Среда, 18.10.2017, 06:45
Приветствую Вас Гость | RSS
Пятнадцатая олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Девятая олимпиада (2011/12 уч.год)

"Какие летательные аппараты опередили своё время?" Бобынин Арсений Андреевич

"Какие летательные аппараты опередили своё время?"  Бобынин Арсений Андреевич                  

"Летающая тарелка" А. Г. Уфимцева

План:

1. Введение
2.Основная часть
а) Немного биографии
б)Проекты двигателей и сферопланов  
3.Заключение
4. Источники информации

Введение:

Долго выбирать тему мне не пришлось. Поэтому в своей статье я решил рассказать всем жаждущим знаний о нашем земляке, выдающемся изобретателе Анатолие Георгиевиче Уфимцеве. Но, поскольку темы касаются авиации, то и я расскажу про его вклад в развитие отечественной и мировой авиации, а конкретно - о его сферопланах, которые сейчас иногда называют "летающими тарелками" из-за формы крыла.
  

Основная часть:

Немного биографии:

В середине прошлого века одним из самых интересных домов тихого Курска был дом Фёдора Алексеевича Семёнова, хозяин которого, вышедший из семьи мясоторговца, славился как математик, метеоролог, оптик, физик, химик и астроном.
        В этом доме 24 марта 1880 г. у его дочери и её мужа Георгия Уфимцева родился сын Анатолий. С первых лет своей жизни мальчик поражал окружающих своей любознательностью. Целые дни проводил он на чердаке роясь в архивах своего талантливого деда, рассматривая его книги, разбирая и собирая разные удивительные приборы  и зрительные трубы. Очень рано проявилось у него стремление к изобретательству. В 12 лет он самостоятельно построил паровую машину с золотниковым парораспределением. Но откуда было знать юному изобретателю, что первая машина уже была построена И. И. Ползуновым около 130 лет назад? Затем мальчик изобрёл динамо-машину, и уже не так сильно опоздал - работоспособные конструкции динамо-машин появились совсем незадолго до него. За динамо-машиной последовало уже совсем современное изобретение - планер; правда, оно не было завершено, поскольку простыню, взятую мальчиком из дома без спроса, у него отобрали родители. А потом начался уже настоящих изобретений -  современных, нужных, важных.
         Рано проявился у А. Г. Уфимцева и дух свободолюбия, дух протеста против гнета царизма. Юноша, полный технических замыслов и идей, понимал, что в царской России его мечтам не осуществиться, и поэтому стал активным участником подпольного революционного кружка. Он мечтал об эффектных террористических актах - ему хотелось убить царя. Но на первое время Уфимцев с двумя своими товарищами Кишкиным и Лагутиным решил ограничиться  менее серьёзным, но всё же, как им казалось, достаточно революционным актом - взрывом чудотворной иконы Знаменского монастыря в Курске. Ночью в точно назначенное время раздался взрыв.
          Лишь спустя три года жандармы случайно наткнулись на "концы" курского дела. В 1901 г. при перевозке социал-демократической литературы из Петербурга в Воронеж был арестован Лагутин. В его бумагах нашли рецепт пороха для взрывного устройства (сконструированного Уфимцевым для подрыва иконы) и план Знаменского монастыря. Вслед за провалом Лагутина были арестованы Кишкин и Уфимцев. Всех троих заключили в Петропавловскую крепость. Материалы следствия доложили царю; Николай II приказал сослать их без суда: Лагутина – в Енисейскую область, Кишкина – в Якутскую, Уфимцева – в  Акмолинск.
         В ссылке Анатолий Георгиевич разрабатывал проекты самолёта и двигателя для него, стационарного керосинового двигателя, граммофонной мембраны, державки для резцов, другие проекты. Однако для их осуществления не было ни денег, ни других средств. И вдруг, как это бывает в рождественских сказках, А. Г. Уфимцев получил огромную посылку, содержащую набор всех необходимых изобретателю инструментов. Отправителем посылки был великий русский писатель А. М. Горький, который, узнав о тяжёлой судьбе юного А. Г. Уфимцева и о его выдающихся способностях, пришёл к нему на помощь. С тех пор А. М. Горький стал его добрым гением.


