Реферат на тему: История дирижаблестроения и становление аэростатики как уки

Введение

Дирижабль (от фр. dirigeable - управляемый) - летательный аппарат легче воздуха, аэростат с движителем, благодаря которому дирижабль может двигаться независимо от направления воздушных потоков.

С давних времен человечеством владела мысль о свободном полете в воздушном океане, который манил своей безбрежностью и величием. В преданиях многих народов бережно хранятся легенды о дерзких попытках смельчаков подняться над Землей. Для достижения этой цели людям пришлось преодолеть долгий и тернистый путь, полный неудач и свершений.

За 250 лет до нашей эры великий Архимед открыл путь к полетам на воздушных шарах. Но только во второй половине ХVII века удалось создать воздушный шар, пригодный для практического использования. Аппарат легче воздуха, перемещающийся в воздушном океане по воле ветра и воздушных течений, назвали аэростатом. Поддерживается он в воздухе благодаря подъемной силе газа, заключенного в его оболочке.

5 июня 1783 г. во французском городе Виделон-лез-Анноне братья Жозеф Мишель и Жак Этьен Монгольфье демонстрировали полет построенного ими шара. Оболочка объемом около 600 куб. м. покоилась на решетчатой раме, сплетенной из лозы. Рама устанавливалась на подмостки, под которыми был разведен костер из мокрой соломы. Горячий влажный воздух наполнял оболочку. После того, как отпустили удерживающие ее веревки, она устремилась вверх. Полет продолжался всего 10 минут. За это время шар пролетел два с небольшим километра.

Рисунки аэростатических запусков во Франции

Академия наук Франции решила повторить опыт братьев Монгольфье в Париже. Подготовку к нему поручили физику Шарлю. Он использовал для наполнения шара не горячий воздух, а открытый в 1766 г. водород, обладавший малым удельным весом. 27 августа 1783 г. на Марсовом поле Парижа состоялся старт, Шар быстро набрал высоту и скрылся из глаз. Пролетев 24 километра, он упал на землю из-за разрыва оболочки.

В дальнейшем шары, наполняемые горячим воздухом, получили название монгольфьеров, а водородом - шарльеров.

Возможность полета была доказана. Оставалось выяснить, насколько это безопасно для человеческого организма. В то время многие считали, что любое живое существо, поднявшееся под облака, даже на небольшую высоту, непременно задохнется. Поэтому в первое воздушное путешествие на монгольфьере, отправили верных и безотказных друзей человека. 19 сентября 1783 г. со двора Версальского дворца впервые в истории в воздух были подняты живые существа. Эта честь выпала на долю барана, петуха и утки. Они опустились на землю в полном здравии. Затем приступили к тренировочным подъемам людей на привязных аэростатах. И только после основательной подготовки 21 ноября 1783 г. в пригороде Парижа был дан старт монгольфьеру с экипажем, в состав которого входили два человека - Пилатр де Розье и д'Арланд.

Шло время, аэростаты совершенствовались, позволяя совершать все более сложные перелеты. В начале января 1785 г. француз Бланшар и англичанин Джеффрис на шарльере перелетели из Дувра в Кале. Покорив пролив Па-де-Кале за 2,5 часа, они первыми проделали воздушное путешествие между островной Англией и континентальной Европой.

Русский посол во Франции князь Барятинский регулярно сообщал императрице Екатерине II об успехах воздухоплавания. К ним он прилагал собственноручные зарисовки увиденного. Однако императрица к этому делу интереса не проявила. Она даже не разрешила Бланшару приехать в 1786 г. в Россию для демонстрационных полетов. Екатерина II просила передать ему, что "...здесь не занимаются сею или другою подобною аэроманиею, да и всякие опыты оной яко бесплодные и ненужные у нас совершенно затруднены". Такой взгляд царской особы на воздухоплавание привел к тому, что россияне впервые увидели полет на воздушном шаре только в следующем столетии.

20 июня 1803 г. в Петербурге в присутствии императорской фамилии Александра I и большого стечения зрителей состоялся показательный полет француза Ж. Гарнерена. В сентябре того же года воздушный шар поднялся и в Московское небо.

С развитием науки и техники аэростаты стали привлекать для решения широкого круга задач. Они использовались в военном деле, применялись для изучения атмосферы, проведения метеорологических, физических, астрономических наблюдений.

