Понедельник, 15.10.2018, 21:54
Приветствую Вас Гость | RSS
Шестнадцатая олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Пятнадцатая олимпиада (2017/18 уч.год)

Есть ли будущее у дирижаблей?

ГБОУ «Школа 2025», отделение №5, г. Москва
Подготовил: ученик 8 "О" класса Коробейников Дмитрий Евгеньевич, 14 лет
Руководитель: Коробейников Е.В.

Есть ли будущее у дирижаблей?

Введение

Многие века люди стремились в небо, мечтая летать как птицы. Из древних веков до наших дней дошли фрески, картины и письменные свидетельства подъёма человека в воздух на пузырях, наполненных горячим дымом и на воздушных змеях. В немногочисленных статьях даже содержится информация о полётах 2000-летней давности в пустыне Перу людей племен культуры Наска на аппаратах отдалённо напоминающих дельтапланы. Но всё это разрозненные одиночные случаи проявления человеческого гения, которые, к сожалению, не привели к повсеместному практическому использованию летательных аппаратов.

В своей историко-исследовательской работе мне хочется уделить внимание конструкциям открывшим людям уверенный путь в небо, аппаратам легче воздуха, самым огромным и грациозным летающим конструкциям  - дирижаблям. Как должно быть красиво они парили столетие назад в небесном океане. Похожие на гигантских китов или слонов, переваливающихся через облака, горы, перелетающих равнины материки и океаны. Как фантастически они будут выглядеть в будущем – летающие города, исследовательские центры, транспортные корабли и туристические отели!

Давайте заглянем в историю этих удивительных машин и вместе помечтаем о их будущем.

История дирижаблей

Дирижабль– в переводе с французского означает "управляемый".

В конце XVIII века, после удачных полетов братьев Монгольфье и профессора Шарля, 1783 год, люди стали уверенно подниматься в воздух на тепловых аэростатах. Но у этих конструкций не было никаких средства управления.  Стало очевидным, что нужны аппараты, полностью подчиненные воле человека, а не летающие по прихоти ветра. Над этой проблемой человеческая мысль билась уже давно, но для ее осуществления требовался соответствующий уровень развития науки и техники.

Над этим задумывался  и Жан Батист Мари Шарль Мёнье (годы жизни 19 июня 1754 — 13 июня 1793) - военный инженер и ученый, известный математик и изобретатель. Уже в 1784 году, он представил в Парижскую академию свой проект дирижабля и стал его изобретателем.

Мёнье  первым чётко сформулировал идею управляемого полёта и придумал конструкцию. Для уменьшения сопротивления воздуха при полёте, его дирижабль должен был иметь форму эллипсоида. Управляться он должен был с помощью трех пропеллеров, вращаемых вручную усилиями 80 человек. Для изменения объёма газа в аэростате и регулирования высоты полёта Мёнье предложил использовать баллонет, для этого в дирижабле имелось две оболочки — внешняя основная и внутренняя. Так же для управления по глубине, так раньше называли тангаж, в дирижабле были предусмотрены горизонтальные стабилизаторы. Для крепления гондолы имелась специальная подвесная система на трех стропах и также полужесткая ферма в нижней части внешней оболочки.  В принципе, Мёнье сформулировал всё необходимое для практического создания дирижабля.

Германия в начале войны являлась лидером дирижаблестроения, обладая оружием, способным наносить урон противнику, тот же не обладал возможностями отразить или нанести ответный удар. Ещё до войны страна сделала ставку на цеппелины, которые в те годы обладали не меньшими возможностями, чем аппараты тяжелее воздуха, собранные из фанеры, ткани и проволоки. Дирижабли того времени лишь ненамного уступали самолётам в скорости, могли нести многочисленные пулеметы, несколько тонн бомбовой нагрузки и имели солидный запас прочности. Обнаружить бесшумно двигающийся в ночном небе дирижабль было непросто, а набор высоты позволял уйти из-под зенитного обстрела на высоты, недоступные артиллерии противовоздушной обороны того времени. Взрывоопасный водород, заполнявший баллоны, делал экипажи дирижаблей потенциальными смертниками, однако, вопреки очевидному, его не так-то просто было поджечь, используя стандартные пули и шрапнель; смертельная для цеппелинов комбинация разрывных и зажигательных снарядов была принята на вооружение только в 1916 году.

