В. А. Обухович, С. П. Кульбака. Дирижабли на войне. Чапаев.ру - биография Чапаева
Фильм Фото Документы и карты Д. Фурманов. "Чапаев" Статьи Видео Анекдоты Чапаев в культуре Книги Ссылки
Биография.
Евгения Чапаева. "Мой неизвестный Чапаев"
Владимир Дайнес. Чапаев.
загрузка...
Статьи

Наши друзья

Крылья России

Искатели - все серии

Броня России

В. А. Обухович, С. П. Кульбака   Дирижабли на войне
Конструктивные типы дирижаблей

Начиная разговор об управляемом воздухоплавании начала XX века, есть смысл рассказать об основных конструктивных типах дирижаблей, так как далее будут встречаться понятия, о которых читателю полезно знать уже сейчас.

Дирижабль, или управляемый аэростат, или воздушный корабль — это воздухоплавательный аппарат легче воздуха, в котором вес конструкции и полезного груза поддерживаются в воздухе благодаря подъемной силе газа, заключенного в его корпусе. В кормовой (хвостовой) части корпуса устанавливается горизонтальное и вертикальное оперение. Оно обычно состоит из расположенных крест-накрест неподвижных плоскостей — горизонтальных стабилизаторов и вертикальных килей, к которым прикреплены подвижные рулевые поверхности — горизонтальные (рули высоты или глубины) и вертикальные (рули направления). В нижней части корпуса расположены одна или несколько гондол, в которых размещаются команда и пассажиры, моторы, вооружение, балласт и прочее снаряжение.

По конструкции дирижабли можно разделить на 3 основных типа: мягкие (нежесткие), полужесткие и жесткие или, как их еще называют, дирижабли мягкой (нежесткой), полужесткой и жесткой систем. Принципиальные отличия одного типа от другого заключаются в особенностях конструктивного исполнения оболочки, газовых баллонов и устройств для поддержания внешней формы дирижабля, а также в технических решениях, обеспечивающих крепление жестких элементов и равномерное распределение нагрузки по оболочке.

Основное отличие дирижаблей нежесткой и полужесткой систем от жестких состоит в том, что у первых корпус изготавливается из ткани с малой газонепроницаемостью, которая непосредственно наполняется газом и является для него оболочкой. У жестких дирижаблей корпус образует пространственное жесткое сооружение, так называемый каркас, из дюралевых, стальных или деревянных силовых элементов, обтянутых снаружи тканью. При этом газ содержится в специальных отдельных газовых баллонах (называемых также газовыми мешками, газовыми камерами или газовместилищами), выполненных из ткани с малой газонепроницаемостью. В начале XX столетия в качестве материала для изготовления газовместилищ применялся бодрюш, который делали из слепой кишки крупного рогатого скота, а бодрюшированная ткань состояла из нескольких слоев бодрюша, наклеенного на матерчатую подкладку, затем ткань пропитывалась лаком. Матерчатой подкладкой служил сначала шелк, потом перешли на хлопчатобумажную ткань.

Газовые баллоны помещались внутрь корпуса дирижабля, поэтому непосредственно с наружной оболочкой газ не соприкасался. Так как наружная обтяжка каркаса предназначена только для обеспечения аэродинамической обтекаемости жесткого дирижабля, к ней не предъявляется требование малой газопроницаемости.

Отличие дирижабля полужесткой системы от нежесткой заключается в том, что у первого в нижней килевой части оболочки, вдоль всего корпуса, проходит жесткая металлическая ферма (килевая ферма). Она изготавливается из стальных или дюралюминиевых труб и служит для размещения в ней горючего, балласта и прочего снаряжения, а также в качестве хода сообщения вдоль всего дирижабля: К килевой ферме крепятся мотогондолы и гондола управления. Ферма, проходящая обычно от носа дирижабля до кормы, существенно повышает жесткость оболочки в продольном направлении. Спереди эта ферма переходит в носовое усиление, которое повышает сопротивляемость оболочки аэродинамическим нагрузкам, действующим на ее носовую часть. В хвостовой части дирижабля с килевой фермой иногда стыкуется кормовое усиление.

