Luftschiffstruktur
Sektionen der Tragstruktur des Zeppelin NT Luftschiffs, wie sie seit 1996 im Einsatz ist
Einsatzgebiet:
Die Tragstruktur des Zeppelin Neue Technologie, kurz Zeppelin NT, ist mit etwa 1.100 kg ein Leichtgewicht bei größter Stabilität. Sie besteht aus 12 Segmenten mit dreiecksförmigen Carbonfaserspanten und drei Längsträgern aus Aluminiumfachwerk, die zur Erhöhung der Steifigkeit zusätzlich durch Aramidseile verspannt sind. An dieser starren Struktur sind alle Hauptkomponenten wie die Kabine, die Leitwerke und die Antriebe befestigt. Damit ist auch bei Druckverlust in der Hülle noch eine sichere Manövrierfähigkeit des Luftschiffs gewährleistet.
Geschweißte Längsträger und Carbonfaserquerträger
Funktionsbeschreibung:
Die Längsträger können bei geringem Gewicht neben Druck- und Zugspannungen auch signifikanten Biege- und Torsionsmomenten standhalten. Eine ideale Kombination zusammen mit den ultraleichten Querträgern aus Carbonfaser, die in erster Linie Druckspannungen aufnehmen können. Längs- und Querträger werden über Knotenpunkte mit Endstücken und Queraussteifungen verbunden. Die zur Optimierung der Lastaufnahme gewählte Dreiecksform der Gesamtstruktur, findet sich auch im Aufbau der Längsträger selbst wieder. Die an der Luftschiffhülle anliegenden Profile sind durch Flansche nach außen hin abgeflacht, so dass sich die Hülle an diese Flanschflächen anschmiegt.
Besonderheiten:
Die Längsträger werden aus speziell dafür gepressten Sonderprofilen einer Aluminiumknetlegierung hoher Zugfestigkeit gefertigt. Die besondere Kontur des Luftschiffs erfordert eine individuelle Geometrie jedes der 39 einzelnen Längsträger eines Luftschiffs. Die vorderen und hinteren Träger sind kürzer und haben eine deutlich gebogenere Form als die Träger der bis zu etwa 7m langen mittleren Abschnitte. Die Diagonalrohre werden genau eingepasst und mittels manuellem Wolfram Inertgasschweißen (WIG) an die außenliegenden Rohre angeschweißt. Damit die Montage der gesamten Tragstruktur einwandfrei gelingen kann, müssen die Anschlussflächen auf wenige hundertstel Millimeter genau passen.
Herstellung:
Mit weitreichender Expertise in Luft- und Raumfahrt werden sämtliche geschweißten Aluminiumteile am Zeppelin NT Luftschiff bei Zeppelin Aviation & Industrial Service aus speziell dafür geschaffenen Einzelteilen hergestellt. Zur Einhaltung der hohen Präzision der individuellen Geometrien kommt eine Vielzahl Vorrichtungen zum Einsatz. Die Schweißung der WIG Rohrknoten ist höchst anspruchsvoll und wird ausschließlich durch eigene intensiv geschulte und qualifizierte Luftfahrtschweißer ausgeführt. Die Qualifizierung des Verfahrens und des Personals erfolgen in der firmeninternen Schweißerschule und Werkstoffprüflabor. Angesichts ihrer tragenden Funktion wird jede Komponente zudem in der Werkstoffprüfung zu 100% fluoreszierend eindringrissgeprüft, sowie auf Dichtigkeit geprüft. Auch die Vermessung der Strukturen und ihrer passgenauen Anschlüsse erfolgt hausintern durch die 3D Messtechnik. Sobald alle Herstell- und Prüfprozesse erfolgreich abgeschlossen sind, stellt Zeppelin Aviation & Industrial Service als EASA Part 21G Herstellungsbetrieb für jedes Bauteil die entsprechende Dokumentation und Luftfahrttauglichkeitserklärung (Form 1) aus. So können die Bauteile montagefertig geliefert und im Luftschiff montiert werden.
Nachbau Sektion eines Dreiecksträgers der genieteten Zeppelin Luftschiff Tragstruktur der 1930er Jahre
Einsatzgebiet:
Starrluftschiffe besitzen ein komplettes Skelett aus Trägern und Streben, die ihnen ihre aerodynamische äußere Form vorgeben. Anfang des 20sten Jahrhunderts wurden knapp 120 Zeppelin-Starrluftschiffe gebaut. Die Großluftschiffe der 1930er Jahre LZ 129 Hindenburg und LZ 130 Graf Zeppelin erforderten ein ganz neues Trägersystem aus meist senkrecht stehenden Geripperingen, die durch Längsträger verbunden waren. Zur besseren Formstabilität und Elastizität trug die Verspannung mit Stahlseilen bei. Motoren und Führergondeln wurden am Gerippe aufgehängt. Die Stabilisierungsflossen am Heck waren in die Gerippestruktur integriert.
Funktionsbeschreibung:
Trägeraufbau aus knickfesten Profilen in Omega-Querschnitten, einer Neuentwicklung die auf Ideen Claude Dorniers zurückgehen, sowie aus Streben mit flachen U-Profilen mit Erleichterungslöchern*.
Die Gitterträger, die dem Starrluftschiff seine typische Form gaben, wurden seinerzeit aus Duralumin hergestellt.
Besonderheiten:
Innerhalb von rund 30 Jahren hatte der Luftschiffbau Formen des Leichtmetallbaus gefunden, die bis heute gültig und modern sind.
Durch das Anfang des 20sten Jahrhundert entwickelte Aushärten erreichte Duraluminium damals erstmals fast die Festigkeit weicher Stähle. Der Einsatz in Luftschiffen war eine der ersten Anwendungen dieser Legierung. Durch die verbesserten Materialeigenschaften wurde der Ersatz von Stahl durch eine Aluminiumlegierung in der Luftfahrt und Waffentechnik überhaupt erst sinnvoll. Frühere Legierungen wie die Zink-Aluminium-Legierungen waren bedeutend anfälliger für Spannungskorrosion und erreichten bei weitem nicht die erforderliche Festigkeit. Auch heute noch findet die Legierung in der Luftfahrt Anwendung.
Die starre Struktur hielt die Luftschiffform und damit die aerodynamische Steuerbarkeit auch bei Gasverlust.