Именно к таким дирижаблям принадлежал L 13, он выполнил 45 вылетов и 15 боевых атак на Англию, всего сбросив
С началом войны на заводах Цеппелина стали лихорадочно строить новые военные дирижабли, они превратились в огромные военные предприятия. Если до войны было построено 25 аппаратов, то, начиная с 1914-го, количество боевых машин приблизилось к 90, ещё 5 были заложены, но не достроены. В 1915 году надежды возлагались на новый тип воздушных кораблей, серию «Р» – большего размера и объёма, более скоростных и совершенных.20 667 кг бомб.

Дирижабли-рекордсмены

Дирижабль LZ-129 «Гинденбург» Германия

Длина - 248 м,

Диаметр — 41 метр,

Скорость 135 км/час Грузоподъемность —    120 тонн

В 1936 году Германия проявила себя как строитель супер-дирижаблей. Миру был представлен огромный дирижабль LZ-129 «Гинденбург». Из-за отсутствия необходимого количества гелия, дирижабль наполнили огнеопасным водородом и катастрофа не зставила долго ждать. 6 мая 1937 года, после 77- часового перелёта через Атлантику в Америку, на глазах сотен людей «Гинденбург» загорелся при посадке вблизи Манхэттена у стыковочной мачты и рухнул вниз, из 97 человек находящихся на борту погибло 35 человек и один на земле.

Дирижабль «Граф Цеппелин» Германия

Длина - 237 м,

Диаметр — 30 метров,

Скорость 135 км/час Грузоподъемность 60 тонн

Полезная нагрузка 25 тонн

За 9 лет налетал  17 200 часов

143 перелета через Атлантику,  1 – через Тихий океан. 
Перевез 13 110 пассажиров.

В 1929 году он облетел вокруг Земного  шара

Последний полет Graf Zeppelin совершил в 1936 году, а в 1940-м он был уничтожен по приказу руководителя Luftwaffe Германа Геринга: в новой войне Германия делала ставку на самолеты. Так закончилась история и немецких цеппелинов.

Дирижабли США «Акрон» и «Мэкон»

Самые большие в мире наполненными гелием Американские дирижабли-авианосцы «Акрон» и «Мэкон» были способны

нести на своем борту по пять самолетов-истребителей. В 1933 году Дирижабль «Акрон» потерпел крушение в Атлантическом океане, погибли 73 из 76 человек.

В том же 1933 году американцы подняли в воздух цеппелин той же серии — Maсon, который также через два года погиб, попав в нисходящий поток. И строительство жестких дирижаблей в США прекратилось.

Летающий авианосец USS Akron (ZRS-4)

При взлёте с воздушного авианосца биплан опускался вниз на специальном кране из открытого люка дирижабля, идущего полным ходом, после чего отцеплялся и летел самостоятельно.

В середине прошлого века перед началом Второй Мировой Войны наступила эпоха расцвета дирижаблей. Парящие в воздухе корабли были настолько грандиозной задумкой немцев, что не могли не восхищать. Однако после печально известного возгорания немецкого пассажирского дирижабля LZ 129 «Гинденбург» в 1937 году производство чудо-машин пошло на спад, пока совсем не исчезло. 147 км/ч, так как дизельные моторы были общей мощностью 4800 лошадиных сил. Грубо говоря, расстояние от Франкфурта до Нью-Йорка дирижабль долетал за 77 часов (чуть больше трех дней). Притом, что на борту воздушного корабля было предостаточно места для ванных комнат с душевыми, большим салоном с роялем, изысканным рестораном и красивейшими смотровыми площадками. Пассажиры не скучали ни минуты, и путешествие проходило незаметно и без дискомфорта.

Что касается технических характеристик, то дирижабль более выгоден в содержании, нежели любое другое транспортное средство того времени, да и настоящего тоже. В его баллонеты можно было накачать 200 тысяч кубометров газа. Вес воздуха на высотах, где летали дирижабли, колебался от 1 до 1,3 килограмма на кубический метр. Наполняли тогда дирижабли самым легким и дешевым газом — водородом. Вес кубического метра водорода — 0,09 кг, то есть, подъемная сила «Гинденбурга» могла достигать 200 тонн. К слову сказать, такую грузоподъемность смог обрести только спустя сорок лет самолет «Антей».

