Warum haben Blimps Flossen?

Was ist, wenn die Motoren ausfallen? Bei frühen Luftschiffen geschah dies häufig, und viele Schiffe humpelten mit einer reduzierten Anzahl von Motoren nach Hause.

Beachten Sie, dass alle Luftschiffe sowohl vertikal als auch seitlich instabil waren. Der Steuermann musste ständig den Ruderwinkel anpassen, um das Schiff auf Kurs zu halten. In NACA TN 204 kam Frank Rizzo zu dem Schluss, dass eine Vergrößerung der Finnen vorteilhaft und eine Verkleinerung unklug wäre. Sie waren gerade so groß wie nötig, um das Schiff zu steuern, aber nicht groß genug, um ihm statische Stabilität zu verleihen.

Statische Stabilität in Flugzeugen bedeutet, dass jede Lageänderung Kräfte erzeugt, die das Flugzeug in seine alte Lage zurückbringen. Bei Luftschiffen sind mehrere Arten der statischen Stabilität zu beachten:

• Auftrieb: Wenn das Schiff steigt oder sinkt, kann die Abkühlungsgeschwindigkeit der Atmosphäre und des Gases im Rumpf unterschiedlich sein. Wenn die Abkühlungsrate der Atmosphäre (Laprate) über der adiabatischen Rate liegt, ist das Schiff instabil.
• Neigungslage : Wenn das Schiff nach oben oder unten neigt, verschiebt sich das Hebegas zum höchsten Punkt und das schwerere Gas in den Ballonets verschiebt sich zum niedrigeren Punkt, wodurch ein instabiler Neigungszustand entsteht.
• Richtungsstabilität: Bei Vorwärtsfahrt verursacht jede Kursänderung eine Seitenkraft, die am vorderen Rumpf zentriert ist und das Schiff weiter vom Kurs abdrängt. Die Flossen erzeugen eine Gegenkraft, aber aufgrund ihrer Größe ist diese Kraft zu klein, um das Schiff zurückzudrehen. Nur durch Hinzufügen von Ruder kann der Steuermann das Schiff stabil halten.
• Längsstabilität: In ähnlicher Weise erzeugt das Auf- oder Abkippen des Schiffes während der Fahrt eine destabilisierende Kraft auf den vorderen Rumpf, die durch die horizontalen Flossen gemildert, aber nicht eliminiert wird. Die Höhenruderauslenkung ist notwendig, um das Schiff im gewünschten Nickwinkel zu halten.
• Rollstabilität: Da der Schwerpunkt unterhalb des Auftriebszentrums liegt, wird die Masse der Gondel ein Luftschiff mit der rechten Seite nach oben ziehen. Dies gilt auch beim Kurvenfliegen: Dann rollt die Gondel das Schiff so in die Kurve, dass ein Ruderkommando in die Kurve ebenfalls ein Nickmoment mit der Nase nach unten verursacht. Jetzt müssen alle Steuerflächen koordiniert werden, um die Nase des Luftschiffs oben zu halten.

Beachten Sie, dass nur die erste und letzte Art der statischen Stabilität gewährleistet sind und die erste nur für besondere atmosphärische Bedingungen! Die anderen drei fehlen!

Zeppelin-Luftschiffe verwendeten zwei Steuermänner, einen für die Richtungs- und einen für die Nicksteuerung. Aufgrund der Größe der Schiffe war jede Bewegung sehr langsam, sodass die Aufgabe, sie auf Kurs zu halten, einfacher war, als es sich anhört. Das Entfernen einer der Flossen oder sogar das Verringern ihrer Größe hätte die Schiffe jedoch unkontrollierbar gemacht.

Flossen, die auch als Stabilisatoren bekannt sind , erhöhen die horizontale und vertikale Stabilität des Zeppelins.

Ohne die Flossen würde das Luftschiff schwammen und schwanken, besonders bei niedrigen Geschwindigkeiten.

Wenn das Luftschiff beispielsweise auf Aufwind trifft, möchte die Nase nach oben und das Heck nach unten steigen. Die horizontalen Stabilisatoren widerstehen dem Nickmoment, genauso wie die Federn an einem Pfeil.

Die in den Zeppelinen vorhandenen Flossen dienen zwei Zwecken:

• Sie helfen bei der Steuerung des Flugzeugs, ähnlich wie bei normalen Starrflügelflugzeugen - die Bewegung der Steuerflächen in den Seitenleitwerken (den vertikalen Seitenleitwerken und den horizontalen Stabilisatoren) hilft bei der Rotation des Luftschiffs um cg, während der Motor (dh die Propeller) nur zur Bereitstellung verwendet werden Schub in Vorwärtsrichtung.

• Sie tragen auch zur Stabilität bei. Wenn sich beispielsweise das in den Wind gerichtete Luftschiff aufgrund einer Störung in eine Richtung dreht, erzeugt der Wind an den Flossen ein entgegengesetztes Moment um den Schwerpunkt und neigt dazu, das Fahrzeug in seine ursprüngliche Position zurückzubringen. Dies ist besonders wichtig bei angebundenen Zeppelinen oder Aerostaten, die normalerweise keine Motoren haben.