Дирижабль что это такое
Дирижабль
Дирижабль (от французского «управляемый») — управляемое воздушное судно, снабженное силовой установкой и способное передвигаться в заданном направлении со значительной скоростью в большом диапазоне высот.
Дирижабль является наиболее совершенным аппаратом для воздухоплавания, ведь его конструкция позволяет устранить главный недостаток воздушного шара — зависимость от движения воздушных потоков. Запатентовал его в 1852 г. французский изобретатель Анри Жиффар. А в конце XIX в. немецкий граф Фердинанд фон Цеппелин создал дирижабль с жестким корпусом. С тех пор дирижабли такой конструкции носят название цеппелины.
Как устроен дирижабль?
Корпус у дирижабля мягкой конструкции целиком наполняется легким газом. В жестком дирижабле газ содержится внутри корпуса в специальных емкостях, изготовленных из газонепроницаемой ткани. Первые дирижабли наполняли взрывоопасным газом, а сейчас используют безопасный инертный газ гелий, который примерно в 7 раз легче воздуха. У дирижаблей мягкой конструкции для оболочки используют специальные прочные и легкие газонепроницаемые ткани, а у дирижаблей жесткой конструкции могут быть использованы легкие металлы.
Кабина экипажа (гондола) крепится к днищу корпуса. Здесь размещаются члены экипажа, механизмы управления, двигатели и т. п. У пассажирских дирижаблей рядом с кабиной экипажа расположен пассажирский салон с каютами.
Двигатели дирижабля могут не только находиться в гондоле, но и крепиться на выносных фермах. Двигатель передает усилие винту (пропеллеру). В зависимости от конструкции, вращаясь, винт либо «толкает» аппарат вперед, либо «тянет» его за собой.
Гигантский дирижабль-рекордсмен
Мягкая конструкция
В наши дни по-прежнему популярны дирижабли мягкой конструкции. Наравне с воздушными шарами они служат на благо науки и используются в спортивных соревнованиях.
На жестком каркасе
Дирижабли жесткой конструкции, корпус которых представляет собой металлический каркас с натянутой оболочкой, в последние годы вступают в конкуренцию с самолетами. Они экологичнее в эксплуатации и производят большое впечатление на пассажиров.
Когда, зачем и почему вернутся дирижабли
Короткая предыстория
6 мая 1937 года самый большой дирижабль в мире, «Гинденбург», сгорел при посадке на американской авиабазе Лейкхерст.
Трагедия была ужасной, в ней погибло 36 человек (35, находившихся на борту и еще один из находившихся на земле) из 97 пассажиров и членов экипажа.
На земле «Гинденбург» ждали – его встречали множество фотографов, кинокамера, а несколько радиостанций вели прямой репортаж о его приземлении – в итоге, о катастрофе сообщили в прямом эфире, а кадры с гибелью «Гинденбурга» разлетелись по всей планете.
Этот день принято считать концом дирижаблестроения (что, строго говоря, неверно), причем принято добавлять к этому, что именно жуткая катастрофа считавшегося самым надежным и лучшим из всех дирижаблей на тот момент доказала бесперспективность этого пути.
Не станем рушить легенду и рассказывать о том, чем хороши были дирижабли, например, во время второй мировой войны, заметим лишь, что вовсе не беда «Гинденбурга» стала причиной того, что поток денег в дирижаблестроении к тому моменту иссяк.
Гибель «Гинденбурга», жуткая картина, потрясшая мир.
Все-таки главным заказчиком воздушных судов в те времена была армия, и с начала ХХ века винтовая авиация составляла серьезную конкуренцию дирижаблям. Вот только во времена первой мировой войны самолеты не могли ничем воспрепятствовать дирижаблям – при всем «удобстве» относительно медленных и довольно крупных «мишеней» – их нечем было поражать. А вот дирижабли доказали, даже при отсутствии средств и технологий бомбометания, свою ударную мощь и свое полное доминирование в воздухе.
К 1937 году ситуация в воздухе радикально изменилась – теперь уже дирижаблям нечего было противопоставить юркой и быстрой винтовой авиации – и об их технологии надолго забыли, переключившись на создание самолетов, а позже и вертолетов, и «все деньги мира», в первую очередь, деньги военных ведомств, отныне закачивались именно в эти виды воздушного транспорта.
