Четверг, 14.12.2017, 16:16
Приветствую Вас Гость | RSS
Пятнадцатая олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Двенадцатая олимпиада (2014/15 уч.год)

Есть ли будущее у дирижаблей?

Автор: Похлебкин Дмитрий Андреевич

Возраст: 17 лет

Место учебы: МАОУ СОШ №72

Город, регион: Ульяновск, Ульяновская область

Руководитель: Духленкова Наталья Ивановна, учитель физики.

Историко-исследовательская работа: "Есть ли будущее у дирижаблей?"

План:

  1. Введение
  2. Цель исследования
  3. Задачи исследования
  4. Объект исследования
  5. Первые дирижабли
  6. Плюсы и минусы дирижаблей
  7. Конкурент вертолета
  8. Воздушные корабли будущего
  9. Заключение

Введение:

В начале 20-го века дирижабли были очень популярны. Их популярность объяснялась тем, что в гондолу могло поместиться довольно много пассажиров, плюс каюты были очень комфортабельными. Конечно, путешествие на дирижабле занимает гораздо больше времени, чем путешествие на самолете, но в то время на самолете никто и не путешествовал, тогда и больших самолетов не было. Крушение самого комфортабельного и большого дирижабля в мире положило конец путешествиям на этих летательных аппаратах. Но, похоже, воздухоплавание на дирижаблях возрождается.

Цель исследования:

         Изучить историю развития дирижаблей и определить возможные перспективы использования их, как конкурентоспособные летательные аппараты будущего.

Задачи исследования:    

  1. Познакомиться с определением и характеристикам данного летательного аппарата.
  2. Изучить историю создания аэростатов и дирижаблей.
  3. Выявить плюсы и минусы дирижаблей, сравнить с другими летательными аппаратами.
  4. Изучить проекты и концепты дирижаблей будущего.

Объект исследования:

Дирижабль представляет собой аэростат с двигательным элементом и управляющей системой. Аэростаты (летательные аппараты легче воздуха) используют подъемную силу газообразного вещества, заключенного в оболочку, плотность которого ниже плотности внешнего воздушного пространства благодаря "принципу плавучести", впервые открытому Архимедом. Этот принцип означает, что аэростат полетит, если вес вымещаемого им воздуха будет больше чем общий вес аппарата.

Дирижабли бывают 3 типов: нежесткой системы (аэростаты), полужесткие дирижабли и жесткие, называемые еще цепеллинами.

История цепеллинов началась с возвращения на родину из Америки графа Фердинанда фон Цепеллина, генерала кавалерии. Он привез идею создания жесткого аэростата, чего никто в мире до него не делал.

Прошли годы, прежде чем граф Цепеллин смог реализовать свою мечту. Он не оставлял надежд убедить техническое сообщество реализовать его проект. Наконец, в 1899 году немецкий император Вильгельм II подарил Цепеллину комплекс зданий близ немецкого городка Фридрихсхафен, откуда 3 июля 1900 года поднялся в небо первый цепеллин.

Аэростат был изобретен в 1873 году во Франции братьями Джозефом и Этьеном Монгольфье. Легенда гласит, что братья сидели перед камином, куря трубку и пуская кольца дыма. "Хотел бы я знать, что заставляет дым подниматься вверх?" - поинтересовался один из них. "Может быть, теплый воздух легче холодного и поэтому поднимается вверх" - предположил второй. "Тогда мы наполним мешок теплым воздухом, и он полетит!". Так они и сделали.

Братья сшили из вощеной бумаги 35-футовый мешок, привязали к нему снизу жаровню с углем, и отпустили - мешок полетел! Так родилось воздухоплавание.

Первые дирижабли:

Изобретенные в конце XVIII - начале XIX в. воздушные шары могли выдержать лишь нескольких человек и летели туда, куда их нес ветер. Но людям нужен был летательный аппарат с большей грузоподъемностью, которым они могли бы управлять. Продолжая работать над усовершенствованием воздушного шара, конструкторы создали дирижабль.

В 1783 году изобретатель Жан Батист Менье задумал воздушный шар эллипсоидной формы, который управлялся бы тремя пропеллерами. Их должны были вращать вручную 80 человек, а изменение давления газа в шаре способствовало бы регулировке высоты полета. Эта идея так и осталась несбыточным желанием Менье, однако спустя почти 70 лет все же обрела материальное воплощение. Французский изобретатель Анри Жиффар продолжил начинания своего соотечественника, совершив первый полет на дирижабле 24 сентября 1852 года. Приводной силой аппарата стал паровой двигатель. Конструкции и технологии плавно внедрялись в работу аэростатов, однако они все равно оставались некой экзотикой неба.

