Аэростат

Материал из Большая Немировская Энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

(БСЭ т. 4 М. 1930, ст. 227 - 236)

Аэростат

(от греч. аэр - воздух из статос - стоящий).

Летательный аппарат, к-рый поддерживается в воздухе помощью легкого газа, иначе называемый аппаратом легче воздуха, в отличие от аэропланов и других летательных приборов, являющихся аппаратами тяжелее воздуха.

Для наполнения А. применяются газы: водород, гелий и светильный газ. На заре воздухоплавания применялся также и гретый воздух.

Чаще всего употребляют водород; гелий, - газ, особо ценный вследствие своей невоспламеняемости, применяется пока лишь в Северо-Америк. Соед. Штатах, так как только там он добывается в промышленном масштабе; светильный газ, вследствие его малой подъемной силы, применяется только для наполнения свободных аэростатов.

Полет А. основан на принципе Архимеда.

Подъемная сила зависит от удельного веса газа и выражается разностью весов определенного объема сухого воздуха и такого же объема газа, заключенного в оболочке А., взятых при одинаковых условиях температуры и давления.

Подъемную силу для 1 ма водорода при 0° С, 760 мм давления и на уровне моря считают равной 1,17 кг, для гелия 1 кг, а для светильного газа ок. 0,7 кг на 1 м3.

Оболочки А. в настоящее время строятся из однослойной, двух- или многослойной прочной хлопчатобумажной материи, специально обработанной для придания им газонепроницаемости.

К оболочкам внизу прикрепляется или корзина (свободные и привязные А.) для людей и различных грузов, или особые гондолы (на воздушных кораблях) с моторами и винтами, предназначенные для размещения всех необходимых приборов, инструментов, экипажа и служебных грузов.

2. История аэростатики уходит своими корнями в глубокую древность.

Не подлежит сомнению, что уже в первых веках хр. э. китайцам было известно свойство воздуха уменьшаться в весе при нагревании, и они пользовались гретым воздухом для наполнения особых драконов, к-рые поднимались вверх.

Эти драконы были занесены монголами в Европу, и средневековые инженеры неоднократно упоминают об этих своеобразных летательных аппаратах.

Конрад Кизер из Эйхштедта подробно описывает вид летающих драконов и технику их постройки в своем сочинении «Беллифортис» (1405).

Однако отцом научной аэростатики следует считать О. Герике (см.), к-рый в письме от 2 мая 1666 высказал мысль, что «сосуды, наполненные разреженным воздухом, могут подниматься на воздух».

В 17 веке ряд изобретателей: Фаббри, Прешер и Терци (1670) разрабатывают проекты А. с разреженным воздухом.

Это т. наз. вакуум-аппараты, технически невыполнимые даже и для современной техники.

3. Открытие в 1766 Кевендишем водорода дало доктору Блеку возможность указать на применимость этого газа для воздухоплавательных целей. В

1782 неаполитанский физик Кавалло в Лондоне пытается строить оболочки, непроницаемые для водорода, но все его попытки остаются тщетными, и ему удается наполнять водородом лишь мыльные пузыри, так как только пленка мыльного пузыря оказалась газонепроницаемой.

4. О свойствах водорода узнают во Франции братья Монгольфье.

Но все их попытки построить газонепроницаемую оболочку не приводят к удовлетворительным результатам.

Случай наталкивает их на применение гретого воздуха.

Опыты оказываются удачными, и 5 июня 1783 в Анноне производится публичное испытание построенного братьями Монгольфье А. в 600 м3.

Эти А. с гретым воздухом по имени изобретателей получили наименование монгольфьеров.

21 ноября 1783 в Париже на специально построенном монгольфьере впервые поднимаются на воздух физик Пилатр де Розье и маркиз д'Арланд.

http://www.ljplus.ru/img3/n/m/nm_5/aerostat-bse-01-.jpg

Рис. 1. Первый монгольфьер, на котором совершили полет де-Розье и маркиз д'Арланд (1783).

5. Полеты на монгольфьерах начинают сильно распространяться.

Аэростатикой увлекаются помимо Франции также в Англии, Италии и Германии, где опыты с монгольфьерами производит между прочим Гёте.

Однако полеты на монгольфьерах сопровождаются многочисленными катастрофами, так как присутствие на них жаровень для разогревания воздуха вызывает частые пожары; поэтому монгольфьеры всюду подвергаются запрещениям со стороны властей.

6. Одновременно с братьями Монгольфье, физик Шарль совместно с Робером открывают способ изготовления специального лака для придания материи газонепроницаемости и строят первый водородный А.; такие А.получили название шарльеров.

