Дирижабли. часть1
Одним из важнейших стимпанковских средств передвижения, несомненно является дирижабль, что совершенно не удивительно, учитывая романтический ореол, окружающий этот вид транспорта. Давайте посмотрим что собой представляли и представляют дирижабли в земной истории.
Дирижабль А.Жиффара
Дирижабль, это воздухоплавательный аппарат легче воздуха, использующий для подъема архимедову силу, и разные поршневые двигатели для горизонтального перемещения. Остановимся подробней на подъемной силе. Для того, чтобы дирижабль или простой аэростат взлетал, необходимо, чтобы плотность газа внутри оболочки была ниже плотности атмосферы вне оболочки, при одинаковом или почти одинаковом давлении. Проекты с использованием вакуума, так и остались проектами, хотя вакуум и имеет наименьшую плотность, а следовательно и максимальную подьемную силу, в то же время имеет нулевое давление, поэтому требует твердой оболочки, способной выдерживать внешнее атмосферное давление. Несложный расчет показывает, что масса такой оболочки будет слишком большой для какого либо практического применения.
Пример «безгазового» дирижабля.
На практике применяли четыре газовых наполнения дирижабля.
Самый грузоподъемный газ это водород, один литр водорода у поверхности земли весит 0.09 грамм, литр воздуха 1.3 грамма, что означает водород обладает подъемной силой в 1.2 грамма, или 1.2 кг на метр кубический. Поэтому этот газ получил очень широкое применение в дирижаблестроении. Тем не мение у водорода есть два сильных недостатка, первый это его огромная горючесть и способность при смешивании с кислородом образовывать гремучую смесь, способную взорваться от малейшей искры, даже от статического разряда в вашей одежде. Второй недостаток водорода, это его большая способность к просачиванию и диффузии сквозь материалы, что означает его постоянную утечку из оболочки.
Так же для наполнения применяют гелий, это наилучший для дирижаблей газ, он лишь на десяток процентов мение грузоподъемен чем водород, но абсолютно не горюч и безопасен, хотя тоже имеет высокую способность к просачиванию сквозь стенки оболочки. Его главный недостаток это его редкость и цена, впервые в дирижаблестоении гелий применили американцы в 20 годах прошлого XX века.
Американский жесткий дирижабль ZR-1 «Shenandoah»
Так же для наполнения оболочек применяли светильный газ, то есть ту смесь рудничных газов, что использовали для газового освещения, там была смесь из водорода, метана и некоторых других газов. Применение такого наполнителя было ограниченным, так как еднственным достоинством была дешевизна, но опять таки пролемы с горючестью и относительно низкой подьемной силой.
Ну и наконец просто горячий воздух, тоже использовался для наполнения дирижаблей, но тоже ограниченно, так как даже довольно горячий воздух имеет в три раза меньшую грузоподьемность по сравнению с водородом, к тому-же он остывает и его надо подогревать, а следовательно усложнять конструкцию дирижабля добовляя нагреватели, топливо к ним и тем самым увеличивая вес конструкции, которая и так не обладает большой подьемной силой, поэтому, как я уже писал его применяли мало.
Современный проект «Термостат».
Так с газами разобрались, давайте теперь посмотрим устройство самих дирижаблей. Дирижабли делят на три типа, а именно — мягкие, полужесткие и жесткие.
Мягкий дирижабль представляет из себя оболочку, выполненную обычно из прорезиненной многослойной ткани, и гондолы прикрепленной к оболочке стропами. Для обеспечения оболочке жесткости и прочности, газ внутри поддерживался под некоторым давлением, с помощью размещенных внутри оболочки баллонетов с воздухом, меняя давление воздуха в баллонетах, можно было регулировать давление внутри оболочки при изменении высоты полета, когда менялось внешнее атмосферное давление. Так же для увеличения прочности применяли расположенные внутри натяжные тросы, которые стягивали противоположные стороны оболочки. Для исключения перетекания газа внутри оболочки, ее делили перегородками на несколько частей. Мягкие дирижабли обычно имели объем до 10000 метров кубических.
Французский мягкий дирижабль «Ville de Paris» — 1906
Полужесткие дирижабли отличались от мягких наличием внизу жесткой килевой металической фермы, объемы таких дирижаблей достигали 35000 метров кубических.
Французский полужесткий дирижабль «Liberte» — 1909
Для больших дирижаблей объемом до 200000 кубических метров, применялся третий тип — жесткий. Такой дирижабль представлял собой ажурный жесткий каркас, обтянутый тканевой оболочкой. Эта оболочка служила только для создания обтекаемой формы и как правило была не герметична, аэростатический газ содержался в специальных мешках, которые были прекреплены к жестким элементам каркаса. Таких мешков на дирижабле было не один десяток. Гондолы, оперение, разные служебные и прочие помещения крепились к жестким элементам каркаса состоящего из продольных стрингеров, поперечных шпангоутов и различных расчалок из стальной проволоки.
