Воскресенье, 28.02.2021, 15:53
Приветствую Вас Гость | RSS
Восемнадцатая олимпиада посвящена 100-летию наследия Н.Е.Жуковского
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Работы 1-го тура » Готовые работы

Дирижабли и их возможное применение в будущем

Екатерина Плис, 15 лет, город Комсомольск-на-Амуре, Хабаровский край, Российская Федерация

Дирижабли и их возможное применение в будущем

План

I.   Вступление
II.  Определение понятия «Дирижабль»
III. Краткая история создания
IV. Почему закончилось время дирижаблей?
V.  Дирижабли - шаг в будущее!

  1. Грузоперевозки
  2. Пассажирский транспорт
  3. Наблюдение
  4. Освоение территорий
  5. Военное применение
  6. Реклама
  7. Нужды МЧС
  8. Постройка систем связи

VI.  Заключение
VII. Список литературы

I.  Вступление

В истории воздухоплавания был короткий период, связанный с изобретением дирижаблей. Так как серьезных работ в данном направлении до середины 70-х годов ХХ века сделано практически не было, распространилось мнение, что дирижабли, внеся свой вклад в эпоху освоения воздушного пространства, так и остались навсегда в прошлом. Однако, очередной экономический кризис 70-х (нашу страну он тогда не затронул, т. к. мы все жили в СССР, а в СССР экономических кризисов не было) и сопровождавший его взлет цен на нефть, а следовательно и на все транспортные (грузовые) перевозки заставил вспомнить о дирижаблестроении как о экономичном, экологичном, безопасном и многофункциональном транспортном средстве.

С каждым днем проблема дирижаблей становиться все актуальней и множество проектов уже реализованы и претворены в жизнь как за рубежом так и в нашей стране.

Еще в раннем детстве меня привлекали забытые всеми дирижабли подобно тому, как искателей приключений привлекает таинственность затонувших кораблей. Какое-то упрямое чувство подсказывало, что такое замечательное изобретение никак не может быть просто так забыто.

Итак, как вы уже, наверное, догадались, цель моей работы состоит в том, чтобы максимально раскрыть весь потенциал применения современного дирижабля, продемонстрировать его огромные преимущества, недостижимыми какими-либо другими доступными на сегодняшний день техническими средствами.

Таким образом, я решила исследовать проблему дирижаблей, выдвинув гипотезу, что именно дирижабли являются ключевым решением многих задач, которые стоят перед нами сегодня.

На первый взгляд моя гипотеза могла бы показаться безумием, противоречащим здравому смыслу, однако по прочтению данного исследования, надеюсь, ваше мнение изменится.

II. Определение понятия «Дирижабль»

Дирижа́бль (от фр. dirigeable — управляемый), или управляемый аэростат — вид воздушных судов: аэростат, снабжённый силовой установкой и способный передвигаться в заданном направлении со значительной скоростью в большом диапазоне высот. Корпус дирижабля представляет собой тело удобно обтекаемой формы, объёмом от 2000 до 200000 м3, снабжённое стабилизаторами, вертикальными и горизонтальными рулями, в составе системы управления ориентацией, обеспечивающей возможность передвигаться в любом направлении независимо от направления воздушных потоков. На дирижаблях устанавливаются мощные моторы (обычно поршневые), приводящие во вращение воздушные винты, создающие тягу. По конструкции корпуса дирижабли делятся на три типа: нежёсткие (мягкие), жёсткие и полужёсткие.

III. Краткая история создания

Некоторые ошибочно приписывают создание первого дирижабля немецкому графу Фердинанду фон Цеппелину, ссылаясь на то, что именно он создал Luftschiffbau (дирижабль жесткой конструкции, название которого стало нарицательным, так как переводится как воздушный корабль). Цеппелин действительно сделал многое для воздухоплавания, он его популяризировал, одарил романтикой и авантюризмом, но началась история дирижабля во Франции эпохи XVIII века. Жили в то время братья, одного из которого звали Жак-Этьенн, а второго — Жозеф-Мишель. Оба они носили фамилию Монгольфье и именно они совершили первый полет на воздушном шаре.