Во время полета неизменяемость внешней формы под действием сил аэродинамического сопротивления и изменений условий окружающей воздушной среды в нежестком и полужестком дирижаблях достигается за счет того, что газ находится в оболочке под некоторым избыточным давлением, так называемым сверхдавлением. Баллонеты — это мягкие емкости, расположенные внутри оболочки, в которые нагнетается воздух, позволяют постоянно поддерживать избыточное давление в оболочке. Благодаря сверхдавлению газа корпус дирижабля приобретает определенную сопротивляемость в продольном и поперечном направлениях, обеспечивающую неизменяемость внешней формы оболочки. Баллонеты наполняются воздухом с помощью вентиляторов, имеющих привод от бортового источника энергии, либо с помощью воздухоулавливателя, установленного за воздушным винтом.

В жестких дирижаблях сверхдавление газа может быть значительно меньшим, чем в полужестких. Это объясняется тем, что необходимость в поддержании сверхдавления отсутствует, так как неизменяемость внешней формы обеспечивается наличием каркаса; баллонетов для воздуха нет, но зато газовые баллоны могут внутри каркаса изменять свой объем, увеличивая или уменьшая его в зависимости от изменения объема содержащегося в них газа. Обтягивающая каркас жесткого дирижабля ткань не обязана сохранять газ, как это требуется от тканей оболочек нежестких и полужестких дирижаблей, поэтому обтяжка жесткого воздушного корабля может быть значительно более легкой по сравнению с тканью, идущей на изготовление оболочек дирижаблей других систем.

Деление дирижаблей на 3 типа — не вполне удачно, потому что некоторые из современных конструкций только с натяжкой могут быть отнесены к одному из этих типов, занимая как бы промежуточное положение между двумя из них. Мы все же оставим это деление как прочно утвердившееся в мировой литературе.

Основы конструкции дирижаблей рассмотрим на примере дирижаблей нежесткой системы, которая содержит все принципиальные составляющие этого типа воздушных транспортных средств. Они строились обычно небольшого и реже среднего объема. Дирижабль этой системы состоял из корпуса-оболочки и прикрепленной к оболочке при помощи системы подвески гондолы с винтомоторной установкой. В корме оболочки располагалось оперение: горизонтальные и вертикальные неподвижные плоскости с прикрепленными к ним при помощи шарниров рулями высоты и рулями направления. От рулей в гондолу к штурвалам шли тросы управления.

Внутри оболочки размещались баллонеты для воздуха. На поверхности оболочки устанавливались клапаны, которые служили для выпуска из нее части газа. Клапаны могли быть автоматическими (предохранительными) — они находились обычно в нижней части оболочки, ближе к корме, и были рассчитаны на открывание при повышении внутри оболочки сверхдавления газа выше определенной нормы, допускаемой запасом прочности ткани оболочки. Вторая группа клапанов (управляемые) служила для маневрирования. Они располагались наверху или сбоку в передней или средней части оболочки дирижабля. Маневровые клапаны открывались с помощью каната, проходившего внутри оболочки. Пилот пользовался этими клапанами при необходимости выпустить часть газа с целью уменьшения высоты полета в том случае, когда динамический спуск по какой-либо причине был нежелателен или невозможен.

При подъеме дирижабля, вследствие уменьшения атмосферного давления, а также из-за нагрева солнцем, газ в оболочке стремится увеличить свой объем, и если сверхдавление превышает уровень, на который отрегулированы предохранительные клапаны, то они автоматически открывались и выпускали соответствующее количество газа. Предохранительные клапаны обычно размещали в корме для того, чтобы выходящий из оболочки газ не соприкасался с горячими деталями двигателей, что могло бы вызвать воспламенение. Кроме газовых клапанов в оболочке имелись еще и клапаны для выпуска воздуха из баллонетов. Пружины предохранительных воздушных клапанов рассчитывались на несколько меньшее давление, чем у газовых клапанов, для того чтобы воздух из баллонетов выходил раньше, чем газ из оболочки.

