Авиация. Дирижабли

  До  входа в шахту на протяжении длины  троса с определенным интервалом, в среднем 3-4 м, устанавливают узлы проводки, через которые и проходит трос.

  В качестве узлов на оболочке применяются пилоны с направляющими втулками; в местах больших перегибов троса направляющие втулки заменяются роликами. Недостатком такой проводки является то, что находящийся снаружи трос легко подвержен в зимних условиях обледенению, а это может вызвать заклинивание тросов на узлах. Удобством такой схемы проводки является доступность осмотра тросов по всей длине. При центральном расположении шахты иногда удается сократить длину тросов, находящихся снаружи, и даже избавиться от узлов на оболочке. В шахте для устранения болтаний троса на расстоянии 2,5 м друг от друга расположены направляющие втулки. Если газовая шахта отсутствует или газовые клапаны установлены сбоку оболочки, узлы на оболочке могут быть заменены при применении боуденовского троса. Такая замена осуществлена на многих дирижаблях. Трос в боуденовской оболочке проходит не по меридиану оболочки дирижабля, а по кривой, образующей поперечное сечение его.

  Изменение формы поперечного сечения дирижабля  при различных сверхдавлениях при  такой схеме не может внести значительного  удлинения или укорачивания расстояний, так как длина кривой, по которой  проложен трос, от изменения поперечного  сечения дирижабля не изменяется. Возможные изменения длины могут  произойти только за счет растяжения оболочки с течением времени.

  3.3 Воздушная система

  Совокупность  устройств, расположенных на дирижабле  и предназначенных:

  а) для  приема или нагнетания воздуха,

  б) для  подачи его в баллонеты в количестве, достаточном для создания необходимого сверхдавления,

  в) для  удаления его из баллонетов с целью  понижения сверхдавления, составляет так называемую воздушную систему  дирижабля.

       

  Рис. 3.3.1: Схема воздухопитания мягкого дирижабля

  A – носовой баллонет, Б – кормовой баллонет, 1 – горизонтальный шланг, 2 – тросы управления заслонками, 3 – мотор, 4 – винт, 5 – улавливатель, 6 – заслонка улавливателя

  По  функциональному назначению основные устройства воздушной системы могут  быть распределены на следующие группы:

  1) приемники  и нагнетатели воздуха (питающие устройства),

  2) воздухо-проводящие устройства (воздухопроводы),

  3) воздушные  клапаны,

  4) устройства  для управления воздушной системой.

  В зависимости  от рода питающих устройств различают  две основные схемы воздухопитания. Первая основана на использовании скоростного напора воздуха, отбрасываемого воздушным винтом, или встречного потока воздуха при полете корабля. Вторая основана на питании от вентиляторов. 
 

  1. Воздухоулавливатели

  Скоростной  напор воздуха, отбрасываемого воздушными винтами, или встречный поток  воздуха, возникающий при полете, может быть использован путем  установки воздухоулавливающих  устройств – так называемых улавливателей.

  Улавливатели  при питании воздухом, отбрасываемым  воздушными винтами, обычно устанавливаются  по числу моторов (один, два) непосредственно  за винтами. При такой установке  скоростной напор воздуха, поступающего в улавливатель, больше скоростного  напора от встречного потока за счет увеличенной  скорости за винтом. На приведенной  схеме струя воздуха, отбрасываемого воздушным винтом, попадает в воздухоулавливатель, а затем в распределительную  коробку. Управляя при помощи тросов заслонками этой коробки, пилот может  по желанию направлять воздух в носовую  или кормовую часть воздухопровода. По воздухопроводу воздух входит через впускные клапаны в баллонет.

  Место расположения динамических улавливателей  выбирается либо в крайней носовой  точке (как например, на дирижаблях N-1, СССР В-5) и тогда они называются носовыми, либо с боков килевого коридора в носовой его части (Зодиак Е-9). Как в первом, так и  во втором случае улавливатели имеют  указанные выше преимущества по сравнению  с улавливателями, поставленными  за винтом.

  2. Вентиляторы

  Для подачи воздуха в баллонет на дирижаблях применяются центробежные или осевые вентиляторы.

