Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Einsatzgebiete für Leichtbauelemente: Tragflügel für einen Drachen, der hoch hinaus will

28.05.2009
Tensairity-Elemente aus mit Luft gefüllten Membranen, Stangen und Kabeln haben sich im Bau bereits als extrem leichte und dennoch stabile Tragstrukturen bewährt. Aber eignet sich die Technologie auch für den Einsatz in der Luftfahrttechnik, etwa als Tragstrukturen für Drachen?

Empa-Forscher loten derzeit die Grenzen aus und lassen erste Demonstratoren steigen.


Der Tensairity-Drachen nach dem erfolgreichen Schlepptest in den Berner Alpen.

Ultraleichte Flügel-Tragstrukturen für Drachen sind nicht nur für Sport- und Freizeitanwendungen attraktiv, sondern auch interessant für Ingenieure. Beispielsweise im Einsatz als Zugdrachen, die Windkraft nutzen und als zusätzlicher Antrieb dieselbetriebene Frachter über die Weltmeere ziehen. Die "Kites" sollen Reedereien helfen, die hohen Treibstoffkosten zu senken.

Drachen kommen aber auch für die Stromerzeugung durch Wind in Frage. Die Drachen, so die Idee, steigen an Seilen mehrere Kilometer in die Höhe. Durch das Hochziehen wird am Boden ein Windensystem in Bewegung gesetzt, das Strom generiert. Auf Zielhöhe angelangt, legt der Drache gewissermassen die Flügel an, lässt sich Richtung Boden sinken, um gleich wieder aufzusteigen. Ein spannendes Einsatzgebiet für extrem leichte Tragstrukturen, da die Drachen für eine effiziente Windenergienutzung sehr gross sein müssen.

Wo sind die Grenzen?

Mit einem Demonstrator wollte das Team um Rolf Luchsinger, Leiter des "Center for Synergetic Structures" an der Empa, herausfinden, wo flugtechnisch gesehen die Knackpunkte sind, und ob ein Tensairity-Drachen allenfalls Vorteile gegenüber traditionellen Flugobjekten bieten würde. Zusammen mit einem Mitarbeiter, der Luft- und Raumfahrt studierte, entstand aus einer Vielzahl von Ideen zu Formen und Grösse des Drachens schliesslich eine Serie von Modellen mit verbesserter Aerodynamik und überzeugendem statischem Verhalten. Das zeigten Tests an Prüfständen und Computersimulationen. Je schlanker und stabiler die mit Luft gefüllten Flügelholme sind, desto effizienter steigt der Drachen, desto besser kann seine Zugkraft genutzt und zur Stromgewinnung eingesetzt werden.

Der bisher grösste Tensairity-Drache, den Luchsingers Team entwickelte und im Labor zahlreichen Belastungstests aussetzte, hat eine Spannweite von acht Metern und eine Oberfläche von elf Quadratmetern. Mit einem Gewicht von 2,5 Kilogramm ist er dafür ausgelegt, eine Zugkraft von 1000 Newton zu erbringen. Theoretisch könnte dieser Drache 4000 Meter hoch steigen.

Drachen im Testbetrieb unter freiem Himmel

Nach dem langwierigen Berechnen und erfolgreichen Bau wollten die Forscher wissen: Wie hoch steigt der Drache in die Höhe? Fliegt er stabil auch bei hohen Geschwindigkeiten? Und ? nicht zu vergessen ? kommt er am Ende des Flugs wieder heil unten an? Mit Schlepptests unter freiem Himmel auf einem ehemaligen Militärflugplatz im Berner Oberland führten die Empa-Wissenschaftler kürzlich erste Flugversuche durch. Angehängt an einen Personenwagen wurde der Drachen auf einer ein Kilometer langen Strecke in einer Höhe von ca. 50 Meter gezogen. "Unser System funktioniert", ist Luchsinger fürs Erste zufrieden. "Der Tensairity-Drachen hat unsere an ihn gestellten Erwartungen erfüllt." Nun denken die Forscher bereits an die Umsetzung ihrer nächsten Vision ? einen Drachen mit einer Spannweite von bis zu 30 Meter, dessen Membranen mit Helium befüllt werden, und der auch bei Windstille in der Höhe weiterschweben kann.

Das neue Flügelkonzept eignet sich nicht nur für den Drachenbau, sondern hat ebenfalls Potenzial für den Sport oder die unbemannte Luftfahrt. Auch eine Anwendung als Kommunikationsplattform ist vorstellbar: Eine Drachen-Plattform (HAPS, "High Altitude Platform System") in grosser Höhe empfängt an Stelle von Satelliten Signale für Funk und Telefonie und leitet sie weiter.

Weitere Informationen
Dr. Rolf Luchsinger, Center for Synergetic Structures, Tel. +41 44 823 40 90, rolf.luchsinger@empa.ch

Sabine Voser | idw
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Studie InLight: Einblicke in chemische Prozesse mit Licht
22.11.2016 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

nachricht Eigenschaften von Magnetmaterialien gezielt ändern
16.11.2016 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie