Существует мнение, что дирижабли — это архаичный вид транспорта. Но на самом деле это не так. Современные аппараты легче воздуха и действительно по многим качествам конкурируют с самолетами и вертолетами. Во-первых, дирижабли в состоянии поднять в воздух и транспортировать груз любого веса и любых габаритов. И это дешевле, чем использовать для тех же задач самолеты с вертолетами. Во-вторых, они обеспечивают намного большую безопасность. В последнее время аварии грузовых и пассажирских самолетов стали особенно частыми, а в случае с дирижаблями даже отключение всех двигателей сразу не заставит упасть аппарат на землю камнем: постепенное остывание газа и большая площадь самого летательного аппарата решают эту проблему.
Далее, для дирижабля не требуется разгоночная площадка и вообще какие-то особенные условия для старта, как у вертолета, только, по подсчетам специалистов, применение дирижаблей для тех же целей в 20—30 раз дешевле. То же можно сказать и о посадочной площадке — ею может быть хоть палуба корабля, хоть поляна в лесу. Таким образом, и проблема особых аэродромов оказывается не такой большой.
Итак, что же представляет из себя дирижабль? Это летательный аппарат легче воздуха, являющийся комбинацией аэростата с двигателем и системой управления ориентацией, благодаря которой дирижабль может двигаться в любом направлении независимо от направления воздушных потоков.
Принцип действия таков: поскольку дирижабль является летательным аппаратом легче воздуха, то он будет «плавать» в воздухе за счёт выталкивающей силы, если его средняя плотность равна плотности атмосферы. Обычно, оболочка классического дирижабля наполняется газом легче воздуха (водородом, гелием), при этом грузоподъёмность дирижабля пропорциональна внутреннему объёму оболочки с учётом массы конструкции.
В конструкции дирижабля всегда предусмотрена оболочка для размещения газа легче воздуха. На ранних дирижаблях весь газ помещали в оболочке с единым объёмом и простой стенкой из промасленной или лакированной ткани. Впоследствии оболочки стали делать из прорезиненной ткани или других (синтетических) материалов однослойными или многослойными для предотвращения утечек газа и увеличения их срока службы, а объём газа внутри оболочки стали разделять на отсеки — баллоны. В настоящее время перспективным считается применение стеклопластика для изготовления оболочки дирижабля.
Самые первые дирижабли приводились в движение паровым двигателем или мускульной силой. В 1880-х годах были применены электродвигатели. С 1890-х стали широко применяться двигатели внутреннего сгорания.
Изобретателем дирижабля считается Жан Батист Мари Шарль Мёнье. Дирижабль Мёнье должен был быть сделан в форме эллипсоида. Управляемость должна была быть осуществлена с помощью трех пропеллеров, вращаемых вручную усилиями 80 человек. Проект Менье оказался по тем временам гениальным и… невыполнимым, так как он на добрую сотню лет опережал технические возможности своего века. Чтобы уменьшить сопротивление при движении в воздухе, Менье предложил сделать оболочку дирижабля не круглой, а вытянутой, веретенообразной. Эта форма дирижаблей, ставшая впоследствии классической, существует и поныне.
Детально проанализировав изменение давления газа и напряжения в оболочках, Мёнье нашел способ поддерживать их на постоянном уровне. Чтобы в полете дирижабль не терял свою обтекаемую форму и упругость конструкции, Менье предложил поместить внутри оболочки еще одну, небольшую, наподобие пустого прорезиненного мешка, — так называемый баллонет, чтобы, накачивая его воздухом, восполнять утечку газа. Менье придумал и другие конструктивные усовершенствования, в том числе и способ крепления гондолы к сетке. Но, пожалуй, наиболее важной была идея создать тягу не с помощью парусов и крыльев, как это пытались делать воздухоплаватели, а с помощью воздушного винта. Большой пропеллер, напоминающий ветряную мельницу, с установленными под углом лопастями, по мнению Менье, должен был, вращаясь и отбрасывая воздух назад, толкать аэростат вперед.
