Dirijabilul Ciolkovski

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 22 aprilie 2021; verificarea necesită 1 editare .

Dirijabilul Tsiolkovsky este primul proiect justificat din punct de vedere tehnic al unui dirijabil de marfă mare , care a fost propus în anii '80 ai secolului al XIX-lea de Konstantin Eduardovich Ciolkovski .

Descriere

Spre deosebire de mulți dintre contemporanii săi (de exemplu, O. S. Kostovich ), Tsiolkovsky și-a propus să construiască un imens, chiar și după standardele actuale - cu un volum de până la 500.000 m³ - un dirijabil rigid cu o carcasă metalică (de comparație, cele mai mari dirijabile rigide " Hindenburg " și " Graf Zeppelin II " au avut un volum de numai 200.000 de metri cubi).

Studiile de proiectare ale ideii lui Tsiolkovsky, realizate în anii 30 de către angajații Dirigiblestroy al URSS (1932-1940, în 1956 întreprinderea a fost reînviată sub numele de DKBA), au arătat validitatea conceptului propus. Cu toate acestea, dirijabilul nu a fost niciodată construit: în cea mai mare parte, lucrările la dirijabile mari, din cauza numeroaselor accidente, au fost reduse nu numai în URSS, ci în întreaga lume și, în ciuda numeroaselor proiecte de reînvie conceptul de dirijabile mari, acestea proiectele sunt încă de regulă, nu lăsați planșele de desen ale designerilor.

Ciolkovsky a scris:

primul dezavantaj al unui astfel de dirijabil moale , constând în faptul că, în funcție de vreme, dirijabilul fie cade, fie se grăbește în sus. .. Al doilea dezavantaj al unui dirijabil fără balon este pericolul constant de incendiu , mai ales atunci când se utilizează motoare de pompieri. ..Al treilea dezavantaj al unui dirijabil moale este că volumul și forma sa se schimbă constant, astfel încât învelișul de gaz formează riduri și pliuri mari, în urma cărora controlabilitatea orizontală devine de neconceput.

(Dirigibil, stratoplan și navă stelară ca trei etape ale celor mai mari realizări ale URSS [1] )

Cu această amenajare a unui dirijabil, obținem următoarele beneficii: 1) siguranță la incendiu, 2) eliminarea scurgerilor de hidrogen și aer prin carcasă, 3) controlabilitate verticală fără pierderi de gaz și balast, 4) o schimbare mare a portanței, 5 ) dimensiuni semnificative și capacitate de transport, ca urmare a acestei viteze mari înainte cu consum redus de energie, 6) comod (construcția carcasei prin sudare electrică pe plan orizontal și inutilitatea unui șantier naval scump, 7) simplitate și viteză extremă de această construcție, 8) material ieftin și durabil. Cu un dirijabil de 300 m lungime, carcasa de oțel are grosimea fierului de acoperiș. În formă ondulată, este extrem de solid, deci nu necesită spații speciale de depozitare (hangare). Toate acestea împreună fac din dirijabilele de acest tip cel mai ieftin și perfect mijloc de transport, mai ales prețios în țările vaste cu comunicații puțin dezvoltate.

Istorie

Tsiolkovsky a fost angajat în mecanica zborului controlat, drept urmare a proiectat un balon controlat (cuvântul „dirigibil” nu fusese încă inventat). Ciolkovski a fost primul care a propus ideea unui dirijabil integral din metal și a construit un model al acesteia.

În 1885, la vârsta de 28 de ani, am hotărât ferm să mă dedic aeronauticii și să dezvolt teoretic un balon controlat de metal.

- Din autobiografia lui K. E. Ciolkovski

Baloanele cu cochilii de material cauciucat folosite la acea vreme aveau dezavantaje semnificative - țesătura s-a uzat rapid, durata de viață a baloanelor a fost scurtă. În plus, datorită permeabilității țesăturii , hidrogenul , care a fost apoi umplut cu baloane, a scăpat, iar aerul a pătruns în carcasă. S -a format un gaz exploziv (hidrogen + aer), a fost suficientă o scânteie accidentală și a avut loc o explozie.