Дирижабль-авианосец ZRS-5 «Macon» — 1933
Отдельно нужно упомянуть о цельнометалических дирижаблях. К сожалениб их было создано очень мало и странный рок витал над его создателями. Одним из первых проектов, был дирижабль германского инжинера Давида Шварца, увы его смерть случившаяся во время постройки, привела к уменьшению апарата, и вместо 80 метрового, построили 38 метровый дирижабль, который мог поднять только одного человека, неудивительно, что первый же полет привел к аварии из-за поломки винта и неправильных действий пилота, дирижабль был разрушен, но пилот выжил.
Проект цельнометалического дирижабля Циолковского, это был намного опережающий свое время проект, дирижабль планировался цельнометалическим из тонкого гофрированного стального листа, герметичного для газа, объем менялся изменяя внутренние натяжки в корусе, к сожалению приступить к постройке циолковский смог только в конце своей жизни и успел построить только уменьшенную 1000 кубометровую модель, и несмотря на отработанную технологию производства как материалов так и элементов конструкций, со смерью Циолковского испытания прекратили, а вскоре и вообще закрыли проект.
Другой проект который был еще более интересен был разработан русским инжинером дирижаблестроителем Адерсон, но тоже смерть инжинера не позволила реализовать проект.
Но цельнометалический дирижабль был постоен в США, это был монококовый дирижабль ZMC-2, постоенный Ральфом Апсоном, сотрудником знаменитой дирижаблестроительной компании Goodyear. В середине 30 годов был постоен опытный образец из дюралеминевых шпангоутов и стрингеров, к которым была приклепана обшивка из 142 колец из плакированного дюралюмина толщиной в 0.24 мм, все швы были промазаны герметиком. Испытания показали высокие качества аппарата.
ZMC-2 и легендарный Hindenburg LZ-129 под одной крышей...
К сожалению большой 100000 кубаметровый дирижабль этого типа не был построен в связи с начавшейся второй мировой войной.
Вид из французкого дирижабля 1918г.
продолжение про управляяемость дирижаблями и их применение следует…
Дирижабль А.Жиффара
Дирижабль, это воздухоплавательный аппарат легче воздуха, использующий для подъема архимедову силу, и разные поршневые двигатели для горизонтального перемещения. Остановимся подробней на подъемной силе. Для того, чтобы дирижабль или простой аэростат взлетал, необходимо, чтобы плотность газа внутри оболочки была ниже плотности атмосферы вне оболочки, при одинаковом или почти одинаковом давлении. Проекты с использованием вакуума, так и остались проектами, хотя вакуум и имеет наименьшую плотность, а следовательно и максимальную подьемную силу, в то же время имеет нулевое давление, поэтому требует твердой оболочки, способной выдерживать внешнее атмосферное давление. Несложный расчет показывает, что масса такой оболочки будет слишком большой для какого либо практического применения.
Пример «безгазового» дирижабля.
На практике применяли четыре газовых наполнения дирижабля.
Самый грузоподъемный газ это водород, один литр водорода у поверхности земли весит 0.09 грамм, литр воздуха 1.3 грамма, что означает водород обладает подъемной силой в 1.2 грамма, или 1.2 кг на метр кубический. Поэтому этот газ получил очень широкое применение в дирижаблестроении. Тем не мение у водорода есть два сильных недостатка, первый это его огромная горючесть и способность при смешивании с кислородом образовывать гремучую смесь, способную взорваться от малейшей искры, даже от статического разряда в вашей одежде. Второй недостаток водорода, это его большая способность к просачиванию и диффузии сквозь материалы, что означает его постоянную утечку из оболочки.
Так же для наполнения применяют гелий, это наилучший для дирижаблей газ, он лишь на десяток процентов мение грузоподъемен чем водород, но абсолютно не горюч и безопасен, хотя тоже имеет высокую способность к просачиванию сквозь стенки оболочки. Его главный недостаток это его редкость и цена, впервые в дирижаблестоении гелий применили американцы в 20 годах прошлого XX века.
Американский жесткий дирижабль ZR-1 «Shenandoah»
Так же для наполнения оболочек применяли светильный газ, то есть ту смесь рудничных газов, что использовали для газового освещения, там была смесь из водорода, метана и некоторых других газов. Применение такого наполнителя было ограниченным, так как еднственным достоинством была дешевизна, но опять таки пролемы с горючестью и относительно низкой подьемной силой.