Конструктор Жиффар позаимствовал идеи у Мёнье ещё в 1780 году, но первый полёт его дирижабль совершил уже после смерти Жиффара — через 70 лет! Столько времени потребовалось, чтобы человечество изобрело первый паровой двигатель.
Следующий первый полностью управляемый свободный полёт на французском военном дирижабле с электрическим двигателем был совершён в 1884 году. Длина дирижабля составила 52 метра, за 23 минуты он пролетел расстояние в 8 километров.
Эти аппараты были недолговечны и чрезвычайно непрочны. Дирижабли стали общественным транспортом лишь через двадцать лет, когда изобрели двигатель внутреннего сгорания, такого же типа, как на современных машинах.
19 октября 1901 года французский воздухоплаватель Альберто Сантос-Дюмон облетел со скоростью чуть более 20 км/час Эйфелеву башню на своём аппарате Сантос-Дюмон № 6. Тогда это посчитали чудачеством, однако именно эта модель дирижабля на несколько десятилетий стала одним из самых передовых транспортных средств.
Эра расцвета дирижаблей пришлась на 20-30-е годы XX века. Дирижабли оснащались авиационными и, реже, дизельными двигателями.
В полёте классический дирижабль обычно управляется одним или двумя пилотами, причём первый пилот в основном поддерживает заданный курс аппарата, а второй пилот непрерывно следит за изменением угла тангажа аппарата и вручную с помощью штурвала либо стабилизирует его положение, либо изменяет угол тангажа по команде командира. Набор высоты и снижение производят, наклоняя дирижабль рулями высоты или поворотом мотогондол — движители тогда тянут его вверх или вниз.
По конструкции дирижабли подразделяются на три основных типа: мягкий, полужёсткий и жёсткий.
В дирижаблях мягкого и полужёсткого типа оболочка для несущего газа мягкая. Она приобретает требуемую форму и относительную жёсткость только после закачки в неё несущего газа под определённым давлением. Дирижабли полужёсткого типа отличаются наличием в нижней части оболочки металлической фермы. В жёстких дирижаблях неизменяемость внешней формы обеспечивалась металлическим или деревянным каркасом, обтянутым тканью, а газ находился внутри жёсткого каркаса в мешках (баллонах) из газонепроницаемой материи.
Жёсткие дирижабли имели ряд недостатков, вытекавших из особенностей их конструкции: например, спуск на неподготовленную площадку без помощи людей на земле был чрезвычайно труден, и стоянка жёсткого дирижабля на подобной площадке, как правило, заканчивалась аварией, так как хрупкий каркас при более-менее сильном ветре неминуемо разрушался, ремонт каркаса и замена его отдельных частей требовали значительного времени и опытного персонала, поэтому стоимость жёстких дирижаблей была очень высока.
Жёсткие дирижабли могли переносить больше груза, чем первые самолёты, и это положение сохранялось в течение многих десятилетий.
Конструкция таких дирижаблей и их развитие связаны с именем немецкого графа Фердинанда фон Цеппелина. Немецкий офицер граф Фердинанд фон Цеппелин, побывав в Америке во время Гражданской войны в США, заинтересовался аэростатами, которыми противники пользовались для ведения воздушной разведки. Поднявшись в воздух, покоренный полетом над рекой Миссисипи, он навсегда связал свою жизнь с воздухоплаванием. С тех пор слова «дирижабль» и «цеппелин» стали синонимами. Граф фон Цеппелин мечтал сделать дирижабли транспортом будущего — комфортабельными воздушными лайнерами, могучими перевозчиками грузов. Он считал, что огромные дирижабли могут способствовать и достижению военной мощи Германии.