При увеличении внешнего давления (по мере спуска) или при понижении температуры окружающей среды газ в оболочке стремится к уменьшению своего объема для сохранения неизменяемости внешней формы и для поддержания определенного сверхдавления газа в оболочке, в баллонеты с помощью вентиляторов нагнеталось необходимое количество воздуха. Он поступал из вентилятора в баллонеты по шлангам. При наличии двух и более баллонетов воздух в них подавался через клапаны по индивидуальным шлангам, а его распределение между баллонетами регулировал пилот. На случай отказа вентилятора была предусмотрена установка сзади воздушного винта специального воздухоулавливателя, посредством которого струя воздуха направлялась в баллонеты.

При расширении газа внутри оболочки воздух из баллонетов уходил через клапаны в атмосферу, а опорожненные баллонеты ложились в нижней части оболочки. Если дирижабль при подъеме превышал рассчитанную для него (по емкости баллонетов) предельную высоту, т. е. продолжал подъем и после того, как весь воздух из баллонетов был стравлен в атмосферу, то открывались предохранительные клапаны, которые сбрасывали в атмосферу часть несущего газа. Однако при спуске баллонеты не могли уже возместить связанные с этим потери газа; оболочка дирижабля теряла упругость с того момента, как баллонеты полностью заполнялись воздухом; при дальнейшем спуске на оболочке образовывались складки и впадины (так называемые «ложки»), значительно уменьшавшие скорость полета и даже делавшие невозможным управление дирижаблем.

Полученный путем теоретических расчетов объем баллонетов обычно был несколько преувеличен. Это делалось для того, чтобы, во-первых, парировать увеличение сверхдавления, которое могло возникнуть при несанкционированном подъеме в интенсивных восходящих потоках воздуха. Во-вторых, могло случиться и так, что на заданной высоте потолка температура воздуха окажется не ниже, а выше, чем температура в более низких слоях воздуха, тогда газ увеличит свой объем и частично выйдет через клапаны, а баллонеты при спуске дирижабля не смогут компенсировать потерю сверхдавления и неизменность внешней формы оболочки. И наконец, в-третьих, пилот должен был иметь возможность летать на предельных высотах, обладая при этом некоторым запасом сверхдавления в оболочке.

При этом следует оговориться, что значительное увеличение объема баллонетов сверх теоретического является нежелательным, так как это приводит к увеличению веса баллонетов и тем самым уменьшает полезную нагрузку, которая может быть взята на борт дирижабля. В дирижаблях системы «Парсеваль» наличие двух баллонетов и клапанов для распределения подачи воздуха позволяло пользоваться ими для динамического управления дирижаблем по высоте во время полета, для чего задний баллонет наполнялся воздухом больше, чем передний, и для спуска — наоборот.

На носу дирижабля устанавливалось носовое усиление, состоящее из деревянных или металлических реек, изогнутых по форме раскроя носовой части оболочки (по меридианам) и вдетых в карманы, которые пришивались или приклеивались к носовой части оболочки. Носовое усиление, развитое к носовой точке, служило также и для причаливания дирижабля к посадочной мачте. В кормовой и носовой частях оболочки имелись матерчатые пояски, или «лапы», от которых свободно свисали веревки — «поясные», предназначенные для удержания дирижабля обслуживающей командой.

