Flytkompensation

Den statiska bärighet av luftskepp är inte konstant under en resa. Åtgärder måste därför vidtas för att kontrollera hissen och därmed flyghöjden, den så kallade hisskompensationen .

Olika effekter är ansvariga för förändringarna:

Luftskepp kan kompensera för dessa förändringar i lyft på flera sätt:

  • Användning av dynamisk lift eller downforce (se under: Dynamic lift )
  • Ökad flytkraft genom att frigöra ballast. Detta görs vanligtvis genom att dränera ballastvatten som är särskilt transporterat för detta ändamål. Med ballonger kastas ofta sand
  • Lyftreducering genom att släppa lyftgasen eller ta på ytterligare ballast
  • Genom att ändra tätheten hos lyftgasen genom en temperaturförändring (uppvärmning ökar, kylning minskar flytkraften) eller - endast i liten utsträckning - genom en tryckförändring (på grund av ballonnets i det styva luftskeppet och i området för den slaghöjd på utbuktande aerostater).

Flytförmåga genom bränsleförbrukning

Särskilt när det gäller de historiska stora luftskepp (särskilt i fallet med zeppeliner ) ägde man uppmärksamhet åt problemet med ökad flytkraft på grund av bränsleförbrukningen.

LZ 126 använde till exempel 23 000 kg bensin och 1 300 kg olja för överföringen från Friedrichshafen till Lakehurst (genomsnittlig förbrukning 290 kg / 100 km). Därför måste cirka 24 000 kubikmeter väte släppas innan landningen för att kunna landa med ett statiskt balanserat fartyg.

En resa från Frankfurt am Main till Lakehurst i ett luftskepp lika stor som Hindenburg förbrukade cirka 54 ton dieselolja . Detta motsvarar hissen som genereras av 48 000 kubikmeter väte. Om detta värde jämförs med den totala gasvolymen på nästan 200 000 m³, kan man se att detta utgör nästan en fjärdedel av den totala volymen. Denna mängd måste sedan ersättas med ny lyftgas på destinationsflygplatsen.

Flytkompensation

Zeppelin följde två strategier för att undvika att släppa ut lyftgasen:

  1. Användning av ett bränsle som hade samma densitet som luft och därför inte orsakar en ökning av bränsleförbrukningen.
  2. Få ballast under körning. Praktiskt taget handlade det om produktion av vatten som ballast.

Den Zeppelin NT har inte några särskilda anordningar för att kompensera för vinst i hissen på grund av bränsleförbrukningen. Å ena sidan kompenserar den för detta med en startvikt, som ligger ovanför hissen, så att en del av hissen genereras av motorerna under start och under flygning (dynamisk hiss). På samma sätt, om det blir lättare än luft under flygningen, kan det landa med hjälp av de vridbara motorerna och sedan ta upp ballast igen på marken. Den relativt lilla storleken och räckvidden på endast 900 kilometer (jämfört med de historiska zeppelinerna) gjorde det möjligt att avstå från ett ballastutsugssystem.

Kraftgas

Endast en gas kan användas som bränsle med en densitet som är lika med eller lika med luftens.

väte

Det har gjorts försök att bränna en del av vätgasbärgasen i motorerna som en bränslegas , till exempel i fallet med LZ 129. Försöken var emellertid inte särskilt framgångsrika, och denna möjlighet att minska hissen blev föråldrad med den avsedda användningen av helium som bärargas.

Kraftgas

Så kallad blå gas användes därför som bränslegas . Namnet blå gas går tillbaka till Augsburg-kemisten Hermann Blau , som först producerade blå gas i Augsburgs blågasfabrik i Auerstrasse 1905. Olika källor antyder att det är propan , butan eller en blandning som normalt är känd i form av flytande petroleumgas .

I Zeppelin-fallet användes emellertid en blandning av propylen , metan , eten , acetylen (= etyn ), butylen och väte.

LZ 127 "Graf Zeppelin" gjorde några resor med bensin. Tolv materialgasceller användes för detta, vilket kunde uppnå en total volym på upp till 30 000 kubikmeter. Detta belopp räckte för 100 timmars körning i marschfart. Bränsletankens volym var tillräcklig för maximalt 67 timmars körning. På långa resor transporterades bensin och motorgas i upp till 118 timmars körning eller en räckvidd på 13500 km. Volymen som upptogs av bränslegasen och därför inte var tillgänglig för vätgasbärgasen kunde användas, eftersom ingen ytterligare flytkraft behövdes för att det flytande bränslet skulle konsumeras.

