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Dokumentenidentifikation DE202007007724U1 18.10.2007
Titel Luftfahrzeug, das leichter ist als die umgebende Luft
Anmelder Saraceno, Thomas, 60329 Frankfurt, DE
Vertreter Beyer & Jochem Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 202007007724
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 18.10.2007
Registration date 13.09.2007
Application date from patent application 31.05.2007
IPC-Hauptklasse B64B 1/04(2006.01)A, F, I, 20070531, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B64B 1/54(2006.01)A, L, I, 20070531, B, H, DE   B64B 1/58(2006.01)A, L, I, 20070531, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Luftfahrzeug mit einem bestimmten Volumen und Gewicht, das leichter ist als dasselbe Volumen umgebender Luft, bestehend aus miteinander verbundenen, ballonartigen Auftriebskörpern, die einen inneren Raum begrenzen, der größer ist als das Volumen eines einzelnen Auftriebskörpers.

Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Luftfahrzeug, das nach Art von Fesselballons, frei fliegenden Ballons und Zeppelinen den erforderlichen Auftrieb dadurch erhält, dass es bei einem bestimmten Volumen ein Gewicht hat, das leichter ist als dasselbe (das verdrängte) Volumen umgebender Luft. Es sind auch bereits Überlegungen angestellt worden, ein derartiges Luftfahrzeug aus mehreren miteinander verbundenen, ballonartigen Auftriebskörpern herzustellen, die ein Gas enthalten, das leichter ist als die umgebende Luft und einen inneren Raum begrenzen, der größer ist als das Volumen eines einzelnen Auftriebskörpers. Die aus den Auftriebskörpern bestehende Einheit hat jedoch normalerweise eine sehr instabile Form.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Luftfahrzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, das auch unter wechselnden Belastungen, z. B. durch Wind und Fracht, seine vorbestimmte Form im wesentlichen konstant beibehält.

Vorstehende Aufgabe wird erfindunsgemäß dadurch gelöst, dass der innere Raum einen Spannkern enthält, an dem Spannseile und/oder Speichen verankert sind, die an die Auftriebskörper umgebenden Netzen angreifen und die Auftriebskörper miteinander verspannen.

Das neu vorgeschlagene Luftfahrzeug kann selbst bei großem Gesamtvolumen kostengünstig aus einer Vielzahl kleiner Auftriebskörper zusammengesetzt werden und behält dennoch in gleicher Weise wie z. B. ein Zeppelin unter wechselnder Last seine vorbestimmte Form, weil die einzelnen Auftriebskörper durch die Spannseile und/oder Speichen mit Bezug auf den Spannkern radial fixiert sind und durch gegenseitigen Andruck infolge ihres Innendrucks fest gegen die jeweils benachbarten Auftriebskörper angepresst, also insgesamt miteinander stark verspannt werden können.

In der in der Praxis bevorzugten Ausführung sind die miteinander verspannten, ballonartigen Auftriebskörper aneinander grenzend auf einer Kugel- oder Teilkugelfläche angeordnet. Dabei haben zweckmäßigerweise die Auftriebskörper jeweils in der mit Bezug auf die Kugel- oder Teilkugelfläche radialen Richtung eine kleinere Querabmessung als in einer quer zur radialen Richtung liegenden Richtung. Besonders bevorzugt sind ballonartige Auftriebskörper, die im wesentlichen die Form abgeflachter, runder oder polygonaler Kissen, ähnlich Pfannkuchen haben.