  Центробежные вентиляторы при большом статическом напоре дают меньшее количество воздуха, чем осевые вентиляторы.

  Осевые вентиляторы при сравнительно большой подаче создают весьма небольшой статический напор, обычно не превосходящий 25-30 мм вод. ст.

  Центробежный  вентилятор состоит из рабочего колеса и кожуха. Рабочее колесо приводится во вращение от двигателя. Действие центробежного вентилятора основано на том, что при вращении рабочего колеса воздух, заключенный между лопатками, увлекается последними и в силу развивающихся при вращении центробежных сил отбрасывается к периферии и затем в спиральной кожух и воздухопровод. Вследствие образовавшегося у оси колеса разрежения засасываются новые частицы воздуха, и таким образом образуется непрерывный процесс всасывания воздуха в отверстие у оси и нагнетание его в воздухопровод.

  Рабочее колесо состоит обычно из двух дисков: переднего и заднего. Задний диск при помощи втулки насажен на вал. Передний диск имеет всасывающее  отверстие, через которое поступает  воздух. Диски скрепляются между  собой обычно лопатками при помощи заклепок или точечной сваркой.

  Диаметры  дисков определяются из аэродинамического  расчета. Задний диск выбирается несколько  толще переднего, так как он связан со втулкой и несет большую  часть нагрузки.

  Лопатки рабочего колеса могут быть прямыми, либо изогнутыми различного очертания.

  С точки  зрения производственного выполнения удобнее иметь лопатку по очертанию  из дуги круга и отрезков прямой.

  При выборе количества лопаток рекомендуется  принимать числа, удобные для  разметки, а именно 4, б, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64.

  Кожух вентилятора составлен из двух боковин  и обечайки. Обычно он изготовляется  из листового дуралюмина толщиной 1-1,5 мм. Соединение боковин кожуха с  обечайкой производится при помощи клепки или сварки. При этом необходимо учитывать возможность вынимать рабочее колесо, почему иногда одну из боковин кожуха не приклепывают, а устанавливают на болтах с промазкой  швов термопреном. Очертание боковин  кожуха зависит от выбранной аэродинамической схемы вентилятора и чаще всего  бывает выполнено по архимедовой спирали. Для осуществления крепления кожуха задняя и передняя боковины книзу развиваются.

  Кроме центробежных вентиляторов на дирижаблях применяются так называемые осевые вентиляторы. Действие осевых вентиляторов аналогично действию пропеллера. Они  представляют собой втулку с прикрепленными к ней лопастями. При вращении лопасти создают ток воздуха, параллельный оси вращения. Различают  правый и левый вентиляторы. Правым принято называть такой вентилятор, который, вращаясь по часовой стрелке, подает воздух на наблюдателя. Левый  вентилятор, подавая воздух на наблюдателя, вращается против часовой стрелки.

  Материалом  для изготовления лопастей осевого вентилятора служит дуралюмин или дерево, склеенное слоями по типу воздушных винтов. Трудно сказать, какому роду материала должно быть отдано предпочтение, так как еще нет достаточного количества наблюдений над работой в эксплуатации вентиляторов того или иного типа.

        Вентилятор, устанавливаемый  на дирижабле, может приводиться  в действие вручную, от мотора основной установки или от специального мотора.

  Ручной  привод применялся на американском дирижабле мягкого типа класса D и на итальянском дирижабле N-1 полужесткого типа.

  Практика  применения ручного привода для  вентиляторов показала, что развиваемая  мощность недостаточна для создания необходимого сверхдавления в баллонете  при спуске дирижабля с расчетной  вертикальной скоростью. Так, например, ручной вентилятор дирижабля СССР В-б  обеспечивал расход 12 м³/сек при давлении 25-30 мм вод. ст.

  Использование энергии основной моторной установки  для приведения в действие вентилятора  осуществлено, например, на американском мягком военном дирижабле класса МА.

  Наибольшее  распространение в качестве двигателя  для вентилятора получили специальные  моторы. Такие установки применялись  на кораблях: мягком военном класса MB (США), Зодиак, RN-1 (США) и др.

  Наиболее  подходящим двигателем для вентилятора  является маломощный бензиновый мотоциклетного типа или же электромотор.

