La flotabilidad estática de los dirigibles en vuelo no es constante, por lo que es necesario controlar la altitud de un dirigible controlando su flotabilidad: compensación de flotabilidad .
Por ejemplo, en un vuelo de Friedrichshafen a Lakehurst, el dirigible rígido LZ 126 , construido en 1923-24, consumió 23.000 kg de gasolina y 1.300 kg de aceite (un consumo medio de 290 kg/100 km). Durante el aterrizaje, el dirigible tuvo que liberar aproximadamente 24.000 metros cúbicos de hidrógeno para equilibrar la nave antes de aterrizar. Un zeppelin del tamaño del LZ 129 Hindenburg en un vuelo de Frankfurt am Main a Lakehurst consumió aproximadamente 54 toneladas de diésel con un equivalente de flotabilidad de 48.000 metros cúbicos de hidrógeno, lo que supuso aproximadamente una cuarta parte del gas de sustentación utilizado al inicio del vuelo (200.000 metros cúbicos). Después del aterrizaje, el hidrógeno desechado fue reemplazado por hidrógeno nuevo.
El Zeppelin NT no dispone de ningún dispositivo especial para compensar la flotabilidad adicional debida al consumo de combustible. La compensación se realiza mediante el uso de un peso de arranque superior al nivel de sustentación en el despegue y durante el vuelo, la flotabilidad dinámica adicional necesaria para el despegue y el vuelo se genera mediante motores. Si durante el viaje la nave se vuelve más ligera que el aire debido al consumo de combustible, los motores giratorios se utilizan para la presión descendente y el aterrizaje. El tamaño relativamente pequeño del Zeppelin NT y una autonomía de solo 900 kilómetros en comparación con los zepelines históricos permitieron prescindir de un dispositivo de extracción de lastre.
Con un dirigible rígido se siguen dos estrategias principales para evitar la liberación de gas de sustentación:
Sólo los gases tienen una densidad similar o igual al aire.
Se hicieron varios intentos en dirigibles de hidrógeno: el LZ 127 y el LZ 129 intentaron utilizar parte del gas de elevación como propulsor sin mucho éxito, los dirigibles posteriores llenos de helio carecían de esta opción.
Alrededor de 1905, el gas Blau era un propulsor común para dirigibles; recibe su nombre de su inventor, el químico de Augsburgo Hermann Blau, quien lo produjo en la planta de gas Augsburger Blau. Varias fuentes mencionan una mezcla de propano y butano . Su densidad era un 9% más pesada que el aire. Los zeppelines solían utilizar una mezcla de gases diferente de propileno , metano , butano, acetileno ( etino ), butileno e hidrógeno. [3]
El LZ 127 Graf Zeppelin tenía motores bifuel y podía utilizar gasolina y gas Blau como propulsor. Doce de las celdas de gas de la nave estaban llenas de un gas propulsor en lugar de gas de elevación con un volumen total de 30.000 metros cúbicos, suficiente para aproximadamente 100 horas de vuelo. El tanque de combustible tenía un volumen de gasolina de 67 horas de vuelo. Usando tanto gasolina como gas Blau, se podían lograr 118 horas de tiempo de crucero.
En algunos dirigibles se instalaron canaletas en el casco para recoger el agua de lluvia y llenar los tanques de agua de lastre durante el vuelo. Sin embargo, este procedimiento depende de las condiciones meteorológicas y, por lo tanto, no es fiable como medida independiente.
El capitán Ernst A. Lehmann describió cómo durante la Primera Guerra Mundial los zepelines podían permanecer temporalmente en la superficie del mar cargando agua de lastre en los tanques de las góndolas. [4] En 1921, los dirigibles LZ 120 "Bodensee" y LZ 121 "Nordstern" probaron en el lago de Constanza la posibilidad de utilizar agua del lago para crear lastre. Sin embargo, estos intentos no arrojaron resultados satisfactorios.
El método del gel de sílice se probó en el LZ 129 para extraer agua del aire húmedo y aumentar el peso. El proyecto fue cancelado. [ cita requerida ]
El procedimiento más prometedor para la extracción del lastre durante el viaje es la condensación de los gases de escape de los motores , que están compuestos principalmente de vapor de agua y dióxido de carbono. Los principales factores que afectan al agua que se puede extraer son el contenido de hidrógeno del combustible y la humedad. Los refrigeradores de gases de escape necesarios para este método tuvieron repetidos problemas de corrosión en los primeros años.
Las primeras pruebas del DELAG -Zeppelin LZ 13 Hansa (1912-1916) las realizó Wilhelm Maybach . Las pruebas no fueron satisfactorias, por lo que el proyecto se canceló.
El USS Shenandoah (ZR-1) (1923-1925) fue el primer dirigible con agua de lastre recuperada de la condensación de los gases de escape. Las ranuras verticales prominentes en el casco del dirigible actuaban como condensadores de escape. Un sistema similar se utilizó en su buque gemelo, el USS Akron (ZRS-4) . El USS Los Angeles (ZR-3), de fabricación alemana, también estaba equipado con enfriadores de gases de escape para evitar el desprendimiento del costoso helio.
Los cambios de temperatura del gas de sustentación en relación con el aire circundante tienen un efecto sobre el equilibrio de flotabilidad: las temperaturas más altas aumentan la flotabilidad; las temperaturas más bajas la reducen. Cambiar artificialmente la temperatura del gas de sustentación requiere un trabajo constante, ya que el gas apenas está aislado térmicamente del aire circundante. Sin embargo, era común aprovechar las diferencias naturales de temperatura, como las corrientes térmicas ascendentes y las nubes.
Se probó el uso de gas de sustentación precalentado para compensar el mayor peso del Zeppelin. Una variación que se probó en el LZ 127 Graf Zeppelin fue soplar aire caliente sobre las celdas de almacenamiento de gas de sustentación con el objetivo de ganar flotabilidad para el lanzamiento. [ cita requerida ]
Es posible cambiar la densidad de un volumen de gas de sustentación comprimiéndolo con un globo . Básicamente, un globo dentro de un globo que se puede llenar con aire exterior de la atmósfera circundante.