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Das ZEPPELIN NT - Projekt.

von Wolfgang von Zeppelin

1. Entstehung des Projektes ZEPPELIN NT

Immer wieder hört und liest man, daß die Aera der Zeppelin-Luftschiffe wegen des Unglücks in Lakehurst am 7. Mai 1937 zu Ende ging. Das wirkliche Ende liegt aber in der internationalen politischen Entwicklung während der Jahre 1936 - 1940 begründet. Die USA erließen wegen der aggressiven Politik der deutschen NS-Regierung ein Ausfuhrverbot für Helium, das einzige nicht brennbare Traggas für Luftschiffe. Dadurch war in Deutschland Helium nicht verfügbar. Darum mußte das Luftschiff LZ 129 HINDENBURG, das bereits für den Betrieb mit Helium vorbereitet war, wieder umgebaut und mit dem brennbarem Wasserstoff gefüllt werden. Nur so konnte das Unglück geschehen, unabhängig davon, welche der vielen diskutierten Ursachen der Auslöser für den Brand war.

Das endgültige Ende - die Demontage der beiden Luftschiffe LZ 127 GRAF ZEPPELIN und LZ 130 GRAF ZEPPELIN II und die Sprengung der Luftschiffhallen in Frankfurt - wurde von den nationalsozialistischen Machthabern verfügt, teils wegen des durch die HINDENBURG-Katastrophe verletzten Stolzes, vor allem aber weil die Luftschiffe militärisch untauglich waren und der Luftwaffe weichen mußten.

Im schrecklichen 2. Weltkrieg wurde die Flugtechnik mit aller Kraft der am Kriege beteiligten Nationen weiterentwickelt. Diese Fortschritte kamen nach Kriegsende natürlich auch der zivilen Luftfahrt, nämlich den Flugzeugen, zugute. Am Luftschiff aber ging jede technische Entwicklung vorbei, abgesehen von den in den USA gebauten Prall-Luftschiffen. Aus diesen entwickelten sich nach dem Kriege die Werbeluftschiffe, die wir heute gelegentlich am Himmel sehen.

Die Diskussionen über die Renaissance der großen zivilen Luftschiffe verstummten nie. Jedoch waren dies Projekte, die aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen keine Chance auf Realisierung hatten, und manches dieser Projekte schadete dem Luftschiffgedanken durch Fehlschläge mehr als es diesem nutzte. Auch in Friedrichshafen, wo einst die erfolgreichen Zeppelin-Luftschiffe starrer Bauart entwickelt und gebaut wurden, stellte man immer wieder Studien zu der Frage an, ob die Luftschiffahrt technisch möglich ist und wirtschaftlich erfolgreich sein kann; allerdings stets mit negativem Ergebnis.

Seit Mitte 1991 erschienen von Zeit zu Zeit Pressemeldungen, daß man sich in Friedrichshafen wieder mit dem Bau von Luftschiffen beschäftigt. Was steckt hinter diesen Informationen ?

Schon seit einigen Jahren, nämlich seit 1988, wurden Überlegungen angestellt, ob es nicht sinnvoll wäre, wieder einmal eine ernsthafte technisch-wirtschaftliche Untersuchung anzustellen, ob ein Wiederbeginn der Luftschiffahrt Chancen hat.

Was hatte sich geändert, daß die Fragestellung erneut aufgegriffen wurde ?

