Дирижабль Циолковского

Модель аэростата Циолковского.
«Таким устройством воздушного корабля мы достигаем следующих выгод: 1) пожарная безопасность, 2) устранение просачивания водорода и воздуха через оболочку, 3) отвесная управляемость без потери газа и балласта, 4) широкое изменение подъемной силы, 5) значительные размеры и грузоподъемность, вследствие этого большая поступательная скорость при малой затрате энергии, 6) удобная (постройка оболочки электросваркой на горизонтальной плоскости и ненужность дорогой верфи, 7) чрезвычайная простота и быстрота этой постройки, 8) дешевый и прочный материал. При дирижабле в 300 м длины стальная оболочка имеет толщины кровельного железа. В гофрированном виде это чрезвычайно солидно, поэтому она не нуждается в особых хранилищах (ангарах). Все это в совокупности делает дирижабли такого типа самым дешевым и совершенным средством транспорта, особенно драгоценным в обширных странах с мало развитыми путями сообщения.»
Циолковский с моделью дирижабля.

Дирижабль Циолковского — первый технически обоснованный проект большого грузового дирижабля, который был предложен в 80-х годах XIX века Константином Эдуардовичем Циолковским.

Описание

В отличие от многих своих современников (например, О. С. Костовича), Циолковский предлагал построить огромный даже по сегодняшним меркам — объёмом до 500 000  м³ — дирижабль жёсткой конструкции с металлической обшивкой.

Конструкторские проработки идеи Циолковского, проведённые в 30-е годы сотрудниками «Дирижаблестроя» СССР (1932—1940, в 1956 г предприятие возродилось под именем ДКБА[1]), показали обоснованность предложенной концепции. Однако дирижабль построить так и не удалось: по большей части работы по крупным дирижаблям из-за многочисленных аварий были свёрнуты не только в СССР, но и во всём мире и несмотя на многочисленные проекты возрождения концепции крупных дирижаблей эти проекты до сих пор как правило не сходят с кульманов конструкторов.

Циолковский писал:

«первый недостаток такого мягкого дирижабля, заключающийся в том, что в зависимости от погоды дирижабль то падает, то устремляется в высь. .. Второй недостаток безбалонного дирижабля — постоянная опасность пожара, особенно при употреблении огневых двигателей. ..Третий недостаток мягкого дирижабля — объем и форма его постоянно изменяются, поэтому газовая оболочка образует морщины и большие складки, вследствие чего горизонтальная управляемость становится немыслимой.»

(Дирижабль, стратоплан и звездолёт как три ступени величайших достижений СССР[2])

История

Циолковский занимался механикой управляемого полета, в результате чего им был спроектирован управляемый аэростат (слово «дирижабль» тогда ещё не придумали). Циолковский первым предложил идею цельнометаллического дирижабля и построил его модель.

В 1885 году, имея 28 лет, я твёрдо решился отдаться воздухоплаванию и теоретически разработать металлический управляемый аэростат.
Из автобиографии К. Э. Циолковского

Применявшиеся в то время аэростаты с оболочками из прорезиненной ткани имели существенные недостатки — ткань быстро изнашивалась, срок службы аэростатов был небольшим. Кроме того, из-за проницаемости ткани водород, которым тогда наполняли аэростаты, улетучивался, а внутрь оболочки проникал воздух. Образовывался гремучий газ (водород+ воздух), достаточно было случайной искры, и происходил взрыв.

Циолковский разработал аэростат собственной конструкции, результатом чего стало объёмистое сочинение «Теория и опыт аэростата, имеющего в горизонтальном направлении удлинённую форму» (18851886)[3]. В нём было дано научно-техническое обоснование создания совершенно новой и оригинальной конструкции дирижабля с тонкой металлической оболочкой. Циолковский привёл чертежи общих видов аэростата и некоторых важных узлов его конструкции. Основные особенности разработанного Циолковским дирижабля [4]:

  • Объём оболочки был переменным, что позволило сохранять постоянную подъёмную силу при различной высоте полёта и температуре атмосферного воздуха, окружающего дирижабль. Эта возможность достигалась за счёт гофрированных боковин и особой стягивающей системы.
  • Циолковский ушёл от применения взрывоопасного водорода, его дирижабль наполнялся горячим воздухом. Высоту подъёма дирижабля можно было регулировать с помощью отдельно разработанной системы подогрева. Воздух нагревался путём пропускания по змеевикам отработанных газов моторов.
  • Тонкая металлическая оболочка также была гофрированной, что позволяло увеличить её прочность и устойчивость. Волны гофра располагались перпендикулярно оси дирижабля [5].

