Unser chinesisches Abenteuer
Nachdem die Vorentwicklung mit einer Machbarkeitsstudie zum 1.7.2004 erfolgreich abgeschlossen wurde, befinden wir uns jetzt in der „Zwischenphase“ der Finanzierungsverhandlungen, die sich viel schwieriger gestalteten, als wir angenommen hatten. Jeder Experte sagte uns voraus, daß wir für die Phasen 2 („Hauptentwicklung“) und 3 („Prototyp-Fertigung“) in Europa und ebenso in USA keine Finanzierungsmöglichkeiten finden würden, und fast alle erwähnten das deutsch-europäische Trauerspiel „Transrapid“, um gleich hinzuzufügen, daß wir nach China gehen sollten.
Da wir das einsahen, ließen wir uns mit freundlicher Hilfe aus Industriekreisen einen Zürcher Investor mit sehr guten Verbindungen zur chinesischen Luft- und Raumfahrt-Industrie vermitteln. Dieser sagte gleich (was mir aus vielen einschlägigen Publikationen bereits bekannt war), daß man für solcherart Verhandlungen in China sehr viel Zeit mitbringen müsse, weil man zuerst den Antrag (oder Vorschlag) auf unterster Entscheidungsebene (das war bei uns die Schanghai-Stadtregierung) einreichen müsse, die gewöhnlich nach 4-6 Wochen ihre (positive) Entscheidung der nächsthöheren Instanz weiterreichen oder gleich ablehnen werde; so weiter bis zur letzten Instanz, deren Nr. von der Höhe der Investitionen abhängt. Für alle Anträge über ca. 100 Mio. € ist nur als letzte (8.) Instanz, die Zentralregierung in Beijing, zuständig.
Bei einem vor kurzem erfolgten Besuch in Schanghai wurden unserem Vermittler unsere Papiere mit dem Bescheid zurückgegeben, daß zwar unser Antrag die beiden ersten Instanzen gut passiert hatte, daß aber gerade kurz danach ein Erlaß der Zentralregierung jede neue Investition verboten habe, da alle flüssigen Mittel für die bemannte Raumfahrt zur Verfügung stehen müssen, um das hohe Ziel einer festen, ständig bemannten chinesischen Raumstation auf unserem Erdmond bis spätestens 2020 zu erreichen. Das war kurze Zeit nach der auch im deutschen Fernsehen gezeigten glatten Landung von zwei chinesischen Raumkapseln mit je zwei Mann Besatzung.
Prof. Dr. Fritz Peter Schäfer
Gründung der LoftyCruiser GmbH & Co. KG in 2001
Am 19. November 2001 wurde in Göttingen die Firma LoftyCruiser GmbH & Co. KG gegründet. Gegenstand des Unternehmens ist die Entwicklung, Herstellung, Vertrieb und der Betrieb von Kreuzfahrtluftschiffen. Geschäftsführer ist Prof. Dr. Fritz P. Schäfer, Göttingen.
Diese Gründung wurde angesichts des wohl noch länger anhaltenden weltweiten Zustands der Börsen als erster Schritt für zweckmäßiger gehalten, um die notwendigen Vorarbeiten für einen detaillierten Geschäftsplan zur Realisation des LoftyCruiser-Projekts durchzuführen.
In den Geschäftsjahren 2002 und 2003 sind die folgenden Arbeiten begonnen und z.T. fertig gestellt worden:
1. Marktstudie
Im Rahmen einer Diplom-Arbeit an der FH Aalen, Fachbereich Internationale BWL, wurde eine umfassend angelegte Marktstudie zum LoftyCruiser-Projekt konzipiert und unter beratender Unterstützung von Prof. Schäfer Ende Februar 2002 erfolgreich abgeschlossen. Die Ergebnisse sind außerordentlich ermutigend. Die Autorin, Petra Bader, kommt nach sorgfältiger Abwägung aller Faktoren zu dem Schluß, daß selbst im ungünstigsten Scenario schon ab 2005 mindestens zwei LC-400 voll ausgelastet wären, beim "normalen" Scenario dagegen mindestens 22, ansteigend auf 26 bis zum Jahr 2010, wenn man den gesamten europäischen Markt einbezieht. Aufgrund der besonderen Eigenschaften des LoftyCruisers und der dadurch ermöglichten Luftschiff-Kreuzfahrten hat LC-400 etwas zu bieten, das im Marketing-Jargon als "unique selling point" (USP) bezeichnet wird, was für die Markteinführung eines neuen Produkts stets beste Startrampe ist.
