Глава III Устройство современных дирижаблей и их данные

Глава III

Устройство современных дирижаблей и их данные

1. Дирижабли мягкой системы

Дирижабли мягкой системы не имеют никаких жестких креплений или распорок в своей газовой оболочке. Оболочка дирижаблей мягкой системы представляет собою многослойную прорезиненную ткань. Швы отдельных частей такой оболочки при сшивании тщательно заделываются. Общая форма дирижабля приближается к каплевидной, т. е. несколько утолщенной в передней части и с большим заострением задней для большей удобообтекаемости. Так как в случае прогиба оболочки и изменения благодаря этому формы дирижабля последний теряет свои расчетные аэродинамические качества, становится малопослушным в управлении или непослушным вовсе, что часто приводит к гибели, то понятно, что совершенно необходимо сохранение постоянства формы самого дирижабля.

Это достигается посредством помещенных внутри газовой оболочки особых воздушных мешков, называемых баллонетами.

В случае большой утечки газа, сморщивания или прогиба мягкой оболочки дирижабля баллонеты можно накачать воздухом настолько, что, расширяясь, они сожмут подъемный газ в дирижабле, и восстановленное давление газа вновь выравняет наружный профиль дирижабля. Для более детального ознакомления с устройством дирижаблей мягкой системы мы приводим описание современного нового малого дирижабля указанной системы воздушного флота Великобритании, известного под маркой АД-I.

Оболочка дирижабля АД-I покрыта алюминиевым составом, что в значительной мере предотвращает нагревание дирижабля солнцем. Так как носовая часть при полете воспринимает наибольшее давление, то в дирижабле АД-I она укреплена 24 деревянными ребрами, обмотанными проклеенной лентой и вшитыми в оболочку; ребра сходятся у носовой металлической головки. Баллонетов у АД-I два: передний и задний. Воздух в баллонеты нагнетается особым воздухоулавливателем, который может быть установлен в потоке, отбрасываемом пропеллером. На случай необходимости маневрирования баллонетами при остановленном моторе и отсутствии поступательного движения для накачки баллонетов применяется добавочный нагнетатель в 1 л. с., соединенный трубой с основным воздухопроводом.

Пилот имеет возможность регулировать накачку переднего и заднего баллонетов по своему желанию. Вместимость обоих баллонетов достигает 28 % всего объема оболочки дирижабля (рис. 7).

Рис. 7. Схема дирижабля мягкой системы АД-I (английский): 1 — носовые ребра; 2 — разрывное полотнище: 3 и 13 — баллонеты; 4 — поясная веревка; 5, 9, 11 — клапанная веревка; 6 — лыжа; 7 — стойка, к которой крепится фюзеляж; 8 — воздухонадуватель; 10 — воздухопровод к баллонетам; 12 — центр подъенной силы: 14 — тяга к рулю высоты; 15 — стабилизатор и руль высоты; 16 — тяга руля направления; 17а — киль; 17б — руль направления (поворота); А — воздушные клапаны; Г₁ — газовый клапан маневренный; Г₂ — газовый клапан автоматический и 18 — фюзеляж.

У дирижабля имеются 2 газовых клапана. Первый клапан — маневренный, находится в верхней части оболочки, а второй — автоматический, находится позади, в нижней части оболочки. Этот клапан открывается в случае возрастания давления до 40 мм водяного столба. Баллонеты в нижней части имеют воздушные клапаны, управляемые пилотом. В передней части оболочки дирижабля имеется так называемое «разрывное приспособление», позволяющее быстро выпустить газ в случае необходимости.

Гондола по своему внешнему виду похожа на фюзеляж (остов) самолета. Она имеет спруссовые ланжероны и покрыта фанерой. Гондола подвешивается к оболочке гибкими стальными тросами. На дирижабле, в передней части гондолы, установлен мотор Хорнет, 75 л. с., воздушного охлаждения. Выхлопные трубы проходят под гондолой. В гондоле кроме экипажа помещается горючее и смазочное для моторов, а также и водяной баласт.

Снизу гондола имеет специальную лыжу, прикрепленную на стальных подкосах. Лыжа сделана из ясеня и окована металлом. Назначение лыжи — предохранить от поломки пропеллер при спуске дирижабля на землю. На перилах гондолы укрепляются: гайдроп, якорь и мешки с песочным баластом. Для предохранения от электрических разрядов все металлические части дирижабля соединяются медной проволокой. Дирижабль поднимает всего 3 человека.

