Heißluft-Luftschiffe sind Luftschiffe, die ihren Auftrieb durch den Dichteunterschied zwischen heißer und kalter Luft erhalten. Sie entwickelten sich aus der Technologie der Heißluftballone heraus.
Ende der siebziger Jahre brachte die ebenfalls englische Firma Thunder & Colt ein erstes Überdruck-Heißluft-Luftschiff auf den Markt, welches dem Cameron Typ technisch überlegen war. Bei dieser Entwicklung wird der Hüllendruck mit Hilfe eines Gebläses erhöht und stabilisiert. Der Brenner arbeitete im Inneren der nun vollkommen geschlossenen Hülle. Die Anzahl der bis zur Jahrtausendwende von beiden englischen Typen weltweit verkauften Luftschiffe wird auf etwa 100 geschätzt.
Cameron Balloons in Bristol zog Mitte der 1980er Jahre mit der Einführung eines eigenen Überdrucktypen ähnlicher Bauweise nach. Seit Mitte der 1990er Jahre ist auch Lindstrand Balloons mit einem eigenen Überdruck-Luftschifftyp am Markt vertreten.
Nach wie vor gab es auch in den neunziger Jahren große Entwicklungspotentiale. Bis zu Beginn der neunziger Jahre hatte kein Hersteller wissenschaftliche Grundlagenforschung im streng klassischen Sinne unternommen. Die Entwicklungsarbeiten beschränkten sich auf das rein praxisorientierte Experimentieren und der handwerklichen Umsetzung subjektiver Flugerfahrungen einiger, weniger Piloten.
Es herrschten ein- bis zweisitzige Überdruck-Typen mit einem Volumen von 1.500 bis 3.000 m³ vor. Die Motorleistungen variierte dabei zwischen 18 und 37 Kilowatt (25-50 PS). Die erreichbaren Geschwindigkeiten lagen bei etwa 18 bis 28 km/h (10-15 kn). Die Flugzeiten der Serienmodellen betragen ein bis anderthalb Stunden. Je nach Eignung des Fluggeländes und der Professionalität der jeweiligen Mannschaft, sind diese am Markt befindlichen Heißluft-Luftschiffe bei Bodenwinden von 6 bis maximal 8 Knoten (Windstärke 2) einsetzbar. Konventionelle Heißluft-Luftschiffe sind demnach ein Stück wetterempfindlicher als Heißluftballone und haben ein ähnliches Einsatzprofil wie die sogenannten Special Shape Ballons (Ballone mit Hüllen in Sonderfom).
Thunder & Colt wurde 1995 von Cameron Balloons aufgekauft.
Neben aerodynamischen Untersuchungen im Windkanal und der wissenschaftlichen Untersuchung rein aerostatischer Fragestellungen mittels Messflügen mit Temperatursenoren an Bord und deren computergestützte Auswertung wurden Hüllenstoffe untersucht und Nahttechniken weiterentwickelt. Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt war der Versuch die allgemeine Manövrierfähigkeit mittels einer pneumatischen Rudersteuerung zu verbessern, um so die physische Arbeitsbelastung des Piloten und seiner Mannschaft zu verringern. Im Einzelnen musste das neu konzipierte Luftschiff aber vor allem die Vorgaben des Technologieprojektes Nordrhein Westfalen erfüllen:
Die Vorgaben des NRW Technologieprojekts Heißluft-Luftschiff (1994-1999) lauteten:
Mit seinem Flugzeiten-Profil bietet sich bei der Luftwerbung folgende Verwendungsart an: Der Besuch von Großveranstaltungen aller Art, die bis in die Abendstunden andauern, wie Open Air Konzerte, Volksfeste und Sportveranstaltungen. Darüberhinaus Einsätze in der Nähe von Autobahnen, Autobahnkreuzen und Ballungszentren in der frühmorgendlichen und auch abendlichen "Rushhour". Im Winter rundet der Besuch von publikumstarken und medienträchtigen Wintersportveranstaltungen mit Flügen entlang von Skipisten oder Schanzen das Szenario ab. Bei den hier aufgezeigten Einsatzmöglichkeiten ist das Heißluft-Luftschiff dem Heißluftballon vom Werbewert her erheblich überlegen, da seine Flugroute weitestgehend planbar und es nicht wie der unsteuerbare Ballon ein Spielball der Lüfte ist.
Heißluft-Luftschiffe werden gerne als Kameraplattform von Fernsehsendern und Fotojournalisten benutzt. Statt einem Honorar für die Flugzeit wird häufig Sendezeit mit dem Einblenden des Luftschiffes durch eine zweite Kamera am Boden vereinbart. Eine „intelligente“ Variante von „Product Placement“, wie sie natürlich auch mit dem Gas-Luftschiff realisierbar ist.
Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil des Heißluft-Luftschiffes gegenüber dem Gas-Luftschiff ist die Tatsache, dass sich bei fast allen Flugeinsätzen ein Start- und Landeplatz in der direkten Umgebung der jeweilig zu besuchenden Veranstaltung finden lässt. So werden die Zuschauer aktive Teilnehmer des Geschehens um das Luftschiff herum, was wiederum dessen werblichen Gegenwert steigert.
Heißluft-Luftschiff-Wettbewerbe bestehen aus Distanz- und Dreiecksfahrten über Land, Slalomkursen, Demonstration der allgemeinen Manövrierfähigkeit, Präzisionsaufgaben mit zentimetergenauem Abwurf von Markern und Pylonrennen mit "fliegendem Start". Das Anspruchsvolle an diesen Wettbewerben ist jeweils die Mischung der einzelnen von einer internationalen Jury gestellten Aufgaben zur jeweiligen Tagesaufgabe, die Piloten werden dabei sowohl psychisch, als auch physisch aufs Äußerste gefordert.
Sechs Weltmeisterschaften haben bis 2004 in Europa stattgefunden. Daneben gab es auch etliche Europameisterschaften und einige Luftschiff-Festivals sowie inoffizielle Wettbewerbe. Die erste außereuropäische Weltmeisterschaft fand im September 1998 in Kanada statt.
Ein deutsches Luftschiffrennen fand am 20. August 2005 in Bad Homburg annlässlich des 95. Jahrestages der ersten deutschen Luftschiffparade statt. Es nahmen sieben Heißluft-Luftschiffe teil. Erster wurde Karl-Heinz Krug, Platz zwei ging gan Tanja Witte, Dritter wurde Helmut Seitz.
Der Luftsport und alle Arten von Meisterschaften und Treffen tragen und trugen erheblich zur Weiterentwicklung von Heißluft-Luftschiffen. Das gleiche gilt auch für die erheblich gestiegenen Fähigkeiten der Piloten.
Seit jeher wird der Einsatz von Ballonen und Luftschiffen für die Erderforschung und die Umweltbeobachtung propagiert und durchgeführt. In den zwanziger und dreißiger Jahren des 20. Jahrhunderts gab es einige Flugexpeditionen zur Erderkundung. 1926 und 1928 die Polarfahrten von Amundsen und Nobile mit den Luftschiffen „Norge“ und „Italia“, sowie 1931 die mehrtägige Polarforschungsfahrt des Luftschiffes LZ 127 "Graf Zeppelin" unter der Leitung von Dr. Hugo Eckener.
Die Vorteile von Luftschiffen und insbesondere von Heißluft-Luftschiffen gegenüber „Schwerer als Luft“-Flugsystemen für Beobachtungsaufgaben sind u.a.: beliebig lange über einer Stelle zu schweben und Zwischenlandungen auch auf nicht vorbereitetem Gelände durchführen zu können, ggf. mit dem Einsammeln von Proben aller Art. In Verbindung mit dem "Baumfloß" leistete ein französisches Luftschiffteam wichtige Arbeit zur Dokumentation der tropischen Flora. Ein "Baumfloß" ist eine Konstruktion aus Pontons und Netzen das vom Luftschiff auf das Kronendach des Tropischen Regenwaldes abgesetzt wird. Dort kann ein Forschungsteam Pflanzenproben sammeln, die auf ihre medizinsische Verwendbarkeit untersucht werden. Um größere Flächen zu erkunden kann das Luftschiff mit einem Pontondreieck - einer Miniuaturform des Baumfloßes - , das unter dem Luftschiff angebracht ist, ebenfalls Proben sammeln. Seit 1986 gab es mehrere Expiditionen, die in Kamerun, Französisch Guayana und Brasilien stattfanden.
Fotographische Dokumentationen beispielsweise der beiden Schlösser von Neuschwanstein, von Flusslandschaften bei Forschungsprojekten des World Wide Fund for Nature (WWF) in Deutschland und Österreich und ähnlichen Projekten des Naturschutzbundes Deutschland mit teilweise recht aufwändigen Dokumentationen von Überschwemmungsgebieten und Auenwäldern belegen auf sehr eindrucksvolle Weise die Eignung von Heißluft-Luftschiffen für das Umweltmonitoring bzw. die Nahbereichsvermessung. Das Heißluft-Luftschiff bietet oftmals die beste und häufig die einzige Möglichkeit wissenschaftliche Untersuchungen aus der Luft vorzunehmen, die vom Boden aus entweder sehr zeitaufwendig, oder auch teilweise unmöglich sind. Der Einsatz von „Schwerer als Luftfahrzeugen“ scheidet hierbei ebenfalls aus, da Flächenflugzeuge zu schnell fliegen und Hubschrauber mit ihrem Rotorabwind gerade die sensiblen Flächen stören, und oder sogar zerstören, die es zu beobachten gilt.