Первым печатным трудом о дирижаблях был «Аэростат металлический управляемый» (1892), в котором дано научное и техническое обоснование конструкции дирижабля с металлической оболочкой.

Мысль о металлическом аэростате засела у меня в мозгу. Иногда она меня утомляла, и тогда я по месяцам занимался другим, но в конце концов я возвращался к ней опять

, — писал учёный в своей работе «Простое учение о воздушном корабле и его построении».

Прогрессивный для своего времени проект дирижабля Циолковского не был поддержан; автору было отказано в субсидии на постройку модели. Обращение Циолковского в Генеральный штаб русской армии также не имело успеха. Но работа над дирижаблем, не получила признания у официальных представителей русской науки. На дальнейшие изыскания Циолковский не имел ни средств, ни даже моральной поддержки. В 1931 году на комбинате «Дирижаблестрой» пытались построить Дирижабль конструкции Циолковского но это получилось, из-за низкого по технологического уровня предприятия. Однако была построена и испытана модель дирижабля объёмом в 1000 кубометров. Инженеры убедились в работоспособности основных теоретических предположений Циолковского о преимуществах его цельнометаллического дирижабля.

Интересные факты

Примечания

  1. официальный сайт ДКБА
  2. s:Дирижабль, стратоплан и звездолёт как три ступени величайших достижений СССР (Циолковский)
  3. Полностью рукопись при жизни автора не была опубликована. Различные её части в доработанном виде входили в другие публикации. Большая часть была опубликована в журнале «Воздухоплаватель» в 1905—1908 годах под названием «Аэростат и аэроплан». Ещё раньше часть рукописи вошла в книгу «Аэростат металлический управляемый» (1892, вып.1; 1893, вып.2). Часть была опубликована в статье «Самостоятельное горизонтальное движение управляемого аэростата» в журнале «Вестник опытной физики и элементарной математики» (Одесса, 1898, № 258—259). В прижизненное издание 1934 года «Избранные труды К. Э. Циолковского» (под ред. Я. А. Рапопорта) вошли главы I—XIII. Заключительные две главы (XIV—XV) Циолковским не были отданы в печать, так как нуждались в дополнительной проверке и корректуре. Полностью все 15 глав, с дополнительными чертежами, расчётами и комментариями были изданы в собрании сочинений (Москва, АН СССР, 1959, т. III)
  4. Слово «дирижабль» вошло в русский язык позднее, и в своих ранних работах Циолковский традиционно называет спроектированный им летательный аппарат аэростатом, хотя по принципам устройства и управления это был именно дирижабль
  5. Позднейшие исследования в лаборатории Людвига Прандтля показали, что такое расположение гофров приводит к увеличению шероховатости оболочки и, как следствие, к значительному увеличению сопротивления воздуха
  6. Ольга Григорьева. Пресс-конференция под покровом ночиВести-Москва, 18.09.2008
  7. Дирижабль в Дэвида Шварца построенный в 1897 был первым дирижаблем, который имел металлическую обшивку, однако дирижабль Шварца корабль имел внутренней каркас, и по этому он ме может считаться монококовым.

См. также

  • Тепловой дирижабль-— дирижабль с оболочкой, наполненной горячим воздухом. Не требует дорогого гелия и использует как правило горячий воздух. Недостатком является низкая подъемная способность горячего воздуха, которая составляет около 30% от гелия
  • Термоплан-В конце 80-х-начале — 90-х в России появился проект «Термоплан», отличительной особенностью которого являлось использование для создания подъёмной силы помимо гелиевой секции дирижабля и секции с воздухом, нагреваемым двигателями (идея высказанная К. Э. Циолковским в 90-х гг. XIX века).