Проекты двигателей и сферопланов:                                                   

           
        В Акмолинске А. Г. Уфимцев приступил к осуществлению одного из главных своих изобретений  - авиационного биротативного двигателя. При ознакомлении с этим двигателем прежде всего поражает то обстоятельство, что его идея возникла у изобретателя, совершенно не знавшего ни авиационных двигателей, ни истории их развития. Это было ярким проявлением его изобретательского таланта.
       Для понимания сущности этого изобретения А. Г. Уфимцева необходима маленькая справка из истории авиадвигателя.
      Создатель первого в мире самолёта А. Ф. Можайский применял, как известно, паровые машины. В последующем периоде развития авиации конструкторы искали решения проблемы силовой установки самолёта в использовании автомобильного двигателя. Схема автомобильного двигателя была широко заимствована в авиации, получила там весьма быстрое развитие и развивалась на протяжении всей истории поршневых авиационных  двигателей. Однако при использовании двигателя автомобильного типа  в авиации возник ряд трудностей в связи с необходимостью получения более высоких удельных показателей и обеспечения более интенсивного охлаждения.
        Пытаясь преодолеть эти трудности, конструкторы предложили специ-фически авиационную схему – звездообразный двигатель с воздушным ох-лаждением. На таких двигателях устанавливались цилиндры с рёбрами, что, естественно, способствовало улучшению охлаждения. Но двигатели всё-же перегревались.
       С целью повышения скорости набегающего потока для усиления охлаждения были предложены ротативные звездообразные двигатели, вращающиеся вокруг неподвижного коленчатого вала. Разумеется, охлаждение таких двигателей намного улучшилось, и эту задачу можно считать для того периода решённой. Но ротативный двигатель не решал проблему авиационного двигателя в целом. Уже не говоря о быстром износе деталей таких двигателей, о трудноосуществимых высоких требованиях уравновешенности, о больших расходах горючего и масла, эти двигатели обладали основным пороком – малой мощностью. А ведь именно мощность является решающим показателем авиационного двигателя. Повышение числа оборотов требовало резкого усиления узла соединения с цилиндрами ( во избежание их отрыва под действием центробежных сил). Большие вращающиеся массы создавали и большой гироскопический момент, перегружающий подмоторную раму самолёта. Всё это отяжеляло сам самолёт, снижало его маневренность, скорость, скороподъёмность и другие качества. Если бы можно было найти воз-можность снизить число оборотов ротативного двигателя так, чтобы это не сказалось отрицательно на его мощности, то ротативный двигатель получил бы совсем новые перспективы развития. Но где таилась эта возможность? На этот вопрос дал ответ А. Г. Уфимцев.
      Вместо ротативного двигателя он предложил биротативный двигатель (или двояковращающийся, как назвал его сам изобретатель), у которого цилиндры вращались в одну сторону, а коленчатый вал – в другую. Эта идея была исключительно плодотворной.  Принцип биротативности обеспечивал, во-первых, более интенсивное охлаждение цилиндров как в полете, так и на земле; во-вторых, двухкратное увеличение числа обо-ротов, а следовательно, и мощности, что позволило вдвое уменьшить количество цилиндров и снизить вчетверо центробежные силы, вы-брасывающие масло из цилиндров.
Вращение воздушных винтов в противоположные стороны уничтожало (по другим данным – значительно снижало) гироскопический момент двигателя и эффект закручивания воздуха, тем самым намного повышая мощность двигателя и КПД винтов, особенно при больших мощностях.  Другими словами, А. Г. Уфимцев сумел преодолеть коренной недостаток ротативных двигателей – недопустимость высоких оборотов, а следовательно, и мощностей. При этом он использовал в своей конструкции и все преимущества ротативных двигателей: интенсивность охлаждения, лучшую подачу топлива и масла благодаря действию центробежных сил и др.
        Другой особенностью двигателя Уфимцева являлась работа по двух-тактному циклу. До тех пор все существовавшие авиационные двигатели были четырёхтактными. Первый в мире двухтактный авиационный двигатель создал Уфимцев. Эта идея постоянно привлекала конструкторов. А.Г. Уфимцев осуществил её в 1908 г.
        В 1902 г. он послал чертежи биротативного двигателя одному из петербургских профессоров-термодинамиков, от которого получил издевательски отрицательный ответ. Тогда изобретатель переслал чертежи в Главное инженерное управление. Царские генералы отказались от осуществления предложения А. Г. Уфимцева. Тогда он решил построить двигатель самостоятельно.
Критически проверяя свою конструкцию, просматривая узлы, снова и снова повторяя расчеты, он построил модель двигателя. Она работала безукоризненно.
       Вернувшись после амнистии 1905 г. в Курск, А. Г. Уфимцев начал строить двигатель в натуральную величину. Для этого, естественно, нужны были деньги. Изобретатель отдал этому делу все свои сбережения. Их, конечно, не хватили. Он заложил дом, но и это не решило вопроса. Наконец, ему удалось договориться с курским купцом Баженовым, и в 1908 г. биротативный авиационный двигатель конструкции А. Г. Уфимцева был построен.
 