Bränslegas testades också i US Navy. En 1464 m³ (51 700 ft³) kraftgasballong installerades på K-1 slagluftskeppet.

Återvinning av ballastvatten

Det fanns fyra vattenkällor i luftskeppsoperationer:

  • fuktighet
  • Nederbörd på kuvertet
  • Vattenförekomster på marken (hav, floder, sjöar, ...)
  • Vattenånga vid förbränningen sker av väte som finns i bränslet med syre i luften

Dagg och regnvatten i kuvertet

När det gäller luftskeppet LZ 127 "Graf Zeppelin" och LZ 129 "Hindenburg" fästes rännrännor på skrovet på försöksbasis för att samla regnvatten under resan och därmed fylla ballastvattentankarna. är mycket beroende av vädret och kan därför inte användas pålitligt.

Vattenabsorption från marken

Vatten från marken kan absorberas från överfyllda vattendrag som havet eller sjöarna.

År 1921 testades en ballastgenerator på Bodensjön med luftskeppet LZ 120 "Bodensee" och LZ 121 "Nordstern" innan luftskeppet måste levereras som reparationer. Dessa tester visade emellertid inte tillfredsställande resultat.

Process av kiselgel

Den kornformiga torkmedlet silikagel , torkad genom upphettning före användning, kan absorbera vatten från luftfuktigheten . Denna fysiska process ökar luftskeppets vikt. Detta förfarande testades vid LZ 129 Hindenburg men avvisades igen.

Kondens av avgaserna

Den mest lovande metoden för ballast återhämtning under körning är kondensation av de avgaser från motorer. Bränslen består vanligtvis av kolväten . När de förbränns produceras främst vatten (ånga) och koldioxid . Normalt släpps dessa förbränningsreaktionsprodukter ut i miljön genom avgaserna . Om avgaserna kyls ned kondenseras dock vattnet och kan samlas upp. I teorin kan mer massa vinnas på detta sätt än vad som går förlorat genom bränsleförbrukning. De viktigaste faktorerna som påverkar mängden vatten som kan erhållas är typen av bränsle (väteinnehåll) och luftfuktigheten.

Emellertid är komplexa avgaskylare nödvändiga för dessa processer . Under de första åren fanns det också problem med korrosion .

Ett system designat av Wilhelm Maybach på uppdrag av Graf Zeppelin testades på DELAG Zeppelin LZ 13 “Hansa” (1912–1916) . Försöken var dock otillfredsställande så att de för närvarande gavs upp igen.

ZR-1 USS Shenandoah (1923–1925), det första heliumfyllda styva luftskeppet, var enligt den amerikanska flottan det första luftskeppet där ballastvatten erhölls från kondensationen av avgaserna. När det gäller LZ 126 / ZR-3 USS Los Angeles ersattes vätelyftgasen med helium efter att fartyget anlände till USA. För att inte behöva tömma det dyrbara heliumet i onödan eftermonterades också ett system för återvinning av ballastvatten.

Vattnet ombord på luftskeppet (till exempel LZ 130) bör användas som servicevatten . ( Hindenburg , LZ 130 , USS Akron , Cargolifter CL160 , LoftyCruiser)

Förändring av temperaturen på bärargasen

Förändringar i lyftgastemperaturen jämfört med den omgivande luften resulterar i en ökning av lyften (lyftgasförvärmning) eller förlust av lyft (lyftgaskylning). Det tekniska genomförandet kräver mycket energi, eftersom gascellerna bara isoleras från omgivningen genom gascellväggen, ett lager av luft och luftskeppsskrovet .

I praktisk drift har emellertid denna process redan mer eller mindre medvetet tillämpats på nästan alla styva luftskepp genom att använda temperaturskillnaderna mellan dag och natt , miljön och luftskeppshangaren, liksom skillnaderna i de olika lagren av luft .

Bär gasförvärmning

För att kompensera för den högre startvikten experimenterade Zeppelin också med förvärmning av lyftgasen . Vid LZ 127 Graf Zeppelin sprängdes till exempel varm luft förbi gascellerna för att värma upp dem. Målet med förvärmningen var att få lyft för start. Gasen kunde sedan svalna igen under resan. Minskningen i hiss kompenserades först av dynamisk hiss. På destinationsflygplatsen förbrukades en stor del av bränslet och en statisk lyftförstärkning uppnåddes.

