Oppdriftskompensasjon

Den statiske oppdriften til luftskip er ikke konstant under en reise. Det må derfor iverksettes tiltak for å kontrollere heisen og dermed flyhøyden, den såkalte heiskompensasjonen .

Ulike effekter er ansvarlige for endringene:

Luftskip kan kompensere for disse endringene i løft på flere måter:

  • Bruk av dynamisk løft eller downforce (se under: Dynamisk løft )
  • Økt oppdrift ved å slippe ballast. Dette gjøres vanligvis ved å tappe ballastvann som er spesielt fraktet for dette formålet. Med ballonger kastes ofte sand
  • Løftreduksjon ved å slippe løftegassen eller ta på ekstra ballast
  • Ved å endre tettheten til løftegassen gjennom temperaturendring (oppvarming øker, kjøling reduserer oppdriften) eller - bare i liten grad - gjennom trykkendring (på grunn av ballonnetter i det stive luftskipet og i området den innvirkning høyde på svulmende Luftfartøy lettere).

Oppdrift gjennom drivstofforbruk

Spesielt når det gjelder de historiske store luftskipene (spesielt i tilfelle zeppeliner ), ble det lagt vekt på problemet med å øke oppdriften på grunn av forbruk av drivstoff.

LZ 126 brukte for eksempel 23.000 kg bensin og 1300 kg olje til overføringen fra Friedrichshafen til Lakehurst (gjennomsnittlig forbruk 290 kg / 100 km). Derfor måtte omtrent 24.000 kubikkmeter hydrogen frigjøres før landing for å kunne lande med et statisk balansert skip.

En tur fra Frankfurt am Main til Lakehurst i et luftskip på størrelse med Hindenburg forbrukte rundt 54 tonn dieselolje . Dette tilsvarer heisen generert av 48 000 kubikkmeter hydrogen. Hvis denne verdien sammenlignes med det totale gassvolumet på nesten 200 000 m³, kan det sees at dette utgjør nesten en fjerdedel av det totale volumet. Dette beløpet måtte deretter erstattes med ny løftegass på destinasjonsflyplassen.

Oppdriftskompensasjon

Zeppelin fulgte to strategier for å unngå å slippe løftegassen:

  1. Bruk av drivstoff som hadde samme tetthet som luft og derfor ikke medfører økning i drivstofforbruk.
  2. Få ballast under kjøring. Praktisk sett handlet det om produksjon av vann som ballast.

Den Zeppelin NT ikke har noen spesielle enheter for å kompensere for gevinst i heisen på grunn av drivstofforbruket. På den ene siden kompenserer den for dette med en startvekt, som er over heisen, slik at en del av heisen genereres av motorene under start og under flyging (dynamisk løft). På samme måte, hvis det blir lettere enn luft under flyturen, kan det lande ved hjelp av svingbare motorer og deretter ta opp ballast igjen på bakken. Den relativt lille størrelsen og en rekkevidde på bare 900 kilometer (sammenlignet med de historiske zeppelinerne) gjorde det mulig å dispensere med et ballastuttrekkingssystem.

Kraft gass

Bare en gass kan brukes som drivstoff med en densitet som er lik eller lik luftens.

hydrogen

Det har vært forsøk på å forbrenne en del av hydrogenbærergassen i motorene som drivstoffgass , for eksempel i tilfelle av LZ 129. Forsøkene var imidlertid ikke veldig vellykkede, og denne muligheten for å redusere heisen ble foreldet med den tiltenkte bruken av helium som bærergass.

Kraft gass

Såkalt blå gass ​​ble derfor brukt som drivstoffgass . Navnet blå gass går tilbake til Augsburg-kjemikeren Hermann Blau , som først produserte blå gass ​​i Augsburgs blågassfabrikk i Auerstrasse i 1905. Ulike kilder antyder at det er propan , butan eller en blanding som normalt er kjent i form av flytende petroleumsgass .

I Zeppelin-saken ble det imidlertid brukt en blanding av propylen , metan , eten , acetylen (= etyn ), butylen og hydrogen.

LZ 127 "Graf Zeppelin" gjorde noen turer med bensin. Tolv materielle gassceller ble brukt til dette, som kunne oppnå et totalt volum på opptil 30 000 kubikkmeter. Dette beløpet var nok til 100 timers kjøring i marsjfart. Drivstofftankvolumet var tilstrekkelig for maksimalt 67 timers kjøring. På lange reiser ble det ført tilførsel av bensin og motorgass i opptil 118 timers kjøring eller en rekkevidde på 13500 km. Volumet som ble tatt opp av drivstoffgassen og derfor ikke var tilgjengelig for hydrogenbærergassen, kunne brukes, siden det ikke måtte tilveiebringes ekstra oppdrift for at det flytende drivstoffet skulle forbrukes.