В популяризации и развитии дирижаблей огромную роль сыграл немецкий граф Фердинанд фон Цеппелин. Фамилия этого энтузиаста стала синонимом этих воздушных аэростатов. Граф вложил все свое состояние в развитие строительства дирижаблей на жесткой основе. Работы начались в 1899 году. Результатом стал прототипный образец «LZ 1» с двумя двигателями Даймлер, который имел длину 128 м. Претерпев ряд неудач, уже в 1906 году Цеппелин построил дирижабль, который получил внимание военной авиации. Их привлекли показатели грузоподъемности и длительности полета. Дирижабли были весомым аргументом во время Первой мировой войны, совершая немало боевых и разведывательных вылетов. Однако события тех времен вскрыли также и серьезные недостатки подобных аэростатов: плохая маневренность, пожароопасность.

 

Нашлись применения дирижаблей и в мирных целях. Более того, время между двумя мировыми войнами стало их «золотым веком». Еще в 1910 году была пущена первая пассажирская линия, обслуживающаяся аэростатами. Из Фридрихсхафена в Дюссельдорф можно было помпезно добраться на дирижабле «Германия». После Первой мировой войны крупные страны уделили много интеллектуального и финансового внимания отрасли дирижаблестроения. Стали появляться удачные модели, которые могли справляться с более серьезными задачами. В 1929 году аппарат «Граф Цеппелин» начал первые трансатлантические рейсы. А немного позднее совершил кругосветный полет, ограничившись тремя промежуточными посадками. «Граф Цеппелин» начал регулярно курсировать в Южную Америку, обозначив значительные претензии дирижаблей на транспортные услуги. Подобные путешествия выделялись роскошными условиями, предлагая комфортабельный полет своим клиентам.

Были разработаны и выпущены даже дирижабли-авианосцы. Одним из таких стал американский представитель «Акрон». Этот громадный аппарат совершил первый полет в 1931 году. А уже в 1933 году «Акрон» потерпел крушение во время шторма.

Весомый теоретический вклад в строительство крупных дирижаблей внес русский ученый Константин Циолковский, который еще в 80-х годах 19 века разработал концепцию жесткого аэростата-великана с металлической обшивкой и потрясающим несущим объемом (до 500 000 кубических метров). Идеи ученого с переменным успехом приводились в исполнение, однако широкого масштаба строительство крупных дирижаблей так и не достигло.

Броские недостатки и катастрофы серьезно приостановили поступь дирижаблестроения. Катализатором этого явления попутно стало параллельное развитие самолетов и вертолетов.

 

Плюсы и минусы дирижабля:

В отличие от обычного воздушного «шара, который летит» исключительно по направлению ветра и может маневрировать только по высоте в попытке поймать ветер нужного направления, дирижабль способен двигаться относительно окружающих воздушных масс в направлении, выбранном пилотом. Для этой цели летательный аппарат оснащен одним или несколькими двигателями, стабилизаторами и рулями, а также имеет аэродинамическую («сигарообразную») форму. В свое время дирижабли «убила» не столько череда ужаснувших мир катастроф, сколько авиация, развивавшаяся в первой половине ХХ века сверхбыстрыми темпами. Дирижабль тихоходен — даже самолет с поршневыми двигателями летает быстрее. Что уж говорить о турбовинтовых и реактивных машинах. Разгонять дирижабль до самолетных скоростей мешает большая парусность корпуса — сопротивление воздуха слишком велико.

Проигрывая авиации в скорости, управляемые аэростаты при этом имеют ряд важных преимуществ, благодаря которым, собственно, возрождается дирижаблестроение. Во-первых, сила, которая поднимает аэростат в воздух (сила Архимеда), совершенно бесплатна и не требует затрат энергии, в отличие от подъемной силы крыла, которая напрямую зависит от скорости аппарата, а значит, от мощности двигателя. Дирижаблю же двигатели нужны в основном для перемещения в горизонтальной плоскости и маневрирования. Поэтому летательные аппараты такого типа могут обходиться моторами значительно меньшей мощности, чем потребовались бы самолету при равной величине полезной нагрузки. Отсюда, а это уже во-вторых, вытекает большая по сравнению с крылатой авиацией экологическая чистота дирижаблей, что в наше время чрезвычайно важно.

Третий плюс дирижаблей — их практически неограниченная грузоподъемность. Создание сверхгрузоподъемных самолетов и вертолетов имеет ограничения по прочностным характеристикам конструкционных материалов. Для дирижаблей же таких ограничений нет, и воздушный корабль с полезной нагрузкой, например, 1000 т — вовсе не фантастика. Добавим сюда возможность длительное время находиться в воздухе, отсутствие необходимости в аэродромах с длинными взлетно-посадочными полосами и большую безопасность полетов — и у нас получится внушительный список достоинств, которые вполне уравновешивают тихоходность. Впрочем, и тихоходность, можно скорее отнести к достоинствам воздушных кораблей, используемых в качестве туристических круизов.

