Авиация. Дирижабли

  После опытов Ренара до конца XIX века проводились  многочисленные испытания различных  конструкций, но все они успеха не имели. В Германии Вельферт в продолжение  многих лет, с 1883 по 1896 год, испытывал  ряд небольших аэростатов с электрическими двигателями и впервые применил бензиновый, мощностью 8 л. с., созданный  Даймлером. Дирижабль, названный «Германия», поднялся в воздух 31 мая 1897 года. В  гондоле находился Вельферт вместе со своим помощником Кнаббе. Вначале  полет протекал нормально. Дирижабль  хорошо противостоял небольшому ветру. Однако на этапе набора высоты наблюдавшие  за полетом с земли заметили, что  из гондолы к оболочке тянутся  языки пламени. Раздался сильный  треск, и охваченный пламенем воздушный  корабль рухнул на землю. Оба аэронавта  погибли. Причиной катастрофы явилось  воспламенение газа, выпускавшегося через газовые клапаны, который  соприкасался с горячими элементами двигателя. Этому способствовало слишком  близкое расположение двигателя  относительно оболочки. Кроме того, в оболочке отсутствовал баллонет, так что при выпуске части  газа она могла провиснуть и вплотную приблизиться к гондоле и двигателю.

       Новые возможности для создания  управляемых аппаратов открылись  после того, как в 1886 г. во  Франции и США наладили производство  алюминия в промышленных масштабах. В 1897 г. австрийский инженер Л. Шваоц построил первый в мире жёсткий

цельнометаллический дирижабль из алюминия, ставший прообразом будущих дирижаблей жёсткой системы с бензиновым двигателем.

    В 1894 г. отставной немецкий генерал Фердинанд фон Цеппелин (1838— 1917) представил на рассмотрение правительственной комиссии проект дирижабля. Жёсткий каркас аппарата представлял собой сложную систему ферм, стержней и тросов из алюминия. Проект отклонили из-за гигантских размеров дирижабля: его длина превышала 100 м. Создание фон Цеппелина называли «чудовищем», а самого графа — полоумным. Однако неудача не остановила изобретателя. Он основал акционерное общество, собирал средства и в 1898 г. на Боденском озере в Германии построил огромный эллинг, который поддерживали 80 понтонов.

  Через два года появился первый дирижабль  фон Цеппелина — LZ-1. Оболочка из прорезиненной хлопчатобумажной ткани, покрытая лаком, обтягивала фермы алюминиевого каркаса, состоявшего из 17 отсеков. В отсеках размещались сферические газовые баллоны с водородом (общий объём около 11 300 м3). Воздушный корабль достигал в длину 128 м, в диаметре — 11,6 м. Под оболочкой размещалась 56-метровая балка с двумя гондолами на концах. В каждой находился четырёхцилиндровый бензиновый двигатель мощностью 16 л. с, который вращал четырёхлопастные винты. Для управления дирижаблем предусматривались два вертикальных руля и один горизонтальный. LZ-1 совершил всего три полёта (максимальная скорость около 29 км/ч) и показал при этом хорошие лётные качества. Но акционерное общество распалось, и только через четыре года фон Цеппелин смог вновь приступить к созданию нового, более совершенного корабля.

  Тысячи  насмешек стерпел Цепеллин, его произведения разбивались и горели, но изобретатель настойчиво продолжал работу. Упорным трудом и громадным напряжением воли фон Цеппелин всё-таки добился успеха. Его воздушные корабли жёсткой конструкции — целое семейство LZ — сыграли ведущую роль в дирижаблестроении. И остались в истории воздухоплавания под именем «цеппелины». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Г л а  в а II. Классификация видов дирижаблей 

2.1 По типу конструкции 

  Дирижабль, или управляемый аэростат, или  воздушный корабль — это воздухоплавательный  аппарат легче воздуха, в котором  вес конструкции и полезного  груза поддерживаются в воздухе  благодаря подъемной силе газа, заключенного в его корпусе. Дирижабль фактически является аэростатом с двигателем. Наличие двигателя дает дирижаблю возможность двигаться независимо от направления воздушных потоков.

       По  характеру конструкции и способу  сохранения неизменяемости формы дирижабли  разделяются на три вида:

• мягкие,
• полужесткие,
• жесткие.