Drivstoffgass ble også testet i den amerikanske marinen. En kraftig gassballong med 1464 m³ (51.700 ft³) ble installert på K-1-luftskipet.

Utvinning av ballastvann

Det var fire vannkilder i luftskipsoperasjoner:

  • luftfuktighet
  • Nedbør på konvolutten
  • Vannmasser på bakken (sjø, elver, innsjøer, ...)
  • Vanndamp i forbrenningen oppstår av hydrogenet i drivstoffet med oksygen i luften

Dugg og regnvann fra konvolutten

Når det gjelder luftskipene LZ 127 "Graf Zeppelin" og LZ 129 "Hindenburg" , ble det på en prøvebunn festet takrenner til skroget for å samle regnvann under reisen og dermed fylle ballastvannstankene. er veldig avhengig av været og kan derfor ikke brukes pålitelig.

Vannabsorpsjon fra bakken

Vann fra bakken kan absorberes fra overfylte vannmasser som hav eller innsjøer.

I 1921 ble en ballastgenerator testet på Bodensjøen med luftskipene LZ 120 "Bodensee" og LZ 121 "Nordstern" før luftskipene måtte leveres som reparasjoner. Imidlertid viste disse testene ikke tilfredsstillende resultater.

Silikagel-prosess

Det granulære tørkemiddel silica gel, ble tørket ved oppvarming før bruk, kan absorbere vann fra luftfuktigheten . Denne fysiske prosessen øker vekten av luftskipet. Denne prosedyren ble testet på LZ 129 Hindenburg , men ble avvist på nytt.

Kondens av eksosgassene

Den mest lovende metode for utvinning ballast under kjøring er den kondensasjon av de avgasser fra motorer. Drivstoff består vanligvis av hydrokarboner . Når de blir brent, produseres hovedsakelig vann (damp) og karbondioksid . Normalt slippes disse forbrenningsreaksjonsproduktene ut i miljøet gjennom eksosen . Imidlertid, hvis avgassene blir avkjølt, kondenserer vannet og kan samles opp. I teorien kan man oppnå mer masse på denne måten enn det som går tapt gjennom drivstofforbruk. De viktigste påvirkningsfaktorene for mengden vann som kan oppnås er typen drivstoff som brukes (hydrogeninnhold) og fuktigheten.

Imidlertid er komplekse avgasskjølere nødvendige for disse prosessene . De første årene var det også problemer med korrosjon .

Et system designet av Wilhelm Maybach på vegne av Graf Zeppelin ble testet på DELAG Zeppelin LZ 13 “Hansa” (1912–1916) . Forsøkene var imidlertid utilfredsstillende, slik at de foreløpig ble gitt opp igjen.

ZR-1 USS Shenandoah (1923–1925), det første heliumfylte stive luftskipet, var ifølge US Navy det første luftskipet der ballastvann ble oppnådd fra kondensasjonen av eksosgassene. I tilfelle av LZ 126 / ZR-3 USS Los Angeles ble hydrogenløftgassen erstattet av helium etter at skipet ankom USA. For ikke å måtte tømme det dyrebare heliumet unødvendig, ble det også ettermontert et ballastvanngjenvinningssystem.

Vannet om bord i luftskipet (for eksempel LZ 130) skal brukes som servicevann . ( Hindenburg , LZ 130 , USS Akron , Cargolifter CL160 , LoftyCruiser)

Endring i temperatur på bærergassen

Endringer i heisegasstemperaturen sammenlignet med den omgivende luften resulterer i en økning i løft (heisgass forvarming) eller tap av heis (løftgass kjøling). Den tekniske implementeringen krever mye energi, ettersom gasscellene bare isoleres fra miljøet av gasscelleveggen, et lag med luft og luftskipsskroget .

I praktisk drift har denne prosessen imidlertid allerede blitt brukt mer eller mindre bevisst på nesten alle stive luftskip ved å benytte seg av temperaturforskjellene mellom dag og natt , miljøet og luftskiphangaren, så vel som forskjellene i de forskjellige lagene av luft .

Bære gass forvarming

For å kompensere for høyere startvekt eksperimenterte Zeppelin også med forvarming av løftegassen . På LZ 127 Graf Zeppelin ble det for eksempel blåst varm luft forbi gasscellene for å varme dem opp. Målet med forvarmingen var å få løft for start. Gassen kunne deretter avkjøles igjen under reisen. Nedgangen i heisen ble først kompensert med dynamisk løft. På destinasjonsflyplassen ble en stor del av drivstoffet brukt opp og en statisk løftforsterkning ble oppnådd.

