Циолковский

ДИРИЖАБЛЬ ЦИОЛКОВСКОГО

Исключительно смелой и дерзновенной была новаторская работа К. Э. Циолковского в области воздухоплавания.

«Наука знает в своем развитии не мало мужественных людей, которые умели ломать старое и создавать новое, несмотря ни на какие препятствия, вопреки всему. Такие мужи науки, как Палилей, Дарвин и многие другие, общеизвестны…

Бывает и так, что новые пути науки и техники прокладывают иногда не общеизвестные в науке люди, а совершенно неизвестные в научном мире люди, простые люди, практики, новаторы дела» (Сталин).

Эти замечательные слова товарища Сталина, сказанные им на приеме в Кремле работников высшей школы, как нельзя более относятся к Циолковскому — этому передовому мужу науки и техники.

Константин Эдуардович великолепно понимал, что покорение воздуха — величайшая идея человечества. Одно дело передвигаться по земле с помощью тех или иных средств сообщения и другое — преодолевать воздушные пространства на дирижаблях и самолетах.

Путешествие по железной дороге на большое расстояние требует затраты значительного количества времени, не говоря уже о таких не всегда доступных районах, как Крайний Север, где железнодорожное сообщение, вследствие тяжелых климатических условий, очень трудно осуществить. Возможности дирижабля, так же как и самолета, неизмеримо богаче: дирижабли и самолеты пересекают моря, океаны, горные массивы и ледяные пустыни суровой Арктики, со скоростями, в несколько раз превышающими скорости наземных средств сообщения.

Циолковский еще в начальный период своей изобретательской деятельности, когда аэропланов еще не существовало, отчетливо представлял себе ту выдающуюся роль, которую призван сыграть воздушный транспорт в деле освоения новых районов и сближения многочисленных народов, населяющих земной шар.

Уже в 1896 году К. Э. Циолковский опубликовал проект дирижабля, оболочка которого изготовлена из гофрированного (волнистого) металла, что дает возможность менять объем воздушного корабля в полете.

Чтобы лучше уяснить себе совершенство этой системы дирижабля, предложенной Циолковским, изложим вкратце принцип полета аэростата, независимо от того, управляемый он или нет.

Всякий аэростат держится в воздухе потому, что его собственный вес не превышает веса вытесняемого воздуха (закон Архимеда).

Возьмем для примера обыкновенный сферический аэростат (воздушный шар). Если вес его равен весу воздуха, равновеликого его объему, то аэростат будет все время находиться на одной высоте; если же вес его меньше веса воздуха, равновеликого его объему, — аэростат начнет подниматься вверх.

Чтобы плавающий в воздухе аэростат был легким, надо, чтобы удельный вес находящегося в его оболочке газа был меньше удельного веса воздуха. Наиболее подходящим газом для наполнения аэростатов всех видов и систем является безопасный в пожарном отношении гелий. Затем идут водород и почти не применяемый у нас в настоящее время светильный газ.

Благодаря легкому газу оболочка аэростата испытывает внутреннее давление, которое противостоит давлению атмосферы.

Таким образом, внутреннее давление, превышая внешнее, обеспечивает оболочке аэростата возможность постоянно сохранять правильную форму. Однако разность между этими давлениями, называемая сверхдавлением, как правило, не должна быть больше предельной величины; в противном случае оболочка не выдержат и лопнет, что неизбежно приведет к катастрофе.

Основываясь на этих общих законах, Константин Эдуардович и разрабатывал проект своего цельнометаллического гофрированного дирижабля, рассчитанного на 40 человек.

Объем такого дирижабля, согласно данным проекта, равен 23 576 кубическим метрам, длина—120 метрам, высота— 20 метрам и скорость — примерно 30 метрам в секунду; нос и корма его имеют коническую и притом совершенно симметричную форму; в качестве материала для оболочки предусмотрен волнистый металл.

Спрашивается: какое преимущество имеет гофрированная оболочка перед обыкновенной матерчатой или металлической оболочкой? Преимущество гофрированной оболочки состоит в том, что она может менять свой объем. Дирижабль снабжен 22 газовыми баллонами, наполняемыми водородом (в то время, когда Константин Эдуардович работал над этим проектом, о возможности технического применения гелия ничего не было известно). Общая подъемная сила воздушного корабля—28218 килограммов, объем оболочки изменяется при помощи специальной стягивающей системы, состоящей из 80 деревянных блоков и 80 тросов.

К стягивающей системе идет передача от одноименного ступенчатого вала, вращаемого бензиновым или газовым мотором. Стягивающий ступенчатый вал, снабженный зубчатым колесом и особым червячным винтом, заключен в металлическую раму, которая соединена стержнями и тяжами с находящимся в гондоле механизмом.

На воздушном корабле установлены два стягивающих вала, могущих вращаться в противоположном направлении. Изменяя объем оболочки, тем самым изменяют подъемную силу дирижабля и заставляют его или спускаться (уменьшение объема) или подниматься (расширение объема).

Весьма существенной деталью дирижабля Циолковского является так называемый регулятор температуры с присоединенной к нему нагревающей трубой. Он предназначен для изменения температуры несущего газа — водорода, а от этого, как мы сейчас увидим, зависит величина подъемной силы воздушного корабля.

Управляемые аэростаты всех других систем обычно снабжены воздушными баллонетами, необходимость применения которых диктуется следующими соображениями. Известно, что с увеличением высоты давление атмосферы непрерывно понижается, воздух становится все более и более разреженным, следовательно, давление газа в оболочке дирижабля станет намного превышать внешнее давление. Если не выпустить излишка газа, то создается угроза разрыва оболочки со всеми вытекающими отсюда весьма печальными последствиями.

Чтобы избежать этого крайне нежелательного явления, не прибегая в то же время к расходу газа, в оболочку помещают особый матерчатый мешок — баллонет, автоматически наполняющийся воздухом. Когда дирижабль находится на земле, воздух частично заполняет этот баллонет. Но как только корабль отправится в полет, воздух из баллонета будет вытесняться расширяющимся водородом с силой, зависящей исключительно от скорости подъема. Спуск корабля будет сопровождаться обратным явлением, т. е. в баллонет будет впускаться воздух.

Для дирижабля Циолковского надобность в воздушном баллонете совершенно отпадает. Его роль выполняет регулятор температуры.

Все тела, в том числе и газообразные, от нагревания расширяются, а от охлаждения сжимаются. На этом простом принципе и основан процесс регулирования подъемной силы газа в оболочке дирижабля Циолковского.

С помощью трубы и регулятора температуры степень нагрева водорода может быть всегда изменена в ту или другую сторону, в зависимости от желания воздухоплавателей. При понижении температуры водорода газ в оболочке сжимается, дирижабль теряет подъемную силу и начинает снижаться. При повышении температуры водорода газ в оболочке расширяется, и дирижабль будет подниматься.