Den hybrida styva luftskeppsprototypen Aereon III (början av 1960-talet) hade propangasbrännare installerade inuti skroven för att kunna värma helium i gascellerna och därmed uppnå ett högre lyftvärde. Det fanns till och med tanken på uppvärmning och kylning för att uppnå en vågliknande flygprofil som också skulle möjliggöra framåtrörelse utan ytterligare framdrivning.

Varmluftsfartyg , som luftballonger, genererar all sin flytkraft genom uppvärmd luft, som också absorberar avgaserna från värmelågan. Du använder ingen speciell lyftgas.

Bärande gaskylning

Hittills har inga tekniska system för att bära gaskylning (hissreduktion) använts i luftskepp. Aereon III hade ventilationsflikar i det yttre skalet för att kunna kyla den tidigare uppvärmda lyftgasen med "ventilation". Med undantag för det tyska LoftyCruiser- projektet är inga specifika överväganden i denna riktning kända. Emellertid användes vädereffekter för att bibehålla en lägre temperatur i luftskeppet än i den omgivande luften. Så landade luftskepp mycket ofta på kvällen. Därför cirklade de ofta över landningsplatsen eller gjorde "omvägar" under infarten till sin destination.

På kvällen svalnar luften och med den lyfter gasen. Nära marken förblir dock luften varm längre eftersom marken släpper ut den värme den har absorberat under dagen. På detta sätt var det möjligt att landa i varmluftskikt med minskad flytkraft tack vare en svalare lyftgas. Om detta inte var möjligt eller om hissen fortfarande var högre än fartygets vikt, måste den återstående skillnaden i hiss kompenseras med dynamisk downforce. Dessutom släpptes rep med vilket fartyget drogs till marken. Detta gjordes av hållteamet, men det gjordes också försök med motordrivna vinschar ( t.ex. LZ 130 ) för att minska personalbehovet. Fartyget förtöjdes sedan på marken och vägdes omedelbart ned med ballast. Naturligtvis kan lyftgas också släppas.

Andra former av framdrivning

Ett annat sätt att undvika förbrukning av bränsle och de problem som uppstår med det är helt enkelt att göra det utan att använda andra energiformer.

  • Solens luftskepp lagrar energin i ackumulatorer. Deras massa förändras därför inte.
  • Det fanns också olika begrepp som använde kärnreaktorer som drivkälla . De är främst från 1960- / 70-talet och kom inte längre än ritbordet.
  • En annan möjlighet är att förse luftskeppet med energi från marken, till exempel med mikrovågor . En sådan luftskeppsmodell med en längd på 17,5 m och en 10 kW-stråle utvecklades och testades praktiskt taget av Onda i Japan 1995 ( HALROP ).

Se även

Litteratur och källor

  • F. Sturm, G. Molt: Ballastvattenproduktion i luftskeppet LZ 130 "Graf Zeppelin" VDI-Zeitschrift Vol. 83, nr 15, 15 april 1939 (som omtryck i "The Great Zeppelins" ISBN 3-540-21170 -5 )
  • Organisatorisk Hubris - Rise and Fall of a Celebrity Firm med exempel från CargoLifter AG Inledningsavhandling för att erhålla den akademiska graden doktor i ekonomi från institutionen för ekonomi vid det fria universitetet i Berlin; Diplom-Kaufmann Philipp Hermanns; Disputationsdag: 16 november 2012. Upplaga: Kölner Wissenschaftsverlag, ISBN 978-3-942720-33-5 . Se bland annat: Bilaga E9 "Oupplösta tekniska principfrågor i CL-160-projektet"; tillgänglig online som PDF på: [1] ; senast öppnat den 3 juli 2015.

webb-länkar

Individuella bevis

  1. ↑ Kite Balloons to Airships ... Marinens lättare än luftupplevelse; (Edition on 75 Years of US Naval Aviation); Publicerad av biträdande chef för marinoperationer (Air Warfare) och befälhavaren, Naval Air Systems Command, Washington, DC, redigerad av Roy A. Grossnick, designad av Charles Cooney, US Government Printing Office: 1983-187-029; Sida 34
  2. ^ A b Douglas H. Robinson: Rigid-airship Venture: Detaljer om den högst oortodoxa "Aereon III" . I: Flight International . 82, nr 2797, 18 oktober 1962, s. 648, 650.