Обычный объем мягких дирижаблей не более 6000 куб. м. Наибольшие по объему типы мягких дирижаблей не превышают обычно 15 000 куб. м, что объясняется чрезвычайной трудностью сохранения постоянства формы дирижабля, которая растет с размерами дирижабля.

Данные современных мягких дирижаблей приведены в таблице 12.

Таблица 12. Данные современных мягких дирижаблей

2. Дирижабли полужесткой системы

Дирижабли полужесткой системы конструктивно отличаются от дирижаблей мягкой системы наличием жестких креплений оболочки. Эти креплении в первоначальных типах были в виде штанг, идущих вдоль нижней части дирижабля. В современных дирижаблях полужесткой конструкции полужесткость осуществляется специальной платформой, идущей по всей нижней части оболочки дирижабля. Дополнительные крепления у дирижаблей полужесткой системы, обеспечивающие большую, чем у дирижаблей мягкой системы, сохранность формы оболочки дирижабля, позволяют их строить большего размера, чем дирижабли мягких систем. Объем их достигает 50 000 куб. м. Естественно, что скорость, грузоподъемность, радиус действия, возможная высота полета и вместе с тем стоимость и сложность постройки — больше чем у дирижаблей мягкой системы (рис. 8).

Рис. 8. Французский полужесткий дирижабль Зодиак V-10.

Общую схему устройства современного дирижабля полужесткой системы и некоторые детали устройства можно уяснить по конструкции итальянского дирижабля полужесткой системы под названием «Норвегия», известного своим полетом к северному полюсу, а также дирижабля «Италия» конструктора и водителя Умберто Нобиле. Вместо сплошной газовой камеры Нобиле ввел в своих дирижаблях несколько отсеков, сообщающихся между собой небольшими отверстиями. Носовая и кормовая часть дирижабля имеют крепления в виде закаркашивания.

В нижней части дирижабле вдоль всего его корпуса идет трехугольная ферма из стальных труб. Моторы вынесены из кабины и помещены в специальных установках, крепящихся к верхним углам фермы. Внутри фермы, образующей как бы коридор, устроены каюты для экипажа, хранится баласт, горючее, продовольствие и т. д. Назначение фермы помимо крепления — передать равномерно по оболочке тяжесть нагрузки моторов, гондолы и груза, помещаемого в самой ферме (коридоре).

В верхней части оболочки пришит пояс, от которого внутри оболочки проходят тросы для распределения подвески.

Гондола крепится непосредственно к ферме. В ней помещается капитанская рубка, каюткампания, кухня и уборная (устройство рубки — рис. 9). Воздушные баллонеты у дирижабля Нобиле помещаются внизу над рамой. Воздух в баллонеты нагнетается через отверстие в носу дирижабля автоматически в полете.

Рис. 9. Внутренний вид капитанской рубки итальянского дирижабля «Италия».

Таблица 13. Данные полужестких дирижаблей

На рис. 10 — общий вид дирижабля «Италия» в полете.

Рис. 10. Общий вид дирижабля «Италия» в полете.

3. Дирижабли жесткой системы

Главнейшее отличие дирижаблей жесткой системы это наличие жесткого каркаса (остова), благодаря которому получается возможность сохранять неизменность формы дирижабля. Каркас делается обычно из дюралюминиевых труб или полос различного вида профилей; только каркас недавно погибшего английского дирижабля R-101 был построен преимущественно из высокосортной стали. Каркас состоит из многоугольных поперечных рам, называемых шпангоутами, соединенных между собою продольными фермами, называемыми стрингерами. Пролеты, образующиеся между продольными и поперечными частями, крестообразно расчаливаются проволоками.