• Generell kann man feststellen, daß heute ökologische Fakten von Verkehrssystemen sehr viel stärker gewichtet werden, als noch vor wenigen Jahren. Das Luftschiff hat aber gerade auf diesem Gebiet wesentliche Pluspunkte.
• Darüber hinaus scheinen sich die Menschen zunehmend nostalgischem Erleben zuzuwenden, wie sich dies an der deutlichen Zunahme der Ballonfahrt, der Reisen mit Dampfeisenbahn und Dampfschiffen oder der Kanalsportschiffahrt zeigt. Auch die Besucherzahlen von Museen waren noch nie so hoch wie in der heutigen Zeit.
• Nicht zuletzt sind in der Technik große Fortschritte im Leichtbau, bei den Hüllenwerkstoffen, in der Antriebs- und Steuerungstechnik zu verzeichnen, so daß eine Luftschiffahrt mit neuer Technologie technisch, wirtschaftlich und sicherheitstechnisch nicht mehr mit der von vor 50 Jahren vergleichbar ist. In der Tabelle 1 sind die Verbesserungspotentiale, die die moderne Technik gegenüber der klassischen Bauweise bietet, aufgelistet.

Zunächst wurden durch eine technische Studie die verschiedenen Möglichkeiten neuer Systeme ermittelt und festgestellt, mit welchem wirtschaftlichen Aufwand der Bau und Betrieb von Luftschiffen verbunden ist. Danach wurde eine umfangreiche Marktstudie durchgeführt um die verschiedenen Anwendungen und den dazugehörigen Markt zu untersuchen. Das Ergebnis zeigte weltweit ein Absatzpotential von ca. 35 Luftschiffen für den Tourismus und ca. 20 Luftschiffen für Werbezwecke auf. Hinzu kommen Luftschiffeinsätze für wissenschaftliche Meßaufgaben. Nicht untersucht wurden Einsätze zur Überwachung von Küsten, Gewässern, Grenzen u.a. durch staatliche Behörden.

Dieses positive Ergebnis ermutigte, das Konzept so weit zu vervollständigen, daß ein unbemanntes, ferngesteuertes Modell (Bild 1) mit einer Länge von 10.2 m und einem Gewicht von ca. 20 kg gebaut werden konnte. Der Antrieb erfolgt über drei Elektromotoren (Leistung je 300 Watt), die aus Akkumulatoren gespeist werden. Schon beim ersten Probeflug begeisterte die ausgezeichnete Manövrierfähigkeit den Profi-Modellpiloten, der sonst DORNIER-Flugzeuge testet.

Bild 1: Ferngesteuertes ZEPPELIN-NT Modell

2. Bauarten der Luftschiffe

Alle Luftschiffe lassen sich in drei Bauarten einteilen:

a) Prall-Luftschiffe

Dies ist die älteste und einfachste Bauart. Sie besteht aus einer Hülle, die mit Traggas gefüllt ist und durch ein oder mehrere luftgefüllte Ballonets unter einem bestimmten Überdruck gegenüber der umgebenden Luft gehalten wird (Bild 2). Auf dem Druck des Traggases allein beruht die Gestalt des Luftschiffkörpers. Der Druck muß hoch genug sein um alle in den verschiedenen Flugzuständen auftretenden Kräfte, beispielsweise den Luftwiderstand bei voller Fahrt, aufnehmen zu können. Die Gondel mit den Antriebsaggregaten, Kraftstoffbehältern u.ä. hängt an Seilen, die am First der Hülle befestigt sind. Dies bedingt beispielsweise, daß die Motoren direkt an der Gondel angeordnet sind und das Wohlbefinden der Passagiere durch Lärm und Vibrationen erheblich beeinträchtigen.

1. Bugkappe mit Verstärkungen
2. Vorderes Ballonet
3. Gondelaufhängung
4. Hinteres Ballonet
5. Steuerruder
6. Passagierkabine
7. Motoren
8. Beleuchtung
9. Luftkanal zu den Ballonets
10. Luftventile
11. Heliumventil

Bild 2: Pralluftschiff (Blimp) von Goodyear/USA

Diese Bauart wurde von der Fa. GOODYEAR / USA für Militär-Luftschiffe im 2. Weltkrieg hoch entwickelt und ist die Grundlage aller heute betriebenen Luftschiffe.

b) Starr-Luftschiffe

Es war das Verdienst des Grafen Zeppelin und seiner Getreuen, diese Bauart zu einer Vollendung gebracht zu haben, die auch heute noch Bewunderung findet.

