浮力補償器(航空)
飛行中の飛行船の静的な浮力は一定ではありません。したがって、浮力を制御することにより飛行船の高度を制御する必要があります: 浮力補正 。
浮力に影響する変化
- 気温の変化(したがって、空気の密度)
- リフティングガス温度の変化(たとえば、太陽による船体の加熱)。
- 追加のバラストの蓄積(たとえば、封筒上の降水や氷結)
- バラストの変更(たとえば、飛行操作中またはバラストの落下中)
- 燃料消費による機内燃料の重量の変化。これは、特にツェッペリンのような大きな歴史的な飛行船での挑戦でした。
たとえば、フリードリヒスハーフェンからレイクハーストへの飛行では、1923年から2424年に建造された堅固な飛行船LZ 126は、23,000 kgのガソリンと1300 kgのオイル(平均消費量290 kg / 100 km)を使用しました。着陸中、飛行船は、着陸前に船のバランスを取るために約24,000立方メートルの水素を放出しなければなりませんでした。フランクフルト・アム・マインからレイクハーストへの飛行中のLZ 129ヒンデンブルクの大きさのツェッペリンは、約54トンのディーゼルを消費し、48,000立方メートルの水素に相当する浮力を持ち、開始時に使用したリフティングガスの約4分の1飛行の(200,000立方メートル)。着陸後、投棄された水素は新しい水素に置き換えられました。
補償措置
- 動的浮力の特定の使用法は、揚力と抗力を参照してください。
- バラストを落とすことによる浮力の増加。これは主に、バルーニングで土嚢を落とすのに似たバラスト水の投棄によって行われます。
- リフトガスの投棄またはバラストの追加による浮力の低減。
- 周囲の大気から空いている空間に空気を取り入れながら、リフトガスを加圧タンクに圧縮することによる浮力の低減
- 加熱(浮力の増加)または冷却(浮力の減少)によるリフティングガスの密度の変更。
- 真空/空気浮力補正タンクの使用
- ダクト付きファンまたはプロペラを使用した推力ベクトル化の使用。
ツェッペリンNTには、余分な浮力を燃料消費によって相殺する特別な設備はありません。補正は、開始時および飛行中の浮力リフティングレベルよりも高い開始重量を使用することによって行われ、離陸および飛行に必要な追加の動的浮力はエンジンで生成されます。旅行中に燃料消費のために船が空気よりも軽くなった場合、旋回エンジンがダウンプレッシャーと着陸に使用されます。ツェッペリンNTのサイズが比較的小さく、歴史的なツェッペリンと比較してわずか900キロメートルの範囲であったため、バラスト抽出装置の免除が許可されました。
浮力補正
剛体飛行船では、揚力ガスの排出を回避するために2つの主な戦略が追求されています。
- 1.空気と同じ密度の燃料を使用しているため、消費による浮力の増加がない。
- 2.旅行中に抽出してバラストとして水を追加します。
空気に近い密度の燃料
気体のみが、空気と同等または同等の密度を持っています。
水素水素飛行船ではさまざまな試みが行われました。LZ127およびLZ 129は、リフティングガスの一部を推進剤として使用することで大きな成功を収めませんでした。
ブラウガス1905年頃、ブラウガスは飛行船の一般的な推進剤でした。それは、その発明者であるアウグスブルガーの化学者ヘルマン・ブラウにちなんで命名されました。さまざまな情報源がプロパンとブタンの混合物に言及しています。密度は空気よりも9%重かった。ツェッペリンは、プロピレン、メタン、ブタン、アセチレン(エチン)、ブチレン、水素の異なるガス混合物を使用しました。
LZ 127グラフツェッペリンはバイフューエルエンジンを搭載し、ガソリンとガスを推進剤として使用できました。合計容量30,000立方メートルのガスを持ち上げる代わりに、12のガスセルに推進剤ガスを充填し、約100飛行時間で十分でした。燃料タンクのガソリン容量は67飛行時間でした。ガソリンとブラウガスの両方を使用すると、118時間のクルーズが可能です。
バラストとしての水
船体の露と降雨飛行船によっては、飛行中にバラスト水タンクを満たすために雨水を集めるために、雨rainが船体に取り付けられました。ただし、この手順は天候に依存するため、スタンドアロンの手段としては信頼できません。
地面からの水エルマンスト・A・レーマン大は、第一次世界大戦中、ゴンドラのタンクにバラスト水を入れることにより、ツェッペリン船が一時的に海面に留まる方法を説明しました。 1921年、LZ 120「ボーデン湖」とLZ 121「北極船」は、ボーデン湖で湖の水を使用してバラストを作る可能性をテストしました。しかし、これらの試みは満足のいく結果を示しませんでした。
シリカゲル法LZ 129でシリカゲル法をテストし、湿った空気から水を抽出して重量を増やしました。プロジェクトは終了しました。
燃料燃焼からの水旅行中のバラスト抽出の最も有望な手順は、主に水蒸気と二酸化炭素で構成されるエンジンの排気ガスの凝縮です。獲得可能な水に影響する主な要因は、燃料の水素含有量と湿度です。この方法に必要な排気ガス冷却器は、初期に腐食の問題を繰り返していました。
DELAG-Zeppelin LZ 13 Hansa (1912–1916)の最初の試験は、ウィルヘルムマイバッハによって行われました。試験は満足のいくものではなかったため、プロジェクトは終了しました。
USSシェナンドー(ZR-1) (1923-25)は、排気ガスの凝縮からバラスト水を回収した最初の飛行船でした。飛行船の船体の顕著な垂直スロットは、排気コンデンサーとして機能しました。同様のシステムが彼女の姉妹船USS Akron(ZRS-4)で使用されました。ドイツ製USSロサンゼルス(ZR-3)には、高価なヘリウムの投棄を防ぐために排気ガスクーラーも装備されていました。
リフティングガス温度
周囲の空気に対するリフティングガスの温度の変化は、浮力バランスに影響を及ぼします。温度が高くなると浮力が増加します。温度が低いと浮力が低下します。ガスは周囲の空気からほとんど熱的に隔離されないため、リフティングガスの温度を人工的に変更するには、一定の作業が必要です。ただし、上昇気流や雲などの自然な温度差を利用することは一般的でした。
予熱されたリフティングガスツェッペリンのより高い重量を相殺するために、予熱されたリフティングガスがテストされました。 LZ 127グラフツェッペリンでテストされたバリエーションの1つは、打ち上げ時の浮力を得るために、リフティングガス貯蔵セルに加熱空気を吹き付けることでした。
リフティングガス密度
Ballonetで圧縮することにより、リフティングガスの体積の密度を変更することができます。基本的には、周囲の大気からの外気で満たされたバルーン内のバルーンです。