1. Мягкие дирижабли

       В дирижаблях мягкого типа (рисунок 2.1) основной частью, несущей грузы, является газонепроницаемая оболочка. Неизменяемость формы оболочки достигается избыточным давлением (сверхдавлением) воздуха, нагнетаемого в воздушные баллонеты при помощи специальных устройств. Гондола дирижабля крепится к оболочке при помощи подвесной системы. Внутри гондолы размещаются: экипаж, пассажиры, грузы, горючее, балласт; снаружи гондолы крепятся моторы. Для регулирования величины подъемной силы на оболочке устанавливаются газовые клапаны. Управление рулями осуществляется при помощи тросовых тяг, которые идут к рулям, установленным в кормовой части дирижабля. На оболочке крепятся тросы, служащие для удержания дирижабля у земли.

Рис 2.1 Схема дирижабля  мягкой системы

1 — корпус-оболочка; 2 — верхний и  нижний стабилизаторы; 3 — руль высоты; 4 — боковой стабилизатор; 5 — руль направления; 6 — поясные верёвки  для удержания  и перемещения  дирижабля на земле; 7 — пневматические  амортизаторы; 8 —  винтомоторная установка; 9 — гондола; 10 —  стропы подвеса  гондолы; 11 — заполняемый  воздухом баллонет  для поддержания  постоянной внешней  формы корпуса-оболочки  во время подъёма  — спуска и  полёта (граница занимаемого  баллонетом объёма  показана пунктиром). 
 
 
 
 

2. Полужесткие дирижабли

       В отличие от мягкого дирижабля, оболочка дирижабля полужесткого типа (рисунок 2.2) имеет металлическую ферму, называемую килевой. Последняя придает жесткость оболочке, воспринимает изгибающие нагрузки и служит для распределения по ней эксплуатационных и других грузов. Непосредственно к килю крепится главная гондола. Моторные гондолы предназначены для установки в них винтомоторной группы; там же располагается во время работы бортмеханик. Горючее, балласт и другие грузы размещаются внутри килевой фермы.

Рис. 2.2 Схема дирижабля  полужесткой системы.

1 — носовое усиление;  2 — пояса; 3 — наружная  оболочка; 4 — тросы  внутренней подвески; 5 — диафрагма (перегородка), разделяющая на  отсеки объём,  заполняемый газом  и воздухом; 6 —  смотровое окно; 7 — боковой стабилизатор; 8 — верхний и  нижний стабилизаторы; 9 — руль высоты; 10 — руль направления; 11 — моторные гондолы; 12 — килевая ферма; 13 — бензобаки; 14 —  баллонеты; 15 — пассажирская  гондола; 16 — амортизатор. 

3. Жесткие дирижабли

       В дирижаблях жесткого типа (рисунок 2.3) внешняя неизменяемость формы создается жестким каркасом, изготовленным из дюралюминиевых профилей. Каркас обтягивается снаружи материей, способной противостоять атмосферным влияниям. Каркас составлен из поперечных и продольных элементов; поперечные называются шпангоутами, а продольные - стрингерами. Подъемный газ содержится в нескольких отдельных, изолированных друг от друга газовых баллонах, изготовленных из газонепроницаемой материи. Все эксплуатационные грузы (горючее, масло, балласт), а также и другая полезная нагрузка, размещаются в килевом коридоре, идущем вдоль всего дирижабля. Между соседними газовыми баллонами вертикально располагаются газовые шахты, служащие для установки газовых клапанов, предназначенных для выхода газа и вентиляции воздушной прослойки дирижабля. Оперение и органы управления составляют одно целое с каркасом дирижабля. Дирижабли жесткого типа являются наиболее совершенным типом.

Рис. 2.1 Схема дирижабля  жесткой системы.

1 — газовые шахты  для отвода газа, выпускаемого через  газовые клапаны  2, в атмосферу; 2 —  газовые клапаны; 3 — шпангоуты; 4 —  стрингеры; 5 — наружная  оболочка; 6 — главная  гондола управления; 7 — пассажирские  палубы; 8 — помещение  команды; 9 — место  расположения боковой  моторной гондолы; 10 — верхний и  нижний стабилизаторы; 11 — боковой стабилизатор; 12 — рули направления; 13 — рули высоты. 

