor / generator a clutch is arranged.

8. Drive according to claim 1 or one of the preceding Claims, characterized in that several engines gondolas are available, which are electrically connected to each other are networked so that the generated from the solar cells electrical energy to the electric motors as desired and requirement is redistributable.

9. Drive according to claim 1 or one of the preceding Claims, characterized in that the burns are designed as diesel engines, which can be operated with different fuels.

10. Drive according to claim 1 or one of the preceding claims, characterized in that the standardized solar modules ( 7 ) are fastened by plug or clamp closures on the airship frame.