Автор: Водолазов Николай Александрович
Возраст: 14 лет
Место учебы: Авиамодельное объединение ГБУ СОДО "ОЦЭКИТ" г. Саратов
Руководитель: Комаревцев В.Н. ГБУ СОДО "ОЦЭКИТ"
Воздушные змеи вчера, сегодня, завтра
Цель данной исследовательской работы заключается в поиске ответа на вопрос: есть ли будущее в практическом применении воздушных змеев?
Гипотеза: Воздушные змеи для выполнения некоторых практических задач в современных условиях могут составить конкуренцию другим летательным аппаратам.
Задачи:
- Узнать историю создания воздушных змеев
- Узнать какие есть конструкции воздушных змеев
- Выявить плюсы и минусы использования воздушных змеев
- Узнать о практическом применении воздушных в военных действиях, науке и народном хозяйстве.
- Воздушные змеи А.Ф. Григоренко.
- Сделать окончательный вывод о возможности практического применению воздушных змеев в нашей жизни сегодня и в будущем.
История создания воздушных змеев
Воздушный змей — летательный аппарат тяжелее воздуха, удерживаемый с земли при помощи леера и поднимаемый за счёт силы ветра.
Для многих воздушный змей это игрушка для развлечений и мало кто знает о его практическом применении в истории человечества.
Воздушные змеи относятся к древнейшим летательным аппаратам. Существует огромное количество исторических фактов, гипотез и мифов, в которых отражается история рождения, развития и полезное применение воздушных змеев человеком.
Существует гипотеза, что для построения пирамид в Гизе древние египтяне использовали воздушных змеев. Сейчас учеными разрабатывается теория, согласно которой египтяне использовали силу ветра для того, чтобы поднимать с места большие камни. Калифорнийский программист Морин Клеммонс изучал древние египетские иероглифы, и его внимание привлекло изображение человека с веревками, устремленными ввысь, причем наверху эти веревки прикреплены к странному объекту, который раньше связывали со значением «птица». Программисту пришло в голову, что это вовсе никакая не птица, а обыкновенный воздушный змей. Клеммонс решил проверить свою теорию на практике и соорудил огромный воздушный змей, к которому прикрепил цементную глыбу весом в 180 килограмм. Его эксперимент увенчался успехом, и глыба смогла подняться в воздух. После этого, вместе с профессором Калифорнийского университета египтологом Мортезом Гариб, они повторили опыт, однако на этот раз от земли оторвался обелиск весом 3,5 тонны.
Точная дата появления или происхождения воздушного змея неизвестна, однако считается, что змеи запускались над Китаем более 3 тысячелетий назад, что было подтверждено археологами, которые нашли останки древнего «летающего» артефакта! Были найдены материалы, из которых они изготавливались: бамбуковый остов и шелк для паруса, веревки.
Возможно, змеи впервые появились в Микронезии, Полинезии и Меланезии. Там до сих пор, изготовленные из листьев, они традиционно используются для рыбной ловли. Рыбак в каноэ гребет подальше от берега с змеем высоко летящим над водой. От него идет веревка с приманкой, изготовленной из паутины, волочащейся по воде. Это привлекает рыбу, которая атакует приманку, и запутывается в паутине. Рыбак сматывает веревку, снимает рыбку, и запускает змей снова. Хороший рыбак, таким способом, может наловить достаточно много рыбы.
Культура пилотирования воздушных змеев, с помощью торговцев распространилась и в соседние, с Китаем, Японию, Корею и Индию, где приобрела свои специфические и культурологические особенности. В Японию кайты были завезены буддийскими монахами. Они использовали их для отпугивания злых духов и привлечения богатых урожаев. В период правления династии Эдо пилотирование кайтов приобрело в Японии необычайную популярность.Городское управление Эдо (нынешний Токио) безуспешно пыталось отговорить население от этого «повального, пагубно влияющего на работу» увлечения. Даже в современном японском языке есть такое понятие как «помешанный на кайтах» или «кайто-маньяк». В Японии “золотым веком” воздушных змеев поистине считается период Хэйан (1603-1868). До этого времени цены на бумагу были такими высокими, что только высшее сословие могло позволить себе развлекаться с воздушными змеями.
В 105 году н.э. римляне запускали украшенные тканевые флюгеры как военные флаги (сейчас их называют ветровыми носками). Обычно они по форме были похожи на вытянутых животных с широкими открытыми ртами и поднимались на шестах, это позволяло воздушному змею попасть в потоки ветра.
Первое упоминание о русском воздушном змее появилось в летописи, которая описывала событие из русской истории. В 906 г. киевский князь Олег при осаде Царьграда (Константинополя) использовал для устрашения неприятеля поднятых в воздух "коней и людей бумажных, вооруженных и позлащенных", т.е. фигурных воздушных змеев.
Конструкции воздушных змеев
По конструкции воздушные змеи бывают: плоские, коробчатые бескаркасные и змейковые поезда.
Плоский воздушный змей - наиболее распространённый, конструктивно самый простой. Конструкция змея приведённого на фотографии получила название Русский воздушный змей. Плоские воздушные змеи могут быть любой геометрической формы.
Плоские воздушные змеи могут быть в виде прямоугольника, в виде равнобедренного треугольника, правильного или вытянутого многоугольника, а так же другой, практически любой формы.
Коробчатые воздушные змеи – конструктивно более сложные, чем плоские змеи. У этого класса присутствует уже несколько плоскостей. Он более устойчив в полёте.
Коробчатые воздушные змеи так же могут быть любой геометрической формы
Бескаркасные воздушные змеи. Основной особенностью этого класса воздушных змеев является отсутствие в их конструкции жёсткого каркаса несущих поверхностей.
Воздушные змеи этого класса могут быть практически любого вида от фигур рекламных продуктов и животных до спортивных и пилотажных кайтов.
Змейковые поезда – их конструкция состоит из нескольких воздушных змеев, соединенных в одну гибкую систему.
Конструкции могут также быть абсолютно различны от декоративных для участия в различных фестивалях так и для выполнения практических целей научного или военного характера.
Еще существуют роторные змеи, для полета они использует подъемную силу, создаваемую одним или несколькими вращающимися роторами . В отличие от вертолета и автожира, они не имеют двигателя, приводящего в действие их роторы, или обеспечивающий прямую тягу, которая поддерживает вращение ротора. Во время Второй Мировой войны Focke Achgelis Fa 330 буксировался за немецкой подводной лодкой для наблюдением за морем.
