ZMC-2

mini|ZMC-2 über Washington D.C. ZMC-2 war ein in den Jahren von 1929 bis 1941 von der US-Marine betriebenes Luftschiff und ein Versuchsmuster eines Ganzmetall-Luftschiffes zur Erprobung dieser Bauart. Seine Hülle bestand im Gegensatz zu konventionellen Luftschiffen nicht aus einem Gewebe, sondern aus 0,24 mm (0,0095 Zoll) und 0,2 mm (0,008 Zoll) starkem Duraluminiumblech. Die Hülle war zugleich Gaszelle. Durch diese Bauweise und seine gedrungene Form erhielt es auch seine Spitznamen Tin Bubble oder Tinship (deutsch: Blechblase oder Blechschiff).

Konzept des Ganzmetall-Luftschiffes Das Konzept eines Ganzmetall-Luftschiffs wurde bereits von Konstantin Eduardowitsch Ziolkowski erdacht, der in den 1880er Jahren einige theoretische Untersuchungen über lenkbare Ganzmetall-Luftschiffe veröffentlichte. Vor ZMC-2 erhob sich nur ein Luftschiff mit einer Außenhaut aus Metall in den Himmel. Es war das Luftschiff von David Schwarz. Es führte am 3. November 1897 auf dem Tempelhofer Feld bei Berlin nur eine einzige Fahrt durch, bei deren Landung es irreparabel beschädigt wurde. Dieses Schiff war die erste Anwendung des damals neuen, erst 1889 auf der Pariser Weltausstellung präsentierten Werkstoffs Aluminium in der Luftfahrt.

1926, also etwa zur selben Zeit, in der ZMC-2 entstand, begann Thomas Benton Slate in einer Halle des Flugplatzes von Glendale in Kalifornien, USA, aus privatem Antrieb ein Ganzmetall-Luftschiff zu bauen. Slate verwendete Aluminium-Riffelblech, welches er zu einer starren Hülle vernietete. Für den Vortrieb war am Bug ein mit einer Dampfturbine arbeitendes Antriebssystem, das einen Unterdruck erzeugen sollte, vorgesehen. Mehrmals wurde das bereits gefüllte Luftschiff vor der Fertigstellung aus der Halle gezogen. Während des Baus lud Slate Väter ein, ihre Kinder mitzubringen und ihm beim Bau des Schiffes zuzusehen. Zehntausende kamen auch. Am 19. Dezember 1929 wurde das „City of Glendale“http://vintageairphotos.blogspot.de/2013/08/slates-strange-dirigible.html abgerufen am 28. Dezember 2016Flight Ausgabe vom 7. Februar 1929 Seite 101 und 102; online im Archiv von flightglobal.com; abgerufen am 28. Dezember 2016 benannte Luftschiff unter den beeindruckten Augen mehrerer hundert Menschen ausgehallt. Eine Fahrt sollte es jedoch nie erleben. Die Sonne schien auf den Auftriebskörper und die Hülle begann zu beulen. Die Niete rissen unter lautem Knallen, das an Schüsse erinnerte und das Traggas entwich. Als das Schiff Schlagseite bekam, rannten die Schaulustigen aus Angst, das wasserstoffgefüllte Luftschiff könnte sich in einen Feuerball verwandeln, davon. Es fiel jedoch einfach nur laut scheppernd zu Boden. Der Grund für dieses Debakel ist nicht ganz eindeutig überliefert. Es wird ein fehlerhaftes Überdruckventil erwähnt. Das Schiff war zu stark beschädigt, um es zu reparieren. Nahezu die gesamte Hülle hätte demontiert und neu zusammengesetzt werden müssen. Das Projekt wurde aufgegeben und die Ära der Luftschiffe in Glendale war beendet.

ZMC-2 Die US-Marinebezeichnung ZMC-2 teilt sich in die Kennbuchstaben Z, MC und die Ziffer 2. Das Z als ersten Kennbuchstaben verwendete die US-Marine zur Klassifizierung all ihrer Luftschiffe bzw. Leichter-als-Luft-Geräte. Das MC stand für Metal Clad, zu deutsch etwa metallbeplankt. Die 2 ergab sich aus dem Traggasvolumen von rund 200.000 Kubikfuß, genau waren es 202.200.

Die in verschiedenen Quellen angegebene Aluminiumstärke von 2 mm (0,08 Zoll) und das daraus resultierende Flächengewicht ist bezogen auf den zur Verfügung stehenden Auftrieb zu hoch, um für große Teile des Schiffes verwendet worden zu sein.