Жак Сезар Шарль, изобретатель и хороший малый, вскоре после полета расписал проект аэростата, который двигался за счет гелия и водорода. Потом еще один француз, Жан-Батист Мёнье, решил создать новый проект аэростата, который должны были использовать в военной разведке. К сожалению, Мёнье не смог увидеть результата своих трудов — он погиб, так и не увидев своего творения, который очередной француз, Анри Жиффар, сконструировал по его планам. Собственно, именно Анри Жиффар и совершил первый полет на дирижабле. Первоначально, никто не проникся французской темой, разве что фантасты воодушевленно предсказывали, как будет развиваться воздухоплавание, как небо будет заполнено летающими кораблями, которые действительно, если посмотреть на рисунки, были похожи на каравеллы с огромным воздушным шаром, вместо паруса. До XX века полеты совершались неохотно, так как их риски превышали допустимые нормы. Были, конечно, безумцы, которые развивали эту сферу, но таких было единицы, вроде Альберто Сантос-Дюмона, который облетел на дирижабле в 1901 году Эйфелеву башню. Главная проблема дирижаблей тех лет заключалась в несовершенстве двигателя — тогда он был паровой. В принципе, именно паровым двигателем и можно объяснить запоздалое начало «эры дирижаблей», которая началось с создания двигателя внутреннего сгорания и, уже упомянутого нами, изобретателя фон Цеппелина.

Насчет Цеппелина ходят разные разговоры, его личность до сих пор не поддается анализу. Одно можно сказать точно — он был малость сумасшедшим. Но не в том смысле, что он мнил себя гигантской черепахой, на которой держится весь мир, а в том, что он был феноменально предан делу воздухоплавания. Он горел полетами и был без ума от любого рода дирижаблей. Граф фон Цеппелин считал, что именно за дирижаблями будущее. Доказательством этого служит тот факт, что Цеппелин отдал в залог дом, землю и семейные драгоценности, чтобы запустить LZ-3 — дирижабль жесткой конструкции, который встанет на вооружение у германских военных. Запуск, как ты понимаешь, был удачным. Состоялся он в 1906 году. Первая мировая война послужила толчком для развития таких дирижаблей. Они превратились в довольно страшное оружие (представь себе реакцию обычных солдат на поле брани) всех крупных стран-участниц конфликта. Германия оставляла своих конкурентов далеко позади, главным образом благодаря гению графа фон Цеппелина. Дирижабли, конечно, использовали не только для нужд военных, но и для гражданских перевозок. Аппараты того времени легко могли доставлять по воздуху грузы в 8-12 тонн. Пассажирские перевозки также были популярны, первая линия заработала уже в 1910 году (рейс из Фридрихсхафена в Дюссельдорф), чуть позже аналогичные рейсы появились во Франции и Англии. В России небо также подвергалось нападкам «воздушных кораблей», но этот промысел первоначально был на совести любительских сборищ, а не государства. Аэростаты проектировали такие известные и модные изобретатели, как Константин Циолковский и Игорь Сикорский. Имперское правительство не сразу оценило военный потенциал этих устройств, но к началу Первой мировой ему удалось поставить на вооружение российской армии 18 боевых дирижаблей.

В целом, ясное дело, что без графа фон Цеппелина никакого будущего у дирижаблей не было бы, как без него не было бы и упадка. Объясним этот парадокс. Он тратил безумные деньги из своего кармана, чтобы конструировать этот вид транспорта, который сейчас кажется крайне экзотичным. А ведь, в начале ХХ века, он уже был достаточно массовым. Благодаря его упорству и, в некотором смысле, смелости, мы и наблюдаем сейчас новый виток развития дирижаблестроения. Судьба, конечно же, решила поиздеваться над знаменитым изобретателем. Его главное достижение — дирижабль «Гиндербург», который называли воздушным Титаником (245 метров против корабельных 269 метров), потерпел крушение. Другими словами, граф Цеппелин возродил и похоронил интерес к такому транспорту. Но сегодня этот интерес возрождается и, в частности, у России.

IV. Почему закончилось время дирижаблей?

Преемник "Графа Цеппелина" дирижабль LZ 129 "Гинденбург" должен был стать самым крупным из когда-либо построенных дирижаблей жесткой конструкции. Его диаметр составлял 41 метр, а длина 245 метров. Для сравнения: длина фюзеляжа реактивного "Боинга" приближается к 71 метру.

Его борт был уникальным: там имелась прогулочная палуба, по которой могли прогуливаться пассажиры, салон для курящих (вообще курить из-за наличия на борту водорода строго запрещалось!), спальные кабины и, наконец, музыкальный салон, где пассажиры могли развлечься во время перелета в Южную Америку.

Однако, когда гигантский дирижабль, вылетевший из Франкфурта в мае 1937 г., стал приземляться на морской базе Лэйкхурсте недалеко от Нью-Йорка случилось непоправимое: в хвостовой части дирижабля образовалась трещина. Явилась ли причиной этого сильная турбуленция (дирижабль слишком долго находился в зоне грозового фронта, ожидая улучшения погоды) или при выбросе посадочного троса было что-то повреждено, осталось неясно. Но и дирижабль, и трос под влиянием грозовой зоны зарядились статическим электричеством. Когда трос коснулся земли, вылетела искра и выходящий из трещины газ вспыхнул. Дирижабль загорелся. Из 97 человек, находившихся на борту, лишь 62 чудом удалось спасти. Выжившие же получили серьезные травмы и были изуродованы ожогами.