Starrluftschiffe erhalten ihre Gestalt durch ein Gerippe oder durch eine steife Außenhaut. Die Traggaszellen liegen innerhalb des Gerippes und sind meist unprall. Luftdruckschwankungen und unterschiedliche Temperaturen führen zu Änderungen des Füllgrades der Gashüllen. Starrluftschiffe können in sehr großen Abmessungen gebaut werden. LZ 129 HINDENBURG und LZ 130 GRAF ZEPPELIN II hatten ein Volumen von 200 000 m³ und eine Länge von 245 m. (Bild 3).

Bild 3

Die Vorteile der starren Bauart sind:

• Gewichte können optimal am Luftschiffkörper verteilt werden
• Fahrtwind und Sonneneinstrahlung wirken nicht direkt auf die Traggaszellen ein.
• ein Leck in der Hülle oder in einer Traggaszelle führt nicht zum Verlust der Gestalt und damit zur Manövrierunfähigkeit.

Allerdings ist diese Bauart mit hohen Kosten verbunden, und das Eigengewicht ist relativ zur Nutzlast höher als beim Pralluftschiff.

c) Halbstarres Luftschiff

Um die Vorteile der beiden o.g. Systeme zu vereinen wurden auch sog. halbstarre Luftschiffe gebaut. Die bekanntesten Vertreter dieser Bauart waren die Luftschiffkonstruktionen des italienischen Generals und Luftschiffpioniers Umberto Nobile, der mit dem Luftschiff NORGE 1926 erstmals den Nordpol überflog (Bild 4). Beim halbstarren Luftschiff wird die über Ballonets prall gehaltene Hülle mit einem Kiel versehen, an dem die verschiedenen Lasten, wie beispielsweise die Antriebsmotoren, angebracht sind.

Bild 4: Halbstarres Luftschiff ITALIA (System Nobile)

Das Konzept des ZEPPELIN NT

Der ZEPPELIN NT weist mehrere Traggaszellen auf, die über Ballonets prall gehalten werden, jedoch wird die Gestaltsfestigkeit im wesentlichen durch ein räumliches Gerippe in Form eines Dreieckträgers gewährleistet, selbst dann, wenn der Druck der Traggaszellen durch einen Defekt abfallen sollte (Bild 5). Alle Lasten wie Antriebsmotoren, Steuerflächen, Passagierkabine u.a. können am optimalen Ort sicher angeordnet werden. So sind beispielsweise die Motoren mit den Propellern weit entfernt von den Passagieren, so daß diese nicht durch Lärm und Vibrationen belästigt werden. Außerdem sind sie im Schwerpunkt des Fahrwiderstandes, also auch an aerodynamisch optimaler Stelle angebracht. Durch Einsatz moderner Werkstoffe wird ein sehr gutes Verhältnis zwischen Nutzlast und Eigengewicht erzielt. Das Gerippe und die Hülle nehmen die im Betrieb auftretenden Lasten gemeinsam auf. Die Tabelle 2 zeigt die prozentuale Aufteilung der Kräfte. Die für die konstruktive Auslegung ausschlaggebenden Biegekräfte werden nahezu gleichmäßig von der starren Struktur und von der Hülle aufgenommen. Unterhalb des Gerippes sind die luftgefüllten Ballonets angeordnet und bilden so im Falle einer harten Landung ein Luftkissen, das die starre Struktur vor schädlichen Stößen schützt.
Bild 5

Tabelle 2: Verteilung der Kräfte zwischen starrer Struktur und Hülle in % bei Betriebsdruck 5 mbar und bei Druckabfall auf 0,5 mbar
Lastfall	5 mbar Struktur	5 mbar Hülle	0,5 mbar Struktur	0,5 mbar Hülle
Torsion	4	96	12	88
Scherung	15	85	23	77
Biegung	45	55	57	43