Entwicklung und Bau

Die Pläne für ZMC-2 wurden von dem amerikanischen Ingenieur Ralph Hazlett Upson, der im Dienst von Goodyear auch das erste B-Klasse-Prallluftschiff fuhr, ab etwa 1922 entwickelt. Er gründete für seine Entwicklung eine eigene Firma, die Aircraft Development Co. 1926 bestellte die US-Marine ein Versuchsmuster. Möglich geworden war diese Bauweise durch die Entwicklung eines Nietautomaten durch Edwin J. Hill, der in der Lage war, das dünne Aluminiumblech mittels neuer Dichtungsmaterialien gasdicht zu verbinden. Die für diesen Zweck gebaute Nietmaschine konnte 5000 Niete mit 0,9 mm Durchmesser pro Stunde setzen. Sie bohrte drei Nietreihen gleichzeitig und wurde von zwei Personen bedient. Die Niete wurden in der Maschine aus endlos zugeführtem Draht in die Bohrungen gesetzt und mit umlaufenden Nocken mit Köpfen versehen. Als Dichtungsmasse wurde Bitumen verwendet.Carl B. Fritsche: THE METALCLAD AIRSHIP in FLIGHT, Teil 1 des Artikels in der Ausgabe vom 22. Mai 1931; Seite 462; online abrufbar im Archiv von flightglobal.com

Bereits 1924 wurde dem US-Militär ein „MC-0.8“ (ein Ganzmetallluftschiff mit 80.000 ft³ Volumen, rund 2266 m³) angeboten. Es sollte auf dem Scott-Flugfeld gebaut werden. Es wird berichtet, dass ein „MC-1“ teilweise gefertigt wurde, jedoch zeigten Materialversuche Korrosion und Versprödung des Duraluminiums. Eine Hüllensektion von 8,8 × 10,4 m (29 × 34 ft) mit einem Gewicht von 181 kg (400 lbs) wurde bis zur Zerstörung getestet, um die Konstruktionsannahmen zu überprüfen. Die Gasdichtigkeit wurde ebenfalls untersucht und als geringer als erwartet ermittelt. Weitere Versuche betrafen das Verhalten der Gashülle bei Druckabfall im Inneren. Das Material wurde mit Falten versehen und es sah aus, als ob es für immer deformiert bleiben würde, jedoch nahm das Material nach dem Erhöhen des Innendrucks wieder seine alte Form an, und es war nicht mehr erkennbar, wo sich zuvor die Falten befunden hatten. Nach diesen Versuchen entschied man sich für „Alclad“-Aluminium, das von der Aluminium Company of America hergestellt wurde. Es handelte sich dabei um ein Sandwich-Material. Der Kern bestand aus Duraluminium (Dural 17S, später Alcad 24S), der mit reinem Aluminium beschichtet war.

Im Mai 1927 begann die Aircraft Development Corporation auf dem Detroit Grosse Ile Airport mit dem Bau einer 37×55×37 m (Länge×Breite×Höhe – 120×180×120 ft) großen Luftschiffhalle, die im September fertiggestellt wurde. Dort sollte ZMC-2 gebaut werden. Für den Flugbetrieb richteten sie nördlich der Halle einen 914-m-Kreis (3000 ft) her. Dieses Betonfeld ist noch heute zwischen den Landebahnen des Flugplatzes erhalten.

Der Bau von ZMC-2 begann am 7. März 1928 mit dem ersten Niet in der Bugsektion. Das Luftschiff wurde in zwei senkrechten Hälften ähnlich zwei Eierschalen gebaut, die im Februar 1929 miteinander verbunden wurden. Im Juni wurden die Motoren in der Gondel installiert, sie wurde im Juli am Luftschiffkörper angebracht. Im darauf folgenden August wurde ZMC-2 mit Helium gefüllt. Im Gegensatz zu anderen Luftschiffen konnte jedoch keine leere zusammengefaltete Hülle oder Gaszelle gefüllt werden, sondern es musste die Luft im Inneren des Luftschiffkörpers durch Helium ersetzt werden. Dazu wurde zuerst der Auftriebskörper von unten mit Kohlendioxid (CO2) gefüllt und die Luft oben abgelassen. Anschließend wurde von oben Helium eingefüllt und das CO2 unten abgelassen. Als ein Helium-Kohlendioxid-Gemisch gemessen wurde, begann man das restliche CO2 mittels einer Gaswaschanlage herauszufiltern.First flights of the Metal-Clad Airship; John T. Nevill; Aviation; Ausgabe vom 31. August 1929 S. 474–478; online hinter Anmeldeschranke im Archiv von Aviation.com, abgerufen am 15. Oktober 2016.

Aufbau Die durch rund 3,5 Millionen Niete zusammengehaltene Metallhülle, die innen von 24 Längsgurten und 12 Ringprofilen in der Form gestützt wurde, hatte bei einem ermittelten Gasverlust von etwa zwei Litern pro Tag und Quadratmeter eine ähnliche Qualität wie die damals z. B. bei Zeppelin für die Traggaszellen verwendete Goldschlägerhaut, die jedoch nicht alterungsbeständig war. Um die Form von ZMC-2 zu erhalten, musste im Auftriebskörper ständig ein Überdruck aufrechterhalten werden. Daher wurde es von der Marine trotz der starren Metallbauweise als Prallluftschiff klassifiziert. Der Innendruck wurde durch zwei Ballonetts mit einem maximalen Volumen von 640 Kubikmetern (22.600 ft³) im vorderen und 793 Kubikmetern (28.000 ft³) im hinteren Ballonett aufrechterhalten.