Ciolkovski a dezvoltat un balon cu design propriu, rezultând un eseu voluminos „Teoria și experiența unui balon cu formă alungită în direcție orizontală” ( 1885 - 1886 ) [2] . Acesta a oferit o justificare științifică și tehnică pentru crearea unui design complet nou și original al unei nave dirijabile cu o carcasă metalică subțire . Tsiolkovsky a oferit desene cu vederi generale ale balonului și câteva componente importante ale designului său. Principalele caracteristici ale aeronavei dezvoltate de Tsiolkovsky [3] :

• Volumul carcasei a fost variabil , ceea ce a făcut posibilă menținerea unei forțe de ridicare constantă la diferite altitudini de zbor și temperaturi ale aerului atmosferic din jurul dirijabilului. Această posibilitate a fost realizată datorită pereților laterali ondulați și a unui sistem special de strângere.
• Tsiolkovsky a abandonat utilizarea hidrogenului exploziv , dirijabilul său a fost umplut cu aer cald. Înălțimea aeronavei ar putea fi reglată folosind un sistem de încălzire dezvoltat separat. Aerul a fost încălzit prin trecerea gazelor de eșapament ale motoarelor prin bobine.
• Carcasa subțire de metal a fost, de asemenea, ondulată, ceea ce a făcut posibilă creșterea rezistenței și stabilității . Undele de ondulare au fost situate perpendicular pe axa dirijabilului [4] .

Prima lucrare tipărită pe dirijabile a fost „Metal Controlled Balloon” (1892), care a oferit o justificare științifică și tehnică pentru proiectarea unui dirijabil cu o carcasă metalică.

Gândul la un balon de metal mi-a rămas în minte. Uneori m-a plictisit, apoi luni de zile am făcut altceva, dar, până la urmă, m-am întors din nou la ea.

- Din lucrarea lui Tsiolkovsky „O doctrină simplă a unui dirijabil și construcția acesteia”

Proiectul dirijabilului Tsiolkovsky, progresist pentru vremea sa, nu a fost susținut; autorului i s-a refuzat un grant pentru construirea modelului. Apelul lui Ciolkovski la Statul Major al Armatei Ruse a fost, de asemenea, fără succes. Nici munca la dirijabil nu a primit recunoaștere din partea reprezentanților oficiali ai științei ruse. Pentru cercetări ulterioare, Ciolkovski nu a avut nici mijloacele, nici măcar sprijin moral.

În 1931, au încercat să construiască un dirijabil proiectat de Tsiolkovsky la uzina Dirigiblestroy , dar acest lucru a eșuat din cauza nivelului tehnologic scăzut al întreprinderii. Cu toate acestea, a fost construit și testat un model de dirijabil cu un volum de 1000 de metri cubi . Inginerii erau convinși de eficiența ipotezelor teoretice de bază ale lui Tsiolkovsky cu privire la avantajele dirijabilului său integral din metal.

Fapte interesante

• Coloanele și arcadele stației de metrou Mayakovskaya din Moscova sunt acoperite cu oțel inoxidabil ondulat . Piesele de încadrare au fost realizate special pentru metrou la uzina Airshipstroy , folosind echipamente concepute pentru a crea producția unui cadru pentru dirijabile integral metalice, al cărui design a fost inițiat de K. E. Tsiolkovsky [5] .
• Dirijabile monococă fără cadru - modelele de dirijabile cu piele metalică au apărut în anii 1890 cu scopul de a reduce rezistența aerului . În anii 1920, a început utilizarea învelișului din aliaj de aluminiu . În întreaga istorie a construcției de dirijabile, au fost construite doar patru astfel de avioane și doar una dintre ele, experimentalul american ZMC-2 , a zburat cu succes (deși rar) timp de câțiva ani. [6]
• Thermoplan - la sfârșitul anilor 1980 - începutul anilor 90, proiectul Thermoplan a apărut în Rusia, o trăsătură distinctivă a căruia a fost utilizarea pentru a crea portabilitate pe lângă secțiunea cu heliu a navei și secțiunea cu aer încălzit de motoare (o idee exprimată de K. E. Tsiolkovsky în anii 90 ai secolului XIX ).