Чем хороши дирижабли?
Ситуация с финансированием построек дирижаблей, вложений в НИОКР и вниманием бизнеса и общества с 1937, в общем-то, остается без изменений. Хотя конструкторскую мысль под сукно не положить, и изобретателей не извести.
Благо, с момента «заката эры дирижаблей» прошло очень много лет, и технический прогресс не стоял на месте.
Современный дирижабль способен не только приземляться, но и приводняться.
Говоря о современных разработках в области дирижаблестроения, корректнее было бы употреблять не слово «дирижабль», а слово «гибрид», но «гибрид» в наши дни применим к невероятно большому спектру предметов и явлений, поэтому мы ограничимся старым добрым словом «дирижабль», держа в уме, однако, то, что мы будем обсуждать летательный аппарат, совмещающий в себе функции собственно дирижабля, самолета и вертолета и использующий легкий газ в качестве подъемной силы.
Современные дирижабли способны развивать крейсерскую скорость в 150-200 км/час, намного дольше, по сравнению с другими летательными аппаратами, оставаться в воздухе и преодолевать без посадки довольно большие расстояния.
При этом такие аппараты способны перемещать довольно большое количество груза с весьма низкой, по сравнению с другими летательными аппаратами, стоимостью тонно-километра.
AerosCraft, от слов к делу: 14-тонный прототип воздушного грузовичка. Велика вероятность, что команда Игоря Пастернака в весьма недалеком будущем выполнит свою задачу и создаст 66-тонник (так в планах).
Обсуждаемые сегодня конструкции грузовых дирижаблей способны нести 60-120 тонн груза (сопоставимы с крупнейшими из самолетов), но наверняка, рано или поздно встанет вопрос об увеличении тоннажа перемещаемых грузов.
Дирижабли – наверное, самый безопасный из летательных аппаратов, даже в случае утечки газа (попадания ракеты, например) он не обрушится на землю, а медленно опустится. А взрывоопасный водород в их оболочке (именно это привело к крушению «Гинденбурга») давно заменен инертным и безопасным гелием. Добавим, что использование самых современных методов навигации и авионики вообще делает дирижабль чуть ли не неуязвимым.
Дирижабль не привязан к инфраструктуре – ему не нужен аэропорт, доставку грузов он осуществляет от склада к складу, что приводит к очень значительному снижению (логисты поймут) стоимости работ с грузом за счет отсутствия множества работ, характерных для перемещения грузов самолетами.
Наконец (что важно в наше время), дирижабль – экологичен. Даже самые огромные из дирижаблей в проекте имеют четыре дизельных двигателя, выхлоп которых сильно меньше любого из авиационных двигателей, а большие размеры дирижабля прямо-таки «провоцируют» на установку на их поверхностях солнечных батарей и использование электромоторов.
Конечно, дирижабли имеют свои недостатки, которые, простите за банальность, вытекают из их достоинств.
Российский проект «Атлант». По нашему скромному мнению команда Геннадия Вербы способна создать воздушный грузовик в описанный в статье параметрах.
Во-первых, это воздушное судно очень больших размеров (просто представьте себе: на подъем 1 кг груза требуется примерно 1 м/кб газа), а отсюда – большая парусность, большое встречное сопротивление воздуха и относительно большие (с футбольное поле) площадки для приземления.
Дирижабль значительно лучше чувствует себя в воздухе, чем на земле; для обслуживания таких гигантов требуются ангары невероятных размеров и довольно своеобразная инфраструктура, которой пока мы не располагаем.
Баланс плюсов и минусов, однако, как представляется сейчас, явно в пользу дирижаблей.