Die klassischen ZEPPELIN-Luftschiffe waren bei Start und Landung nur schwierig zu manövrieren. Wie ein antriebsloses Schiff waren sie ohne Eigengeschwindigkeit nicht steuerbar. Deshalb wurden bei Start und Landung viele Menschen oder aufwendige technische Einrichtungen benötigt. Um diesem Nachteil zu begegnen, sind die Propeller des ZEPPELIN-NT schwenkbar, so daß sie das Schiff heben oder senken können. Damit kann auch der durch den Kraftstoffverbrauch bedingte Gewichtsverlust ausgeglichen werden. Außerdem ist am Heck ein Querantrieb vorgesehen, der es ermöglicht, das Schiff selbst im Stillstand zu schwenken. Durch die bessere Manövrierfähigkeit ist der Betrieb auch bei stärkerem Wind bis zu ca. 50 km/h möglich; dies bedeutet eine höhere Sicherheit gegenüber den früheren ZEPPELIN-Luftschiffen.

Weiteres Augenmerk wird bei der Entwicklung der Fesselung des Schiffes gewidmet. Es wird angestrebt, daß das Luftschiff nahezu ohne menschliche Hilfe im Laufe der Landung verankert werden kann.

Die wesentlichen Neuheiten dieser Konzeption sind patentrechtlich abgesichert.

3. Das Unternehmen Zeppelin Luftschifftechnik GmbH (ZLT)

Die Zeppelin Luftschifftechnik GmbH ist eine Entwicklungsgesellschaft. Die Produktion der Luftschiffe erfolgt zum Teil in den Zeppelin-Schwestergesellschaften und in anderen für spezielle Arbeiten geeigneten Fachbetrieben. Entwicklung, Versuche, Baugruppenmontagen und Endmontagen mit allen Prüfungen und Abnahmen erfolgen durch die ZLT. Gegenüber dem Luftfahrtbundesamt ist die ZLT für die Entwicklung, einschließlich dem Musterbau des Prototyps LZ N07 verantwortlich.

Die Gesellschafter der ZLT sind:

• Luftschiffbau Zeppelin GmbH
• Zeppelin Metallwerke GmbH
• Zahnradfabrik Friedrichshafen AG
• Lemförder Metallwaren AG

Die Geschäftsführung liegt in den Händen von Dr. Bernd Sträter und für die Technik zeichnet Dipl.Ing. Klaus Hagenlocher verantwortlich. Zur Zeit sind ca. 30 Ingenieure und Techniker bei ZLT tätig. Sie arbeiten in den Räumen an der neu errichteten Halle in Friedrichshafen und sind mit modernster Rechnertechnik ausgestattet. Außerdem gibt es mehrere Kooperationen mit Forschungsinstituten und Entwicklungsfirmen. Für die Montage und Erprobung von Komponenten steht die Halle zur Verfügung.

4. Stand der Arbeiten

Als Prototyp wurde das Luftschiff LZ N07 mit folgenden technischen Daten gebaut:

Abmessungen
Gesamtvolumen 8200 m³
Länge 75 m
max. Durchmesser 14,16 m

Gewichte (Reisehöhe 1000m)
max. Startgewicht 7900 kg
Zuladung 1700 kg
Sitzplätze 2+12

Flugleistungen
max. Geschwindigkeit 140 km/h
Reisegeschwindigkeit 115 km/h
max. Flughöhe 2400 m
Flugdauer bei 70 km/h 18 h

Drei Motoren mit insgesamt 440 kW (600 PS) treiben das Luftschiff an. Für die bei touristischen Flügen ausreichende Geschwindigkeit von 70 km/h muß das Schiff nur vom Hecktriebwerk angetrieben werden.