Плюсы и минусы использования воздушных змеев
Одним из основных плюсов использования воздушных змеев является их низкая себестоимость, даже при использовании современных материалов, и многоразовость применения. Змеи разборные, что упрощает их транспортировку. На их сборку и подготовку к полёту уходит немного времени. Невозможно не отметить в положительную сторону и высокую ремонтопригодность. Воздушные змеи при правильной подготовке и умелом запуске могут подниматься до высоты почти 10 километров.
К отрицательным факторам использования воздушных змеев относятся обязательное наличие ветра, хотя этот фактор можно обойти, привязав к змею воздушный шар для поднятия на достаточную высоту, где его подхватит ветровой поток.
Так же важно отсутствие на площадке для запуска и посадки деревьев, строений и линий электропередач. Кроме того воздушный змей не имеет возможности собственного воздушного перемещения и соответственно радиус его применения определяется рельефом местности и мобильностью объекта к которому он прикреплен.
Практическое применение воздушных змеев в военных действиях, науке и народном хозяйстве
Ранние китайские воздушные змеи были предназначены для военных целей. Исторические летописи свидетельствуют, что они отличались большим размером. Некоторые из них были способны поднимать в воздух людей для наблюдения за передвижениями противника. Согласно книге «Летопись Странных Событий», когда император Ксяо Янь из династии Лиань был окружен повстанцами под предводительством Хоу Джинга, возле города Тайченг, он смог с помощью кайта послать сигнал с просьбой о помощи.
Существует легенда о том, что в 202 году до нашей эры генерал Хуан Тенг и его армия были окружены противниками, и им грозило полное уничтожение. Говорится, что случайный порыв ветра сорвал с головы генерала шляпу, и тогда к нему пришла идея создания большого количества воздушных змеев, снаряженных звуковыми устройствами. Воздушные змеи были сделаны из бамбука, бумаги и шелка. Глубокой ночью эти воздушные змеи летали прямо над головами армии противников, которые, услышав загадочные завывания в небе, устрашенные гневом «богов» бежали с поля битвы!
В 15 веке Леонардо Да Винчи, в рамках изучения летательных аппаратов экспериментировал и с воздушными змеями. Он разработал систему соединения двух обрывов ущелья с помощью змея, что в последствии было осуществлено на практике через столетья при строительстве моста у Ниагарского водопада.
В 1847 году жителями местности возле Ниагарского водопада было решено построить мост, соединяющий канадский и американский берега. Технологией строительства моста они обладали, но не могли придумать, как им перекинуть самую первую веревочную связь между берегами. Крутые утесы и ледоход не давали возможности прибегнуть к обычному в таком случае методу прокладки веревочной связи. В конце концов им пришла в голову идея Леонардо Да Винчи об использовании для этих целей воздушного змея. Это удалось 10-летнему мальчику, Хоману Уолшу. Сперва, юному Хоману, пришлось пересечь реку ниже по течению на пароме, чтобы перебраться на канадскую сторону, откуда ветра были преобладающими. Инженер показал ему нужный утес, откуда парень запустил свой змей. Казалось бы все очень просто. Змей гордо реет в вышине, на заходе солнца ветер спадет, и он опустится на землю. Но первая попытка не удалась: ветер не ослабел к вечеру, как ему полагалось, а змей из-за этого не садился, а когда он наконец сел среди ночи, веревка, успевшая упасть вниз, оказалась перетертой льдами. Но вторая попытка прошла с оглушительным успехом. После закрепления веревки на другом берегу, по ней стали подавать все более и более толстые веревки, пока дело не дошло до стального троса, что и было нужно для строительства моста.
Как известно одним из первых учёных применившим воздушный змей для научных целей стал американский учёный Бенджамин Франклин, поднимая их в грозу для доказательства электрической природы молнии. Этот опыт был им поставлен в 1752 году.
Михаил Ломоносов тоже строил воздушные змеи – для исследования электричества в атмосфере. Его последователь Георг Вильгельм Рихман, во время такого опыта 26 июля 1753 года, был убит разрядом атмосферного электричества. Ломоносов, однако, и после этого продолжал свои опыты.
Далее развитие воздушных змеев шло весьма медленно. Лишь в ХIХ веке началось использование воздушных змеев для метеорологических целей а затем и фотографирования местности.
Среди хорошо известных первых планеров, то есть безмоторных летательных аппаратов тяжелее воздуха, использующих аэродинамическую подъемную силу, следует назвать планеры конструкции Отто Лилиенталя (1848-1896 г.), на которых он с 1831 г. налетал более 5 ч. и совершил более 2000 полетов, пока не погиб в одном из них в возрасте 46 лет.
До Лилиенталя были известны либо действующие модели планеров, либо привязные планера — воздушные змеи. В частности, создатель отечественного самолета А. Ф. Можайский (1825-1890 гг.) в 1876 г. построил змей-планер и дважды сам поднимался на нем в воздух. Но это не был свободнолетающий аппарат балансирного типа, как у О. Лилиенталя. Он буксировался тройкой лошадей.
Можайскому суждено было опередить время - в этом и его подвиг, и трагедия.
Полеты на воздушном змее вооружили Можайского великой идеей и основополагающим выводом: "Для возможности парения в воздухе существует некоторое отношение между тяжестью, скоростью и величиной площади или плоскости, и, несомненно то, что, чем больше скорость движения, тем большую тяжесть может нести та же площадь". Но как поддерживать скорость "плоскости" в воздухе? Машущими крыльями - и только. Именно птицы долгое время не давали человеку воли для решительного собственного полета. "Для того чтобы не упасть, птица обязательно должна находиться в поступательном движении и с определенной скоростью. Вероятно, это правило обязательно для всех летательных аппаратов тяжелее воздуха", - размышлял Можайский. Нужно только обеспечить упорную силу, которая будет толкать "плоскость" вперед. Забрезжила идея мотора...
Можайский пришел к своим прозрениям, когда на дворе вершилась неслыханная техническая революция. Он, в чине капитан-лейтенанта, командовал первым паровым судном в России, винтовым клипером "Всадник". Он был безоглядно влюблен в громоздкие механизмы, не догадываясь, что именно паровая машина станет ему помехой. Уже скоро ее вытеснит мотор внутреннего сгорания.