Обычно в верхней части оболочки размещалось разрывное полотнище, вклеенное в оболочку. От него через внутреннюю часть оболочки в гондолу шла «разрывная вожжа», или веревка, с помощью которой можно было разорвать оболочку, чтобы быстро выпустить из нее газ в случае аварии. Разрывных полотнищ устанавливали чаще всего 2, и они размещались по обеим сторонам оболочки, иногда одно полотнище в носовой части, другое — в кормовой.

В дирижаблях нежесткой системы, объемом свыше 5000 куб. м, внутри газового пространства, а также и внутри баллонетов устанавливали вертикальные перегородки — матерчатые диафрагмы, имеющие форму сферических сегментов и делящие дирижабль на отсеки. Эти диафрагмы служили для уменьшения эффекта «переливания» газа в оболочке и воздуха в баллонетах, что всегда происходило при дифференте (особенно быстром) продольной оси дирижабля. Кроме того, при нарушении герметичности (пробоине) одного из отсеков оболочки наличие в ней перегородок способствовало сохранению газа в остальных отсеках и тем самым увеличивало шансы на благополучное приземление. Перегородки внутри газового пространства обычно устанавливали на дирижаблях нежесткой системы среднего и большого объема. Перегородки в баллонетах ставились и на дирижаблях небольшого объема (меньше 5000 куб. м), особенно в том случае, если баллонетов было не 2, а только 1. В случае разделения газового пространства вертикальными диафрагмами на несколько отсеков, в каждом обычно помещали отдельный баллонет. Это обстоятельство значительно утяжеляло вес всей системы, усложняло управление дирижаблем и явилось одной из причин того, что дирижабли большего объема нежесткой системы не строились.

Оперение нежестких дирижаблей, как уже указывал ось, располагалось в кормовой части оболочки и состояло чаще всего из четырех неподвижных плоскостей (горизонтальных и вертикальных) и присоединенных к ним рулей высоты и направления. На некоторых дирижаблях на верхней части оболочки устанавливалась только одна вертикальная плоскость без руля. Иногда дирижабли совсем не имели верхней вертикальной плоскости. В управляемых аэростатах ранних конструкций неподвижные и подвижные части оперения часто размещались отдельно друг от друга. Оперение не всегда находилось в корме дирижабля, иногда оно устанавливалось на передней половине оболочки или же монтировалось к гондоле. Например, на дирижаблях «Клеман-Байяр» и на некоторых других употреблялось газовое оперение — матерчатые наполненные газом мешки цилиндрической формы крепились к кормовой части оболочки. Однако эффективность такого оперения была невелика.

На ранних типах нежестких дирижаблей использовали гондолы длиной почти в половину длины оболочки, и даже больше. Преимущество такого варианта (по сравнению с короткой гондолой) заключалось в том, что помещавшийся там груз, а также вес самой гондолы могли быть более равномерно распределены по длине оболочке. Основной недостаток длинных гондол — значительное аэродинамическое сопротивление и большой вес. Это заставило конструкторов стремиться к установке коротких гондол. Все гондолы более поздних нежестких дирижаблей имеют небольшую по сравнению с оболочкой длину.

Обладая простотой изготовления, хорошей весовой отдачей и удобством транспортировки, нежесткие дирижабли имеют один серьезный недостаток — они небезопасны во время полетов на скоростях свыше 100 км/ч. При этом требуется значительное сверхдавление несущего газа для поддержания формы оболочки при восприятии аэродинамических сил и моментов. Решение этой задачи сопряжено со значительным возрастанием мощности силовой установки, применением более прочной (и соответственно более тяжелой) оболочки, что приводит к ухудшению такого важного показателя, как весовая отдача дирижабля. Дирижабли, имеющие скорость менее 100 км/ч, обладают ограниченной областью применения, так как в большей степени зависит от метеоусловий.

У нежестких дирижаблей проблема подвески гондолы к оболочке удовлетворительно не разрешена ни в одной из существовавших до сих пор конструкций. Наличие горизонтальных составляющих натяжения в подвеске заставляет поддерживать в оболочке нежесткого дирижабля некоторое сверхдавление, необходимость в котором вызывается также и отсутствием достаточной жесткости носового усиления. Значительное лобовое сопротивление, вызываемое подвеской гондолы, существенно снижает скорость дирижабля.