Металлический каркас обтягивается специальной алюминированной материей: алюминирование оболочки имеет целью уберечь ее от чрезмерного нагревания солнцем. Подъемный газ (водород или гелий) содержится в нескольких газовых баллонах с газонепроницаемой оболочкой. Таких баллонов в современных дирижаблях бывает до 20, помещаемых в специальных газовых отделениях (отсеках), на которые делится каркас дирижабля. Газовые баллоны делаются из специального материала — «бодрюша», получаемого путем обработки брюшины телят, отличающегося исключительной газонепроницаемостью и легкостью. Между шпангоутами устроена вентиляция, для того чтобы не допускать образования крайне опасного гремучего газа (смеси водорода с кислородом). На дирижабле устанавливаются 5–8 мощных многосотсильных моторов, которые помещаются в специальные гондолы, имеющие жесткую подвеску к корпусу дирижабля. Иногда один мотор устанавливается так, чтобы с его помощью дирижабль мог иметь задний ход, что бывает нужно при подходе к причальной мачте. Помещение экипажа и командирская рубка у последних типов дирижаблей находятся в передней половине внизу, ближе к носу. По всей длине дирижабля проходит внутренний коридор, в котором размещаются: бензин и масло в специальных баках, водяной баласт в мешках, запасные части для моторов, помещение для экипажа, якорные канаты и т. д. В командирской рубке сосредоточены все приборы для управления и навигации. Все рули помещаются на корме оболочки. Внешняя форма дирижаблю придается сигарообразная для того, чтобы дирижабль в полете был более удобообтекаем и тем самым вызывал меньшее сопротивление воздуха при полете. На германских военных дирижаблях в империалистическую войну 1914–1918 гг. нижняя сторона корпуса дирижабля окрашивалась в черный цвет, для того чтобы ночью дирижабль был менее заметен на фоне неба при свете прожекторов, а в верхней части дирижаблей помещались специальные кабинки для наблюдателя с пулеметом для воздушного боя с самолетами.

В носовой части дирижабля имеются люк и откидная площадка, которая при причаливании соединяется трапом со швартовой мачтой. Кроме того на носу имеется специальное причальное приспособление.

Экипаж дирижабля состоит из командира корабля, старшего и младшего помощников, вахтенных рулевых, метеоролога, навигатора (штурман), радиотелеграфистов, механиков, среднего и младшего технического персонала.

Схема устройства дирижаблей жесткой конструкции изображена (тип цеппелина) на рис. 11 и 12.

Рис. 11. Схема дирижабля жесткой системы (типа цеппелин).

Рис. 12. Поперечный разрез дирижабля жесткой системы (типа цеппелин).

В последнее время американцы построили 2 дирижабля несколько иной конструкции. Они реализовали идею, высказанную ранее ученым Циолковским и сделали жестой самую оболочку дирижабля, изготовив ее из металлических гофрированных листов. Оболочка такого дирижабля служит непосредственным газовместилищем и вместе с тем способна сохранять форму дирижабля при наличии немногих внутренних рам. Таким путем достигается жесткость и прочность конструкции. Американцы заявляют; что эти дирижабли в три раза прочнее существующих конструкций и на 30 % легче. Более подробное описание такого типа дается ниже по сведениям об одном из двух построенных американцами металлических дирижаблей ZMC-2.

Устройство американского цельнометаллического дирижабля ZMC-2. Проект этого дирижабля принадлежит инж. Р. Эпсону. Объем дирижабля — всего 5600 куб. м. Каркас сделан из дюраля и состоит из 5 главных и 12 промежуточных трехгранных поперечных шпангоутов и 24 продольных стрингеров корытообразного сечения. Цельнометаллическая оболочка сделана из полос шириной от 15 до 45 см, толщиной в 1/4 мм, соединенных тройными заклепочными швами, промазанными изнутри особой смоляной мастикой.

Рис. 13. Американский цельнометаллический дирижабль ZMC-2 при выводе из элинга.

Рис. 14. Американский цельнометаллический дирижабль ZMC-2 при посадке

Подъемный газ (гелий) помещается непосредственно в металлической оболочке, внутри которой имеются 2 воздушных баллонета: один в передней, другой — в кормовой части. При наполнении воздухом баллонеты занимают около 25 % всего объема дирижабля. Назначение баллонетов — регулировать давление подъемного газа в оболочке. В дирижабле ZMC-2 все нагрузки, которые дирижабль испытывает, воспринимаются не только каркасом, но и оболочкой. Таким образом за счет работы по сохранению формы дирижабля, которую несет металлическая оболочка дирижабля, удалось уменьшить прочность каркаса, а тем самым и его вес. Исходя из опыта работы со своими цельнометаллическими дирижаблями, американцы считают, что металлическая оболочка значительно более газонепроницаема, чем специальные, обычно употребляемые сорта материи бодрюша (обработанная брюшина телят). Моторная установка ZMC-2 состоит из двух двигателей Райт-Уирлуинд по 220 л. с. воздушного охлаждения, помещающихся по обе стороны гондолы. Стоимость дирижабля — 600000 руб. Общий вид дирижабля — на рис. 13, 14, и 15.