Im Oktober 1994 wurde der Steuerbordantrieb mit Schwenkgetriebe auf einem Versuchsstand erfolgreich in Betrieb genommen (Bild 7). Es folgten umfangreiche Versuchsläufe, mit denen die Beanspruchungen aller möglichen Flugzustände simuliert wurden und die Sicherheit im Dauerbetrieb nachgewiesen wurde.

Bild 7: Steuerbord-Antriebsaggregat auf dem Prüfstand

Im Juli 1996 wurde das Luftschiff im Bau erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt. In der Halle 10 (Bild 9) der Messe Friedrichshafen, die für den Bau des Luftschiffes ca. 4m höher gebaut wurde als sie für die Ausstellungen notwendig gewesen wäre, war die gesamte starre Struktur zu sehen. Die Längsträger folgen der Kontur des Luftschiffkörpers und sind aus der Al-Legierung AlZn4,5Mg1 als geschweißte Gitterträger hergestellt. Dagegen sind die Querträger gerade und wurden aus zusammengeklebten Rohren aus carbonfaserverstärktem Kunststoff gefertigt (Bild 8). Auch alle Triebwerke waren installiert und in der Passagierkabine konnte man bereits in den sehr bequemen Sitzen platznehmen. Diese sind nicht nur querverschiebbar, sondern können auch zu den großen Fenstern hin geschwenkt werden. Schließlich waren auch die Leitwerke montiert. Die Vorstellung des Zeppelin NT stieß weltweit auf reges Interesse von Presse, Funk und Fernsehen. In den folgenden Monaten wurden viele Versuche durchgeführt, die elektrische Installation vervollständigt und die Hülle mit den Ballonetts, den Ventilen und Gebläsen montiert. Vorher wurde die Hülle einer harten Druckprobe unterzogen, wobei die dabei entstehende Verformung genau gemessen wurde. Außerdem wurde das Luftschiff für die Flugerprobung mit einer umfangreichen Messeinrichtung versehen, die die Beanspruchung vieler Bauteile während der Flugversuche erfaßt und auswertet. Vom 23.-27. April 1997 fand die Luftfahrtausstellung AERO in Friedrichshafen statt. Star dieser Messe war unumstritten der Zeppelin NT N07, der fertiggestellt in der Halle 10 von 54 500 Besuchern besichtigt wurde. Das Luftschiff war mit Luft gefüllt, da noch einige Restarbeiten und vor allem umfangreiche Prüfarbeiten im Innern der Hülle zu erledigen waren. Wiederum übertraf das Echo in den Medien alle Erwartungen. Die Geschäftsführung der Zeppelin Luftschifftechnik GmbH konnte auf einer Pressekonferenz berichten, daß bereits Kaufverträge für 5 Luftschiffe dieses Typs unterzeichnet wurden. Die Luftschiffe sind für Werbung, Touristik und wissenschaftliche Meßfahrten vorgesehen. Alle Komponenten des Luftschiffes wurden so weit möglich und in Zusammenarbeit mit dem Luftfahrtbundesamt (LBA) geprüft. Nach einer eingehenden Prüfung des Gesamtsystems erfolgte am 18. 9. 1997 der Erstflug. Der Zeppelin NT LZ N07 startete vor der Halle 10 der Messe Friedrichshafen GmbH um 18.46 Uhr und landete nach einem sehr schönen Flug sehr glatt um 19.28 Uhr auf dem Flughafen Friedrichshafen. Der Chefpilot Scott Danneker, der Copilot Stefan Unzicker und der Versuchsleiter Jürgen Fecher waren an Bord und beurteilten die Manövrierbarkeit des neuen Luftschiffes sehr gut. Das Luftschiff befindet sich nun in der Flugerprobung und führt Testflüge durch. Mit einem umfangreichen Flugprogramm wird die Lufttüchtigkeit des Luftschiffes unter den verschiedensten Bedingungen nachgewiesen.