Das Traggasvolumen von ZMC-2 betrug ohne die Ballonetts rund 5727 Kubikmeter (202.200 ft³) Helium. Das Schiff hatte eine Länge von 45,52 Metern (149 ft, 4 in), bei einem größten Durchmesser von 16,03 Metern (52 ft, 7 in). Damit entsprach es etwa der Größe kleinerer Prallluftschiffe, jedoch war die vergleichsweise geringe Streckung markant. Außergewöhnlich waren auch die acht relativ kurzen Leitwerksflossen am Heck, die mit beweglichen Steuerflächen versehen waren und eine Gesamtfläche von 40,9 m² (440 ft²) besaßen.

Das Leergewicht betrug 4.135 kg (9.115 lbCarl B. Fritsche: THE METALCLAD AIRSHIP in FLIGHT, Teil 1 des Artikels in der Ausgabe vom 22. Mai 1931; Seite 463; online abrufbar im Archiv von flightglobal.com) Die Nutzlast zusätzlich zu den beiden Piloten, dem Ballast und den Betriebsstoffen betrug etwa 340 kg (750 lbs). Verglichen mit Prallluftschiffen ähnlicher Größe ist das nur ein relativ geringer Wert, jedoch handelte es sich um einen Versuchsträger, der die Bauweise für größere Modelle erproben sollte.

Der Antrieb bestand aus zwei Neunzylinder-Sternmotoren vom Typ Wright J-5 Whirlwind, die links und rechts an der Gondel angebracht waren und je eine zweiflügelige metallene Luftschraube mit 2,8 m Durchmesser (9 ft, 2 in) als Zugpropeller antrieben. Die Motoren hatten eine Leistung von je 164 kW (220 PS). Die Höchstgeschwindigkeit lag bei bis zu 113 km/h (62–70 mph; bei 440 PS Antriebsleistung), die Reisegeschwindigkeit bei etwa 84 km/h (50–52 mph bei 220 PS Antriebsleistung). Die Reichweite bei Reisegeschwindigkeit ist mit knapp über 1000 km (ca. 675 mi) bei einer Flugdauer von bis zu 11 Stunden angegeben, die maximale Reichweite bei Windstille betrug rund 1610 km (1000 mi). Das Luftschiff wurde von zwei Mann Besatzung gesteuert.

Betrieb mini|Lakehurst ca. 1930–1931, ZMC-2 ist am rechten Bildrand

Die Jungfernfahrt von 49 Minuten und 55 Sekunden fand am 19. August 1929 auf dem Detroit Grosse Ile Airport statt. Piloten waren US Army Air Corps Captain William J. Kepner und Bordingenieur MSgt Joseph Bishop. In den folgenden Tagen wurden weitere Fahrten durchgeführt, darunter auch eine 30-stündige Abnahmefahrt. Am 25. August besuchte das Luftschiff über Cleveland die National Air Races. Die Zeitschrift Aviation lobte anschließend das vibrationsarme Luftschiff, bei dem nach insgesamt 9 Flugstunden noch keinerlei Anpassungen oder Änderungen notwendig geworden warenZMC-2 Flies toe Cleveland; Aviation; Ausgabe vom 31. August 1929 Seite 485; online hinter Anmeldeschranke im Archiv von Aviation.com; abgerufen am 15. Oktober 2016.

ZMC-2 verließ dann Detroit, um zu seinem zukünftigen Heimatstützpunkt, dem US-Marinefliegerstützpunkt Lakehurst aufzubrechen, wo es am nächsten Tag, dem 12. September, nach einer 16-stündigen,ZMC-2 Flown to Lakehurst; Aviation; Ausgabe vom 21. September 1929 Seite 621; online hinter Anmeldeschranke im Archiv von Aviation.com; abgerufen am 15. Oktober 2016 fast 1000 km langen unterbrechungsfreien Fahrt (600 mi) ankam und der US-Marine übergeben wurde. Es erhielt die Marine-Seriennummer A-8282. In den folgenden Tagen wurden diverse Löcher in der Hülle gefunden. ZMC-2 hatte auf seiner Fahrt einige Treffer aus den Gewehren übermütiger Amerikaner einstecken müssen.

Am 16. September wurden Fahrten über New York City und dem Atlantik unternommen, nachdem die Höchstgeschwindigkeitstests abgeschlossen waren. Alle Flugversuche waren bis zum 25. September erfolgreich abgeschlossen. ZMC-2 erfüllte alle vertraglich festgelegten Anforderungen und hatte alle Tests bereits im ersten Versuch mit kleinen Sicherheitsreserven bestanden.