Рис. 15. Кабина и моторные установки дирижабля ZMC-2.

Устройство английского дирижабля R-101. Английский дирижабль R-101, которого постигла недавно страшная катастрофа во Франции у города Бове и при перелете из Англии в Индию, был по своему конструктивному оформлению единственным в мире. Вместо дюралюминия материалом для его каркаса была применена высокосортная сталь; таким образом это был первый и единственный в мире стальной воздушный гигант (рис. 16). R-101 вместе с R-100 был начат постройкой в 1925 г. Оба дирижабля предназначались для транспортной службы между Англией и Канадой и Англией и Индией. Одновременно с их постройкой англичанами проводилась большая работа по наземному оборудованию этих линий: строились причальные мачты, элинги, заводы, изготовляющие водород. R-101 строился на правительственной верфи; R-100 строила частная фирма «Виккерс». 17 сентября 1929 г. R-101 сделал свой пробный 5-часовой полет. Данные, полученные англичанами при первых испытаниях дирижаблей R-101, оказались малоудовлетворительными. Дирижабль был перетяжелен. Строя R-101, англичане переборщили с учетом причин гибели своего дирижабля R-38 и американского «Шенандоа». Желая гарантировать прочность дирижабля как в отношении статических нагрузок, так и вызываемых аэродинамическими усилиями при различных режимах полета, англичане получили чрезмерно тяжелый дирижабль со всеми вытекающими отсюда пилотажными и эксплоатационными недостатками. Это обстоятельство в конечном итоге принудило их переделать R-101. Было решено разрезать дирижабль пополам и вставить дополнительно еще один отсек. Операция эта удалась. После переделки на пробных полетах R-101 показал несколько лучшие качества.

Рис. 16. Английский дирижабль R-101.

В течение 1 1/2, лет англичане проводили исследование над деталями и моделями дирижабля. В результате этих работ при строительстве R-101 был применен ряд конструктивных особенностей.

Во-первых превышение длины над поперечным сечением было уменьшено; лабораторные исследования показали, что удобообтекаемость более толстого, не имеющего цилиндрической части дирижабля лучше, тем более что при этом легче сделать каркас более прочным.

Каркас R-101 состоял из 15 поперечных шпангоутов, 15 главных и 15 промежуточных стрингеров. Каждый шпангоут представлял собой жесткое решетчатое 15-угольное кольцо, состоявшее из двух внешних и одного внутреннего пояса, соединенных между собою поперечными связями. Каждый элемент пояса был сделан в виде жесткой трехгранной балки, склепанной из 3 стальных труб, соединенных между собою дюралюминиевыми полками с выштампованными в них для облегчения отверстиями. Элементы стрингера были сделаны из труб диаметром в 1 3/4 дюйма, свернутых из стальных полос с заделанным изнутри швом. При большой длине (до 22,5 м) такие трубы оказались более равномерными и прочными, чем цельнотянутые. Жесткость решетки увеличивалась тросовыми растяжками. Каркас R-101 не имел киля, что было возможно благодаря особой прочности и конструкции всего каркаса. Главной опорой каркаса R-101 являлись шпангоуты, продольные части каркаса являлись как бы вспомогательными в отличие от германских цеппелинов, у которых главные усилия воспринимаются стрингерами.