Ein Einsatz ganz besonderer Art fand im März 1994 im hohen Norden Norwegens, in Vadsö, der Landestation der Polarexpeditionen von Amundsen und Nobile der zwanziger Jahre des letzten Jahrhunderts statt. Dort, am nördlichsten Zipfel Europas und damit weit oberhalb des Polarkreises an der Barentssee erinnerte das "Adler Luftschiff" im Rahmen der „Operation ARCTIC SKY ´94“ mit seinen Flügen am historischen Ankermast an frühere Luftschiffexpeditionen in der Arktis. Die Beförderung einer internationalen Sonderpost an Bord des "Adler Luftschiffes" erbrachte durch den Verkauf dieser Briefe Spendenmittel in fünfstelliger Höhe für das Pestalozzi Kinderdorf am Bodensee.
Ein anderer großrahmiger Einsatz führte ein Luftschiffteam im Februar 1998 nach Tansania in die weltberühmte Serengeti. Sie operierten dort auf den Spuren von Vater und Sohn Grzimek, die dort Ende der fünfziger Jahre mit einer einmotorigen Dornier 27 die Wanderung der großen Tierherden beobachtet und analysiert haben. Das "Adler Luftschiff" diente 1998 einmal mehr als Kameraplattform für ein Filmteam der ARD und von ARTE, um wie bei den Grzimeks in den fünfziger Jahren die Wanderung der großen Herden aus der Luft zu beobachten. "Serengeti wird nicht sterben" hieß die Expedition in Analogie zum 40 Jahre früher gedrehten, weltberühmten und mit einem Oscar prämierten Film der Grzimeks. Auch bei diesem Vorhaben wurde eine Sonderpost befördert, ebenfalls mit Spendeneinnahmen in fünfstelliger Höhe. Der Film über diese Expedition wurde über zwanzig Mal auf verschiedenen deutschen und internationalen TV Sendern ausgestrahlt.
Das bei beiden Bautypen vom Heißluftballon entlehnte Hüllenmaterial ließ allerdings auch bei den ersten Überdruck Typen keine wirklich hohen Hüllendrücke zu, beziehungsweise die Lebensdauer der Hüllen betrug meist weniger als 100 Flugstunden. Dies änderte sich erst mit der Verwendung von hochreißfesten Nylongeweben mit Silikonbeschichtung. Der Überdruck beträgt bis zu 15 Pa, Gasluftschiffe nutzen im Vergleich einen Überdruck von rund 500 Pa.
Gesteuert wird mittels eines Seitenruders, die Höhensteuerung wird wie beim Heißluftballon manuell über die Häufigkeit und Dauer der Betätigung der meist einflammigen Brenneranlage realisiert. Höhen- und Seitenleitwerke sind, wie die Hülle, ebenfalls rein pneumatische Konstruktionen und am Heck angeordnet. Der für die Stabilität der Leitwerke notwendige Druck entsteht in der Regel über einen Teil des Propeller-Luftstroms, der durch eine Lufthutze hinter dem Antriebspropeller den Leitwerken zugeführt wird und dort für einen Überdruck sorgt. Die Leitwerke verfügen über keinerlei feste Bauteile.
Heißluft-Luftschiffe besitzen eine Abfluggewicht bis zu rund 900 kg.
Bei all diesen Punkten haben Heißluft-Luftschiffe entscheidende Vorteile. Bei Nichtgebrauch können sie z.B. auf einem Transport-Anhänger verpackt werden und verursachen so keine weiteren nennenswerten Kosten. Das Gas-Luftschiff erreicht seinen jeweiligen Einsatzort nur mit erheblichen Aufwand an Logistik (Bodenmannschaft, Ankermast, Planungskosten etc.) und ausschließlich auf dem Luftweg. Das Heißluft-Luftschiff wird dagegen kostengünstig im Anhänger auf der Straße transportiert. Gas-Luftschiffe vergleichbarer Größe wie Heißluft-Luftschiffe haben auch heute meist noch Mannschaften von 8 bis 10 Mitarbeitern. Größere Gas-Luftschiffe älterer Bauart benötigen sogar bis zu 20 Personen.
Die Bodenmannschaft eines Heißluft-Luftschiffes kommt dagegen mit drei bis vier Personen aus, da diese Fluggeräte nur bei günstigem Wetter und für einige Stunden eingesetzt und nach erfolgtem Einsatz wieder verpackt werden.