Но все же аэростаты не отвечали главной цели воздухоплавания - служить средством сообщения они не могли. Для этого необходим был управляемый аэростат, или дирижабль. Попытки управления полетом аэростата с помощью весел, парусов, как это было с кораблями на морских просторах, успеха не принесли. Стало очевидным, что для управляемого полета аэростат необходимо снабдить движителем иного рода.

Впервые это удалось сделать французскому инженеру Анри Жиффару. 24 сентября 1852 г. поднялся в воздух его дирижабль. Он имел объем 2500 куб. м., был оснащен паровым двигателем мощностью 3 л. с. и развивал скорость около 10 км/ч. Паровые машины тех лет имели малую мощность при большой массе и были непригодны для практического использования на воздушных судах. В первом полете Жиффар не смог вернуться к месту старта. Сила ветра превышала скромные возможности его двигателя! Расцвет дирижаблестроения начался с появлением надежных, легких и достаточно мощных двигателей внутреннего сгорания и пришелся на начало нашего века.

Развитие дирижаблей шло по трем конструктивным направлениям: мягкие, полужесткие, жесткие.

В дирижаблях мягкой схемы корпусом служит оболочка, выполненная из ткани с малой газопроницаемостью. Постоянство формы оболочки достигается избыточным давлением газа, наполняющего ее и создающего подъемную силу, а также баллонетами, которые представляют собой мягкие воздушные емкости, расположенные внутри корпуса. С помощью системы клапанов, позволяющих либо нагнетать в баллонеты воздух, либо стравливать его в атмосферу, внутри корпуса поддерживается постоянное избыточное давление. Если бы этого не было, то находящийся внутри оболочки газ под влиянием внешних факторов - изменения атмосферного давления при подъеме или спуске дирижабля, температуры окружающего воздуха - менял бы свой объем. Уменьшение объема газа приводит к тому, что корпус теряет свою форму. Как правило, это оканчивается катастрофой.

Жесткие элементы конструкции - стабилизатор, киль, гондола - крепятся к оболочке с помощью пришитых или приклеенных к ней "лап" и соединяющих строп.

Как каждая инженерная конструкция, дирижабли мягкой схемы имеют свои достоинства и недостатки. Последние достаточно серьезны: повреждение оболочки или отказ вентилятора, нагнетающего воздух в баллонеты, приводят к катастрофам, Основным же преимуществом является большая весовая отдача.

Мягкая схема ограничивает размеры дирижабля, что, впрочем, обуславливает относительную легкость сборочно-разборочных и транспортных операций.

Дирижабли мягкой схемы строились многими воздухоплавателями. Наиболее удачной оказалась конструкция немецкого майора Августа фон Парсеваля. Его дирижабль поднялся в воздух 26 мая 1906 г. С тех пор дирижабли мягкой схемы иногда называют "парсевалями".

Зависимость формы корпуса от атмосферных факторов в дирижаблях мягкой схемы была уменьшена введением в конструкцию жесткой килевой фермы, которая, проходя от носа до кормы по низу корпуса, значительно повышает его жесткость в продольном направлении. Так появились дирижабли полужесткой схемы.

В дирижаблях этой схемы корпусом также служит оболочка с малой газопроницаемостью. Необходимы им и баллонеты. Наличие фермы позволяет крепить к ней элементы дирижабля и размещать внутри нее часть оборудования. Дирижабли полужесткой схемы отличаются более крупными размерами.

Полужесткая схема была разработана французским инженером Жюйо, управляющим сахарными заводами братьев Лебоди. Постройка дирижабля финансировалась владельцами заводов. Поэтому, не совсем справедливо, такую схему дирижаблей называют "лебоди". Первый полет дирижабля состоялся 13 ноября 1902 г.

В дирижаблях жесткой схемы корпус набран из поперечных (шпангоутов) и продольных (стрингеров) силовых элементов, обтянутых снаружи тканью, которая предназначается только для придания дирижаблю надлежащей аэродинамической формы. Поэтому никаких требований по газопроницаемости к ней не предъявляется. Баллонеты в этой схеме не нужны, т. к. неизменность формы обеспечивается силовым каркасом. Несущий газ помещается в отдельных емкостях внутри корпуса. Там же устанавливаются практически все агрегаты корабля, для обслуживания которых "предусматриваются служебные проходы.