Добить тему можно и еще одним плюсом: дирижабли столетней давности, времен своего «господства», приземляться не умели. Для посадки упомянутого «Гинденбурга» требовались мускульные усилия нескольких сотен людей (экипаж сбрасывал вниз веревки, и морпехи армии США притягивали его к земле и привязывали – поэтому пассажирские дирижабли совершали рейсы от одной военной базы до другой). Небоскребы, увенчанные шпилями, мода на которые пришлась на 20-30 г.г. ХХ века – тоже не архитектурная прихоть: предполагалось, что шпили – это причальные мачты для дирижаблей, а верхние этажи небоскребов – вокзалы. К одному из современных дирижаблей прилагается «комплект» в виде автомашины «Урал» с выдвижной «антенной» — причальной мачтой. По замыслу, автомобиль должен сопровождать дирижабль и обеспечивать его «посадку».
Детище концерна Локхид-Мартин, поучаствовавшее в военно-логистических операциях в Афганистане.
Впрочем, сейчас решение найдено, за счет сжатия гелия дирижабли могут свободно совершать посадку в удобной для них точке, что делает процесс погрузочно-разгрузочных работ быстрым, дешевым и комфортным.
Наверное, обзор современных возможностей дирижаблей будет не полон, если не сказать о возможности использовании дирижаблей-беспилотников или, как минимум, о комбинированном управлении ими.
Почему они не летают?
Дирижабли, однако, не летают. Отчасти (в небольшой степени) потому, что не хватает денег на НИОКР, и многие замечательные конструкторские бюро выдают прекрасные проекты, но работа над узлами и компонентами «в материале» затруднена.
Иными словами, рисковать деньгами пока никто не готов (хотя время от времени мы слышим очень громкие заявления о том, что та или иная структура или тот или иной магнат вот прямо сейчас срочно занялись темой дирижаблей и они скоро заполнят небо).
Впрочем, есть и субъективный фактор, который куда как существеннее, чем вышеописанный объективный, а правильнее будет сказать – вытекает из него.
Все знаковые преобразования отраслей случались, когда кто-то отважный, на свой страх и риск, начинает просто делать (граф Фердинанд фон Цеппелин – тому пример), и в итоге у него что-то получается.
Один из вариантов круизных дирижаблей, или дирижаблей-яхт.
Получается, впрочем, не всегда (а процесс получения иногда долгий, и в процессе надо что-то есть), и рисковать буквально всем, всей жизнью, готовы нынче немногие.
Поэтому большинство людей «в теме», отличные инженеры, проводят жизнь в ожидании «золотой табакерки» — когда кто-то из влиятельных вельмож обратит свой светлый и благосклонный взор на носителя знаний и молвит что-то вроде: «Подкуй мне блоху, Левша. Вот тебе золотая табакерка и мелочь на расходы».
Поэтому среди носителей знаний так модна тема постройки чего-то уникального в одном экземпляре, и так часты челобитные в адреса условных шойгу или рогозина с описанием того, как их, шойгу-рогозиных, наградит да и просто полюбит верховное существо, когда они отрапортуют, что проблема доставки чего-то, все равно, чего, в Арктику – решена.
Надо сказать, что вельможи иногда оправдывают ожидания, выступая с трибун, и ожидающим табакерки кажется, что еще немного – и…
Но ожидания, можно сказать, ожидаемо не сбываются. И не сбудутся.
Где дирижабли нужны?
Так как применений для дирижаблей – великое множество, мы в рамках этой статьи удержимся от их перечисления и назовем только два возможных варианта реализации программ по постройке и применению дирижаблей.
Впрочем, совершенно любой житель Земли вправе предложить свою версию их использования (очень надеемся, что хоть чем-то обоснованную).
Дирижабль-яхта от уже знакомого нам AerosCraft.
Итак, хит-парад и ТОП-2 возможных вариантов применения, встречайте:
В самом деле, это может быть невероятно красиво: только представьте себе комфортабельный воздушный корабль, плывущий над планетой, который способен доставить тебя в любую точку Земли. В отличии от морской яхты, воздушная не ограничена совершенно ничем, а мощная подъемная сила в состоянии обеспечить расположение на борту любого, в физическом измещении, предмета, от рояля до бассейна.
Красиво? Конечно. Стоит деньги вкладывать? Ну, скорее всего – да, если мы говорим о тех, у кого они есть и кто тратит значительно большие суммы на собственные круизные лайнеры, которые традиция велит именовать яхтами.