До случившейся катастрофы мировая общественность невероятным образом «закрывала глаза» на ошибки дирижаблестроителей, приводившие к достаточно частым авариям. И даже после случившегося чарующее обаяние и прекрасные характеристики «Гинденбурга» по-прежнему вызывали радостные эмоции у многих энтузиастов.

Но главное отличие катастрофы в Лэйхерсте от всех прочих, порой во много превосходивших ее по своим масштабам и количеству жертв, состоит именно в ее публичности. Например, незадолго до крушения «Гинденбурга» произошли аварии британского корабля R-101 и американского дирижабля «Экрон», унесшие 48 и 73 человеческие жизни. Но наиболее существенная разница состоит в том, что обе эти катастрофы происходили над морем, в темное время суток, и были лишены многочисленных наблюдателей, кинокамер и фотоаппаратов.

Что до крушения «Гинденбурга», оно было заснято на кинопленку одним из очевидцев и миллионы зрителей по всему миру смогли увидеть страшную картину своими глазами. Именно по этой больше психологической причине массового шока тот роковой день в Лэйкхерсте стал официальной датой окончания эпохи дирижаблестроения.

V. Дирижабли - шаг в будущее!

Сегодня в мире науки и техники ожидается ренессанс дирижаблей, и перед ними открываются  поистине революционные перспективы.

Применяя новейшие технологии и материалы, мы можем кардинально изменить наше представление о дирижаблях. С помощью сверхлегких и сверхпрочных материалов, например углепластика, можно значительно уменьшить массу, а значит и увеличить грузоподъемность дирижаблей, а замена водорода гелием позволит нам повысить безопасность и надежность их эксплуатации в несколько раз. Более того, при использовании дирижаблями энергии солнца позволит их сделать совершенно экологичным и экономичным видом транспорта.

Дирижабли обладают серьезными преимуществами по сравнению с другими летательными аппаратами. Это и большая грузоподъемность, и вместительность, и дешевизна транспортировки крупногабаритных грузов, и возможность длительного нахождения в воздухе, и многое другое.(точные данные : таблица№5 и №6)

С военной точки зрения, огромное преимущество дирижаблей в том, что находясь на высоте 20-22 км их не могут уничтожить большинство противовоздушных зенитно-ракетных комплексов и артиллерийских систем. Более того, на их базе могут создаваться различные военные системы, такие как:

  • система раннего радиолокационного предупреждения,
  • система наведения ракет и самолетов на цель,
  • ретрансляция теле и радио сигнала
  • как стартовый комплекс для запуска ракет различного класса и назначения, в том числе и на околоземную орбиту.

Более того, пассажирские самолеты, летающие на высотах до 12 км не станут помехой для дирижаблей.

В настоящее время в России и за рубежом ведутся интенсивные научно-исследовательские и конструкторские разработки в области дирижаблестроения.

Российское дирижаблестроение базируется на многолетних достижениях советских ученых из различных «закрытых» КБ, исследования которых имели в основном военную направленность. Однако были и единичные предприятия «гражданского» назначения, одно из них комбинат «Дирежаблестрой СССР», его приемником на сегодняшний день стало «Долгопруднинское КБ автоматики». КБ «Локомоскай» стало преемницей КБ Ульяновского авиационного завода, в советское время так же специализирующего на разработке летательных аппаратов на базе дирижабля. Самым известным их проектом стал «Термоплан», который разрабатывался с конца 80-х годов прошлого века. Уникальность его конструкции заключается в том, что кроме основного объема заполненного гелием, он оборудован дополнительным объемом, в который нагнетаются выхлопные газы двигателей. Такая конструкция позволяет ему стартовать вертикально вверх прямо с поверхности земли или зависать над заданной точкой наподобие вертолету.

Этот дирижабль разрабатывался по заказу Госплана СССР целенаправленного для освоения труднодоступных северных территорий, Зауралья, Сибири и дальнего востока.

В 2009г. Министерство обороны и Минпромторг разработали и утвердили «Концепцию развития дирижаблестроения в России до 2020года» Исходя из этого документа до 2020 года нашей стране потребуется до 250 дирижаблей грузоподъемностью т.