Следующей особенностью R-101 было крепление газовых мешков. Из полюса, располагавшегося в средней плоскости шпангоута, когда давления в 2 прилегающих мешках были одинаковы, расходились меридианально лучами в оба отсека тросы, охватывавшие мешки. В середине отсека эти тросы прикреплялись к цепям, которые в свою очередь сцеплялись системой спусков с узлами шпангоутов. Таким образом эти цепи образовали как бы края парашютного паруса. Этим путем большая часть подъемных усилий передавалась на нижнюю часть шпангоутов, остальная же часть их воспринималась поперечными кольцами из тросов, охватывавших мешки и передававших усилия на все панели шпангоутов тоже посредством спусков. Благодаря такой системе все усилия сосредоточивались в узлах, и таким образом стрингеры подвергались только продольному сжатию, а не испытывали поперечных нагрузок. Исчезла и поперечная нагрузка на панели шпангоутов.

Оболочка R-101 была сделана из льняного полотна, для водонепроницаемости покрытого алюминиевой краской. Оболочка имела очень гладкую поверхность, что способствовало уменьшению трения, и была очень легка: 1 кв. м ее весил 150 г. Газовые мешки были из бодрюша и покрывались особым составом для предохранения от действия солнца.

Сохранение оболочкой правильной и гладкой поверхности достигалось тем, что в носовой части оболочки по окружности был сделан ряд отверстий. Во время полета встречный поток воздуха поступал через эти отверстия внутрь оболочки, создавая давление изнутри (рис. 17).

Рис. 17. Нос дирижабля R-101; видны отверстия для поддержания внутреннего давления, трап для выхода (Платформа причальной мачты и три люка для выбрасывания причальных концов.).

Все жилые и грузовые помещения дирижабля находились внутри оболочки. Вне оболочки была устроена только пилотская рубка. Помещения для пассажиров и команды располагались двумя ярусами в нижней части 6-го и 7-го отсеков. Верхний ярус имел 25 двухместных спальных кают, салон (рис 18), столовую на 50 человек и 2 широких коридора для прогулок. В нижнем ярусе помещались: кухня, оборудованная электрическими приборами, курительная комната, помещения для экипажа и капитанская (навигаторская) рубка. В этой капитанской рубке находилось большинство инструментов и радиостанция (приемная и передающая). Все помещения соединялись телефоном. Для сообщения между отдельными частями дирижабля по всей его длине шел коридор шириной в 0,9 м, от которого шли поперечные боковые проходы. По подвесным трапам из коридора можно было попасть в моторные гондолы. В носовой части коридор заканчивался причальной каютой, в которую был пропущен причальный шпиль. В причальной каюте находились все приспособления для соединения с вращающейся частью причальной мачты, для приема воды масла, нефти и т. д.

Рис. 18. Салон на борту дирижабля R-101.

Винто-моторная группа дирижабля состояла из 5 двигателей Бирдмор «Торнадо», работавших на тяжелом горючем. Баки для нефти вмещали 44 т. Нормально они загружались только до 29 т. Емкость водяных баков была 15 т.

Дирижабль предназначался для работы на линии Лондон — Карачи (Индия). По расчетным данным он должен был брать 100 пассажиров и 10 т груза. Фактически, как потом оказалось, он мог брать в рейс примерно только 50 пассажиров и 7 т груза.

На рис. 19 показана деталь дирижабля: моторная гондола.

Рис. 19. Левая передняя моторная гондола дирижабля R-101 с реверсивным пропеллером.

Причины трагической гибели дирижабля описаны ниже в главе «Недостатки современных дирижаблей».

Американские дирижабли ZRS-4 и ZRS-5[12]. Оба дирижабля предназначаются для обслуживания военно-морского флота. Дирижабли ZRS-4 и ZRS-5 имеют объем почти вдвое больший, чем германский LZ-127 («Граф Цеппелин») и на 35 % больше английских дирижаблей R-100 и R-101. Сравнительная таблица (табл. 14) дает общую характеристику и размеры этих дирижаблей.

Таблица 14 (стр. 41)

В отношении своего внешнего вида по сравнению с другими дирижаблями оба указанные американские дирижабля не так продолговаты, а наоборот более коротки и широки. Конструкция скелета основана на тех же принципах, что и у цеппелина, и имеет 3 элемента:

1) жесткий металлический каркас, имеющий своим назначением противодействовать силам, действующим на дирижабль (подъемная сила газа, тяжесть, силы динамические и аэродинамические);

2) газовые камеры, содержащие подъемный газ;

3) внешняя оболочка из малопроницаемой металлизированной ткани, сопротивляющейся атмосферному влиянию и отражающей, а не поглощающей тепло; оболочка эта сделана с гладкой, несколько скользкой поверхностью.