Abgesehen von ihrer geringeren Leistungsfähigkeit sind Heißluft-Luftschiffe flexibler einsetzbar, als Gas-Luftschiffe. Interessant ist dieser Umstand vor allem bei Planung von Einsätzen in entfernteren Ländern, in denen das Gas-Luftschiff entweder gar nicht, oder aber eben nur mit immensem Überführungsaufwand eingesetzt werden kann. Ein erheblicher Nachteil des Heißluft-Luftschiffes gegenüber dem Gas-Luftschiff ist das physikalisch bedingte, erheblich größere notwendige Volumen um auf vergleichbare Nutzlasten zu kommen. Helium besitzt gegenüber erhitzter Luft bei den heute gebräuchlichen Temperaturen von max. 127 °C den ca. drei- bis dreieinhalbfachen Auftrieb. Dieser Umstand kann durch die Verwendung wesentlich leichterer Hüllenstoffe etwas ausgeglichen werden und wird sich durch die massive Weiterentwicklung von Heißluft-Luftschiffen (reißfestere Stoffe und deren höhere Temperaturbelastbarkeit) noch weiter verkleinern lassen. Ein erheblicher Unterschied wird aber, rein physikalisch bedingt, immer bestehen bleiben.
Auch werden Heißluft-Luftschiffe nie die Wetterfestigkeit von Gas-Luftschiffen erreichen, da sich bei höheren Windgeschwindigkeiten und turbulenter Luft die großen Heißluft-Luftschiffhüllen nicht aufrüsten (aufblasen?) lassen. Ihre Einsatzgrenze wird auf 12 bis maximal 15 Knoten Bodenwind geschätzt, die sich, wenn überhaupt nur mit erheblichem technologischem Aufwand, einer größeren Mannschaft und damit verbundenem größeren finanziellem Aufwand überwinden ließe. Damit wird jedoch der eigentliche Vorteil des Heißluft-Luftschiffes gegenüber dem Gas-Luftschiff, einfach und kostengünstig zu sein, geschmälert.
Einige kennzeichnende Parameter für Heißluft-Luftschiffe sind:
Nicht nur der Pilot braucht Schulung, auch die Bodenmannschaft. Das Training schließt diese Fragen ebenfalls mit ein. Empfohlen wird jedem Piloten, seine eigene Mannschaft zur Schulung mitzubringen. Ebenfalls Inhalt der Ausbildung sind auch die Themen Wartung und Pflege, aber auch grundsätzliche Fragen bezüglich der Reparatur des Gesamtsystems.
Ob es neben den hier beschriebenen viersitzigen Heißluft-Luftschiffen in der Zukunft auch noch größere Typen geben wird, hängt von der Entwicklung des Marktes für die derzeitig lieferbaren Typen ab.
Weiterentwicklungsimpulse kommen beispielsweise über die Verbesserung der Manövrierfähigkeit, einhergehend auch mit der Reduzierung der Thermikempfindlichkeit. Die größten Potenziale liegen in der Weiterentwicklung der Hüllenstoffe, die noch leichter und fester werden, sowie höhere Temperaturen für gesteigerten Auftrieb erlauben und eine längere Lebensdauer besitzen. Eine Erhöhung des Innendrucks lässt höhere Fahrtgeschwindigkeiten zu, als mit den momentan verwendeten Materialien.
Bei GEFA-FLUG und der Firma Festo, einem Hersteller für Pneumatik-Komponenten, gibt es gemeinsame Überlegungen ein erhebliches Maß an pneumatischen Steuerungselementen einzubringen, um sowohl die Manövrierfähigkeit, aber auch den Bedienungskomfort für den Piloten zu erhöhen. Festo arbeitet an einem sogenannten „pneumatischen Muskel“, der gleich an mehreren Stellen Verwendung finden könnte.
Die Verbesserung der Heißluft-Luftschiffe steigert einerseits die Leistungsfähigkeit, verkleinert andererseits aber auch die Lücke im Anwendungsbereich gegenüber dem Gas-Luftschiff. Sie werden, zumindest auf absehbare Zeit, jedoch nicht in wirkliche Konkurrenz zu einander treten, sondern sich auf Grund ihrer unterschiedlichen Technik- und Anwendungsprofile ergänzen.
Die Entwicklungspotentiale des Heißluft-Luftschiffes werden höher eingeschätzt, als die des Gas-Luftschiffes, welches sich durch seine über 150-jährige Entwicklungsgeschichte u.a. auch für militärische Zwecke auf einer sehr viel höheren Entwicklungsstufe befindet und daher nur in kleineren Schritten weiterentwickelt wird. Der physikalisch bedingte Unterschied der verschiedenen Dichten von erwärmter Luft und Helium als Traggas wird jedoch bleiben.
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