1 декабря 1783 Шарль с Робером совершают первый полет на А.

Конструкция Шарля оказалась настолько продуманной и целесообразной, что его А. почти без существенных изменений сохранился до настоящего времени.

7. Одновременно с появлением первых А. начинаются попытки управления ими в горизонтальной плоскости, но все они не дают положительных результатов.

В продолжение целого века многочисленные изобретатели напрасно изощряются в решении этой трудной задачи.

Лишь 9 авг. 1884 франц. офицерам Ренару и Кребсу удается совершить полет по замкнутой кривой на построенном ими дирижабле «Ла Франсе» с электродвигателем в 9 л. с.

Скорость этого дирижабля была ничтожна - немного более 20 км в час, но этот опыт, а также ряд экспериментальных исследований и теоретических работ Шарля Ренара открывают новую эпоху в развитии аэростатики.

8. Появление легкого бензинового мотора разрешает трудный вопрос о двигателе для дирижаблей, и 19 окт. 1901 Сантос Дюмону удается совершить полет над Парижем на одном из построенных им дирижаблей (двенадцатом по счету) и обогнуть Эйфелеву башню.

Дальнейшие работы инженера Жюллио, Каппацы, де ла Во, Годара и испанского инженера Торрес Квеведо во Франции; Парсеваля, Гросса, Базенаха, Шютте и особенна графа Цеппелина в Германии; Крокко, Рикальдони, Форланини и Вердуцио в Италии окончательно решают задачу об управлении аэростатом и создают научную теорию воздушного корабля (см. дирижабль).

II. Современные А. распадаются на три группы:

А. Неуправляемые, или свободные А.

Наиболее простой тип; могут лететь лишь по ветру и допускают только вертикальное управление: выпуск части газа через клапан для снижения и выбрасывание балласта для подъема.

Оболочка свободного А. всегда имеет правильную сферическую форму, почему этот А. называется также воздушным шаром.

На оболочку надевается сеть, к которой при посредстве подвесного обруча крепится корзина, сделанная из специальных сортов камыша. В корзине помещаются аэронавты, инструменты, балласт и провизия.

На верху оболочки имеется особый клапан для выпуска газа. Клапан можно открывать дергая за веревку, идущую в корзину.

Снизу А. имеет короткий цилиндрический рукав, так наз. аппендикс, снабженный отверстием, обращенным к корзине.

Через это отверстие выходит расширяющийся при подъеме газ; через него же пропущена клапанная веревка и разрывная вожжа, при помощи к-рой можно быстро оторвать от оболочки целое полотнище, не вшитое, а лишь приклеенное к оболочке с внутренней стороны; разрыв оболочки необходим для быстрого опорожнения А. от газа в случае потребности быстрого спуска.

Тяжелый, свисающий с подвесного обруча вниз на 80- 100 м канат (гайдроп) дополняет снаряжение свободного А. и служит для смягчения спуска в момент подхода корзины к земле.

Свободные А. строятся различных размеров; у нас применяются А. в 640, 1.437 и 2.000 ж3.

http://www.ljplus.ru/img3/n/m/nm_5/aerostat-bse-02.jpg

Рис. 2. Свободный аэростат.

2. Свободные А., при помощи к-рых в 1870—71 так успешно поддерживалась связь осажденного Парижа с внешним миром, в настоящее время не имеют никакого военного значения.

Однако они чрезвычайно полезны для подготовки экипажей воздушных кораблей и для изучения верхних слоев атмосферы, т. к. нек-рые точные наблюдения (термические, электрические) требуют специфических условий, к-рые можно иметь только на свободном А.

Наконец последний играет большую роль в воздушном спорте.

Среди многочисленных состязаний сферических А. особенно известен «переходящий кубок Гордон-Беннета», разыгрываемый ежегодно и являющийся международным праздником воздухоплавателей.

3. Мировые рекорды свободных А. таковы:

продолжительность - пилот Гуго Каулен с двумя спутниками на А. в 1.600 ж3 - 87 часов,

дальность - пилот Ганс Берлинер с двумя спутниками на А. в 1.680 м3 - 3.025 км

высота - Берсон и Зюринг на А. в 8.400 ж3 - 10.800 м над ур. моря.

Б. Привязные А - ы.

А., прикрепленный к тросу, наматываемому специальной лебедкой, обращается в привязной.

Он может выполнять роль подвижной вышки и служить для военных целей.

Уже в эпоху революционных войн Комитет общественной безопасности декретом 13 мая 1793 формирует «роту аэростьеров» под командой Кутелля и отправляет ее на фронт.