На свои деньги он едет в Америку, потом в Европу, чтобы заказать мотор собственной конструкции. Двигатель, естественно, паровой, но усовершенствованный до крайних пределов. Он должен быть свободен от главного недостатка - избыточного веса. Можайский придумывает небывалое: все детали сделать по принципу птичьих костей - полыми внутри.
Следует восторженный отклик ученого секретаря VII отдела Русского технического общества А.В. Эвальда: "г. Можайскому удалось изобрести машину, каких до сих пор еще не было, и, действительно, его машина вместе с котлом весит 14,5 ф. на паровую лошадь. Такою легкостью не обладала еще ни одна машина, и это не проект, а такая машина существует..."
Можайскому в одиночку удалось сделать то, чего не могли сделать самые передовые фирмы мира, занимавшиеся конструированием и изготовлением паровых машин. В расчетах он опирался на опыт морского офицера: "Взяв в соображение силу, потребную для вращения корабельных винтов в воде, и сравнительную плотность воды и воздуха, я нахожу, что машины в 30 лошадиных сил дадут мне желаемую скорость винтам и аппарату"
Его самолет был явлен изумленному миру в конце 1876 года. Состоялись и удачные полеты модели (или моделей), вселившие великолепную уверенность в изобретателя. Как писали "Санкт-Петербургские ведомости", он был "убежден, что в непродолжительном времени даст публике возможность летать на воздухе, подвергаясь меньшему риску, чем при езде на железных дорогах и в дилижансах".
На первый случай ему достаточно было просто оторваться от земли
Летом 1882 года самолет, названный "Жар-Птицей", был готов к испытаниям.
О самом историческом полете, состоявшемся в Красном Селе ориентировочно осенью 1884 года, сохранилось несколько скупых сообщений.
В "Военной энциклопедии", изданном И.Д. Сытиным в 1916 году: "Первый полет аэроплана на военном поле в Красном Селе дал результаты неважные: аппарат отделился от земли, но, будучи неустойчивым, накренился на бок и поломал крыло. Дальнейших опытов не было, за неимением средств. Аппарат Можайского интересен, как первая практическая попытка построить большой аэроплан".
Он умер в возрасте шестидесяти пяти лет в полной нищете и забвении.
После смерти Можайского никто не позаботился сохранить ни архив его, ни модели, на которых экспериментировал изобретатель.
Николай Егорович Жуковский - человек, который научил самолеты летать, родился 17 января (5 января по старому стилю) 1847 года в имении Орехово неподалеку от города Владимир.
Начальное образование маленький Коля получил от матери. Она обучила его грамоте, рисованию и музыке. Уже в детские годы мальчик сносно владел немецким и французским языками. Остальные науки преподавали приглашенные учителя. Несмотря на то, что много времени приходилось отдавать учению, Николай находил время для задорных игр с деревенскими сверстниками. Особо его увлекал запуск воздушных змеев. Поддержал интерес к этому и репетитор мальчика, рассказавший об опытах Ломоносова и Эйлера с воздушными змеями. Он же помог построить большого летающего змея.
В 1868 будущий ученый окончил Московский университет и попытался поступить на второй курс Института инженеров путей сообщения в Санкт-Петербурге. Этот вуз в свое время окончил его отец. Но Николай не смог справиться с черчением, не сдал экзамен по геодезии. Вот так счастливый случай подарил мировой авиации одного из великих ученых (хотя и лишил, видимо, железные дороги хорошего инженера).
Жуковский не прекращал ни на один день научную деятельность.
Большое внимание он посвящал вопросам механики, а также темам гидро- и аэродинамики. Работы Жуковского в данной области явились источником основных идей, на которых строится авиационная наука. Ученый всесторонне исследовал динамику полёта птиц, результатом исследования стал доклад «О парении птиц»в котором дал теоретическое обоснование парящего и планирующего полета на планере. А в докладе «По поводу летательного снаряда Чернушенко» Николай Егорович составил основные уравнения динамики для центра тяжести планирующего тела (при постоянном угле атаки), нашёл траектории при различных условиях движения воздуха.
В 1904 году он создал под Москвой, в Кучине, первый в мире институт, специально оборудованный для аэродинамических исследований. В Кучинском институте, кроме аэродинамической трубы, было уже и другое оборудование: гидродинамическая лаборатория, физический кабинет, специальный прибор для исследования винтов, мастерские и т. д. Особенное внимание уделялось в Кучинском институте изучению подъемной силы крыла самолета.
Результаты этих исследований были сформулированы Жуковским в работе, опубликованной под скромным названием «О присоединенных вихрях» (так как в исследовании шла речь о присоединении к скорости основного потока тех вихрей, которые образуются вокруг крыла). Теперь аэродинамика стала наукой. С этого дня и поныне во всех учебниках мира по аэродинамике излагается теория Жуковского о подъемной силе. Отныне стал возможен аэродинамический расчет самолет.
На тот момент, строившиеся в мире планеры, по своей конструкции, технологии и материалам, мало отличались от классических воздушных змеев.
В статье "Первые пионеры авиации в России", опубликованной в журнале "Самолет" №5 за 1924 г., говорится: "Один из первых планеров русской системы был построен группой учеников Киевского реального училища в 1904 г. по проекту 17-летнего юноши Георгия Адлера. Это был весьма примитивный воздушный змей площадью около 8 м2 с длинным хвостом. Для разгона он был прилажен к велосипеду. Угол атаки менялся при помощи лямки, надетой на шею авиатора. Горизонтальная поверхность хвоста играла роль стабилизатора. Второй планер был рассчитан "по Лилиенталю" и предназначался исключительно для привязных буксирных полетов. Осенью 1907 г. на новом планере был выполнен "рекордный" двадцати секундный полет.
В 1909 году Жуковский создал новое научное учреждение— аэродинамическую лабораторию Московского высшего технического училища. Жуковский стремился «завлечь в науку сколь можно больше русских сил». Именно из этого Воздухоплавательного кружка вышли академики Юрьев, Чудаков, Кулебакин, выдающиеся ученые и конструкторы: Туполев, Микулин, Климов, Ветчинкин, Стечкин, Сабинин, Мусиньянц, — известный летчик Россинский и многие другие.
