Mathematische Modellierung der Flugmechanik eines Luftschiffs sowie Regelung der grundlegenden Fluggrößen zur Navigation

Obwohl Luftschiffe im Vergleich zu anderen Fluggeräten charakteristische Nachteile haben, zu denen Wettersensibilität und größeres Volumen gehören, sind sie als Fluggeräte auch in der heutigen Zeit für ein breites Aufgabenspektrum verwendbar. Ein Vorteil von Luftschiffen besteht darin, dass diese unter bestimmten Umständen relativ lange Zeit am Himmel in einer bestimmten Höhe ohne wesentlichen Energieverbrauch verweilen können. Ein weiterer Vorteil ist, dass Luftschiffe im Falle eines Software- oder Hardwarefehlers nicht zur Erde stürzen. Damit sind unter dem Luftschiff befindliche Personen und Objekte weniger gefährdet. Ebenso ergibt sich eine höhere Sicherheit für im Luftschiff befindliche Geräte (z. B. Sensoren), die in vielen Fällen sehr teuer sein können. In der vorliegenden Arbeit wird der spezielle Luftschifftyp des Prall-Luftschiffs behandelt, welcher auch als „Blimp“ bezeichnet wird. Die ungünstigen Eigenschaften eines solchen Luftschiffs haben alle den gleichen Ursprung, nämlich dass das Luftschiff als Körper flexibel ist. Dies wiederum wird dadurch bewirkt, dass der Rumpf des Luftschiffs nicht über ein Stützgerüst verfügt und mit Gas gefüllt ist. Weil Gase kompressibel sind, verhält sich der Rumpf eines Luftschiffs ähnlich einer Feder. Die Eigenschaften der Feder wirken auf alle konstruktiven Teile des Luftschiffs, weil sie ihrerseits mit dem Rumpf verbunden sind. Flexible Eigenschaften des Rumpfes verursachen beim Flug die Entstehung von Schwingungen der einzelnen konstruktiven Luftschiffteile. Die Arbeit behandelt alle Aspekte von der Modellierung über die Regelung bis zur Steuerung und Navigation eines Luftschiffs.