Перспективно? Скорее да, чем нет, но все-таки, скорее всего, воздушные яхты – это второй этап и номер 2 нашего хит-парада, потому что они станут интересны, а их безопасность (что очень важно) очевидна после реализации проекта, который в нашем хит-параде занимает лидирующую строку.
1. ВОЗДУШНЫЕ ГРУЗОВИЧКИ
Много общаясь с логистами, занятыми магистральными перевозками, мы приходим к выводу, что требования к воздушному грузовичку могли бы выглядеть следующим образом:
Все версии грузовых дирижаблей предусматривают люк внутри для выгрузки части груза без приземления. И практически все конструкции предполагают наличие крана внутри.
Что изменится в мире с их появлением? Давайте попробуем разобраться на примере. Допустим, на примере доставки 1 кг почтового груза (посылки от Алиэкспресс все получают, верно?) по маршруту, например, Пекин – Москва.
По скорости: вроде бы самолет – отлично, 6-7 часов. Но надо учитывать, что надо еще привезти груз в аэропорт, консолидировать, загрузить, а на месте прибытия повторить эти действия в обратном порядке (есть еще и таможня, ну, да она всегда есть и всегда будет есть, поэтому её мы в расчеты не берем). Логисты считают, что самолетный маршрут – это около 3-х суток, что называется, от порога до порога, и они правы, хотя это весьма оптимистичная оценка.
Железная дорога предлагает сегодня скорые грузовые поезда, которые доставят груз по этому маршруту за 8-10 суток. С учетом дешевизны перевозки потеря во времени в сравнении с авиа выглядит оправданно.
Пару лет назад компания Амазон показала концепт дирижабля-дрононосца: внутри дирижабля находится распределительный склад, откуда вылетают дроны, несущие посылки. Доставив посылку, дрон догоняет дирижабль и возвращается за следующей посылкой. Концепция обсуждалась у нас в стране, возможно, она обсуждалась громко и за океаном её услышали, а скорее всего, хорошие идеи просто носятся в воздухе.
Дирижабли способны преодолеть указанный маршрут за 70-80 часов, то есть уложиться в те же 3-4 суток, что и авиация, потому что им не нужен аэропорт и операции по погрузке/разгрузке, они, как мы говорили уже выше, путешествуют не от аэропорта к аэропорту, а от склада к складу.
Ну, хорошо, есть еще амортизация и окупаемость, а также стоимость владения транспортным средством.
С этой точки зрения тоже получаем сопоставимые величины: стоимость постройки авиалайнера и дирижабля примерно одинаковы, а если мы станем говорить о серийном выпуске узлов и материалов для «воздушных грузовичков», то она, наверное, заметно снизится.
Правда, остается вопрос наземной инфраструктуры: дирижаблям нужны места, где они смогут проходить свое ТО, с несколько «экзотическими» опциями (вроде заправки гелием), но, понятно, «подтягивание» инфраструктуры под требования логистики – вопрос времени.
Сколько нужно будет подобных «воздушных грузовичков»? Думаем, довольно много. Не два и не пять. Скорее – несколько тысяч, особенно учитывая, сколько на планете труднодоступных мест – это и Арктика, и джунгли Амазонки, и просторы Африки – собственно, любая недосягаемая или труднодоступная точка на планете может стать досягаемой и доступной. То есть, речь может идти о тысячах или даже десятках тысяч таких машин.
Желаем успеха командам дирижаблестроителей, которые, вопреки обстоятельствам, строят будущее.
Известно выражение о том, что 80% мировых богатств сосредоточено в стомильной береговой зоне – это совершенно верное утверждение, но сосредоточены они в береговой зоне потому, что мировой океан – лучший из известных транспортных путей.
Возможно, воздушный океан – ничуть не худшая магистраль, надо разве что подойти к его освоению с правильным средством.
P.S. Современные дирижабли — тема, о которой сложно рассказывать коротко, потому что можно (наверное, и нужно) много и подробно писать о современных материалах, управлении, конструкции, формах, газах, условиях эксплуатации, юридических аспектах использования этих «воздушных китов» и много о чем еще, поэтому в этом разговоре точку ставить рано (наверное, её нельзя будет поставить никогда), значит — ставим запятую и — продолжим этот разговор, обязательно.