 Конкурент вертолёта:

Энергетические компании, имеющие в своем распоряжении линии электропередач, должны регулярно проводить мониторинг и диагностику состояния своих сетей. Удобнее всего это делать с воздуха. В большинстве стран мира для такого мониторинга применяются вертолеты, однако у винтокрылой машины есть серьезные недостатки. Помимо того что вертолет неэкономичен, у него еще и весьма скромный радиус действия — всего 150−200 км. Понятно, что для нашей страны с ее многотысячекилометровыми расстояниями и обширным энергетическим хозяйством это слишком мало. Есть и еще одна проблема: вертолет в полете испытывает сильную вибрацию, в результате чего чувствительное сканирующее оборудование дает сбои. Движущийся медленно и плавно дирижабль, способный преодолевать тысячи километров на одной заправке, напротив, идеально подходит для задач мониторинга.

В целом, полетный час дирижабля в 20-25 раз дешевле, чем у вертолета сравнимой грузоподъёмности, и в 8-10 раз, нежели у самолета.

Воздушные корабли будущего:

        «Стратокрейсер» (Strato Cruiser)

Предназначен для гламурного отдыха экстремалов. Ожидается, что внутри дирижабля разместятся ресторан, спа, бассейн, библиотека, кинозал и прочие удобства для воздушного круиза. Наполнен дирижабль гелием, а электричеством его снабжают встроенные фотогальванические элементы.

            Проект военного дирижабля от Aeros Aeronautical Systems

Воздушный корабль для воинских сил США. Проект выполняют по заказу Пентагона: это должен быть летательный аппарат, который бы играючи перевез с места на место целую армию с военной техникой впридачу.

            Дирижабли-пожарные

Дирижабли-садовники и помощники в сельхозработах - такие планы уже давно вынашивает калифорнийская компания Wetzone Engineering, которая занимается разработкой и проектированием огромных дирижаблей грузоподъемностью от 20 до 1000 тонн. Однако основная задача этих дирижаблей - помощь в тушении лесных пожаров, с которыми не под силам справиться самолетам.

"Небесный кот"

          Дирижабль, который носит такое нежное имя - "Небесный кот" (SkyCat) - на самом деле один из самых больших и сильных "воздушных кораблей". Ему под силу доставить в любую точку планеты груз весом в одну тысячу тонн за один-единственный рейс. Автором этого проекта стал известный британский изобретатель Роджер Манк.

                Стратосферные дирижабли

           Американские конструкторы решили вдохнуть новую жизнь в воздушного «слона», расширив горизонты его использования. Новым местом дислокации дирижабля должны стать верхние слои атмосферы. Беспилотный стратосферный аэростат будет нести наблюдающую миссию и обеспечивать связь, барражируя на высоте свыше 20 км. Это воздушное пространство практически не эксплуатируется, а также является проблемным для атак ПВО. Такие аппараты составят достойную конкуренцию спутникам, имея финансовые и утилизационные преимущества.

Все это - лишь немногие проекты "воздушных кораблей", над которыми работают во всех странах мира. Известно, что очень много внимания этому вопросу уделяет правительство США, Германии, Швейцарии, Голландии и Великобритании.

Заключение:

Однажды отказавшись от дирижаблей, в наши дни человечество находит в этих летательных аппаратов все больше плюсов и выгод. Воздушные корабли, хоть и не обладающие высокой скоростью, абсолютно экологичны, что особенно важно в 21 веке. Невозможно не упомянуть также и экономическую выгоду данного летательного аппарата, полет в разные концы света на одном «баке» для дирижабля не является чем-то сверхъестественным.

Сферы применения дирижаблей ограниченны лишь наличием атмосферы, многочисленные концепты и существующие примеры показывают заинтересованность человека в данном летательном аппарате. И, на самом деле, история дирижаблей начавшаяся в XVIII веке только начинается.  Вид могучего корабля, проплывающего по небу, настолько притягивает к себе, что уже ради этого величественного зрелища хочется, чтобы они вернулись…

Источники информации:

http://gridder.ru/technologies/dirizhabli-istorija-i-perspektivy-vozdushnyh-slonov/

http://vilianov.com/raznoe/dirizhabl-lokomaskayner-za-120-millionov/

https://ru.wikipedia.org/wiki/Дирижабль

http://www.aerocreativ.ru/articles/articles3.php

http://www.popmech.ru/technologies/8093-zachem-oni-vozvrashchayutsya-nuzhny-li-segodnya-dirizhabli/#full

http://www.skyairs.narod.ru/future.htm

http://newsland.com/news/detail/id/339727/

Категория: Двенадцатая олимпиада (2014/15 уч.год) | Добавил: Service (15.01.2015) | Автор: Похлебкин Дмитрий W
Просмотров: 2111 | Рейтинг: 4.6/5
Всего комментариев: 0
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 (35171)
Зарипова Рузиля Ильфатовна (20387)
Щур Илья Андреевич (19136)
Нурсултан Данияр Ербулатович (17878)
Нурсултанов Данияр Ербулатович (17450)
Перемота Алексей Юрьевич (14335)
Миргазетдинова Розалия (13553)
Комлев Фёдор Михайлович (13130)
Щур Илья Андреевич (12961)
Киселёв Андрей Валерьевич (12953)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2017