  В качестве примера осуществленной вентиляторной  установки можно привести вентилятор с электромотором, примененный на американском мягком дирижабле MB.

  Его максимальная производительность 50 м³/мин при статическом давлении 19 мм вод. ст. Относительно большая подача для объема этого корабля (U = 1400 м³) объясняется большой заданной посадочной скоростью, равной 5 м/с. Конструктивно он представляет собой восьмилопастный осевой вентилятор с диаметром крыльчатки 305 мм. Лопасти выполнены из листового дуралюмина толщиной 3 мм.

  Для улучшения аэродинамических качеств  вентилятора у входа сделан деревянный диффузор. Вдоль всего кожуха вентилятора  по двум взаимно перпендикулярным диаметрам  устроены выпрямители потока из листового  металла. За мотором установлен деревянный обтекатель. Мотор установлен спереди  крыльчатки. При расходуемой мощности в 0,25 л. с. и напряжении в 12 V мотор  дает 3600 об/мин. Коэффициент полезного действия установки ŋ = 0,8. Отдельные детали вентилятора имеют следующий вес (в кг):

  1) обтекатель, кожух с выпрямителем – 6,2;

  2) диффузор – 1,2;

  3) винт  –  0,3;

  4) мотор –  12,7;

  Общий вес вентилятора с мотором  – 20,4 кг.

  3. Воздушные клапаны

  По  своему назначению воздушные клапаны  делятся на впускные и выпускные.

  Впускные клапаны служат для пропуска воздуха из воздухопровода в баллонет. Они обычно располагаются у места входа шланга в баллонет. На дирижаблях полужесткого типа, где число отсеков баллонета больше двух, а воздухопровод общий, впускные клапаны обычно делаются обратного действия, т. е. впускающими воздух в баллонет и препятствующими выходу его из баллонета.

  Конструктивно клапаны могут выполняться различно. Наиболее простая конструкция осуществима  при расположении клапана в воздухопроводе. В этом случае применяют матерчатый конус, прикрепленный веревочными уздечками к стенкам шланга. Воздух, поступающий по шлангу, сминает конус и проходит в баллонет. При выходе из баллонета воздух входит в матерчатый конус и прижимает его к стенкам шланга, создавая заслон.

  Впускной  клапан крепится в оболочке при помощи профилированного кольца и двенадцати барашковых гаек. Каркас клапана состоит из кольца, изготовленного из дюралюминиевой трубы диаметром 15 мм. На кольцо натягивается оболочка из перкаля; в центре натянутой оболочки делается отверстие, усиленное по контуру шпагатом. В качестве клапанной тарелки служит уголковый профиль, согнутый по диаметру несколько большему, чем диаметр отверстия. Ребро полки уголка является ножом тарелки, а к другой полке пришит перкаль. В качестве силы, прижимающей тарелку, применены шесть горизонтальных пружин. Одним концом пружины укреплены к клапанной тарелке, а другим к корпусу клапана. Эти пружины не только прижимают тарелку к клапану – их главное назначение центрировать ее. Для предохранения клапана от попадания в него баллонетной материи над клапаном устроен предохранитель, состоящий из шести трубок, изогнутых по сферической поверхности.

  Диаметр такого клапана 380 мм. Ход клапанной  тарелки 40 мм, вес клапана 1,7 кг.

  Выпускные клапаны служат для регулирования  избытка внутреннего давления в  баллонете. При расширении газ давит  на оболочку баллонета, увеличивая давление воздуха в нем. Когда давление превышает определенный предел, воздушный  клапан открывается и, выпуская воздух, уравновешивает сверхдавление. Обычно выпускные клапаны делаются комбинированными, т. е. автоматического действия и  одновременно управляемые.

  Выпускные воздушные клапаны дирижабля  мягкого типа располагаются обычно в нижней части оболочки для возможности  выпуска всего воздуха из баллонета.

  На  дирижаблях полужесткого типа выпускные  клапаны располагаются внутри килевой  фермы. Такое расположение дает конструктивные преимущества, так как клапаны  защищены от встречного потока и атмосферных  влияний.