Дирижабли полужесткой системы появились в результате стремления ввести между гондолой и оболочкой особый промежуточный конструктивный элемент — киль, который бы препятствовал деформации оболочки и вместе с тем воспринимал горизонтальные составляющие натяжения от подвески. В полужестком дирижабле киль является основным силовым элементом конструкции. Пространственная металлическая килевая ферма воспринимает изгибающие и крутящие моменты, возникающие от различного вида нагрузок, действующих на дирижабль.

Килевая ферма присоединяется к оболочке посредством внутренней подвески, которая состоит из набора продольных поясов, пришитых к оболочке, и тросов, связывающих эти пояса с узлами фермы. К килевой ферме крепится гондола управления, пассажирская гондола, двигатели. В хвостовой части на ферме и кормовом усилении смонтированы горизонтальное оперение с рулем высоты и нижний киль с рулем направления. Верхний киль присоединяется с помощью тросов непосредственно к оболочке. В килевой ферме размещаются основные системы, агрегаты и оборудование дирижабля. В ней также расположен коридор от переднего носового усиления к кормовому, обеспечивающий проход из гондолы управления ко всем жизненно важным агрегатам и системам дирижабля.

Вес одного кубического метра корпуса мягких дирижаблей составляет 0,2-0,26 кг, а полужестких — 0,35-0,48 кг. Существенный недостаток мягких и полужестких дирижаблей состоит в том, что газовая оболочка непосредственно подвергается всем механическим воздействиям и влиянию метеоусловий. Нагрев несущего газа солнечными лучами и последующее его охлаждение приводят к дополнительным деформациям оболочки, расчет которых чрезвычайно труден. Быстрая утечка находящегося под избыточным давлением несущего газа при повреждениях оболочки является серьезным препятствием для перехода к большим объемам оболочек.

Основу дирижабля жесткой конструкции представляет жесткий каркас, воспринимающий все аэростатические, аэродинамические, массовые и инерционные нагрузки. Каркас состоит из ряда шпангоутов — поперечных ферм в форме правильного многоугольника, соединенных по вершинам продольными силовыми балками — стрингерами.

Шпангоуты подразделяются на главные, которые воспринимают основную долю сосредоточенных нагрузок, и вспомогательные. Для повышения жесткости каркаса все вершины главных шпангоутов расчаливаются хордовыми и радиальными (проходящими через центр шпангоута) тросами. Диагональными тросовыми расчалками подкрепляются также клетки, образованные соседними шпангоутами и стрингерами. Каркас обтянут мягкой обшивкой. Несущий газ содержится в изолированных газовых баллонах, расположенных между главными шпангоутами. Аэростатическая подъемная сила газа передается на каркас посредством сети, охватывающей газовые баллоны. Каждый газовый баллон снабжен автоматическим предохранительным клапаном. Имеются также маневровые газовые клапаны. Для организованного отвода газа, сбрасываемого через клапаны, предусмотрены газовые шахты. Непосредственно к каркасу крепятся гондолы, двигатели, горизонтальные и вертикальные стабилизаторы с рулями высоты и направления и другие жесткие элементы. В нижней части корпуса расположен коридор, служащий для прохода из гондолы управления в служебные помещения дирижабля, а также для доступа ко всем жизненно важным агрегатам и системам дирижабля с целью их осмотра, а при необходимости и ремонта в полете.

<< Назад   Вперёд>>   Просмотров: 3081




Ударная сила все серии

Автомобили в погонах
Наша кнопка:
Все права на публикуемые графические и текстовые материалы принадлежат их владельцам.
e-mail: chapaev.site[волкодав]gmail.com
Rambler's Top100
X