Остов составляет 36 многоугольных поперечных рам (рис. 20). Они соединяются продольными балками, идущими от носа до кормы дирижабля.

На скелет, составленный таким образом, сосредоточивается давление газовых камер. Главные поперечные рамы отстоят друг от друга на расстоянии около 24 м, а между ними помещаются газовые камеры; камер этих в дирижабле 12. Продольные балки, соединяя кольцевые рамы, создают благодаря своим размерам и конструкции коридоры, дающие возможность прохода по ним вокруг дирижабля, что облегчает обслуживание и достижение сохранности. Кольцевые промежуточные рамы состоят из отдельных балок и расставлены между главными большей частью в числе 3 штук; их назначение — поддерживать поперечные балки, соединяющие главные кольцевые рамы.

Почти через всю длину дирижабля идут 3 прохода, или коридора, которые в поперечном разрезе имеют вид равностороннего треугольника. Один из этих коридоров находится в верхней части дирижабля, а 2 другие помещаются симметрично в его нижней части. В более ранних системах помещался только 1 коридор между носом и кормой дирижабля.

Рис. 20. Остов американского дирижабля ZRS-4.

Дальнейшей особенностью, заслуживающей внимания, являются предохранительные клапаны. Роль их заключается в том, что они должны автоматически открываться, когда давление подъемного газа от расширения под влиянием высоких температуры и барометрического давления достигнет опасной величины, и выпускать часть газа наружу. Все газовые камеры имеют такие автоматические предохранительные клапаны в своей верхней части. Доступ к этим клапанам имеется из верхнего коридора, что дает возможность легко проверять их исправность. Это важное устройство в предшествующих типах дирижаблей не было предусмотрено.

В отношении оперения дирижабля заслуживает внимания то, что управление рулями возможно как из пилотской гондолы, так и — в случае внезапной порчи тросов между рулями и гондолой — при помощи устройства, имеющегося в нижнем заднем коридоре руля направления.

Гондола, в которой сосредоточено управление дирижаблем, находится в передней нижней части его, выступая несколько наружу, но составляя с корпусом дирижабля одно целое. Предназначена она для командира и ближайших его помощников и оборудована всеми новейшими приборами аэронавигационной техники. Кабина для радиотелеграфиста и команды помещается внутри дирижабля. Помещения эти очень удобны и достаточно обширны. Радиостанция дирижабля имеет 2 передатчика с отдельными антеннами на 800 км и на 8000 км, имеется радиоприемная аппаратура.

Моторы помещаются в 4 машинных кабинах, составляющих одно целое с остовом дирижабля и расположенных по обе его стороны.

Дирижабль имеет 16 пулеметов и 5–6 самолетов.

Важное усовершенствование составляет применение косых шестеренок на выступающих наружу валах моторов, благодаря которым установка может работать не только в направлении продольной оси дирижабля (вперед и назад), но также и в направлении, повернутом к оси установки на 90° (рис. 21). Приспособление это имеет большое значение при взлете и посадке. Оно позволяет также поднять большой груз и избежать потери газа при спуске.

Рис. 21. Поворотная установка винта на новых американских дирижаблях.

Другое приспособление, открывающее новые технические возможности, имеет целью устранение нежелательного явления — уменьшения веса дирижабля (и увеличения подъемной силы) по мере расхода горючего на работу моторов, что вызывало необходимость выпуска дорогостоящего подъемного газа. В германском дирижабле LZ-127 этот недостаток устранен путем использования в качестве горючего для мотора — газа такого же веса, как воздух, называемого «крафтгазом». Расход такого газообразного горючего в полете не отзывается на весе дирижабля.

В американском дирижабле ZRS-4 (рис. 22) этот вопрос разрешен другим способом, а именно путем установки на моторах конденсаторов выхлопных газов. Это стало возможным благодаря тому, что химический процесс горения газолина и поглощения кислорода из воздуха приводит к обильному насыщению водяными парами отработанного газа, тем самым значительно увеличивая его вес относительно веса сожженного в моторах газолина. Это позволяет брать водяной баласт в ограниченном количестве. Правда, такие установки будут очень громоздкими и тяжелыми.