2. Windkanalstudien
An verschiedenen Stellen von „LC-Technik“ hatten wir schon auf das Fehlen von Windkanal-Daten für die genaueren Dimensionierungen des LC-Entwurfs hingewiesen. Inzwischen wurde mit der DLR, Abteilung Deutsch-Niederländische Windkanäle (DNW), ein detailliertes Meßprogramm an dem Göttinger Hochdruck-Windkanal (HDG) durchgeführt. Der HDG ist ideal geeignet, um bis zu 80 bar Druck und bis 34 m/s Windgeschwindigkeiten und Reynoldszahlen bis 3,6 x 107 zu erreichen, was nahe genug an die beim LC vorliegende Reynoldszahl von 3,6 x 108 herankommt, um eine sichere Extrapolation zu gewährleisten. Dazu mußte in der Modellwerkstatt der Abteilung ein Präzisionsmodell (inkl. Einbau der Meßwertsensoren) im Maßstab 1 : 1000 hergestellt werden, was eine langwierige und teure Angelegenheit war. Die ersten Meßergebnisse kamen im Oktober 2002, wegen der langen Meßreihen und zeitraubenden Auswertungen wurde der zugehörige Abschlußbericht allerdings erst am 28. April 2003 abgeliefert.
Von den vielen hochinteressanten und durchwegs sehr erfreulichen Ergebnissen sei hier nur das spektakulärste kurz wiedergegeben und seine große Bedeutung erläutert.
Der Luftwiderstand eines Luftschiffs bei seiner Reisehöhe und -geschwindigkeit ist eine der wichtigsten Gütezahlen, die das Luftschiff charakterisieren und z.B. die Wirtschaftlichkeit seines Betriebs ganz wesentlich beeinflussen. Bisher wurde allgemein angenommen, daß die berühmte Zigarrenform der Zeppeline, die bei den beiden letzten Zeppelinen ("Hindenburg" und "Graf Zeppelin") mit einem Widerstandsbeiwert cw = 0,056 (für den Rumpf ohne Gondeln und Leitwerk) am Ende einer langen Entwicklungsreihe nicht mehr zu verbessern wären (zum Vergleich: die modernsten Personenwagen haben heute allgemein cw-Werte zwischen cw
0,3 bis 0,27). Deshalb rief die Form des LoftyCruisers bei Aerodynamikern meistens ein Lächeln oder Kopfschütteln hervor. Die Verwunderung war deshalb umso größer, als die Messungen im HDG am Modell einen Wert von cw = 0,028 ergaben, die Umrechnung auf das Original sogar cw = 0,027 betrug, d.h. also nur halbsogroß war wie bei den besten Zeppelinen! Damit können jetzt die Vortriebs-Elektromotoren in ihrer Leistung auf 4 x 1.300 kW halbiert werden, was wiederum kleinere Turbo-Elektrogeneratoren, geringeren Treibstoffverbrauch usw. bedeutet, also einen ganzen Rattenschwanz von Erleichterungen und Wirtschaftlichkeitsverbesserungen gegenüber den ersten Entwürfen nach sich zieht.
Es ist erfreulich, daß dieser 1980 gebaute Windkanal hier in Göttingen auf dem historischen Gelände steht, auf dem 1907 Ludwig Prandtl die Motorluftschiffmodell-Versuchsanstalt gegründet hat. Es wäre ganz besonders erfreulich, wenn zur 100-Jahrfeier 2007 ein LoftyCruiser über dieses Gebäude schweben würde, um dann ganz nahebei zur Besichtigung zu landen.