Первый полет А.Н.Туполева
До Жуковского считали, что в аэродинамике нет места теории, что это область чистой практики. В «Теоретических основах воздухоплавания» была установлена незыблемая связь теоретических и опытных исследований как основная предпосылка дальнейшего развития авиации.
«Я думаю, — писал Жуковский, — что человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума».
В России много занимался воздушными змеями талантливый изобретатель С.С. Неждановский. Он строил больших змеев, которые отличались удивительной устойчивостью и хорошей грузоподъемностью. Ученик знаменитого русского ученого Николая Егоровича Жуковского, профессор С.А. Чаплыгин, вспоминая о воздушных змеях Неждановского, в начале нашего века писал, что они были совершенно сходны по форме своих крыльев с нынешними бесхвостыми аэропланами и планерами, но имели больше вертикальных плоскостей.
В 1898 году русский воздухоплаватель С.А. Ульянин предложил интересный проект «змейкового поезда», чтобы поднимать в воздух наблюдателей и научную аппаратуру. Он придумал использовать для этих целей не один огромный змей, а целую связку их. Запущенные вместе, на одном тросе, они создавали не только необходимую подъемную силу, но и обеспечивали большую безопасность. Если один или даже два змея по какой-либо причине выходили из строя, то остальные – а их могло быть в «поезде» до семи и более штук – позволяли безопасно, как на парашюте, спустить на землю наблюдателей и научную аппаратуру. Была даже сформирована специальная «змеевая команда»: Ульянин и многие другие наблюдатели не раз поднимались на высоту свыше двухсот метров. Змейковые поезда применялись также на научных и военных судах, использовались для наблюдений и исследований в океанах и в Арктике. Они поднимали научные приборы на высоту до 4-5 километров. Был даже установлен своеобразный рекорд высоты подъема змеев – 9740 метров!
В 1902 г. на крейсере «Лейтенант Ильин» провели успешные опыты по подъему наблюдателя на высоту до 300 м с помощью поезда из воздушных змеев. К тому времени дальность стрельбы корабельных орудий стала "за горизонтной". В России 7 января 1904 года в Кронштадтском морском собрании лейтенант Н. Н. Шрейбер сделал сообщение "О применении воздушных змеев для подъема наблюдателей с судов флота". Свое выступление лейтенант закончил так: "...применение воздушных змеев на судах флота не только желательно, но даже необходимо". На этом докладе присутствовал командир Кронштадтского порта вице-адмирал С. О. Макаров. А 20 марта журнал "Воздухоплаватель" сообщил: "Известный знаток воздушных змеев лейтенант Шрейбер, проходивший в этом году курс в офицерском классе учебного воздухоплавательного парка, по требованию вице-адмирала Макарова, отправлен в Порт-Артур для производства подъемов на воздушных змеях с судов флота ... В хорошую погоду со змея можно увидеть в море на 30-40 верст. Это будет первое применение воздушных змеев для военных целей". К сожалению, по причинам, не зависящим от лейтенанта Шрейбера, змеи для разведки применить не удалось. В письме подполковнику В. А. Семковскому он писал: "...со змеями ничего не успели сделать, 12-го (мая 1904 года) их запустили, но как только пять штук были в воздухе, неприятель сосредоточил по ним такой шрапнельный огонь, что людям пришлось ретироваться. Никого, благополучно, не ранили, а змеи летали и расстреливались старательно часа полтора. Таким образом, они отвлекали огонь с других пунктов, и свое дело сделали." Также не осуществился план по развертыванию в Порт-Артуре воздухоплавательного парка, имущество которого вместе с транспортом "Манчжур" попало в руки японцев. Морской воздухоплавательный парк во Владивостоке удалось организовать только в конце 1904 года.
Наиболее широкое применение воздушные змеи получили в период Первой мировой войны в качестве разведчиков, корректировщиков огня артиллерии. Воздушные змеи объединённые в змейковые поезда поднимали наблюдателя в корзине откуда он и вёл разведку или корректировку огня артиллерии.
Немецкий ВМФ использовали коробчатые змеи на подводных лодках для подъема человека, который обозревал горизонт в режиме надводного плавания лодки. Во 2-ю мировую войну ВМФ США нашел змеям несколько применений. Заградительный змей Гарри Сола не давал вражеским самолетам возможности опускаться низко к целям. Сбитые в море летчики поднимали в воздух коробчатый змей "Гибсон Герл", для быстрого их обнаружения.
Предположения о существовании обширной земли в южной части нашей планеты возникли ещё во времена античности. Однако возможности подтвердить их не было.
В 1819 году великий российский мореплаватель Иван Крузенштерн предложил морскому министерству направить экспедицию в южные полярные воды. На место руководителя экспедиции был назначен Фаддей Беллинсгаузен, участвовавший ранее в первом российском кругосветном плавании под руководством самого Крузенштерна. Он отправился в путь на шлюпе «Восток». Вторым кораблём, шлюпом «Мирный», командовал Михаил Лазарев.
В ходе исследований, проведённых в 1820—1821 годах, экспедиция Беллинсгаузена полностью обошла южный материк.
Между норвежцем Руалем Амундсеном и британцем Робертом Скоттом развернулась гонка за право первым достичь Южного полюса. Победил в ней 14 декабря 1911 года Амундсен. Скотт, сделавший это месяцем позже, на обратном пути погиб. Исследование Антарктиды было весьма опасным предприятием и, несмотря на определённые успехи, вплоть до середины ХХ века оно продвигалось крайне медленно.
В 1955 году начала действовать Советская Антарктическая экспедиция. 5 января 1956 года дизель-электроход «Обь» пришвартовался к берегу южного континента и состоялась первая высадка советских полярников в Антарктиде. 13 февраля была основана полярная станция «Мирный».