Автор: Александр Иванов
Облачные серверы от Маклауд быстрые и безопасные.
Зарегистрируйтесь по ссылке выше или кликнув на баннер и получите 10% скидку на первый месяц аренды сервера любой конфигурации!
Дирижабли: что это такое и почему их до сих пор используют
Изобретенные более 150 лет назад, дирижабли продолжают бороздить воздушные пространства. Почему же они до сих пор не покинули историческую арену? Выясняем!
Человечество всегда стремилось вверх, к небесам, но необходимые технологические знания для этого появились не так давно. В истории воздухоплавания видное место занимают дирижабли, которые сегодня утратили былую популярность, но полтора века назад они казались настоящим чудом инженерной мысли.
Дирижабли относятся к категории транспорта «легче воздуха». Существует всего два вида плавающих воздушных судов этого типа: воздушный шар и дирижабль. Прообразом дирижабля стал сферический воздушный шар, впервые успешно запущенный братьями Монгольфье в 1783 году. Воздушный шар — безмоторное судно, которое может подниматься над землей, но корректировать его курс по горизонтали невозможно. Дирижабль — это управляемый корабль, который может не только подниматься вверх, но также маневрировать в любом направлении против ветра, пассажиры при этом находятся в гондоле, подвешенной под шаром.
Существует три типа дирижаблей:
Устройство дирижабля (схематично)
Форма оболочки поддерживается за счет регулирования внутреннего давления гелия внутри нее. Внутри пузыря находятся одна или несколько воздушных ячеек/воздушных шаров, называемых баллонетами. Они заполнены воздухом (в отличие от остальной части пузыря, который заполнен гелием) и прикреплены к бокам или дну дирижабля. Баллонеты расширяются и сжимаются, чтобы компенсировать изменения объема гелия из-за перемены температуры и высоты полета. Пилот имеет прямое управление баллонетами через воздушные клапаны.
Носовой конус служит двум целям: обеспечивает точку крепления опоры для швартовки и добавляет жесткости носу, который сталкивается с наибольшими динамическими нагрузками давления в полете). На земле надувной дирижабль крепится к неподвижному столбу, называемому причальной мачтой. Закрепленный дирижабль может свободно перемещаться вокруг мачты при изменении ветра.
Немного истории
Дирижабль, первое воздушное судно с двигательной и рулевой системами, был изобретен французским инженером Анри Жиффаром, который в 1852 году прикрепил маленький паровой двигатель к огромному пропеллеру и пронесся по воздуху семнадцать миль с максимальной скоростью около 9 км/час.
Однако только после изобретения бензинового двигателя в 1896 году стало возможным строительство более «удобных» дирижаблей. В 1898 году бразилец Альберто Сантос-Дюмон был первым, кто построил и запустил воздушный корабль на бензиновом топливе. Прибыв в Париж в 1897 году, он совершил несколько полетов на бесплатных воздушных шарах, а также приобрел моторизованный трехколесный велосипед. Ему пришла в голову идея объединить двигатель Де Диона, который приводил в движение его трехколесный велосипед, с воздушным шаром, в результате чего получилось 14 небольших дирижаблей, которые работали на бензине. Его дирижабль №1 впервые взлетел в воздух 18 сентября 1898 года.
Летом 1908 года армия США провела испытания дирижабля «Болдуин». Томас Болдуин был назначен правительством Соединенных Штатов руководить строительством всех воздушных судов. Первый правительственный дирижабль он построил в 1908 году.
Американский изобретатель Томас Болдуин построил 53-футовый дирижабль «Калифорнийская Стрела». Он выиграл гонку протяженностью в одну милю в октябре 1904 года на Всемирной выставке в Сент-Луисе с Роем Кнабеншью за штурвалом. В 1908 году Болдуин продал корпусу связи армии США усовершенствованный дирижабль, оснащенный 20-сильным двигателем Кертисса. Эта машина, получившая название SC-1, была первым в армии самолетом с двигателем.
