TECHNIEK

Een luchtschip dankt zijn stijgkracht aan de wet van Archimedes. Die geldt voor vloeistoffen én gassen en stelt dat de opwaartse kracht of lift op een luchtschip gelijk is aan het gewicht van de hoeveelheid verplaatste lucht. Nu weegt een kubieke meter lucht aan het aardoppervlak onder normale omstandigheden slechts 1,2 kilo. Dus als een luchtschip naast zichzelf ook passagiers en vracht van de grond moet tillen, zal hij al snel duizenden m3 groot moeten zijn.

Hoe minder eigen gewicht, hoe efficiënter het luchtschip. Dus is het geraamte van lichtgewicht vezelmateriaal en is de omspannende folie zeer dun. Het meeste eigen gewicht komt overigens van het gas waarmee het luchtschip is gevuld. Waterstof is met een lift van 1,1 kg/m³ onovertroffen, maar de brandbaarheid is een groot nadeel. Daarom geniet het 9 procent zwaardere en veel duurdere helium in moderne luchtschepen de voorkeur. Ter vergelijking: de ballonvaarder gebruikt warme lucht met een lift van om en nabij de 0,3 kg/m³.

Het helium in een luchtschip heeft een kleine, constante overdruk ten opzichte van de buitenlucht. Die beperkte overdruk geeft de constructie extra stijfheid zonder dat het kwetsbare folie gevaar loopt te bezwijken. Bovendien lekt het heliumgas, in geval van schade aan het folie, bij een lage overdruk maar heel langzaam weg, zodat de bemanning van het luchtschip een zee van tijd heeft om te reageren.

Omdat de luchtdruk daalt met de hoogte in de atmosfeer, bevat het luchtschip enkele ballonets met een variabele hoeveelheid lucht. Stijgt het luchtschip op, dan kan het helium expanderen en worden de (open) ballonets leeg gedrukt. Zodra dat proces is voltooid, heeft het luchtschip in feite zijn maximale hoogte bereikt: nog verder stijgen zou de overdruk van het helium alsnog sterk doen oplopen, met alle risico's vandien. Bij daling gebeurt het omgekeerde: het helium krimpt en de ballonets zuigen van buiten lucht binnen. Op de grootte van de lift hebben de ballonets geen invloed.

Het opstijgen van een luchtschip mag vanzelf gaan, voortstuwing in de gewenste horizontale richting vergt motoren die propellors aandrijven, en een luchtroer. De uitgerekte druppelvorm van het moderne luchtschip is aerodynamisch zeer gunstig en voorkomt het ontstaan van turbulenties in de lucht die langs de folie strijkt. De topsnelheid wordt bepaald door de luchtwrijvingshitte die de folie aankan. In de praktijk is ruim 100 km/uur al heel mooi. Overigens kan een luchtschip op snelheid de lift – en daarmee de vlieghoogte – beïnvloeden door voor- of achterover te hellen. Zelfs zijn er luchtschepen die pas van de grond komen als ze vaart hebben gemaakt en die dus net als een vliegtuig niet zonder een startbaan kunnen.

De meeste toepassingsmogelijkheden heeft het luchtschip bij een verticale start. De nieuwste generatie is om die reden uitgerust met kantelbare motoren die extra lift kunnen leveren en zo een vlot, beheerst vertrek mogelijk maken, zelfs in een stedelijke omgeving. Het luchtschip heeft in die situatie iets weg van een helikopter, maar dan zonder het kabaal en getril van een zware, op volle kracht draaiende motor.