Что касается комфорта пассажиров, а именно здоровья, то и тут дирижабль имеет большое преимущество перед нынешними самолетами. Как известно, при взлете самолет снижает давление на борту до 550 мм ртутного столба. Делается это для того, чтобы снизить давление изнутри на стенки самолета. Даже в дождливую погоду находясь на земле, мы чувствует перепады давления и многие страдают от упадка сил и головокружений. Что уж говорить о том дискомфорте, который ощущают пассажиры при перелете на самолете на больших высотах. На больших высотах ко всему прочему понижена влажность воздуха. Дирижабли могут эффективно эксплуатироваться на небольших высотах. Благодаря этому на дирижабле давление практически не изменялось, и по свидетельсивам, пассажиры чувствовали прилив сил от обогащения легкими чистым воздухом.
Но была у дирижаблей и «Ахиллесова пята». Их балонетты были сделаны из непрочного материала, а водород при взаимодействии с кислородом становился взрывоопасным. В то время производство другого газа, который мог стать достойной и менее опасной заменой, только набирало обороты, и стоил он очень дорого. Немцы не могли себе позволить данной роскоши, рискуя быть подорванными при каждом полете. И, вот этот час настал. 6 мая 1937 года в 19 часов 10 минут сгорел самый большой в мире немецкий пассажирский дирижабль LZ 129 «Гинденбург». Из 97 пассажиров и состава экипажа выжило лишь 62 человека. После столь шокирующей трагедии, производство дирижаблей было приостановлено, а вскоре и вовсе исчезло.
Из – за своей очевидной уязвимости, дирижабли не смогли стать надежным транспортным средством. И трагедия «Гинденбурга» могла быть устроена активистами против фашистской Германии в знак протеста распространения фашизма. Однако информация остается не подтвержденной.
На сегодняшний день эпоха дирижаблей потихоньку возрождается. Уже сейчас в институтах транспортных технологий по всему миру изучают и разрабатывают концепцию воздушных кораблей. Известно, что, скорее всего они будут наполнены гелием. Так же ведутся тестовые полеты.

Будущее дирижаблей

В начале XX века дирижабли были неотъемлемой частью воздухоплавания, однако ряд трагических инцидентов поставил крест на их дальнейшей судьбе. Сейчас дирижабли кажутся анахронизмом, однако быстрое исчерпание природных ресурсов Земли может дать им второе дыхание.

Главная проблема дирижаблей прошлого — их пожароопасность, но сейчас вместо крайне небезопасного водорода используют гелий. Таким образом, можно быть уверенным в том, что мы больше не увидим ужасные кадры крушения пылающего дирижабля (как это было в случае с дирижаблем Гинденбург).

Но интерес к дирижаблям от этого не сильно вырос — слишком уж явное превосходство имеют более привычные летательные аппараты. Одна из немногих сфер, где дирижабли востребованы по-настоящему — это реклама. Впрочем, хотелось бы поговорить о более серьезных разработках, чем летающий рекламный плакат.

Увидеть гигантский дирижабль рядом с современными вертолётами - казалось бы, что может звучать абсурдней? Однако специалисты из американской компании Aeros не считают так. Свое детище они назвали довольно странно — «Морж» (во всяком случае, так звучит название самого проекта). А вот первый собранный экземпляр, испытания которого уже ведутся, назвали «Мечтой дракона». Это гибридный аппарат. Его подъемная сила в полёте создаётся и благодаря закаченному в баллонеты гелию – как у аэростата, с помощью профилированного корпуса дирижабля – по-самолётному.

В движение аппарат приводят три дизельных двигателя, которые вращают поворотные винты.

Главный плюс такого дирижабля заключается в том, что с его помощью можно относительно дешево переправить по воздуху большие грузы. Дирижабль может садиться не только на поверхность земли, но и на воду. В отличие от тяжелых транспортных самолетов ему не нужна сложная инфраструктура. Но «Мечта дракона» — всего лишь прототип и в будущем на основании полученного опыта может быть построен серийный образец.

Характеристики полноразмерной версии ML866 выглядеть так:

длина: 121 м, скорость крейсерская: до 185 км/ч,

грузоподъемность: 66 тонн, дальность превысит: 5700 км.

Но это не предел устремлений компании Aeros. Старшая модель ML868 будет предназначена для перевозки 250 т грузов, что придаст ей возможности самолета-легенды Ан-225 «Мрия» при гигантском преимуществе: возможности вертикального взлёта и посадки.

Еще одна интересная разработка — «стратосферный дирижабль», концепция которого рассматривается специалистами DARPA — оборонного исследовательского агентства США. Пентагон прорабатывает разные варианты таких аппаратов. Эти дирижабли смогут летать на высотах до 80 км, и они будут использоваться преимущественно для ведения разведки. Стратосферный дирижабль можно с определенными оговорками считать космическим аппаратом, ведь такой дирижабль сможет достичь нижней границы космоса.

Свое виденье дирижабля будущего презентовали дизайнеры Тино Шедлер и Майкл Браун. Их «Стратокрейсер» — это огромный дирижабль, на борту которого путешественники смогут найти бассейн, ресторан, кинотеатр и многое другое. Дирижабль позиционируется как удовольствие для богатых клиентов и, судя по всему, один рейс выльется в кругленькую сумму.