Цепеллин
Цеппелинами назывались дирижабли с внутренним каркасом, изобретенные графом Фердинандом фон Цеппелином. Первый дирижабль с жесткой основой взлетел 3 ноября 1897 года и был спроектирован Дэвидом Шварцем. Его каркас и наружная крышка были сделаны из алюминия. Приводимый в действие 12-сильным газовым двигателем Daimler, соединенным с тремя пропеллерами, он успешно взлетел на привязном испытании в Темплхофе под Берлином, Германия, однако потерпел крушение.
В 1900 году немецкий военный офицер Фердинанд Цеппелин изобрел жесткий каркасный дирижабль, который стал известен как Цеппелин. 2 июля 1900 года близ Боденского озера в Германии дирижабль «Цеппелин» совершил полет.
Покрытый тканью корабль, который был прототипом многих последующих моделей, имел алюминиевую конструкцию, семнадцать водородных элементов и два 15-сильных двигателя внутреннего сгорания Daimler, каждый из которых вращал два винта. Он был около 128 м. в длину и 11,5 м. в диаметре. Во время своего первого подъема он пролетел около 3,7 мили за 17 минут и достиг высоты 400 м.
В 1908 году Фердинанд Цеппелин основал Фонд Фридрихсхафена (The Zeppelin Foundation) для развития аэронавигации и производства дирижаблей.
Успешное использование Германией Цеппелина в военных разведывательных миссиях подтолкнуло британский Королевский флот к созданию собственных дирижаблей. Вместо того чтобы дублировать конструкцию немецкого жесткого дирижабля, англичане изготовили несколько небольших мягких воздушных судов. Эти дирижабли использовались для успешного обнаружения немецких подводных лодок и были классифицированы как «британские дирижабли класса В».
Закат Цепеллинов
В 1920-е и 1930-е годы Великобритания, Германия и Штаты сосредоточились на разработке больших жестких пассажирских дирижаблей. Но США отличились тем, что для подъема своих воздушных судов в основном использовали гелий. Но залежей этого газа было не так много и он был довольно дорогим, но зато не таким огнеопасным, как водород. Из-за затрат, связанных с добычей, Соединенные Штаты запретили экспорт гелия в другие страны, а Германия и Великобритания продолжали полагаться на более летучий газообразный водород. Некоторые из пассажирских дирижаблей, использующих водород вместо гелия, потерпели катастрофу, и из-за таких потерь расцвет этого вида транспорта резко прекратился.
Катастрофа Гинденбурга
3 мая 1937 года дирижабль «Гинденбург», построенный за 5 лет в нацистской Германии, покинул Франкфурт и отправился через Атлантику на военно-морскую авиабазу Лейкхерст в штате Нью-Джерси. На тот момент он был самым большим в мире — почти 250 метров в длину и более 40 в диаметре. Чтобы поднять в воздух такую махину, требовалось 200 тыс. кубических метров водорода. Он перевозил 36 пассажиров и экипаж из 61 человека. При попытке пришвартоваться в Лейкхерсте, дирижабль внезапно вспыхнул, быстро опустился к Земле, где его корпус за считанные секунды выгорел дотла. В трагедии погибли 36 человек, большинство выживших получили серьезные ранения. Пассажирские перевозки быстро вышли из моды после катастрофы «Гинденбурга», и ни один жесткий дирижабль не пережил Второй мировой войны.
Как обстоят дела сегодня
После подобного рода трагедий многие западные страны сосредоточили свое внимание на мягком дирижабле как на научном/военном транспорте. Наблюдение с воздуха стало наиболее распространенным и успешным способом применения дирижабля. В 1940-х и 50-х годах их использовали в качестве радиолокационных станций раннего предупреждения для торговых флотов вдоль восточного побережья Соединенных Штатов. Они также до сих пор применяются в научном мониторинге и экспериментах.
Дирижабль требует наличия большой команды, особенно на земле. Пилоты должны уметь управлять самолетом или вертолетом и пройти специальную подготовку в пилотировании дирижаблей. По состоянию на 1995 год, в мире насчитывалось всего около 30 активных пилотов дирижаблей. Многие дирижабли требуют круглосуточного наблюдения. Оболочка и балласт проверяются каждый час для того, чтобы убедиться, что поддерживается правильное равновесие.