Рис. 22. Американский дирижабль ZRS-4 (Акрон) над линейным кораблем.

Одной из наиболее интересных особенностей описываемых дирижаблей является наличие на них помещения для перевозки целиком собранных самолетов. Размеры этого помещения (ангара) — 23 м длины и 18,3 м ширины на расстоянии 1/3 длины дирижабля от его носа. Раздвижные двери на дне дирижабля закрывают отверстие в виде буквы «Т», через которое может быть опущен или поднят самолет. Самолеты могут сами подцепиться (по другим данным самолеты садятся на площадку, находящуюся с верхней стороны дирижабля) или отцепиться во время полета дирижабля. Кроме того дирижабль дооборудуется корзиной, которую можно было бы выпускать на сотни метров вниз. Что касается безопасности дирижабля, то она достигнута в значительно большей степени, чем у других дирижаблей, благодаря продуманности конструкции, применению многих дополнительных усовершенствований, обеспечивающих безопасность, малой пожарной опасности и обеспечению доступа ко всем частям дирижабля.

Увеличение конструктивной устойчивости дирижабля дает ему возможность иметь:

1) быстрые вертикальные и горизонтальные изменения направления движения;

2) полет при большом угле наклона в вертикальной плоскости;

3) полет при максимальной скорости в полосе сильных порывов ветра.

Пожарная опасность сведена к минимуму благодаря применению в качестве подъемного газа — гелия, который, как известно, не горюч.

Для предупреждения воспламенения горючего (газолин) кабины, в которых оно помещается, имеют специальное оборудование. Весь дирижабль вентилируется во избежание скапливания паров газолина, а электрическая проводка специально обеспечена от возможности коротких замыканий.

Уменьшена также опасность электрических разрядов во время грозы тем, что все металлические части соединены между собою и могут реагировать, как клетка Фарадея, сильно рассеивая электрический разряд.

Наконец благодаря существующему доступу ко всем частям дирижабля есть возможность контроля работы всех приборов и приспособлений, а в случае поломки — и производства соответствующего ремонта.

Американские дирижабли ZRS-4 и ZRS-5 являются последним словом дирижаблестроительной техники и будут самыми мощными в мире (рис. 23).

Рис. 23. Дирижабль ZRS-4 (Акрон) над Нью-Йорком.

Первый полет дирижабля состоялся 23 сентября 1931 г. На борту его находилось 112 человек, среди них морской министр САСШ. Дирижабль находился в воздухе около 4 часов. После вполне успешных испытаний он был зачислен в состав морских военновоздушных сил.

Опыт работы германского дирижабля LZ-127 «Граф Цеппелин» и его устройство. Германский дирижабль LZ-127 является лучшим типом современных дирижаблей, исключительные качества которого были проверены в течение ряда лет многочисленными перелетами, порой — в чрезвычайно неблагоприятных метеорологических условиях (рис. 24).

Рис. 24. Германский дирижабль LZ-127 при полете.

С момента постройки, 9 сентября 1928 г., до ноября 1929 г., когда дирижабль после кругосветного перелета был введен в элинг на зимнюю стоянку, им было совершено 50 полетов общей продолжительностью в 1186 часов и пройден воздушный путь в 116985 км. За это время на дирижабле было перевезено 1574 человека, считая и экипаж, почты и грузов — 4882 кг. Дирижаблю приходилось летать при температурах от —10° до +30°, при ветре силой до 30 м/сек и на высотах от 150 до 2700 м; за всю эту долгую и интенсивную эксплоатацию дирижабль имел всего три случая неисправности материальной части.

Во время первого полета из Европы в Америку дирижабль в пути над океаном был застигнут бурей. Сильным порывом ветра у него была прорвана обшивка стабилизатора. Несмотря на это дирижабль все же выдержал бурю. Исправление стабилизатора было произведено в воздухе во время продолжавшегося полета.

При вторичном полете из Европы в Америку — также над океаном, правда, недалеко от французского берега, — у дирижабля обнаружились дефекты в моторах. Все же дирижабль оказался в состоянии возвратиться во Францию где моторы были приведены в порядок, после чего дирижабль благополучно совершил перелет в Америку.

Третья авария — повреждение гондолы при переводе из элинга в Токио.