В процессе зимовки была осуществлена санно-тракторная экспедиция, состоявшая из двух поездов. Каждый санно-тракторный поезд вели два трактора С-80 (один с бульдозером). В первый санно-тракторный поезд входили трактор и трое саней: с холодным складом, с камбузом и жилым помещением. В жилом домике была смонтирована аппаратура для сейсмозондирования, метеорологические приборы, радиостанция с питающей ее аккумуляторной батареей, которая использовалась также и для освещения. В передней части этих же саней располагался отгороженный брезентом аэрологический павильон с баллонами для добывания водорода, приспособлениями для наполнения шаров и лебедкой для запуска змея (воздушные змеи для метеонаблюдений, по заказу Академии наук, были сконструированы и изготовлены, с учетом суровых условий эксплуатации, известным саратовским авиамоделистом – Андрей Фомичем Григоренко) . Третьи сани служили складом продуктов и топлива, запасной меховой одежды и спальных мешков. Там же находились нарты и лыжи, взятые для передвижения на короткие дистанции.
27 мая после 370-километрового похода была создана первая в истории полярная станция, находящаяся в отдалении от берега, — «Пионерская».
В 1956—1957 годах в Антарктиду прибыли вторая и третья советские экспедиции. Участники последней под руководством выдающегося полярника Евгения Толстикова отправились к Южному полюсу недоступности — наиболее удалённой от берегов океана точке, в которой до них не бывал ещё ни один человек.
14 декабря 1958 года Южный полюс недоступности был покорён. Полярники построили на этом месте дом, метеорологическую станцию и радиостанцию. На крышу строения прикрепили бюст Ленина и подняли красный флаг. Временную станцию так и назвали — «Полюс недоступности».
26 декабря, проведя все необходимые научные работы, советские исследователи законсервировали станцию и отправились в «Мирный».
Повторить подвиг советских полярников иностранцам удалось только в 2007 году. Команда N2i, состоящая из британских и канадских исследователей, попала в «Книгу рекордов Гиннесса» как единственная экспедиция, достигшая полюса недоступности без использования вездеходов или какой-то другой моторной техники. Члены экспедиции дошли до него на лыжах для сноукайтинга (лыжах, которые используют в качестве тяги воздушных змеев).
За 48 дней четверо человек дошли до точки назначения, причем последние 36 часов вообще не спали.
В связи с этим люди были в довольно тяжелом состоянии, когда за 6 километров до цели увидели какую-то выделяющуюся на фоне окружающей бескрайней снежной равнины цветную точку. Сначала им казалось, что у них начались галлюцинации. Но когда они подъехали ближе, то увидели там не что иное, как бюст Ленина.
2 ноября 2011 года фотограф, полярный путешественник, писатель и защитник окружающей среды, Себастьян Коупленд и его партнер Эрик Макнейр-Ландри , в память об Амундсене, Скотте и их людях отправились открывать новый маршрут, соединяющий восточное и западное побережье Антарктиды, через Южный полюс без посторонней помощи. При пересечении Антарктиды они преодолели около 4000 километров на лыжах и воздушных змеях, пройдя через Полюс Недоступности—самую удаленную точку вглубь материка от любого побережья—и Южный полюс, чтобы закончить в заливе Геркулеса, на краю шельфового ледника Ронне.
В полярных регионах низкий угол наклона солнца не позволяет его лучам нагревать поверхность. Вместо этого он нагревает воздух над поверхностью, выталкивая холодный воздух вниз. Холодный воздух намного тяжелее, чем относительно более теплый воздух на побережье. В областях замерзшей высоты гравитация тянет этот тяжелый воздух вниз. Эти ветры набирают скорость по мере спуска с холма, иногда достигая скорости, превышающей 100 км/час.
Однако высоко на плато, где не предвидится значительного уклона, ветер может быть очень слабым и часто отсутствовать. Из-за этих различий они сочетали катание на кайт-лыжах (кайты “Frenzy” 6, 9 и 13 кв. м.) кайт “Yakuza” 14 кв. м.) с ходьбой (беговые лыжи).
В прошлом метеорологические службы были не единственными пользователями воздушных змеев. 120 лет назад в своих экспериментах Маркони использовал воздушный змей.
12 декабря 1901 года первый радиосигнал был передан через Атлантику из Корнуолла, Англия, в Сент-Джонс, Нью-Найдленд. Большой воздушный змей использовался для приемной антенны в Сент-Джонсе.
В 1926 году Умберто Нобиле на дирижабле "Норвегия" под командованием Руаля Амундсена участвовал в успешной экспедиции на Северный полюс. Нобиле был конструктором дирижабля, поэтому наряду с Амундсеном он заслуженно считался одним из героев всей экспедиции. После окончания экспедиции на «Норвегии» Нобиле начал вынашивать планы нового полёта на Северный полюс на дирижабле. Для экспедиции было решено использовать строившийся дирижабль N-4, той же конструкции, что и «Норвегия», и почти аналогичный по техническим характеристикам. Экспедиция была очень хорошо снаряжена и экипирована самым современным оборудованием, часть из которого была специально разработана в Риме и Милане для «Италии».
Дирижабль "Италия"
31 марта экипаж «Италии» получил аудиенцию папы римского Пия XI, который передал Нобиле большой деревянный крест, освящённый им лично, чтобы установить его на полюсе. А 15 апреля дирижабль вылетел из Милана. С самого начала полет «Италии» сопровождался трудностями: сложные погодные условия и технические неполадки. И только с третьей попытки, 23 мая 1928 года, « Италия» отправилась к полюсу. Несмотря на ухудшение погоды, в 00 часов 20 минут 24 мая. «Италия» достигла Северного полюса. Осмотр поверхности льда показал, что весь он пронизан трещинами и каналами, заполненными водой. От запланированной высадки на полюс пришлось отказаться. В торжественной обстановке крест, врученный Папой Римским, и итальянский флаг были сброшены с пассажирской гондолы в самую северную точку планеты. Сделав большой круг над полюсом и осуществив ряд метеорологических наблюдений, «Италия» взяла курс на базу.
На обратном пути дирижабль вошел в полосу густого тумана. Сильный встречный ветер и обледенение не давали придерживаться расчетного плана полета. Падение оказалось не минуемым. В 10 часов 33 минуты «Италия» ударилась о лед. Нобиле и 8 человек, находившихся с ним в рубке управления, оказались выброшенными на лед. Потерявший в массе и уже не управляемый дирижабль подбросило вверх и унесло на восток. В нем находились шесть и бо́льшая часть снаряжения, продовольствия и оборудования. При крушении «Италии» на лёд выпало несколько мешков со снаряжением и жестяных контейнеров с едой. Но самой главной и значительной находкой стала коротковолновая рация. Радисту Джузеппе Бьяджи удалось из обломков рубки соорудить антенну и наладить работу рации сначала только на прием, а потом и выйти в эфир и послать сигнал SOS. Но высота антенны оказалась недостаточной для уверенной передачи сообщений и на призыв о помощи никто не откликался.