Привязной аэростат оказал ценные услуги франц. армии в сражении при Флерюсе (1794) и в последующих операциях.

В 19 в. привязные А. успешно работали в ряде войн, но максимального своего развития привязная аэростатика достигла к концу империалистской войны.

Привязной А. является мощным средством ближайшей разведки и особенно ценен для совместной работы с артиллерией.

Вися неподвижно в течение многих часов над определенным участком поля сражения и имея непосредственную телефонную связь с батареями, он позволяет не только корректировать их стрельбу, но и управлять огнем своей артиллерии.

2. Сферические А. в настоящее время не употребляются в качестве привязных: они мало устойчивы при ветре.

Теперь применяются удлиненные, так наз. змейковые А., в которых к подъемной силе газа присоединяется змейковое действие ветра, что в сильной степени увеличивает грузоподъемность, а следовательно также высоту подъема А. и его устойчивость.

3. Во время империалистской войны в области привязного А. сделаны большие достижения.

Майор франц. службы Како разработал новый тип привязного А., каплевидной формы, чрезвычайно устойчивый и могущий работать при ветре скоростью до 30 м в секунду.

А. типа Како приняты в настоящее время на вооружение почти во всех армиях.

Они могут поднимать одного наблюдателя на высоту до 2.500 м, объем их около 1.000 .м3, скорость выбирания троса, равная 6 -7 м в сек., достигается специальной лебедкой, представляющей сложную машину на автомобильном ходу - с двигателем в 100 и более л. с.

http://www.ljplus.ru/img3/n/m/nm_5/aerostat-bse-03.jpg

Рис. 3. Привязной аэростат типа «Како». Германский аэростат Понсона.

4. Кроме А. для подъема наблюдателей строятся небольшие аэростаты в 80 - 100 м3 для подъема метеорологических приборов.

Специальные А. применяются также для подъема так называемых воздушных заграждений; это - металлические сети, предназначенные для преграждения пути самолетам противника.

В самое последнее время инженером Аворио в Италии сконструирован для этой цели специальный аэростат в 300 м3 для подъема на высоту более 5.000 м. привязных аэростатов.

http://www.ljplus.ru/img3/n/m/nm_5/aerostat-bse-04.jpg

Рис. 4 Воздушные заграждения при помощи аэростатов

В. Управляемые А. (дирижабли), или воздушные корабли (см. дирижабль).

Все они имеют удлиненные, рыбообразной формы, газовые оболочки.

Вследствие собственной скорости они, при ходе на винтах, могут менять высоту полета не только статически (выпуск газа и выбрасывание балласта), но и динамически, при помощи горизонтальных рулей.

Руль направления дает им возможность маневрировать в горизонтальной плоскости.

Наконец система горизонтальных и вертикальных килей, расположенных на корме и образующих так наз. хвостовое оперение, обеспечивает спокойный, устойчивый полет.

2. Для противодействия смятию мягкой матерчатой оболочки встречным воздушным потоком применяются различные способы поддержания неизменяемости формы оболочки.

Для этой дели существуют две возможности: либо повышение внутреннего давления газа в оболочке либо каркасирование этой оболочки.

В первом случае накачивают воздух в особую полость, расположенную внутри газовой оболочки и называемую воздушным баллонетом (см. Баллонет).

Во втором - вместо мягкой газовой оболочки пользуются жестким каркасом, обтянутым материей.

Отсюда все воздушные корабли разделяются на две основных системы: на нежесткие, или корабли с воздушным баллонетом, и жесткие, или корабли без воздушного баллонета.

3. Нежесткая система развилась преимущественно во Франции и является постепенным улучшением дирижабля Ренара «Ла Франс».

Она допускает постройку относительно небольших кораблей (не свыше 20.000м3).

Центр аэрокораблестроения во Франции - Шале-Медон под Парижем, где начал свои работы еще Шарль Ренар.

Здесь разработан весьма удачный тип нежесткого корабля, так называемый класс «С. М.», успешно сотрудничавший с морским флотом во время империалистской войны.

Существует также ряд частных фирм, изготовляющих нежесткие корабли, как например общество «Астра» и фирма «Зодиак».

http://www.ljplus.ru/img3/n/m/nm_5/aerostat-bse-05.jpg

Рис. 5. Дирижабль Ренара и Кребса «Ла Франс», 1885 г. Объем 1.864 л.3, мощность 9 л. с, скорость 22 км/час.

4. Жесткая система характеризуется сплошным каркасом из дуралюминиевых ферм.

Снаружи этот каркас обтянут обыкновенной материей.