Bild 8: Querträger aus cabonfaserverstärktem Kunststoff


Bild 9: Der Rollout aus Halle 10 der Messe Friedrichshafen

5. Ökologie und Luftschiffahrt

Gegenüber anderen Fahrzeugen hat das Luftschiff einige wesentliche ökologische Vorteile:

Da der Auftrieb vom Traggas aufgebracht wird und dieses praktisch keinem Verbrauch unterliegt, ist der Treibstoffverbrauch bei kleineren Geschwindigkeiten (<100 km/h) im Verhältnis zu anderen Luftfahrzeugen geringer. Auch die Emissionen von Abgasschadstoffen sind niedriger, da Antriebe eingesetzt werden können, die über einen großen Betriebsbereich den Kraftstoff optimal verbrennen. Außerdem können die Abgase durch Katalysatortechnik entgiftet werden. Schließlich fallen die Abgase in erdnahen Schichten an, wo sie schneller abgebaut werden als in großen Höhen.

Für den Betrieb von Luftschiffen ist keine umfangreiche Infrastruktur wie Flugplätze, Straßen- oder Schienennetze notwendig. Die verhältnismäßig kleinen Landeplätze erfordern nur wenig Eingriffe in die Natur. Dies ist insbesondere für die Touristik in ökologisch sensiblen Regionen (Arktis, Tropenländer u.a.) bedeutsam.

Die Geräuschimission für die Passagiere und für die überflogene Landschaft ist, gemessen an anderen Luft- und Landfahrzeugen, gering.

6. Ausblick

Am Ende der erfolgreichen Flugerprobung steht die Verkehrszulassung des Luftschiffes mit der Baunummer 1 und die Musterzulassung des Typs LZ N07 durch das Luftfahrtbundesamt. Die Verkehrszulassung ist Voraussetzung für die gewerbliche Beförderung von Passagieren und die Musterzulassung ist die Voraussetzung für die Serienproduktion.

Man rechnet, daß die Flugerprobung im Jahr 2001 abgeschlossen sein wird. Die Serienproduktion ist im Laufe des Jahres 2000 angelaufen. Erfreulicherweise konnte die Zeppelin Luftschifftechnik GmbH bereits 5 Vorverkaufsverträge für 5 Luftschiffe abschließen. Eine große Luftschiffhalle (110x68x32m, Bild unten), die in Friedrichshafen errichtet wurde, ermöglicht den Bau von 3 Luftschiffen pro Jahr. Die für diese Luftschiffe geplanten Einsatzgebiete sind:

• Werbung
• Touristik
• Technisch-wissenschaftliche Meßfahrten (z.B. Troposphärenforschung)

Darüber hinaus sind denkbar:
Überwachung von Grenzen, von Fischereizonen und für den Umweltschutz u.a.

Überlegungen für größere Luftschiffe für beispielsweise ca. 40 Passagiere mit ca. 20.000 m³ (vgl. LZ 127 GRAF ZEPPELIN: 105.000 m³) sind im Gange. Diese Luftschiffe wären in der neuen Luftschiffhalle montierbar. Natürlich könnten diese Passagiere nicht wie früher im Luftschiff übernachten, sondern werden wie im Luxusbus reisen. Da das Luftschiff sicher nicht mehr für den Transatlantikverkehr eingesetzt werden wird, ist dies auch nicht erforderlich.

In naher Zukunft müssen Betreibergesellschaften gegründet werden. Der Förderverein Zeppelin-Tourismus will gemäß § 2.1 seiner Satzung alle Aktivitäten fördern, die geeignet sind, einen attraktiven, ökologisch vertretbaren und kulturhistorisch bedeutsamen Zeppelin-Tourismus neu zu beleben. Dabei ist in erster Linie an den Tourismus in der schönen Bodenseeregion gedacht. Ein weiteres Ziel ist, den Mitgliedern zum frühestmöglichen Zeitpunkt Luftschiffreisen anzubieten.