В конце мая — начале июня в Италии, Швеции и Норвегии были снаряжены несколько поисковых экспедиций, но не было никакой информации о судьбе и местонахождении экспедиции Нобиле.
Вечером 3 июня между 21 и 22 часами в поселке Вознесенье-Вохма Северо-Двинской губернии местный радиолюбитель киномеханик Николай Шмидт с помощью собственноручно собранного однолампового приемника сквозь треск помех услышал еле пробивающиеся обрывки радиограммы на эсперанто «ITALI… NOBILI… FRAN… SOS SOS SOS… TERRI TENO EHH». Из газет, которые приходили в поселок с большим опозданием, Шмидт знал о старте с острова Шпицберген итальянской полярной экспедиции на дирижабле «Италия» к Северному полюсу. Однако о том факте, что с воздушным кораблем на обратном пути была потеряна связь, радиолюбитель не подозревал. На следующий день он вновь принимал сигналы бедствия итальянцев и, хотя и был уверен, что местонахождение потерпевших катастрофу аэронавтов известно всем, все же решил отправить телеграмму в Москву в Общество друзей радио. На следующий день провинциальный покой покинул почтовое отделение поселка Вознесенье-Вохма. Оно оказалось заваленным телеграммами не только от Общества друзей радио, но и от редакций множества газет и от таких внушительных организаций, как Наркомат иностранных дел и Осоавиахим СССР. Все они требовали подробностей о полученных сигналах. Шмидта попросили также продолжить прослушивание эфира. Николай Шмидт смог принять сигнал бедствия благодаря воздушному змею, с помощью которого он поднял антенну своего передатчика на достаточную высоту.
При Осоавиахиме был создан Комитет помощи «Италии». 4 июня информация была передана итальянскому правительству, 7 июня сообщение об этом было опубликовано в газетах. 8 июня позывные Бьяджи были приняты на экспедиционном пароходе «Читта ди Милано» и Бьяджи смог передать координаты лагеря. С этого момента связь с внешним миром поддерживалась постоянно. После этого началась широкомасштабная спасательная операция, в том числе с участием Советского Союза, предоставившего самолеты и два ледокола.
История дирижабля «Италия» легла в основу совместного советско-итальянского фильма «Красная палатка» (1969 год), снятого Михаилом Калатозовым.
Кадры из фильма "Красная палатка"
В начале ХХ века, после ряда крупнейших кораблекрушений, таких как случаи с пассажирскими лайнерами «Titanic» (апрель 1912 г.) и «Empress of Ireland» (Май 1914), компания Marconi разработала радиостанцию с учетом эксплуатации в спасательных шлюпках. Уже в начале лета 1914 года шлюп “Aquitania” (Cunard Line)” был оснащен таким устройством. Первая спасательная радиостанция состояла из небольшого радиопередатчика, детекторного приемника и антенны, размещенной на мачтах спасательной шлюпки. Вопрос радиостанции в спасательной шлюпке был очень актуальным.
Общепринятая для шлюпочных радиоустройств частота 500 кГц имела преимущество для передачи на большие расстояния в связи с распространением сигнала поверхностной волной и постоянно контролировалась всеми крупными судами. Тем не менее, благодаря своей длине волны 600 метров, была необходима длинная антенна для эффективной работы передатчика. Применяли провод длинной 1/4 волны, что соответствует 150 метрам, который поднимали при помощи надувного шара или воздушного змея.
К началу Второй Мировой Войны, Германия разработала ручной радиомаяк “Notsender” NS-2, который также использовал частоту 500 кГц. Радиомаяк NS-2 был первым носимым и автономным спасательным шлюпочным радиоустройством в отличии от рассмотренных выше радиостанций, монтируемых на борту шлюпки стационарно.
В 1941 году несколько NS-2 были получены в трофеях англичанами, которые произвели копию – передатчик T-1333. Англичане предоставили один из захваченных радиомаяков США, которые подготовили к концу 1941 года свою собственную версию – SCR578/BC-778 (версия для ВМФ называлась TCY). ВВС США применяла этот радиомаяк при морских операциях.
Круглый лючок на боковой стенке открывает катушку с антенным полотном длиной 92 м. Антенну подымали на разборном воздушном змее и воздушном шаре с водородным наполнением. Оба устройства: шар и змей, присутствовали в упаковке радиомаяка.
Шлюпочная спасательная радиостанция “Шлюп-М” выпускалась заводом им.Козицкого, разработка НИИ “Нептун”. СССР-РФ. Использовалась в составе спасательных ботов, шлюпок и плотов.
Радиостанция комплектуется проволочной и штыревой антеннами. Штыревая антенна высотой 9 метров, проволочная – длинной 100 метров, поднимается при помощи воздушного змея.
И сегодня радиолюбители, для обеспечения устойчивой радиосвязи используют воздушные змеи для поднятия антенны на необходимую высоту. Если зайти на сайты радиолюбителей, то можно увидеть много обсуждений различный конструкций воздушных змеев для этой цели.
Энергетическое использование привязных планеров — воздушных змеев — пока весьма ограничено. Они могут, в частности, служить эффективным парусом для судов и сухопутных средств: ведь на высоте скорость ветра больше, и парус делается более эффективным. Ветровые электростанции по этой же причине также могут располагаться на змеях, где они более эффективны по сравнению с наземными. Большие площади солнечных батарей и их сравнительно невысокая масса позволяют применять змей-электростанцию в тех местах, где поверхность суши и моря не позволяют использовать их в стационарных условиях. Кроме того, известно несколько проектов змеев-электростанций, работающих от атмосферного электричества, особенно в период грозы.
Весьма перспективным в этом направлении является добыча энергией ветра с высот более 200 метров. Исследование ученых показывает, что на высоте уже в 160 метров происходит удвоение скорости ветра по сравнению с высотой в 10 метров.
