Страница 2 из 18
Паровой инжектор и эжектор.
Во-первых, посчитаем на сколько светильный газ легче воздуха. Если входящий в его состав водород в 14,5 раза легче воздуха, а его в оболочке шара Жиффара 50 процентов, то метан всего в 1,8 раза легче воздуха, а его там 34 процента. Угарный газ, вообще практически равен воздуху, а значит примерно 10 процентов оболочки это балласт. При принятой стандартной международной стандартной атмосферой принимается значение 1,2250 кг/м³, которая соответствует плотности сухого воздуха при 15 °С и давлении 101 330 Па. Значит если аэростат заполнен воздухом, то его масса равна 3062 килограмма, а если светильным газом, то всего 382 килограмма, и образуется подъемная сила в 2680 килограммов.
Через три года в 1855 году Анри Жиффар, видимо получив соответствующее финансирование совместно с кочегаром предпринял полёт на построенном им новом дирижабле ёмкостью 3700 м³, превосходящий предыдущий на 50 процентов, при длине 70 метров и наибольшем поперечнике в 10 метров, снабжённый более мощным паровым двигателем. Во время полёта оболочка дирижабля из-за конструктивных недостатков начала выскальзывать из сетки, к которой была прикреплена гондола, однако воздухоплавателям удалось плавно опуститься на землю до того, как оболочка окончательно отделилась.
В дальнейшем Жиффар приступил к разработке проекта дирижабля ёмкостью в 220000 м³ при длине 600 метров. Его скорость, по расчётам автора, должна была составлять до 72 км/ч. Паровая машина должна была питаться от двух котлов, топливом для одного из которых служил керосин6, а для другого светильный газ из оболочки дирижабля. В процессе работы именно над двигателем для нового огромного дирижабля Анри Жиффар изобрёл паровой инжектор, получивший впоследствии широкое распространение в промышленности, так что решение одной задачи послужило локомотивом для многих других более практических. Благодаря этому изобретению Жиффар смог заработать значительное состояние. Однако обстоятельства (в частности, ухудшившееся зрение) воспрепятствовали реализации проекта громадного дирижабля, который был более рекламной акцией возможностей, нежели реальным техническим решением, или мы что-то не знаем, что знал Анри Жиффар.
В недалеком будущем от 1852 года, а именно 8 октября 1883 года, через полтора года с момента смерти Анри Жиффара, произошел полет другого талантливого французского авиатора Гастона Тиссандье – химика, метеоритика7, воздухоплавателя, писателя и издателя. Он был вице-президентом французского Общества воздухоплавателей, профессором Политехнического Союза и кавалером ордена Почётного легиона.
Портрет Гастона Тиссандье (21 ноября 1883 года – 30 августа 1899 года) и его полет 8 октября 1883 года.
Создавал Гастон не один, а со старшим братом Альбером Тиссандье построили дирижабль в форме блимпа8 веретенообразной формы, длиной 27 метров и диаметром 9 метров, c оболочкой объёмом 1060 м3. В баллоне присутствовал автоматический клапан для сброса избыточного давления, вызванный как излишним содержанием водорода, так и увеличением его объема от нагрева солнечным светом. Вес баллона не превышал 180 килограмм. Под оболочкой располагалась лёгкая и прочная открытая гондола в форме клетки, с каркасом из легкого бамбука, переплетённого по низу канатом и стянутого медной изолированной проволокой. Размер клетки 2х2 метра, высотой в 3 метра. Благодаря использованию облегченных материалов удалось добиться веса гондолы без оборудования всего в 100 килограммов.
Обшивка дирижабля выполнена из перкаля9, материала к тому времени широко распространенному в изготовлении парусов для военных кораблей10, с нанесенным при шлихтовании11 клеящим слоем. За такое использование перкаль получил шуточное прозвище «детская пелёнка авиации». Широко применялся в последующем для обшивки фюзеляжей самолетов, производстве туристических палаток, постельного белья и женской одежды. В общем даже на настоящий момент перкаль – вполне востребованный и современный материал.
Фотография Альберта Тиссандье, слева, Гастона Тиссандье и третьего неопознанного мужчины и двигатель типа Сименс.
Гондола крепилась к блимпу стропами, для управления установлен небольшой косой парус, как на маломерных судах. Но Гастон наполнил свой воздушный шар не светильным газом, а водородом получаемым на специально им спроектированном заводе, и установил не громоздкий паровой, а электрический двигатель Сименса, питаемый энергией от аккумуляторов, весивший всего двадцать килограммов, сделанный для вращения пропеллера, который состоял из пары лопастей, каждый длиной примерно метр.Аккумулятор, двигатель и пропеллер поддерживались на легкой платформе, подвешенной на сетке. Циолковский упомянул в своей работе: «Дирижабль, стратоплан и звездолёт как три ступени величайших достижений СССР: «Старинный дирижабль Жиффара(1852 года) – сгораемый, мягкий, без воздушных отделений, с изменяющимся объемом, с паровым двигателем, воздушным винтом, рулями и предохранительным клапаном. Преимущество его в том, что оболочка с газом, свободно расширяясь и сжимаясь, сохраняет свою подъемную силу неизменной на всякой высоте и при всяком изменении температуры и давлении атмосферы.При этом необходимо, чтобы вне и внутри дирижабля температура и давление были одинаковы или приблизительно одинаковы, разность температуры должна быть неизменной. Первое условие соблюдается, пока аэростат не надуется до отказа. Разность же температур то увеличивается, то уменьшается. От действия солнца разность увеличивается, а когда солнце скрывается за облака эта разность убывает. Отсюда первый недостаток такого мягкого дирижабля, заключающийся в том, что в зависимости от погоды дирижабль то падает, то устремляется в высь».
В 1881 году удлиненный аэростат был выставлен на Электрической выставке12, и изобретателю была присуждена бронзовая медаль. Сама выставка для своего времени была уникальным событием и на ней собраны все новинки электротехники того времени. В частности, демонстрировалось: освещение Яблочкова13 и первая динамо-машина Зеноба Грамма, а также Томас Эдисон представил запатентованную им лампу с угольной нитью. В одном из залов играл стереофонический театрофон14. Вернер фон Сименс представил первый электрический трамвай, Александр Белл – первый коммерческий телефон. Марсель Депре продемонстрировал электрическую распределительную сеть, Густав Труве – экспериментальный электромобиль. Причем уже тогда сложилась диспропорция в том плане, что Англия, Франция и США разрабатывали товары для массового применения в промышленности, а русские ограничились байками о некой секретной субмарине, которая работает на электрическом токе, внутри все освещено, и предназначена для минирования подводных частей кораблей противника, но продемонстрировать они её не могут.
Но вернемся к дирижаблю, или удлиненному аэростату братьев Тиссандье. Аппарат достиг скорости около трех метров в секунду или 10,8 километра в час! Воодушевленный этим успехом, Тиссандье взялся за строительство нового аэростата, достаточно большого, чтобы поднять двух или трех человек в дополнение к весу двигательного аппарата и других принадлежностей. Эта задача была связана с большими затратами денег, помимо времени, труда и мысли, дарованных изобретателем. Тщетно он пытался организовать компанию с капиталом в двести тысяч франков с целью строительства аэростата мощностью в три тысячи кубометров (в три раза больше предыдущего), но план не был достаточно перспективным для получения больших дивидендов, чтобы быть привлекательным для инвесторов. То-есть даже в голове ученый того времени не был простым мечтателем, а предлагал проект с экономической составляющей, под который состоятельные инвесторы выделяли средства и ждали получения дивидендов. По-другому в обществе с развитой экономикой и экономически активными гражданами быть не могло. Это не то государство которое выкидывает деньги на не осуществимые проекты.
6
Керосин применяют как реактивное топливо в самолётах и ракетах (авиационный керосин), горючее при обжиге стеклянных и фарфоровых изделий, для бытовых нагревательных и осветительных приборов (керосин осветительный), в аппаратах для резки металлов, как растворитель (например, для нанесения пестицидов), в качестве рабочей жидкости в электроэрозионных станках, сырья для нефтеперерабатывающей промышленности. Горючая смесь жидких углеводородов с температурой кипения от +150 до +250 °C, прозрачная, бесцветная, слегка маслянистая на ощупь, получаемая путём прямой перегонки или ректификации нефти.
7
Основы научной метеоритики заложил Эрнст Хладни (1756-1827), уже достаточно известный к тому времени немецкий физик-акустик. По совету своего друга, физика Г.Х. Лихтенберга, он занялся сбором и изучением описаний болидов, и сравнением этой информации с той, что была известна о найденных камнях.
8
Блимп – неизменяемость внешней формы достигается избыточным давлением несущего газа, постоянно поддерживаемым баллонетами – мягкими ёмкостями, расположенными внутри оболочки, в которые нагнетается воздух.
9
Перка́ль (фр. Percale) хлопчатобумажная ткань повышенной прочности из некручёных нитей. Строго говоря, слово «перкаль» в русском языке относится к женскому роду, однако в контексте применения в авиации (см. ниже) это слово чаще используется в мужском роде. Изготавливается из средних (№ 36—60) и тонких (№ 60—100) номеров бумажной пряжи; в последнем случае называется также бумажным батистом. Плотность от 3500 до 6500 нитей на 1 м (90-160 нитей на 1 дм).
10
Первое применение тканей, попадающих под определение «перкаль», относится к 1774 году, когда Анн-Робер-Жак Тюрго, барон д’Ольн, в тот момент государственный секретарь по флоту Франции, попытался использовать хлопчатобумажную ткань, пропитанную льняным маслом, для изготовления парусов. Но, ввиду большой потребности в льняном масле, внедрение перкалевых парусов затянулось до 1806 года, когда на флот пошли хлопчатобумажные паруса, пропитанные органическими смолами. Royal Navy, в свою очередь, пришел к использованию перкалевых парусов в 1814 году.
11
Шлихтование – нанесение на нити основы тонкого слоя клеящего состава (шлихты).
12
Первая электрическая выставка, состоявшаяся в парижском Дворце индустрии на Елисейских Полях с 15 августа по 15 ноября 1881 года. Одновременно с выставкой в августе в Париже проходил Международный конгресс электриков.
13
Павел Николаевич же мастерил новые регуляторы для дуговых ламп, совершенствовал аккумуляторы Планте. Яблочков и Глухов провели опыты по освещению площади большим прожектором, установленным ими на крыше дома. … 23 марта 1876 года Яблочков получил французский патент на свое самое выдающееся изобретение – электрическую свечу.
14
Театрофон – система Клемента Адерадля стереофонической передачи оперных и театральных представлений через телефон. Он был впервые представлен в Париже в 1881 году.