Die Auftriebskörper müssen nicht unbedingt dieselbe Größe haben. Frei bleibende Spalte zwischen jeweils drei aneinander grenzenden Auftriebskörpern können beseitigt oder minimiert werden, wenn in bevorzugter Ausführung der Erfindung auf der Kugel- oder Teilkugelfläche, wie bei Lederflecken eines Fußballs, kleinere Auftriebskörper von größeren Auftriebskörpern umgeben sind. Vorteilhaft ist insbesondere eine Anordnung der Auftriebskörper derart, dass jeweils ein kleinerer runder oder fünfeckiger Auftriebskörper von fünf größeren runden oder sechseckigen Auftriebskörpern umgeben ist. Spalte zwischen benachbarten, ballonartigen Auftriebskörpern lassen sich auch z. B. durch mit diesen verklebte oder verschweißte Folienabschnitte oder durch zwickelförmige, ballonartige Auftriebszwischenkörper dicht verschließen, so dass der große innere Raum, der von den Auftriebskörpern umgeben ist, ein Gas enthalten kann, das leichter als die umgebende Luft ist. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, alle oder einen Teil der Auftriebskörper ganz oder teilweise mit Druckluft, Helium oder Wasserstoff zu füllen, während der große innere Raum vorzugsweise erwärmte Luft enthält, die infolge der Erwärmung ebenfalls leichter ist als die umgebende Luft. Die Erwärmung der Luft im inneren Raum kann wie bei Heißluftballons mittels eines Heizgeräts und/oder durch die Energie der Sonnenstrahlen erfolgen. Zu diesem Zweck können in geeigneter Weise die Auftriebskörper teilweise aus lichtdurchlässigen und schwarzen Folien hergestellt werden. Es versteht sich, dass der Warmluft enthaltende große innere Raum nicht rundum hermetisch abgedichtet sein muss, sondern wie ein Heißluftballon eine untere Öffnung haben kann, durch welche hindurch die Luft mittels eines Heizgeräts erwärmt wird.

Als Spannkern kommt in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung eine in ihrem Innenraum nutzbare Hohlkugel in Frage. Diese Hohlkugel ist vorzugsweise wiederum durch auf einer Kugelfläche angeordnete, weitere Auftriebskörper gebildet, die kleiner als die äußeren Auftriebskörper und z. B. durch wenigstens ein Netz fest miteinander verbunden und verspannt sind. Im übrigen kann der Innenraum des Spannkerns als Nutz- oder ggf. Aufenthaltsraum ausgestaltet und zu diesem Zweck mit einer entsprechenden Steuerung der Zustandsbedingungen der darin enthaltenen Luft versehen sein. In entsprechender Weise kann ein solcher Raum auch in wenigstens einem der äußeren Auftriebskörper eingerichtet werden.

Um besonders große Luftfahrzeuge für hohe Traglasten zu erhalten, können mehrere Luftfahrzeuge der vorstehend beschriebenen Art am Umfang fest miteinander verbunden werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, mehrere Luftfahrzeuge der vorstehend beschriebenen Art kettenartig über lange Verbindungsseile fest miteinander zu verbinden. Auf diese Weise braucht bei einem Luftfahrzeug nach Art eines Fesselballons das oberste Luftfahrzeug nur das Verbindungsseil zum nächsten unter ihm angeordneten Luftfahrzeug zu tragen und kann eine entsprechend größere Nutzlast aufnehmen. Alternativ könnte bei gleicher Nutzlast und Reißfestigkeit des Seils eine größere Steighöhe erreicht oder ein Seil geringerer Reißfestigkeit verwendet werden.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Ansicht des Innenraums eines aus zeichnerischen Gründen etwa mittig aufgetrennten, insgesamt im wesentlichen kugelförmigen Luftfahrzeugs mit einem im inneren Raum angedeuteten Spannkern;

2 eine Seitenansicht eines Luftfahrzeugs nach 1, bestehend aus auf einer Kugelfläche angeordneten Auftriebskörpern;

3 eine partielle Seitenansicht auf die Außenflächen eines Teils der Auftriebskörper des Luftfahrzeugs nach 2;

4 eine partielle Seitenansicht auf die Innenflächen der Gruppe von Auftriebskörpern nach 3;

5 einen vereinfachten Querschnitt durch ein Luftfahrzeug, bei dem auf einer Kugelschale angeordnete Auftriebskörper jeweils selbst wieder aus einer Vielzahl kugelschalenförmig angeordneter Auftriebskörper bestehen;

6 eine Seitenansicht eines Luftfahrzeugs, bei dem mehrere kleinere erfindungsgemäß aufgebaute Luftfahrzeuge durch Netzverbindungen miteinander zu einem größeren Luftfahrzeug verbunden sind, und

7 eine Seitenansicht von mehreren kettenartig durch Seile miteinander verbundenen Luftfahrzeugen.

Das in 1 dargestellte Luftfahrzeug besteht aus einer Vielzahl von Auftriebskörpern 10, die im Beispielsfall kugelschalenförmig angeordnet sind, aber auch insgesamt z. B. ein Ellipsoid bilden können. Um den Blick in den von den Auftriebskörpern 10 umgrenzten Innenraum freizugeben, ist nur etwa die Hälfte der vorhandenen Auftriebskörper 10 gezeigt. Sie sind, wie dargestellt, rund und in der mit Bezug auf den Mittelpunkt der kugelförmigen Anordnung radialen Richtung abgeflacht, so dass sie eine Form ähnlich wie ein Pfannkuchen haben.