Единственный недостаток такой схемы заключается в том, что металлическая конструкция каркаса уменьшает вес полезной нагрузки. Именно жесткая схема сделала дирижабль настоящим кораблем, способным плыть в воздушном океане подобно морским лайнерам. Создателем таких дирижаблей был выдающийся немецкий инженер и организатор их производства генерал граф Фердинанд фон Цеппелин. Его первый воздушный корабль поднялся в воздух 2 июля 1900 г. С тех пор за дирижаблями жесткой схемы закрепилось название "цеппелин".

Интересно отметить, что сам Цеппелин, прекрасно понимая преимущества жесткой схемы, отдавал должное дирижаблям и других конструкций. Он говорил, что "один тип судна не исключает другого. Важно лишь, чтобы они были как можно лучше разработаны, а дефекты исправлены в интересах всего человечества и культуры". Дальнейшее развитие дирижаблестроения подтвердило справедливость его слов.

Как это часто случается, новое достижение инженерной мысли послужило, в первую очередь, не расцвету культуры, а прямо противоположным целям. Впервые в боевых действиях дирижабли были использованы итальянцами в 1911 - 1912 гг. во время войны с Турцией. С их помощью проводились разведывательные операции и наносились бомбовые удары. Во время первой мировой войны безусловным лидером в области дирижаблестроения была Германия. За годы войны было построено: в Великобритании - 10 дирижаблей, в Италии - 7, во Франции - 1, в США - 6. Кайзеровская Германия построила около 76 дирижаблей, из них 63 цеппелина и 9 конструкции профессора Шютте-Ланца с деревянным каркасом. Россия использовала три летательных аппарата "Черномор" английского производства. Германия вступила в войну с тремя дирижаблями: L3, L4, L5.

Всего на германских цеппелинах было совершено 1210 боевых вылета. Из 75 боевых кораблей потеряны за годы войны в результате боевых действий 52: уничтожено с экипажем 19, 33 вследствие обстрела или аварий захвачено англичанами после приземления. К концу войны у Германии оставалось всего 7 дирижаблей. Немцы широко использовали цеппелины для бомбардировок Англии. Первый налёт состоялся 15 января 1915 г. Согласно директиве командования дирижабли должны начинать бомбардировку с Букингемского дворца и правительственных резиденций, затем шла очередь военных фабрик и жилых кварталов. В один из ночных налётов дирижабль L-22 (объёмом 36000 м³) взял на борт 24 бомбы по 50 кг, 2 бомбы по 100 кг и 2 по 300 кг. На подлёте к Йорку огромная сигара попалась в лучи прожекторов и была сбита огнём зенитных орудий. Большую опасность дирижаблям стала представлять истребительная авиация. Так 31 января 1916 г. английскими самолётами над морем были сбиты сразу 9 цеппелинов. Чтобы спастись от истребителей и зениток дирижабли поднимались на высоты до 5 км, где экипаж страдал от низких температур и нехватки кислорода.

Вследствие постоянно увеличивающихся защитных мер врага цеппелины для фронта строились двух размеров, типа "L 50" и "L 70".

Главными отличительными особенностями "L 50" были: пять двигателей, каждый 260 л.с., которые могли развивать достаточную скорость даже в разреженных высоких атмосферных слоях; четыре пропеллера (два задних двигателя присоединялись к одному пропеллеру); центральный проход, длина судна 196.5 м; ширина 23.9 м; объем газа 55 000 куб. м; скорость 30 м/с (приблизительно 110 км/час); взлётный вес 38 тонн. Тип "L 70": семь двигателей, каждый по 260 л.с.; шесть пропеллеров; центральный проход, длина судна 211.5 м; самый большой диаметр 23.9 м; объем газа 62 000 куб. м; скорость, 35 м/с (130 км/час); взлётный вес 43 тонны.

"L 50" имел команду из 21 человека, и "L 70" из 25. Экипаж состоял из: 1 командир, 1 офицер - наблюдатель, 1 квартирмейстер, 1 главный инженер, 2 такелажника (старшина-сигнальщик), 2 человека на механизмах балансировки (боцманы), 2 моториста (младшие офицеры) на каждый двигатель, 1 рулевой, 1 телеграфист, и 1 телеграфист для беспроволочного телеграфа. Названия должностей не случайны, дирижабли входили в состав кайзеровского морского флота.