Дирижабли будущего можно будет использовать для достижения совершенно различных целей:

1. Грузоперевозки

Конструкция дирижабля позволяет ему поднимать крупногабаритные и тяжелые грузы. Применение дирижаблей как средство относительно быстрой ( по сравнению с водным транспортом), экологичной и экономичной перевозки актуально практически для всех сфер нашей жизни, а особенно для нефтегазовой и добывающей отрасли.

  • Вместо дорогостоящих трудо и энергозатратных проектов по строительству новых нефте и газопроводов, можно (да и намного рациональнее) будет использовать дирижабли, как средство транспортировки нефти
  • и предварительно сжиженного газа.
  • Также дирижабли найдут применение для перевозки грузов в отдаленные и труднодоступные места.
  • Для доставки строительных материалов и сборных конструкций на места проведения монтажных и восстановительных работ.

2. Пассажирский транспорт

Туристические экскурсии на дирижаблях позволят любителям путешествий совершать увлекательнейшие обозревательные экскурсии.

3. Наблюдение

Дирижабли способны подниматься на огромные высоты, что делает их прекрасными наблюдательными пунктами. Дирижабли двигаются очень медленно и способны даже «зависать» на месте. Они могут долго находиться в воздухе, а с высоты дирижабля ( до 22км) нам открывается полная картина происходящего внизу, следовательно, возможно применение дирижаблей еще и для обзора территории со следующими целями:

  • контроль морских и сухопутных границ
  • патрулирование
  • предупреждение браконьерства и пожаров в лесных зонах ( особенно актуально по грустному опыту лета этого года )
  • наблюдение за общественным порядком в местах массового скопления народа
  • геодезия и картография

4. Освоение территорий

Не смотря на то, что на дворе 21й век, мы живем в уникальной стране, в которой практически не освоены огромные территории (за Уралом), в освоении которых дирижабли могли бы выступить уникальным транспортным средством, не требующим дорогостоящих средств коммуникации.

5. Военное применение

В период расцвета дирижаблестроения (конец XIX-началоXX столетия) они активно применялись:

  • в военных целях. Использование дирижаблей в военной сфере аналогично тому как это было в условиях первой мировой войны маловероятно, так как значительные размеры дирижаблей делают их легко обнаруживаемыми современными радиолокационными средствами. И сегодня в военной отрасли перед дирижаблями открываются некоторые перспективы. Их можно использовать:
  • в качестве резервного транспортного средства. Дирижаблям не нужны дорогостоящие аэродромы, а следовательно, они могут быть очень легко рассредоточены и замаскированы.
  • в качестве радиолокатора дальнего действия.

6. Реклама

Реклама на дирижаблях чрезвычайно эффективна так как не имеет аналогов по своему воздействию на целевую аудиторию. Дирижабль, парящий над городом на огромной высоте виден издалека и не может остаться незамеченным.

Дирижабли могут играть роль указателя, что значительно облегчит поиск дороги к месту проведения фестивалей, выставок или других мероприятий.

7. Нужды МЧС:

  • Пожаротушение. Высокая грузоподъемность дирижабля позволит ему единовременно переносить огромные объемы воды, что позволит нам максимально быстро и эффективно бороться с огнем. Более того дирижабль может пробраться даже в самые отдаленные, непроходимые и труднодоступные уголки земного шара.
  • Быстрая эвакуация жителей высотных домов. В наши дни из-за нехватки земли приходится строить дома большой высотности. Однако очень немногие пожарные машины оборудованы лестницей, способной достигнуть высоты выше 20-ти этажей. Так как многоэтажные бизнес – центры находятся преимущественно в центральной части города, где довольно-таки напряженное движение, что делает практически бесполезными наземные (автомобильные) противопожарные средства. Для решения этой проблемы использование дирижаблей и вовсе не имеет альтернатив.
  • Для эвакуации из зон бедствия большого количества населения. Реализуемые и финансируемые сегодня проекты дирижаблей большой грузоподъемности позволят единовременно эвакуировать до 11000 человек из труднодоступных зон бедствия. Такое не может не один из существующих видов транспорта.

8. Постройка систем связи

Но главная задача, в которой нам помогут дирижабли -  постройка систем связи: интернет, сотовая связь, телевидение и т. п.

21-й век - век информационный, следовательно перед нами стоит острая необходимость в передаче огромных потоков информации.

"Но ведь существуют как спутниковые, так и кабельные системы, которые сегодня прекрасно справляются со своими задачами!"- скажите вы.

Да, сейчас они еще справляются, но использование интернета и сотой связи растет с космической скоростью и технологии, которые мы используем сегодня, подходят к пределу своих возможностей.