Еще один проект представил Роджер Манк, изобретатель из Великобритании. Его концепт называется — «Небесный кот» и представляет собой гигантский дирижабль, который сможет доставить груз в 1000 тонн в любую точку планеты.

Если говорить о России, то в наши дни действуют несколько программ развития дирижаблестроения. В НПО Авгуръ-РосАэроСистемы создали дирижабль Au-30, который уже используют для проверки инфраструктурных объектов. В планах отечественных разработчиков создание ряда различных дирижаблей, в том числе — проектирование стратосферного дирижабля.

На гражданском рынке существует множество проектов коммерческих дирижаблей — перечислять их всех не имеет смысла. Нужно заметить лишь, что большая их часть едва ли получит путевку в жизнь, ведь для этого нужен соответствующий запрос рынка, потребность общества и хорошее финансирование.

Меня очень привлекла идея отечественного изобретателя Инфантьева Вадима Николаевича, которую я почерпнул из доклада одного из участников олимпиады им.Можайского прошлых лет Щур Ильи Андреевича. Это идея летающего «высокогорного» санатория, которую Инфантьев В.Н. выдвинул в своей книге «Мамонты шагают в будущее». (Л., 1971. С. 199.).

Я также разделяю мнение докладчика Щур Ильи и считаю, что перспективными являются следующие направления:

 - использование дирижаблей в качестве высотной стартовой площадки для космических кораблей;

- использование беспилотных стратосферных дирижаблей в качестве замены геостационарных спутников для обеспечения связи или экологического мониторинга.

Я заинтересовался дирижаблями и взялся изучать их историю и конструкцию потому что хочу реализовать одну идею. Идея заключается в использовании принципа полета дирижабля для создания беспилотного аппарата с видео камерой на борту с возможностью записи и передачи изображения. Этот аппарат предназначен для съемки и создании визуальных эффектов при проведении культурно массовых мероприятий, например, в актовых залах школ. Я считаю, что плавно летящий бесшумный дирижабль – самый подходящий летательный аппарат для проведения видеосъемки и создания всевозможных визуальных эффектов в разных частях зала или в большой аудитории. Благодаря использованию в полете силы Архимеда мой аппарат не потребует больших затрат энергии на обеспечение полета, на долго без потери энергии может зависать на одном месте и выполнять поставленную работу. Для реализации этой идеи была создана творческая группа, в которую входят мой друг Завидов Егор и я. В работе нас консультирует мой отец – авиаконструктор. Аппарат мы назвали “Оптолет”. Если удастся пройти во второй тур я продемонстрирую результаты нашего труда в своем докладе.

Заключение

Я думаю, что у дирижаблей в современном обществе и в ближайшем будущем есть реальные перспективы. Возможность долговременно зависать над одним местом без больших затрат энергии, нетребовательность к подготовке аэродромов, способность к длительным перелетам с минимальными энергозатратами и другие уникальные свойства будут востребованы.

Источники информации

  1. http://war-only.com/oruzhie-pervoj-mirovoj-ceppeliny.html
  2. http://ifaq.su/blog/tehnika/591.html#.WkY8l8vJzEV
  3. http://masterok.livejournal.com/824005.html
  4. http://s238.biblioclub.ru/interfaces/main/index.php?page=dict&termin=646045
  5. http://guinnessrecord.org.ua/interesnie-fakti/108-samyy-bolshoy-dirizhabl-v-mire.html
  6. https://ru.wikipedia.org/wiki/Гинденбург_(дирижабль)
  7. https://magmens.com/tech/3456-dirizhabl-oboidirizhabli-budushcheye-letatelnykh-apparatov/
  8. http://olymp.as-club.ru/publ/arkhiv_rabot/trinadcataja_olimpiada_2015_16_uch_god/est_li_budushhee_u_dirizhablej/35-1-0-1537 


Источник: http://«Мамонты шагают в будущее». (Л., 1971. С. 199.); https://ru.wikipedia.org/wiki/Гинденбург_(дирижабль)
Категория: Пятнадцатая олимпиада (2017/18 уч.год) | Добавил: Service (29.12.2017) | Автор: Коробейников Дмитрий E W
Просмотров: 340 | Теги: дирижабль для видеосъемки, Оптолет, история дирижаблей, малая энергоёмкость, будущее дирижаблей, Дирижабль | Рейтинг: 3.0/7
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ НАЧАТО!
ПРИЁМ РАБОТ ОТКРЫТ!

Календарь
Google+
Их многие читают
Нет материалов
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2018