Den hybride stive luftskipprototypen Aereon III (tidlig på 1960-tallet) hadde propan gassbrennere installert inne i skroget for å kunne varme opp helium i gasscellene og dermed oppnå en høyere løfteverdi. Det var til og med ideen om oppvarming og kjøling for å oppnå en bølgelignende flyprofil som også skulle muliggjøre bevegelse fremover uten ekstra fremdrift.

Varmluftskip , som varmluftsballonger, genererer all oppdrift gjennom oppvarmet luft, som også absorberer eksos fra varmeflammen. Du bruker ingen spesiell løftegass.

Bærer gasskjøling

Så langt har ingen tekniske systemer for bæring av gasskjøling (løftreduksjon) blitt brukt i luftskip. Aereon III hadde ventilasjonsklaffer i det ytre skallet for å kunne avkjøle den tidligere oppvarmede løftegassen med "ventilasjon". Med unntak av det tyske LoftyCruiser- prosjektet er det ikke kjent noen spesifikke hensyn i denne retningen. Imidlertid ble væreffekter brukt for å opprettholde en lavere temperatur i luftskipet enn i luften rundt. Så luftskip landet veldig ofte om kvelden. Det er derfor de ofte sirklet over landingsstedet eller gjorde "omveier" under tilnærmingen til destinasjonen.

Om kveldstiden kjøler luften seg ned og med den løftegassen. I nærheten av bakken forblir imidlertid luften varm lenger fordi bakken frigjør varmen den har absorbert i løpet av dagen. På denne måten var det mulig å lande i varmluftslag med redusert oppdrift takket være en kjøligere løftegass. Hvis dette ikke var mulig, eller hvis heisen fortsatt var høyere enn vekten på skipet, måtte den gjenværende forskjellen i heis kompenseres med dynamisk nedstyrke. Videre ble tau kastet som skipet ble trukket til bakken med. Dette ble gjort av holdelagene, men det ble også forsøkt med motordrevne vinsjer ( f.eks. LZ 130 ) for å redusere behovet for personell. Skipet ble deretter fortøyd på bakken og umiddelbart vektet med ballast. Selvfølgelig kan løftegass også frigjøres.

Andre former for fremdrift

En annen måte å unngå forbruk av drivstoff og problemene som oppstår med det, er rett og slett å gjøre uten det og bruke andre former for energi.

  • Solskips lagrer energien i akkumulatorer. Massen deres endres derfor ikke.
  • Det var også forskjellige konsepter som brukte kjernefysiske reaktorer som drivkilde . De er hovedsakelig fra 1960- / 70-tallet og kom ikke utover tegnebrettet.
  • En annen mulighet er å forsyne luftskipet med energi fra bakken, for eksempel med mikrobølger . En slik luftskipsmodell med en lengde på 17,5 m og en 10 kW bjelke ble utviklet og praktisk talt testet av Onda i Japan i 1995 ( HALROP ).

Se også

Litteratur og kilder

  • F. Sturm, G. Molt: Ballastvannproduksjon i luftskipet LZ 130 "Graf Zeppelin" VDI-Zeitschrift Vol. 83, nr. 15, 15. april 1939 (som opptrykk i "The Great Zeppelins" ISBN 3-540-21170 -5 )
  • Organizational Hubris - Rise and Fall of a Celebrity Firm ved hjelp av eksemplet fra CargoLifter AG Inaugurell avhandling for å oppnå den akademiske graden doktor i økonomi fra Institutt for økonomi ved det frie universitetet i Berlin; Diplom-Kaufmann Philipp Hermanns; Disputasedag: 16. november 2012. Trykkutgave: Kölner Wissenschaftsverlag, ISBN 978-3-942720-33-5 . Se blant annet: Vedlegg E9 "Uavklarte tekniske prinsippspørsmål i CL-160-prosjektet"; tilgjengelig online som PDF på: [1] ; sist åpnet 3. juli 2015.

weblenker

Individuelle bevis

  1. ↑ Drage ballonger til luftskip ... Marinens lysere enn luft opplevelse; (Utgave om 75 år med US Naval Aviation); Publisert av nestleder for sjøoperasjoner (Air Warfare) og sjefen, Naval Air Systems Command, Washington, DC, redigert av Roy A. Grossnick, designet av Charles Cooney, US Government Printing Office: 1983-187-029; Side 34
  2. ^ A b Douglas H. Robinson: Rigid-airship Venture: Detaljer om den svært uortodokse "Aereon III" . I: Flight International . 82, nr. 2797, 18. oktober 1962, s. 648, 650.