Нельзя забывать про еще одно весомое преимущество - это цена. Так, чтобы запустить один спутник потребуется немало затрат, а по завершению срока службы он останется бесполезным хламом на орбите. Дирижабли являются прекрасным альтернативным решением.

Принцип работы:

  • Дирижабль играет роль ретранслятора беспроводной высокоскоростной сети, обслуживающей конкретный район. Например, один такой дирижабль, висящий над Москвой, будет в состоянии обслужить миллионы телефонных абонентов.
  • Данные передаются абонентами прямо на дирижабль при помощи маломощных передатчиков
  • Бортовой ретранслятор, установленный на дирижабле, адресует сигналы другим пользователям.
  • Ретранслятор сможет принимать и переадресовывать данные их абонентам с чрезвычайно высокой скоростью. Благодаря этому пользователям будет представлен широкий спектр услуг. Например, сверхскоростной доступ в интернет, проведение видеоконференций, банальная сотовая связь, аналог спутникового телевидения.

Успешная реализация данного проекта даст стремительный скачок в развитии новейших информационных технологий. Можно предположить, это станет прорывным достижением для всего человечества, сравнимым по своему значению с запуском первого спутника или появлением интернета.

VI. Заключение

Применение дирижаблей для вышеперечисленных целей уже не является «всего лишь перспективным проектом».

Сегодня на базе ДКБА ведутся разработки дирижаблей с грузоподъёмностью 20, 30, 55, 70, 200 тонн. Проведена значительная часть работ по проекту дирижабля «линзообразной» формы ДП-70Т, который предназначен для транспортировки грузов с безэллинговой круглогодичной эксплуатацией во всех климатических зонах. На конструктивной основе этого дирижабля проработаны варианты дирижабля с грузоподъёмностью 200—400 т.

Также ведётся разработка многофункционального дирижабля полужёсткой конструкции ДП-4 с грузоподъёмностью 4-5 тонн. Для большей конкурентоспособности ФГУП ДКБА прорабатывает дирижабельные проекты с использованием штатных авиационных комплектующих и узлов, включая шасси, двигатели, авионику, что обеспечивает высокое качество изделия при значительном снижении издержек производства.

Разработанный и построенный в «НПО Авгуръ-РосАэроСистемы» 10-местный дирижабль Au-30 уже нашёл применение для мониторинга инфраструктурных объектов и вскоре станет элементом одной из государственных программ по развитию дирижаблестроения. «НПО Авгуръ-РосАэроСистемы» разработало и построило крупнейший в России аэростат военного назначения «Пума», объём которого составляет 11800 м³, полезная нагрузка — 2,2 тонны. Аэростат «Пума» способен совершать непрерывное боевое дежурство в течение 25 дней, выдерживая во время дежурства на расчётной высоте ветер силой до 12 баллов по шкале Бофорта (около 33 м/сек).

В перспективных разработках у компании стратосферный дирижабль «Беркут» с рабочим потолком 20000 метров и автономностью в 4 месяца, а также объёмом 320 тыс. м³, длиной 250 метров, диаметром — 50 метров. Он рассматривается как телекоммуникационная платформа с площадью покрытия до 500 тысяч км². Для обеспечения дирижабля будут служить солнечные батареи площадью 8 тыс. м².

Исходя из вышеизложенного видно насколько велик и многогранен потенциал дирижаблей и мы смело можем утверждать, что за дирижаблями не только наше прошлое, за ними будущее – наш завтрашний день в освоении воздушного пространства и космоса.

VII. Список  литературы

  1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Дирижабль
  2. https://brodude.ru/dirizhabli-dinozavry-proshlogo-ozhivshie-segodnya/
  3. https://zen.yandex.ru/media/scienceeveryday/pochemu-liudi-bolshe-ne-letaiut-na-dirijabliah-5e806fa399b4502b6f2e0b6e
  4. https://sci-news.ru/2019/zeppelin-future/
  5. https://tass.ru/tech/6821300
Категория: Готовые работы | Добавил: Service (15.01.2021) | Автор: Плис Екатерина Романовна E W
Просмотров: 66 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
...

Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПЕРВЫЙ ТУР
18-й ОЛИМПИАДЫ
ЗАВЕРШЁН!

Календарь
Их многие читают
Шишкин Кирилл Ярославович (890)
Каширина Марина Сергеевна (762)
Вдовенков Иван Николаевич (714)
Сёмина Дарья Владимировна (594)
Водолазов Николай Александрович (397)
Приб Сергей Вадимович (281)
Ульбашев Мухаммат Масхутович (277)
Рахматуллин Эльдар Рафаэлович (275)
Расторгуев Даниил Игоревич (273)
Пухов Андрей Валерьевич (249)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2021