2.2 По форме

По форме  дирижабли делятся на:

• сигарообразные с уменьшенным лобовым сопротивлением (таких большинство),
• все прочие дирижабли, в задачи которых входит зависание над землей или медленный полёт:
• эллипсоидные (с уменьшенным сопротивлением боковому ветру),
• тороидальные — предназначенные для использования в качестве воздушного крана,
• «вертикальные дирижабли», напоминающие по форме летающие небоскребы

 предназначены  для полётов над городами, где  улицы создают условия для  сильного ветра, дующего вдоль  зданий, что приводит к турбулентным  течениям воздуха.

По большей  части дирижабли необычных форм существуют только в виде проектов. Кроме того, существуют варианты обычных  монгольфьеров с мотогондолой, позаимствованной от паромотора. 

2.3 По заполняющему  газу

  По  типу заполнителя дирижабли делятся  на:

• Использующие газ с плотностью меньшей, чем плотность окружающего воздуха при равных температуре и давлении, что согласно закону Архимеда означает, что дирижабль будет «плавать» в воздухе. В наши дни это, как правило, инертный гелий, несмотря на его сравнительную дороговизну; в прошлом применялся огнеопасный водород.
• Тепловые дирижабли, использующие нагретый воздух.
• Комбинированные варианты (так называемые аэростаты типа розьер). Идея использования горячего воздуха в таком случае состоит в регулировании плавучести дирижабля без выпуска несущего газа в атмосферу — достаточно перестать подогревать горячий воздух после облегчения дирижабля, чтобы аппарат потяжелел. Примерами этих достаточно редких конструкций могут служить «Термоплан» и исследовательский дирижабль «Canopy-Glider».

Глава III. Строение и механизмы функционирования

3.1 Классификация оборудования  дирижабля по роду  выполняемых задач

  При проектировании воздушных дирижаблей вопросы оборудования их занимают одно из самых видных мест. Оборудование дирижаблей весьма разнообразно по своему характеру, поэтому при  проектировании дирижаблей необходимо особо тщательно подходить к  рациональному выбору и размещению его оборудования.

  Оборудование  дирижабля слагается из различного рода устройств, приспособлений и механизмов, которые по роду выполняемых им задач  можно объединить в несколько  групп, перечисленных ниже:

  I. Моторное оборудование обеспечивает нормальную работу винтомоторной группы и включает в себя моторную установку, систему питания горючим и систему маслопитания.

  II. Электрооборудование обеспечивает снабжение дирижабля электроэнергией для осветительных целей и служит источником питания отдельных устройств, например радио, подъемных механизмов и пр.

  III. Радиооборудование дирижабля служит для осуществления связи с земными радиостанциями и рациями других дирижаблей, что облегчает выполнение полета до установленному маршруту.

  IV. Специальное оборудование зависит от назначения дирижабля и характера выполняемых им заданий. Сюда включаются: стрелково-артиллерийское оборудование и вооружение дирижабля, фотооборудование, оборудование для сигнализации и связи, гондолы наблюдения, устройства для приема самолетов на борт и др.

  V. Общее оборудование создает условия, обеспечивающие нормальную эксплуатацию и полет дирижабля в желаемом направлении, а также содержание его в эллинге и у причальной мачты.

  Общее оборудование дирижабля слагается  из следующих отдельных систем:

  1. Газовая система включает в себя всевозможные устройства, необходимые для наполнения и опорожнения газовых баллонов газом, а также для удаления газа в атмосферу и вентиляции воздушной прослойки дирижабля. В эту же систему включаются механизмы для управления газом в целях регулирования подъемной силы и приборы, определяющие газовое состояние дирижабля.

  2. Воздушная система на мягких и полужестких дирижаблях служит для обеспечения необходимой жесткости оболочка, что достигается подачей воздуха в баллонеты дирижабля. В воздушную систему включаются устройства для нагнетания воздуха (вентиляторы, воздухоулавливатели, воздухопроводы) и для выпуска воздуха из баллонетов (воздушные клапаны).

  3. Балластная система на дирижабле служит средством регулирования подъемной силы газа. В эту систему входят резервуары для хранения балласта, устройства для перемещения его вдоль дирижабля (помпы и балластная магистраль), устройства для сбрасывания балласта и приборы, определяющие количество балласта на дирижабле.