Vezi și

• Un dirijabil termic este o navă cu o carcasă umplută cu aer cald. Nu necesită heliu scump și folosește, de regulă, aer cald. Dezavantajul este capacitatea redusă de ridicare a aerului cald, care reprezintă aproximativ 30% din heliu.

Note

1. ↑ s: Dirijabil, stratoplan și navă stelară ca trei etape ale celor mai mari realizări ale URSS (Tsiolkovsky)
2. ↑ Întregul manuscris nu a fost publicat în timpul vieții autorului. Diverse părți ale acesteia într-o formă modificată au fost incluse în alte publicații. Cea mai mare parte a fost publicată în revista Aeronaut în 1905-1908 sub titlul „Aerostat și avion”. Chiar și mai devreme, o parte a manuscrisului a fost inclusă în cartea „Balon controlat cu metal” ( 1892 , numărul 1; 1893 , numărul 2). O parte a fost publicată în articolul „Mișcarea orizontală independentă a unui balon controlat” în revista „Buletinul de fizică experimentală și matematică elementară” (Odesa, 1898, nr. 258-259). Ediția pe viață din 1934 „Opere alese ale lui K. E. Tsiolkovsky” (sub conducerea lui Ya. A. Rapoport) a inclus capitolele I-XIII. Ultimele două capitole (XIV-XV) ale lui Ciolkovski nu au fost trimise la tipărire, deoarece aveau nevoie de verificări și corecturi suplimentare. Complet toate cele 15 capitole, cu desene suplimentare, calcule și comentarii, au fost publicate în lucrările colectate (Moscova, Academia de Științe a URSS, 1959 , vol. III)
3. ↑ Cuvântul „dirigibil” a intrat mai târziu în limba rusă, iar în lucrările sale timpurii, Tsiolkovsky numește în mod tradițional aeronava pe care a proiectat-o ​​un balon, deși, conform principiilor de proiectare și control, era doar o navă.
4. ↑ Studiile ulterioare din laboratorul lui Ludwig Prandtl au arătat că o astfel de aranjare a ondulațiilor duce la o creștere a rugozității cochiliei și, ca urmare, la o creștere semnificativă a rezistenței la aer.
5. ↑ Olga Grigorieva . Conferință de presă sub acoperirea nopții _
6. ↑ Dirigibilul lui David Schwartz, construit în 1897, a fost primul dirijabil care a avut o cocă de metal, totuși nava dirigibilă a lui Schwartz avea un cadru intern și, prin urmare, nu poate fi considerată monococă.

Dirijabile ale URSS și Rusiei
Proiecte nerealizate	Dirijabilul Ciolkovski Rusia crucișător cu aer
Dirigibile ale Imperiului Rus (1908-1916)	Instruire Lebădă Merlin Vultur auriu Porumbel Şoim Zmeu Pescăruş Vultur Kiev Kobcik Şoim Albatros Aster Condor Petrel Gigant Cernomor
Dirijabile ale URSS (1920-1947)	Albatros o stea roșie VI octombrie Chimist cauciuc din Moscova URSS V-4 (Komsomolskaya Pravda) URSS V-1 URSS V-2 (Smolny) URSS V-3 (Steaua Roșie) URSS V-5 URSS V-6 (Osoaviakhim) URSS V-7 (Chelyuskinets) URSS V-7 bis URSS V-8 URSS V-10 URSS V-12 Victorie URSS V-12 bis (patriot)
Dirijabile ale Rusiei (din 1991)	Au-29 Au-30 Au-35 AV-1 Aerostatică-01 Aerostatice-02 Dirijabilul hibrid al lui Filimonov