Jeder der Auftriebskörper 10 ist von einem nur angedeuteten Netz 12 umgeben. Im Zentrum des von den Auftriebskörpern 10 umgrenzten inneren Raums 14 befindet sich ein Spannkern 16, der im Beispielsfall auch wieder aus einer Vielzahl von Auftriebskörpern bestehen kann. Der Spannkern 16 könnte aber auch zum Beispiel die Form einer geschlossenen oder gelochten Hohlkugel aus Metall oder Kunststoff oder eines Seilknotens haben. Die die Auftriebskörper umgebenden Netze 12 sind über Spannseile 18 oder Speichen mit dem Spannkern 16 verbunden. Beim Zusammenbau des Luftfahrzeugs werden die Spannseile 18 oder Speichen, die sich im Beispielsfall im wesentlichen radial erstrecken, so gespannt und die Auftriebskörper 10 dadurch soweit radial nach innen gezogen, dass sie in ihrer Anordnung auf einer Kugelschale bzw. Oberfläche eines anderen Hohlkörpers fest gegen die angrenzenden Auftriebskörper 10 gepresst werden. Auf diese Weise erhalten die ballonartigen Auftriebskörper mit ihrer flexiblen Hülle eine stabile Lage.

Wenn die Auftriebskörper 10 zusammen nur eine Teilkugel bilden, sollte zur Abstützung der die Öffnung des Innenraums 14 begrenzenden Auftriebskörper 10 ein steifer Boden oder ein Gestänge vorhanden sein, der bzw. das ebenfalls über Spannseile mit dem Spannkern 16 verbunden ist.

Bei Verwendung runder Auftriebskörper 10 bleibt jeweils zwischen drei aneinander anliegenden Auftriebskörpern 10 ein freier Spalt 20, der normalerweise eine Öffnung des inneren Raums 14 darstellt. Wenn der innere Raum 14 Transportzwecken dient oder ein Gas, das leichter ist als die umgebende Luft, aufnehmen soll, können die Spalte 20 durch zwickelförmige Folienstücke oder ballonartige Auftriebszwischenkörper verschlossen werden, die mit den angrenzenden Auftriebskörpern 10 dicht verklebt oder verschweißt bzw. durch das Netz 12 verbunden werden können.

Wenn der abgedichtete innere Raum 14 mit erwärmter Luft gefüllt wird, besteht die Möglichkeit, den Innenraum des hohlkugelförmigen Spannkerns 16, der ebenfalls abzudichten ist, und/oder wenigstens einen der Auftriebskörper 10 als Aufenthalts- oder Frachtraum zu nutzen.

Es versteht sich, dass die Auftriebskörper 10 nicht unbedingt in einer hohlkugelförmigen Anordnung miteinander verspannt sein müssen. Die äußere Form der durch die verspannten Auftriebskörper 10 gebildeten Einheit kann z. B. auch im wesentlichen ein Ellipsoid oder ein anderer Hohlkörper sein.

In 2 ist ein Fahrzeug der vorstehend im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Art in Seitenansicht dargestellt. Man erkennt, dass in diesem Fall die Auftriebskörper 10 so angeordnet sind, dass jeweils ein kleinerer Auftriebskörper 10' von 5 größeren Auftriebskörpern 10'' umgeben ist. Dadurch ergibt sich eine dichte Packung der Auftriebskörper mit minimalen Zwischenräumen. Wie in 2 angedeutet, verformen sich die miteinander verspannten Auftriebskörper 10 im wesentlichen derart, dass jeweils der kleinere Auftriebskörper 10' zu einem regelmäßigen Fünfeck und jeder größere Auftriebskörper 10'' im Umriss zu einem regelmäßigen Sechseck verformt werden, wenn sie nicht schon von vorneherein so geformt sind. Dies entspricht der Form von Lederstücken eines Fußballs.

3 und 4 zeigen teilkugelförmige Anordnungen von Auftriebskörpern 10, wobei gemäß 4 der Spannkern 16 als Knotenpunkt der zu den Auftriebskörpern 10 führenden Spannseile ausgebildet ist.