      
       Сведения о параметрах двигателя в литературе довольно противоречивы. Мощность двигателя в журнале «Библиотека воздухоплавания» за 1910 г. определена в 40 л.с. ; в описании профессора В. П. Ветчинкина – в 50 л.с.; в «Истории воздухоплавания и авиации в СССР» указана мощность 90 л.с. Такой же разнобой существует и в определении массы двигателя. В описании двигателя, предоставленном А. Г. Уфимцевым, масса определена в 40 кг; в журнале «Аэро» - в 70 кг (разнобой вызывается, в частности, и тем, что в литературе не всегда указывается, к какому из двух вариантов двигателя А. Г. Уфимцева относятся приводимые данные).
        Тем не менее несомненно, что при любом варианте данные двигателя являлись выдающимися. Возьмём, например, такой важный показатель, как удельный вес. По самым осторожным подсчётам удельный вес двигателя Уфимцева не превышал 1,4 кг/л.с. Прославленный французский авиационный двигатель «Гном» той же мощности имел удельный вес 1,7 кг/л.с. Другие двигатели имели ещё большие показатели удельного веса: американца Адамса – 1,8 кг/л.с., братьев Бюрля – 2 кг/л.с.
       Необходимо отметить, что А. Г. Уфимцев применил соосные винты, вращающиеся в разные стороны. Этот принцип позволил значительно повысить КПД винта за счёт снижения вредного действия эффекта закручивания струи. В практике последующих лет известны многие примеры применения соосных винтов, принцип действия которых в 1908 г. разработал А. Г. Уфимцев.
        Изобретатель решил установить построенный им двигатель на аэроплане собственной конструкции. Он построил этот аэроплан в собственной мастерской в Курске в 1908 г. Первоначально изобретатель изготовил небольшой аэроплан, на котором установил двухтактный двухцилиндровый двигатель собственной конструкции мощностью 15-20 л.с. отличившийся полной уравновешенностью. Аппарат был назван сферопланом из-за формы поверхности крыльев, напоминающей сферическую.
        Две лопасти воздушного винта сфероплана были прикреплены к цилиндрам двигателя, а две - к носку картера. Такое крепление лопастей было сделано впервые в мире, так же как и круглая форма крыла и оперения. Крыло состояло из круга-рамы диаметром 3,4 м и площадью 9 м2 с шестью планками-нервюрами ("подрешетинами"), имевшими выгиб кверху в форме параболической пологой дуги с полотняной обтяжкой поверху. Рама была расчалена к трем парным бамбуковым стойкам, несшим велосипедные колеса. Вертикальная хвостовая ферма, также бамбуковая, была частично затянута полотном и образовывала "флюгер" (воздушный киль). Руль направления помещался спереди  за винтом. Все было расчалено большим количеством тонких проволок, что обеспечивало неизменность формы и легкость при достаточной прочности. Сиденье лётчика укреплялось между мачтами под несущей поверхностью.