Дирижабли несли два станковых пулемёта, и позже 20 мм пушки. Боезапас состоял из зажигательных бомб весом 11,4 кг, и фугасно-осколочных бомб весом по 50, 100, и 300 кг.

Дирижабли использовались германской армией для морской разведки. В начале войны гидросамолётов ещё не существовало. Позднее дирижабли смогли подниматься на высоту 6 000 метров, что было недоступно для аэропланов.

Дирижабль сопровождает эскадру боевых кораблей Германии

Базы воздушных кораблей были размещены как можно ближе к побережью, и имели достаточную площадь для взлёта и приземления; но они должны были находиться достаточно глубоко на суше, чтобы устранить опасность неожиданного нападения с моря. Флот имел следующие базы дирижаблей на побережье Северного моря: Nordholz под Cuxhaven, Ahlhorn под Oldenburg, Wittmundshaven (East Friesland), Tondern (Schleswig-Holstein). База Hage, к югу от Norderney, была брошена.

В январе 1918, когда вследствие спонтанного самовозгорания одного из дирижаблей в Ahlhorn, огонь взрывом распространился на соседние ангары, и четыре "Цеппелина" и один "Шютте-Ланц" были потеряны. Все ангары, кроме одного, были приведены в негодность. После этого германский флот имел только 9 воздушных кораблей в своём распоряжении. С осени 1917 строительство дирижаблей было ограничено, потому что материал, необходимый для строительства дирижаблей был необходим для более перспективных аэропланов. С этой даты заказывался только один дирижабль в месяц.

Оглавление

- 1. Введение.3

- Дирежаблестроение в СССР

- Работы Циалковского

- История Zeppelin

- Аэростаты на службе науки

- Современные дирижабли

- Перспективы современного развития дирижаблестроения

- 8. Заключение...26

- 9. Список литературы..28

Заключение

Популярность аэростатов и дирижаблей в последнее время стала расти. Летательные аппараты легче воздуха начали обретать новую жизнь. Эра воздухоплавания начиналась с фантастических идей, в которые никто не верил, и продолжается по сей день, но уже с осознанием перспективности этого направления науки.

К своему первому полету человечество шло по двум основным направлениям. Одно связано с созданием аэродинамической подъемной силы для поддержания самого летающего объекта в воздухе, в другом - используется аэростатический принцип, физический смысл которого заключен в разности плотностей воздуха, окружающего тело, и газа, которым наполнена его оболочка. Другими словами, в основе этого принципа лежит закон Архимеда, открытый еще в 250 г. до н.э. Но, несмотря на кажущуюся сегодня простоту и очевидность этого закона, понадобилось более 1500 лет, чтобы осуществить первый свободный подъем человека в воздух. Аэростатическая техника начала завоевывать все новые и новые позиции - поначалу она служила для экспериментальных полетов, спортивных мероприятий и развлечений, а затем для науки, промышленности и военных целей. Сейчас аэростатика со ее богатым опытом заняла свою достойную нишу в человеческой жизнедеятельности. Воздухотехника стала популярным видом пассажирского транспорта. В наше время появляется все больше сторонников такого вида летательных аппаратов и его разнообразного использования. Это объясняется не только тем, что совершенствуются технологии производства, материалы и топливо, но и тем, что аэростатическая техника решает многие вопросы, связанные с экологией и в целом с антропогенным влиянием на планету.

Прототип военного беспилотного дирижабля High Altitude Airship

Дирежаблестроение прошло путь от вычурных идей энтузиастов, через золотой век бурного роста и почти фанатичного увлечения этими удивительными машинами, до полного забвения и почти через столетие вернулось к новым горизонтам своего применения, которые эти исполинские машины обязательно завоюют благодаря улучшенным материалам, перспективным задачам и новым областям применения этих летающих крепостей. Недаром футуристы начала века не представляли будущее без дирижаблей. Эти огромные и в тоже время невесомые гиганты всегда привлекали человеческое внимание не только своими размерами, но и потрясали воображение грацией и торжеством инженерной мысли.