3. Berechnungen und Konstruktionen
Ein kleines Ingenieur-Team befaßte sich in den letzten drei Quartalen 2002 und in 2003 bis jetzt mit der Ausarbeitung der folgenden Themen: Skelett und Haut, wobei in Weiterentwicklung des bisherigen Entwurfs aller großen Starrluftschiffe jetzt eine Haut aus einer geeigneten Aluminium-Legierung auch als tragendes Element eingesetzt wird. Diese Legierung hat sich wegen ihrer hervorragenden Eigenschaften bereits in der Automobil-Entwicklung durchgesetzt und ist gut erforscht und leicht erhältlich. Durch diese tragende und versteifende Wirkung der Blechhaut wird die bisher benötigte Schrägverspannung der Längsträger durch Stahldrähte überflüssig. Statische Berechnungen unter Einbeziehung der (vorläufig abgeschätzten) Quasi-Punktlasten sind in Arbeit.
Der bisherige Entwurf der Untereinheit bestehend aus den drei Hauptdecks stellte sich beim Ausarbeiten eines ausführlichen Plans für die in jedem Deck einzurichtenden Nutzungseinheiten als zu schwerlastig heraus, weshalb ein Vorschlag mit zwei Decks von Prof. B. Knauer, Schönbrunn in Thüringen, aufgegriffen und mit dessen Mitarbeiter R. Seifert ausgearbeitet wurde. Diese zwei Decks sollen zusammen einen steifen Kasten bilden, dessen Steifigkeit für die dynamische Stabilität des Luftschiffs bei Böen und abrupten Fahrtmanövern ausschlaggebend ist. Besondere Bedeutung hat hier auch die Verankerung des Kastens am Skelett und die Einleitung der Last ins Skelett über die (gegebenenfalls besonders verstärkten) verspannten Ringträger. Ebenfalls als tragende Elemente einzugliedern sind die Rohre der vertikalen Aktuatoren und der Aufzugsblock, dessen vertikale Achse mit der Hochachse des Luftschiffs zusammenfällt. Die Statik dieses Entwurfs wird z.Zt. in einer hierfür spezialisierten Fa. in Dresden berechnet.
Nach Erhalt der Farbanstrichbilder in den Windkanaluntersuchungen wurde eine günstige Plazierung des einziehbaren Leitwerks möglich, während die Aerodynamik z.Zt. in einem russischen Institut berechnet wird, dessen Rechnungen ggf. durch einige wenige zusätzliche Windkanal-Messungen an dem entsprechend ergänzten Modell im HDG verifiziert werden können.
Parallel zu den o.a. Arbeiten sind notwendigerweise eine Vielzahl an Vorarbeiten für eine verbesserte Antriebsmethode durchzuführen. Diese in der Schiffahrt bereits eingeführte Methode benutzt auch für den Vortrieb des Luftschiffs nur noch Elektromotoren, die aus einem turbinen-elektrischen Generator gespeist werden. Bisher waren nur für die Aktuatoren Elektromotoren und ein diesel-elektrischer Generator vorgesehen, während für die vier Vortriebseinheiten in ihren Gondeln je ein Dieselmotor für den direkten Antrieb der Luftschraube eingeplant war. Eine von uns in Auftrag gegebene Vorstudie eines in dieser Hinsicht besonders innovativen Unternehmens ist sehr vielversprechend.
Die vorgesehene Änderung wird eine erhebliche Gewichts- und Kosteneinsparung bringen, zusätzlich aber – und ganz besonders wichtig – eine wesentliche Erhöhung der Zuverlässigkeit. Der höhere Treibstoffverbrauch der mit Gasöl betriebenen Turbinen (aus Sicherheitsgründen sind zwei vorgesehen) wird wahrscheinlich durch die Verringerung des Luftwiderstandes der Motorengondeln und das geringere Gesamtgewicht der ganzen Anlage weitgehend kompensiert. Besonders erwähnenswert ist die wesentlich geringere Schall- und Vibrationserzeugung durch die Turbinen gegenüber Dieselmotoren. In ähnlicher Weise ist noch eine ganze Reihe von kleineren Verbesserungen geplant, z.B. für das Wassermanagement u.ä. mehr.
Nähere technische Einzelheiten über die Windkanalmessungen und Statik-Vorüberlegungen sind in „LC-Technik“ zu finden.