Двадцать лет потратил Цеппелин, чтобы сделать достойную модель дирижабля. И в 1906 году он построил усовершенствованный дирижабль, который заинтересовал военных. С этого момента граф Цеппелин ушел в отставку и занялся разработкой и конструированием дирижаблей. Создав компанию по строительству дирижаблей, граф обрел известность, его называли «Величайшим немцем XX века». «Цеппелины» отличались огромными размерами и по форме напоминали сигару.
Во время полётов дирижаблей осуществлялась перевозка почты. На конвертах обычно ставились оттиски специальных почтовых штемпелей, а ряд государств даже выпустили почтовые марки, предназначенные специально для оплаты почты, перевозимой дирижаблями. Первая в Европе воздушная пассажирская линия Фридрихсхафен — Дюссельдорф, по которой курсировал дирижабль «Германия», была открыта в 1910 году.
Во время Первой мировой войны немецкие вооруженные силы использовали «цеппелины» для разведки на территории врага и бомбардировок. В отличие от аэропланов (роль бомбардировщиков выполняли легкие разведывательные самолеты, пилоты которых брали с собой несколько небольших бомб), дирижабли в начале мировой войны уже были грозной силой.
Наиболее мощными воздухоплавательными державами были Россия, имевшая в Петербурге более двух десятков аппаратов, и Германия, обладавшая 18 дирижаблями.
Первые дирижабли не могли приземляться вертикально, как вертолёты — это было осуществимо только при полном отсутствии ветра. В реальных условиях для посадки такого дирижабля требовалось, чтобы находящиеся на земле люди подобрали сброшенные с разных точек дирижабля канаты и привязали их к подходящим наземным объектам; затем дирижабль можно было подтянуть к земле.
Наиболее же удобный и безопасный способ посадки (особенно для больших дирижаблей) — причаливание к специальным мачтам. С вершины причальной мачты сбрасывают канат, который прокладывают по земле по ветру. Дирижабль подходит к мачте с подветренной стороны, и с его носа также сбрасывают канат. Люди на земле связывают эти два каната, и затем лебёдкой дирижабль подтягивают к мачте — его нос фиксируется в стыковочном гнезде. Причаленный дирижабль может свободно вращаться вокруг мачты, как флюгер. Стыковочный узел может двигаться по мачте вверх-вниз — это позволяет опустить дирижабль ближе к земле для погрузки/разгрузки и посадки/высадки пассажиров.
Когда-то, чтобы завести дирижабль в ангар при сильном ветре, требовались усилия до 200 человек.
Однако, вертикальная посадка дирижабля всё же возможна. Для этого в его состав была введена система управления подъёмной силой, в которой может использоваться аэродинамическая подъёмная сила оболочки, а также это достигается путём сжатия атмосферного воздуха и хранения его в баллонетах внутри оболочки или выпуска его из баллонетов. Кроме того, в состав оболочки обязательно включаются газовые (для несущего газа) предохранительные клапаны (для предупреждения разрыва оболочки из-за увеличения растягивающих оболочку сил при увеличении высоты полёта и при увеличении в ней температуры), а также предохранительные воздушные клапаны на воздушных баллонетах.
Путешествие в дирижабле отличалось от полетов в современном самолете.
Представьте себя на борту дирижабля «Гинденбурга», который по длине в три раза превосходил современный аэробус, а по высоте был равен 13-этажному зданию.
Вам отводят не кресло, а целую каюту с кроватью и туалетом. При взлёте не нужно пристегивать ремни. Можно стоять в каюте, прогуливаться по салону или палубе, смотреть в окна. В ресторане — столы , сервированные серебряными приборами и фарфоровой посудой. В салоне был даже небольшой рояль. Все эти помещения находились в огромном «салоне» дирижабля, рассчитанном на 50 пассажиров. Дирижабль «Гинденбург» был оборудован намного роскошнее, чем воздушные суда, когда-либо существовавшие до него. Это был настоящий летающий дворец, где богатая клиентура могла наслаждаться комфортом во время перелета из Европы в Америку.
Одним из самых больших врагов «цеппелинов» была непогода.