Газ же разбит на отдельные отсеки, и им наполнены отдельные баллоны, сделанные из газонепроницаемой бодрюшированной материи и помещенные внутри каркаса.

Жесткая система получила свое полное развитие в Германии, где еще в 1900 граф Цеппелин построил первый жесткий корабль.

Первые полеты были мало удачны.

Многие выдающиеся техники считали затею Цеппелина абсурдом.

Но непреклонная воля этого изобретателя и глубокая вера в правильность своей идеи заставили его продолжать работы.

Четвертый корабль (1908) дал наконец благоприятные результаты, но вскоре он погиб при вынужденной посадке в Эхтердингене.

Однако работы Цеппелина настолько убедили германское общество в возможности построить жесткий корабль, что общенациональная подписка собрала 6 млн. марок на дальнейшее строительство.

С этого времени корабль Цеппелина становится национ. гордостью Германии.

Громадный штат ученых инженеров Цеппелиновских верфей в Фридрихсгафене, а также верфей фирмы Шютте-Ланц, постепенно довел жесткую систему до высокой степени совершенства.

Во время империалистской войны англичанам пришлось затратить колоссальные материальные средства для обороны Лондона от налетов германских воздушных кораблей.

После войны Версальский договор запретил Германии строить корабли свыше 30.000 м3, и Антанта не раз поднимала вопрос о совершенном упразднении Фридрихсгафенских верфей.

В самое последнее время Германии вновь разрешена постройка кораблей, однако исключительно для коммерческих целей.

5. Цеппелинам принадлежат все рекорды воздушных кораблей.

Среди этих достижений следует особо отметить: 118-часовой полет французского корабля «Диксмюд» (бывший Цеппелин Л-72) и перелет из Фридрихсгафена в Америку корабля «2РЗ», покрывшего без спуска 8.650 км. В.

http://www.ljplus.ru/img3/n/m/nm_5/aerostat-bse-06.jpg

Рис. 6. Каркас жесткого воздушного корабля. Внутренний вид каркаса германского корабля «2РЗ».

http://www.ljplus.ru/img3/n/m/nm_5/aerostat-bse-07.jpg

Рис. 8. Воздушный корабль жесткой системы. Германский пассажирский корабль «Бодензее». Объем 20.000 м3; мощность 960 л. с.; скорость 133 км/час.


6. Полужесткая система занимает промежуточное место между нежестким и жестким кораблем.

Эта система особенно успешно развилась в Италии.

Полужесткий корабль имеет воздушный баллонет и частичный каркас, усиливающий низ, нос и корму оболочки.

Благодаря трудам директора завода воздухоплавательных конструкций в Риме, инженера Умберто Нобиле, полужесткая система сделала за последние три года чрезвычайные успехи и во многих отношениях может уже конкурировать с жесткими кораблями.

На полужестком корабле класса «N» (Нобиле), впоследствии переименованном в «Норевегию», Амундсену удалось совершить перелет через Северный полюс (1926) и неисследованную полярную зону со Шпицбергена в Аляску.

Этот трудный, продолжавшийся 71 час, полет доказал необыкновенную прочность и надежность итальянского полужесткого корабля.

http://www.ljplus.ru/img3/n/m/nm_5/aerostat-bse-09.jpg

Рис. 9. Воздушный корабль полужесткой системы «N1» (Нобиле), впоследствии «Норвегия», на к-ром в 1926 совершен полет на Сев. полюс. Объем 18.500 м3; мощность 735 л. с; скорость 113 км/час.

7. Современный воздушный корабль является мощным средством воздушного транспорта больших грузов на большие расстояния.

С увеличением объема корабля процент его полезной грузоподъемности быстро увеличивается.

Вот почему Англия и Америка начали строить «сверхцеппелины» объемом в 150.000 и более м3. Эти воздушные гиганты смогут держаться без спуска в воздухе больше недели и проходить 20 - 30 тыс. км.

8. Большой воздушный корабль - превосходное средство для дальней стратегической разведки в открытом море и для связи с отдаленными колониями.

Аэростат может служить также для внезапных, преимущественно ночных нападений с целью бомбардировки важных стратегических и административных центров, расположенных в глубоком тылу противника.

При этих налетах он может сбрасывать десятки т. бомб.

9. Техника аэрокораблестроения еще далеко не сказала своего последнего слова, и в ближайшем будущем следует ожидать появления воздушных кораблей с мощным вооружением, быстроходных и летающих на чрезвычайно больших высотах, что в сильной степени повысит боевое значение этих грузоподъемных, обладающих большим радиусом действия, летательных машин.

М.Канищев

Также см. воздухоплавание, дирижабль, цеппелин, Цеппелин.