Ну и наконец просто горячий воздух, тоже использовался для наполнения дирижаблей, но тоже ограниченно, так как даже довольно горячий воздух имеет в три раза меньшую грузоподьемность по сравнению с водородом, к тому-же он остывает и его надо подогревать, а следовательно усложнять конструкцию дирижабля добовляя нагреватели, топливо к ним и тем самым увеличивая вес конструкции, которая и так не обладает большой подьемной силой, поэтому, как я уже писал его применяли мало.
Современный проект «Термостат».
Так с газами разобрались, давайте теперь посмотрим устройство самих дирижаблей. Дирижабли делят на три типа, а именно — мягкие, полужесткие и жесткие.
Мягкий дирижабль представляет из себя оболочку, выполненную обычно из прорезиненной многослойной ткани, и гондолы прикрепленной к оболочке стропами. Для обеспечения оболочке жесткости и прочности, газ внутри поддерживался под некоторым давлением, с помощью размещенных внутри оболочки баллонетов с воздухом, меняя давление воздуха в баллонетах, можно было регулировать давление внутри оболочки при изменении высоты полета, когда менялось внешнее атмосферное давление. Так же для увеличения прочности применяли расположенные внутри натяжные тросы, которые стягивали противоположные стороны оболочки. Для исключения перетекания газа внутри оболочки, ее делили перегородками на несколько частей. Мягкие дирижабли обычно имели объем до 10000 метров кубических.
Французский мягкий дирижабль «Ville de Paris» — 1906
Полужесткие дирижабли отличались от мягких наличием внизу жесткой килевой металической фермы, объемы таких дирижаблей достигали 35000 метров кубических.
Французский полужесткий дирижабль «Liberte» — 1909
Для больших дирижаблей объемом до 200000 кубических метров, применялся третий тип — жесткий. Такой дирижабль представлял собой ажурный жесткий каркас, обтянутый тканевой оболочкой. Эта оболочка служила только для создания обтекаемой формы и как правило была не герметична, аэростатический газ содержался в специальных мешках, которые были прекреплены к жестким элементам каркаса. Таких мешков на дирижабле было не один десяток. Гондолы, оперение, разные служебные и прочие помещения крепились к жестким элементам каркаса состоящего из продольных стрингеров, поперечных шпангоутов и различных расчалок из стальной проволоки.
Дирижабль-авианосец ZRS-5 «Macon» — 1933
Отдельно нужно упомянуть о цельнометалических дирижаблях. К сожалениб их было создано очень мало и странный рок витал над его создателями. Одним из первых проектов, был дирижабль германского инжинера Давида Шварца, увы его смерть случившаяся во время постройки, привела к уменьшению апарата, и вместо 80 метрового, построили 38 метровый дирижабль, который мог поднять только одного человека, неудивительно, что первый же полет привел к аварии из-за поломки винта и неправильных действий пилота, дирижабль был разрушен, но пилот выжил.
Проект цельнометалического дирижабля Циолковского, это был намного опережающий свое время проект, дирижабль планировался цельнометалическим из тонкого гофрированного стального листа, герметичного для газа, объем менялся изменяя внутренние натяжки в корусе, к сожалению приступить к постройке циолковский смог только в конце своей жизни и успел построить только уменьшенную 1000 кубометровую модель, и несмотря на отработанную технологию производства как материалов так и элементов конструкций, со смерью Циолковского испытания прекратили, а вскоре и вообще закрыли проект.
Другой проект который был еще более интересен был разработан русским инжинером дирижаблестроителем Адерсон, но тоже смерть инжинера не позволила реализовать проект.
Но цельнометалический дирижабль был постоен в США, это был монококовый дирижабль ZMC-2, постоенный Ральфом Апсоном, сотрудником знаменитой дирижаблестроительной компании Goodyear. В середине 30 годов был постоен опытный образец из дюралеминевых шпангоутов и стрингеров, к которым была приклепана обшивка из 142 колец из плакированного дюралюмина толщиной в 0.24 мм, все швы были промазаны герметиком. Испытания показали высокие качества аппарата.
ZMC-2 и легендарный Hindenburg LZ-129 под одной крышей...
К сожалению большой 100000 кубаметровый дирижабль этого типа не был построен в связи с начавшейся второй мировой войной.
Вид из французкого дирижабля 1918г.
продолжение про управляяемость дирижаблями и их применение следует…
14 комментариев
«Для больших дирижаблей объемом до 200000 кубических метров...»
— грузоподъемность такого дирижабля получается 2800 ТОНН!!!
Железнодорожный состав под брюхом дирижабля? Что-то не сходится.
да и то это в прохладную погоду. в жару этот показатель может снизится до 1.2
Про дирижабль Циолковского: в идеале он должен был быть вауумным, то есть совсем без газа, что оказалось неосуществимо до сих пор.