Сфероплан №1 (без двигателя). Справа А.Г. Уфимцев.
      
      На этом самолёте А. Г. Уфимцев впервые в мире применил трёхколёсное шасси, которое ныне получило широкое распространение в авиации. Необычную форму несущей поверхности изобретатель выбрал для максимального облегчения конструкции. Обод, расчаленный спицами наподобие велосипедного колеса, отличался минимальным весом. Собранный сфероплан весил всего 75 кг.
     Не ограничиваясь только весовыми преимуществами своей конструкции, Уфимцев проверил её аэродинамические качества. Для этого он укрепил на руле мотоцикла с одной стороны сферическое крыло, а с другой - прямоугольное, с той же поверхностью и вогнутостью, укрепил весы для замера сил и начал испытания. Он ездил на своей «мотолаборатории» с различными скоростями, давая различные углы наклона установленным несущим поверхностям, и убедился, что сферическая поверхность развивает большую подъёмную силу, нежели прямоугольная. Таким образом, выбор был сделан. В 1910 г. А. Г. Уфимцев изготовил второй сфероплан с площадью несущей поверхности 36 м2. Сфероплан выкатили на аэродром. На нём был установлен биротативный двигатель Уфимцева. Можно было начинать испытания. Изобретатель опробовал двигатель, произвёл рулёжки, пробежки. Подготовка к полёту шла успешно, как вдруг случилась неожиданная задержка. Во время одной из пробежек остановился двигатель. На месте устранить дефект не удалось. А. Г. Уфимцев снял двигатель, отвёз к себе в мастерскую, разобрал двигатель и убедился, что в одном из цилиндров заело поршень. При изготовлении поршней он старался изготовить их поточнее, поплотнее пригнать к стенкам цилиндров. Ему это удалось – он был хороший мастер, - но поршень заело, так как при работе он нагрелся. Оказывается, слишком точная подгонка не годилась. Поршни надо было обточить. Но изобретателю очень не повезло. Пока он занимался доводкой двигателя, на аэродроме поднялась сильная буря, и его сфероплан был разбит в щепки. На этом испытания были прерваны.
 

Сфероплан №2.
 
      Но А. Г. Уфимцев не прекратил своей работы. Он конструктивно дорабатывал свой двигатель и добивался постройки второго экземпляра. Снова возникли денежные затруднения, казавшиеся непреодолимыми. На сей раз Баженов отказался дать 300 руб., которые у него просил изобретатель. Однако о двигателе А. Г. Уфимцева уже начали говорить, им стала интересоваться техническая общественность. На помощь изобретателю пришли члены Бежицкого воздухоплавательного кружка. Они и построили второй экземпляр двигателя на Брянском заводе.
      В это время готовилась в Москве Международная воздухоплавательная выставка. Она была большим событием в русской воздухоплавательной жизни. Эта выставка вошла в историю как первая массовая демонстрация достижений отечественной авиационной техники. Из 21 экспонированного аэроплана 15 были отечественные.
       Н. Е. Жуковский в речи на открытии выставки с полным правом говорил: «Особенно отрадно отметить то обстоятельство, что среди экспонатов этой выставки немало аппаратов, построенных русскими конструкторами, по проектам русских изобретателей… Всё это свидетельствует о возможностях дальнейших успехов русского воздухоплавания».
       Об этих возможностях, может быть, больше всего свидетельствовал стенд №111, на котором был экспонирован шестицилиндровый биротативный двухтактный авиационный двигатель А. Г. Уфимцева. Вокруг него постоянно толпился народ. Это был «гвоздь» выставки.
      Многие пилоты выражали желание иметь этот двигатель у себя на самолёте. Здесь же был также решён вопрос о постановке двигателя Уфимцева на аэроплан «ЛЯМ» - также экспонат выставки. Это был моноплан, сконструированный тремя пилотами: Лерхе, Янковским и Моска (размах крыльев 9 м, длина 8 м, площадь крыльев 16,5 м2). При демонстрации Янковский на этом аэроплане побил рекорд высоты, поднявшись на 1750 м, и взял приз за скорость, пролетев 3 версты за 2 мин. 39 с.
      По окончании выставки  жюри присудило А. Г. Уфимцеву большую серебряную медаль.
      Двигатель был направлен в Петербург для лабораторных испытаний и доводки. Ему требовалось доработать лишь систему зажигания. Но, как оказалось, и эту работу некому было сделать. В высших кругах тогда интересовались лишь вопросами поставки в Россию французских «Гномов», принимали у себя и обласкивали конструктора этого двигателя, а до А. Г. Уфимцева им не было никакого дела.
   Все работы с двигателем прекратились. Но Уфимцев продолжал вынашивать идеи, касающиеся авиации, такие, как двигатель на тяжёлом топливе и самолёт с автоматической устойчивостью. К сожалению, эти проекты осуществить не удалось. Грянула Первая мировая война, и двигатели Уфимцева были позабыты.