Согласно некоторым исследованиям, скорость ветра на высотах 400 — 500 метров достигает 16-17 м/с летом, что соответствует шторму по шкале Бофорта; зимой же, скорость ветра усиливается до 18-19 м/с, что, по той же самой шкале Бофорта, соответствует сильному шторму.
Причём, в отличие от приземных ветров, ветра на данной высоте являются достаточно стабильными и дуют постоянно.
На основании этого компания Makani решила производить электроэнергию с помощью использования воздушных змеев:
Для того, чтобы достичь цели получения дешевой возобновляемой энергии, кайт-энергетическая система использует автономные привязные крылья, которые летают по круговой траектории и генерируют электричество с помощью ветровых турбин, установленных на основную часть крыла.
Но данная компания не является единственной в попытке покорения «небесных батарей».
Итальянскими исследователями был создан проект, под названием KiteGen,
Результатом этого стала система, которая представляет собой генератор, установленный на земле, а также один или несколько воздушных змеев, подобных тем, на которых катаются кайтсерферы.
Управление данными воздушными змеями происходит при помощи компьютера.
Система представляет собой генератор, установленный на земле, выносную штангу, к которой прикреплён летящий в воздухе воздушный змей, движение которого позволяет вращать штангу и приводить в движение генератор, связанный с ней.
По расчетам данной компании, теоретически, система, состоящая из 20 воздушных змеев, управляемых централизованно, с помощью компьютера, могут генерировать порядка 1 гигаватт электроэнергии, что равносильно средней электростанции атомного типа.
Воздушные змеи А.Ф.Григоренко
В Советском Союзе увлечение воздушными змеями началось почти одновременно с авиамоделизмом в 1926 г. В 1937 г. Звенигороде были организованы I Всесоюзные состязания воздушных коробчатых змеев. В 1938 г. в поселке Щербинка (ныне город Московской обл.) проводились II Всесоюзные состязания коробчатых змеев, на которых были показаны конструкции, представлявшие исключительный интерес. На III Всесоюзных состязаниях коробчатых змеев, происходивших в 1939 г. в Серпухове, были установлены рекорды полета змеев на высоту. Одиночный змей, сконструированный киевским авиамоделистом Громовым, был поднят на высоту 1550 м. Поезд, составленный из коробчатых змеев конструкции саратовского авиамоделиста Григоренко, был поднят на высоту 1800 м.
По условиям соревнований каждая команда должна была представить сценарий игры, в процессе которой предполагалось запустить змейковый поезд. В сценарий можно было включить Сбрасывание "бомб" на, заранее намеченную цель, выброску "воздушного десанта" (сбрасывание кукол), гонки на лыжах за змеем, перевозку раненого на санях, которые тянет змей, звуковую, световую и другие виды сигнализации.
На IV Всесоюзные состязания Саратовские авиамоделисты привезли змейковый поезд из пяти коробчатых змеев. Каждый змей массой до 9 кг. Головной змей имел площадь 17 кв.м. На нем был установлен фотоаппарат, который делал 12 фотоснимков. Поезд способен был буксировать одного лыжника.
В годы Великой Отечественной войны руководитель Саратовского авиамодельного кружка Андрей Фомич Григоренко был награжден за боевое применение коробчатых воздушных змеев орденом Красной Звезды.
При помощи воздушного змея своей конструкции он забрасывал в тыл врага агитационные листовки. В конструкции воздушного змея Григоренко была своя «изюминка» - некоторый перекос верхней и нижней коробок, установленных под углом, он добивался резкого увеличения подъемной силы и устойчивости.
Листовки доставлялись при помощи «воздушного почтальона» – особой тележки с парусом, которая, под действием ветра, поднимается по лееру змея вверх. Корпус «почтальона» был оснащён приспособлением для рулона с листовками. Для леера использовался тонкий телефонный провод. Испытания прошли успешно.
Ранним ветреным утром змея, поднявшегося на высоту 200 метров, запустили в сторону противника. Подхваченный сильным ветром, заскользил вверх «воздушный почтальон». Мигом достиг он коробки змея, ударился о нее и листовки посыпались в окопы противника. Освободившись от груза, «почтальон» заскользил вниз по лееру, его зарядили и снова отправили в рейс. Восемьсот листовок сбросили в этот раз. Вскоре Андрея Фомича вызвали в штаб 6-й армии. Он демонстрировал своего воздушного коробчатого змея члену Военного совета В. И. Клокову и группе корреспондентов военных газет. Генерал остался очень доволен и написал записку: «Изготовить 30 змеев. Автора-конструктора представить к награде». Григоренко оборудовал маленькую мастерскую, появились помощники. Времени было в обрез, приходилось работать и ночами. Приезжали представители из дивизий и полков. Андрей Фомич обучал их обращению со змеем. За сутки по 30 тысяч листовок на разных языках забрасывали в расположение вражеских войск. О коробчатом змее в частях ходили легенды. А вскоре в 1943 году Андрея Фомича вызвали в политуправление Воронежского фронта. Со змеем хотел ознакомиться начальник политуправления генерал-лейтенант Сергей Савельевич Шатилов. Позднее, уже на территории Украины Шатилов лично вручит Андрею Фомичу орден Красной Звезды – за использование воздушного змея на фронте. Но и в Москве также заинтересовались змеем. Андрея Фомича вызвали в Главное политуправление Советской Армии. На Ленинских горах он демонстрировал своего коробчатого змея перед армейской комиссией, в составе которой был известный еще в довоенные годы судья международной категории по авиамоделизму Н. Бабаев. После показа лейтенант Григоренко получил распоряжение изготовить для всех фронтов семьдесят образцов коробчатого змея и его чертежи. Летом 1943 года, выполняя задание политуправления фронта, Андрей Фомич построил коробчатый змей новой необычной конструкции с несущими плоскостями в 13 кв. метров. На нем был поднят над вражескими позициями мощный репродуктор, соединенный проводом с микрофоном диктора. Металлический колокол Григоренко рассчитал так, что он всегда был обращен в сторону противника.
В 1947 году он вернулся в Саратов и в родной Дворец пионеров. Три послевоенных десятилетия посвятил юным любителям техники. Учил их трудиться, прививал им любовь к авиации.