5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dahingehend, dass an Stelle der ballonartigen Auftriebskörper 10 jeweils verspannte Gruppen von Auftriebskörpern 10 gemäß 1 vorhanden sind. Dargestellt ist nur die Verspannung der auch wieder auf einer Kugelschalenfläche angeordneten Gruppen 22 von Auftriebskörpern 10 mit einem Spannkern 16' über Spannseile 18'. Nicht dargestellt ist, dass jede mit 22 bezeichnete Gruppe von Auftriebskörpern 10 in sich auch wieder so verspannt ist, wie in 1 gezeigt. Man erkennt, dass sich auf diese Weise aus verhältnismäßig kleinen einzelnen Auftriebskörpern 10 sehr große Luftfahrzeuge zusammensetzen lassen. Die einzelnen Auftriebskörper 10 können z. B. einen Durchmesser von etwa 2 bis 60 m haben.

6 zeigt, dass mehrere Gruppen 22 von Auftriebskörpern gemäß 1 und 2 auch in anderer Weise als durch zentrale Verspannung gemäß 5, nämlich durch seitliches Anlagern und Netzverbindungen zu einem größeren Luftfahrzeug miteinander verbunden werden können. Anstelle der Gruppen 22 könnten auch Anordnungen gemäß 5 vorhanden sein.

Als weitere Ausführungsvariante veranschaulicht 7 eine kettenförmige Anordnung von im Beispielsfall vier Luftfahrzeugen gemäß 1 und 2 bzw. Gruppen 22 von Auftriebskörpern 10 durch Verbindung mittels Seilen 24. Auch hier könnten an die Stelle der Gruppen 22 Anordnungen nach 5 treten.

Es versteht sich, dass diese Verbindungsseile 24 entweder an den Netzen 12 der Auftriebskörper 10 oder an den Spannkernen 16 angreifen und sehr viel länger sein können als in 7 im Verhältnis zur Größe der Luftfahrzeuge dargestellt.


Anspruch[de]
Luftfahrzeug mit einem bestimmten Volumen und Gewicht, das leichter ist als dasselbe Volumen umgebender Luft, bestehend aus miteinander verbundenen, ballonartigen Auftriebskörpern (10), die einen inneren Raum (14) begrenzen, der größer ist als das Volumen eines einzelnen Auftriebskörpers (10), dadurch gekennzeichnet, dass der innere Raum (14) einen Spannkern (16) enthält, an dem Spannseile (18) und/oder Speichen verankert sind, die an die Auftriebskörper (10) umgebenden Netzen angreifen und die Auftriebskörper (10) miteinander verspannen. Luftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verspannten, ballonartigen Auftriebskörper (10) aneinandergrenzend auf einer Kugel- oder Teilkugelfläche angeordnet sind. Luftfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftriebskörper (10) in der mit Bezug auf die Kugel- oder Teilkugelfläche radialen Richtung eine kleinere Querabmessung haben als in einer quer zur radialen Richtung liegenden Richtung. Luftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ballonartigen Auftriebskörper (10) im wesentlichen die Form abgeflachter, runder oder polygonaler Kissen haben. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kugel- oder Teilkugelfläche, wie bei Lederflecken eines Fußballs, kleinere Auftriebskörper (10') von größeren Auftriebskörpern (10'') umgeben sind. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Spalte (20) zwischen benachbarten ballonartigen Auftriebskörpern (10) durch abdichtende, zwickelförmige Folienabschnitte oder ballonartige Auftriebszwischenkörper verschlossen sind. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Netze (12) aneinandergrenzender Auftriebskörper (10) miteinander verbunden sind. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Auftriebskörper (10) Luft, Helium und/oder Wasserstoff enthalten und der von ihnen begrenzte, innere Raum (14) erwärmte Luft enthält. Luftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkern (16) und/oder wenigstens einer der Auftriebskörper (10) einen als Fracht- oder Passagierraum nutzbaren Innenraum hat. Luftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkern (16) durch auf einer Kugelfläche angeordnete, weitere Auftriebskörper gebildet ist, die kleiner als die äußeren Auftriebskörper (10) und fest miteinander verbunden und verspannt sind. Luftfahrzeug, bestehend aus mehreren am Umfang fest miteinander verbundenen Luftfahrzeugen (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 10. Luftfahrzeug, bestehend aus mehreren kettenartig über lange Verbindungsseile (24) fest miteinander verbundenen Luftfahrzeugen (22) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.






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