Заключение:

И в заключение хочу сказать, что не надо быть специалистом в области авиации, чтобы понять, какой вклад в развитие как отечественной, так и мировой (да-да, именно!) внёс Анатолий Георгиевич. Единственное, что плохо, так это то, что в те времена отечественные открытия и изобретения, пусть даже и более важные, нужные и выдающиеся по сравнению с зарубежными ( тот же биротативный двигатель Уфимцева по сравнению с французским "Гномом") не получали должного развития.


Источники информации:

  1. И.В. Кузнецов. "Люди русской науки" Изд. "Наука" - Москва, 1965. - 784 с.
  2. КРЕЕР A.M. Поэт техники. Воронеж: Центр.-Чернозем. кн. изд-во, 1972. - 124 с.
  3. В. П. Ветчинкин. О работах изобретателя А. Г. Уфимцева по ветроиспользованию и в др. областях. Курск, 1936.
  4.  В.В. Данилевский. Русская техника. - 2-е изд. - Л., 1949. 
  5. http://rus.polymus.ru/index.php?h=relics&rel_id=126&mid=9&aid=93&aid_prev=93
  6. http://flyingmachines.ru/Site2/Arts/Art4538.htm
  7. http://www.astrokursk.ru/ulitsy-goroda-kurska-foto/ulitsy-tsentralnogo-okruga-kurska/ulitsa-ufimtseva-fotogalereya-obzor-istoriya.
  8. http://lanets.h14.ru/disk/index.html?ufimcev










          
Категория: Девятая олимпиада (2011/12 уч.год) | Добавил: Service (19.12.2011) | Автор: Бобынин Арсений Андреевич W
Просмотров: 2315 | Комментарии: 1 | Рейтинг: 3.2/4
Всего комментариев: 1
1  
"в те времена отечественные открытия и изобретения, пусть даже и более важные, нужные и выдающиеся по сравнению с зарубежными ( тот же биротативный двигатель Уфимцева по сравнению с французским "Гномом") не получали должного развития. " - сейчас обстоит то же самое cry

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ ОТКРЫТО!
ПРИЁМ РАБОТ ОТКРЫТ!

Google+
Их многие читают
Ахметшин Тимур Рамилевич (34842)
Зарипова Рузиля Ильфатовна (19844)
Щур Илья Андреевич (18574)
Нурсултан Данияр Ербулатович (17359)
Нурсултанов Данияр Ербулатович (16596)
Перемота Алексей Юрьевич (13998)
Комлев Фёдор Михайлович (12850)
Щур Илья Андреевич (12706)
Миргазетдинова Розалия (12692)
Киселёв Андрей Валерьевич (12686)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2017