Из двадцати четырёх построенных дирижаблей восемь вышли из строя из-за непогоды. Тем не менее, в Германии по-прежнему верили в надежность «цеппелинов» и продолжали их производство.
Создатели дирижаблей, пренебрегая элементарными мерами безопасности, наполняли их небезопасным, но дешёвым водородом вместо инертного, но дорогого и малодоступного гелия.
В мае 1937 года произошла катастрофа, потрясшая весь мир.
Дирижабль «Гинденбург» уже причалил к мачте в Лейкхерсте, как неожиданно в хвостовой части показались небольшие языки пламени. От них взорвался водород, находившийся в отсеках, и дирижабль охватил огонь. Погибло 25 человек. Кинохроника катастрофы продолжительностью в 34 секунды — именно столько времени прошло с момента возгорания дирижабля до его падения на землю — была показана в разных странах мира.
Активная эксплуатация дирижаблей была прекращена. Эпоха гигантских дирижаблей, длившаяся более 30 лет, закончилась.
И только в последние годы производство дирижаблей начало носить более или менее широкий характер. Да и то их использование откатилось примерно на тот же уровень, с которого все и начиналось, — более для развлечения и для экспериментов, чем для серьезного массового использования.
Новые аппараты теперь не являются игрушкой ветра, который несет их туда, куда дует сам. Современные дирижабли, которые могут развивать скорость до 200 км/ч (то есть до 55 м/с), способны противостоять очень сильному ветру, даже штормовому. А если учесть, что штормы случаются не так уж и часто, то применение дирижаблей вполне оправданно.
Проблема газа, которым наполняют оболочку дирижабля, стоит давно, и попытки ее решения многочисленны. Ведь основными газами, использовавшиеся для этого, традиционно являлись водород и гелий. Но водород опасен (вспомним катастрофу на «Гинденбурге»), а гелий дорог и редок. Альтернативное решение было найдено в использовании нагретого воздуха, с чего и начиналось применение аэростатов. Такие аппараты называются термодирижаблями, или тепловыми дирижаблями
Появление в небе дирижабля в наше время — явление нечастое, и поэтому он сразу обращает на себя внимание. Применение дирижаблей и — в несколько более ограниченных масштабах — аэростатов в современной жизни разнообразно. В первую очередь, это своеобразный спорт и научные наблюдения. Огромные возможности предоставляет использование такой техники в Арктике. Еще в 1931 году, когда оболочки дирижаблей наполнялись опасным водородом, на Север была отправлена интернациональная экспедиция, результаты которой один из ее участников, Р. Л. Самойлович, оценил таким образом: «За 106 часов арктического полета дирижабль проделал такую работу, которую при нормальных экспедициях на ледоколах можно выполнить лишь в 2-3 года упорного настойчивого труда».
Для ученых дирижабли — это настоящий клад. Дирижабли помогают метеослужбам, геологам, нефтяникам… Их можно применять как альтернативу непомерно дорогим спутникам, естественно, на низкой орбите — от 10 до 20 километров над землей.
Сейчас полеты на дирижаблях, как, впрочем, и сами дирижабли, стоят недешево. Отчасти это объясняется тем, что они, все еще являются редкостью и экзотическим явлением, особенно у нас в стране. Это одна из причин популярности таких летательных аппаратов у крупных предпринимателей. Говорят, летать на дирижаблях стало даже престижнее, чем плавать на собственной яхте.
Возможно, воздухотехника станет популярным видом пассажирского транспорта. А начиналось все с фантастических идей, в которые никто не верил. Конечно, развитие воздухоплавания не обходилось без отдельных промахов и даже катастроф. Но все же аэронавтика не умерла. И в наше время появляется все больше и больше сторонников этого вида воздушного транспорта и его разнообразного использования.
Источники:
http://ru.science.wikia.com
http://ru.wikipedia.org
http://www.sciential.ru
http://zateevo.ru