По просьбе ученых первой комплексной антарктической экспедиции Академии наук СССР Андрей Фомич вместе со своими воспитанниками сконструировал, с учетом сложных природных условий Антарктиды, и построил 8 змеев. С их помощью ученые поднимали в небо приборы, наблюдали за состоянием атмосферы Антарктиды. Обычно приборы поднимают на воздушных шарах, но коробчатый змей имеет свои преимущества. Он позволяет строго выдерживать заданную высоту и находиться на ней продолжительное время. Это позволяет следить за изменением погоды в заданной точке на местности. Приборы, расположенные на нем, в отличии от воздушного шара, используются многократно. Их всегда можно вернуть на землю.
Вывод по использованию воздушных змеев в нашей жизни сегодня и в будущем
Воздушные змеи в истории развития воздухоплавания и авиации сыграли значительную роль, как с точки зрения применения конструкторской мысли, так и в практическом использовании в армии, науке и в повседневной жизни.
Изготовление и запуск воздушных змеев может стать общим занятием людей, объединившихся в клубы. Это даст им возможность участвовать в дискуссиях, планировании и организации работы, позволит совершенно неожиданно раскрыть способности каждого члена клуба.
В будущем, при наличии современных материалов, также просматривается перспектива их использования при проведении различного вида мониторингов с фотографированием объектов, спортивных мероприятий, ветроэнергетике и рекламе.
В нашем авиамодельном объдинении при ГБУ СОДО "ОЦЭКИТ", по просьбе организаторов фестиваля, был построен, для рекламных целей, воздушный змей с эмблемой «Укек», фестиваля исторической реконструкции «Один день из жизни средневекового города».
Возможно, у воздушных змеев есть будущее в освоении других планет с плотной атмосферой, например Венера, в качестве ветрогенератора или в качестве тяговой силы для перемещения по поверхности планеты.
Для подтверждения этого вывода в нашем авиамодельном объединении мы провели эксперименты по установке на воздушном змее ветрогенераторной установки для подзарядки аккумуляторов. Целью работы была проверка работоспособности нескольких конструкций ветрогенераторов.
Были рассмотрены два варианта генераторной системы:
вариант первый - с классическим пропеллером на валу генератора;
вариант второй - c разновидностью ротора Савониуса, разработки исландской компании "Ice wind".
В качестве генератора в обоих случаях применялись 5-вольтовые электродвигатели от компьютерных CD.
Для первого варианта сначала сделали классическую самолетную схему с тянущим винтом (винт располагается в носовой части фюзеляжа), но в последствии решили попробовать изменить схему и расположить винт с генератором в хвостовой части, вместе с стабилизаторами. В этом случае сила от сопротивления винта будет прикладываться за точкой подвеса в центре тяжести и стабилизировать всю систему вдоль потока воздуха. Чтобы повысить к.п.д. установки необходимо расположить плоскость винта перпендикулярно потоку воздуха. Во время полета змея угол атаки (положение змея относительно силы действия ветра) может меняться. Поэтому мы закрепили нашу установку на гибком подвесе в центе тяжести. В этом случае стабилизирующие поверхности должны удерживать установку в нужном положении.
С выводов генератора провода идут в носовую часть, где располагается контейнер с заряжаемым аккумулятором и платой, контролирующей процес зарядки. Во время испытании на стенде, при скорости потока воздуха от вентилятора 2,5-3 м/с, с генератора получали напряжение 1,38 вольта. Экспериментируя с пропеллерами разного диаметра и шага, получили результат, что при одном и том же шаге, пропеллер меньшего диаметра раскручивался до больших оборотов и при этом получали больше напряжение с генератора. Но, возможно, это из-за не ровного потока воздуха от вентилятора.
При подъеме змея на высоту ветер будет сильнее и стабильнее, значит и энергии будет вырабатываться больше. Если сделать складные стабилизаторы, то вся конструкция может поместиться в небольшой тубус. Это позволяет использовать ветрогенератор туристам, путешественникам, исследователям в мало населенной местности и отсутствии солнечной погоды, а так же ночное время. Он не требует стационарной установки и позволяет подзаряжать аккумулятор в движении.
Для второго варианта, в качестве привода генератора, применили видоизмененный ротор Савониуса. Для компенсации реактивного момента, был установлен второй ротор, но вращающийся в противоположную сторону. Он приводит во вращение второй электрогенератор. Соответственно количество электроэнергии вырабатывается больше. К.п.д. таких роторов больше, чем у классического пропеллера. Недостатком этого варианта являются габариты для хранения в нерабочем состоянии. Можно попробовать сделать ротор складным, по подобию стабилизирующего парашюта, из материи с проволочным пружинным каркасом. Но к.п.д. его будет хуже.
Источники информации
- Н.П. Полозов, М.А. Сорокин, Воздухоплавание. - военное издательство народного комиссариата обороны Союза ССР Москва — 1940
- В.Н. Комаревцев, Ю.А. Белоусов «Экологический мониторинг объектов с помощью воздушных змеев» - Научно методический журнал «Школа и производство» №3 за 2020г.
- Для умелых рук. Приложение к журналу "Юный техник" №12 1979г.
- Из истории воздушного змея [1984 Пантюхин С.П. - Воздушные змеи]
- Григоренко А.Ф. Воспоминания. 2003 г. (Рукопись Ж.В. Игониной).
- ru.wikipedia.org› Воздушный змей
- https://история-вещей.рф/igryi/istoriya-vozdushnogo-zmeya.html/История воздушного змея
- http://www.aviatoys.ru/docs/o-vozdushnyh-zmeyah/Классификация воздушных змеев
- https://www.nuemoe.ru/kak-sdelat-letaushego-zmeya-118/ Техника создания разных видов летающих змеев с гарантией успешного запуска
- https://zen.yandex.ua/Безлопастные ветрогенераторы. А нужны ли лопасти вообще?
- «Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия»http://megabook.ru/
- Д. Беркович Знание - сила 1946 №8
- Источник: https://www.perunica.ru/nauka/9865-nikolaj-egorovich-zhukovskij-otec-russkoj-aviacii.htmlhttps://www.kite.ru/news/kitestaff/the-kite-story.php
- Прерванный полет адмирала Можайского https://rg.ru/2016/07/11/rodina-mogayskij.html
- http://fabacademy.org/2018/labs/farmlabalgarve/students/pilar-caballero/FinalProjectProcess.html#mechanism
| 