Все перечисленные поломки, имевшие место с дирижаблем LZ-127, вовсе не говорят об его конструктивной слабости, а скорее всего могут быть отнесены к нормальным поломкам при эксплоатации. И даже наоборот весь летный стаж LZ-127 и особенно его арктический полет 1931 г. совершенно определенно подтверждают, что указанный дирижабль является одним из первых образцов мощных и надежных воздушных кораблей, конструктивные особенности которого и должны лечь в основу всех последующих конструкций дирижаблей этой системы.

Таблица 15

Кругосветный перелет был начат дирижаблем из своей базы — Фридрихсгафена 15 августа 1929 г. в 4 ч. 35 мин. Через 100 час. 35 мин. бесперерывного полета дирижабль достиг Токио, где и опустился. При выводе дирижабля из элинга были помяты гондолы, что задержало его для производства ремонта.

Вторую остановку дирижабль сделал после перелета через Тихий океан, на западном побережьи Америки, в г. Лос-Анжелос.

Третья посадка была произведена после пересечения Америки, недалеко от Нью-Йорка, в г. Лекхёрсте (американской воздухоплавательной базе).

4 сентября в 8 час. 48 мин. дирижабль возвратился с запада в свою базу Фридрихсгафен.

Всего в пути дирижабль был 20 суток, покрыв расстояние в 35000 км при средней скорости 117 км/ч. Кругосветным перелетом дирижабль установил 2 рекорда:

1) дальности полета по прямой — 11247 м (на маршруте Фридрихсгафен — Токио).

2) скорости полета — 127,5 км (на участке Америка — Европа).

В следующем 1930 г. дирижабль LZ-127, руководимый своим конструктором и водителем Гуго Эккенером, вновь совершил удачный полет по маршруту Европа — Южная Америка.

В июле 1931 г. Арктической комиссией был организован полет в Арктику на острова Новой земли, Земли Франца Иосифа и Северной земли.

В состав экспедиции входили и наши советские ученые: профессоры Самойлович и Молчанов и радиоспециалист Кренколь. Успешные полеты LZ-127 приобретают особо важное значение в деле дирижаблестроения, так как целый ряд аварий и гибели других дирижаблей и в частности гиганта R-101 вредно отразились на общественном мнении и не способствовали идее дирижаблепользования. LZ-127 с убедительной очевидностью показывает, что уже современная техника позволяет иметь вполне надежный воздушный корабль и что случаи мелких поломок у LZ-127 нужно отнести за счет нормальных эксплоатационных повреждений, от которых не гарантирован любой механизм и прибор, даже находящийся на земле, а не то что в атмосфере.

Характеристические данные дирижабля указаны в ниже помещаемой таблице. По опыту LZ-127 немцы строят новые дирижабли больших размеров, чем LZ-127. Эти новые гиганты LZ-128 (заканчивается в 1932 г.) и LZ-129.

По своей общей конструкции LZ-127 построен по обычной схеме германских цеппелинов. Дирижабль имеет дюралюминиевый каркас и матерчатую обтяжку. В качестве подъемного газа используется водород. Отличительной особенностью LZ-127 является использование в качестве горючего для моторов — крафтгаза.

Значение применения этого горючего описано в отделе «Пути дальнейшего технического совершенствования» в разделе «Проблема моторов и горючего». Детали устройства LZ-127 — на рис. 25 (см. на 116–117 стр.).

4. Подъемные газы, используемые в дирижаблях

Водород. Атомный вес — 1,008. Газ легче воздуха в 14,4 раз. Химический знак Н. Затвердевает при -259°. Без цвета, запаха и вкуса.

Требования к водороду, поставляемому воздушному флоту.

1. Водород должен быть совершенно бесцветным и не иметь запаха.

2. Вес 1 куб. м газа при 0° и 760-мм давлении должен быть не более 0,09 г.

Таблица 16. Данные современных жестких дирижаблей

Примечания.

* 35 чел. команды, 60 пассажиров.

** R-101 погиб во время перелета из Англии в Индию в 1930 г.

*** Фактическая мощность моторов оказалась меньше приведенной расчетной. Один из 6 моторов был установлен для обратного хода дирижабля.

**** Из них 30000 куб. м газа для питания моторов.

***** Целиком металлические.

****** Не считая весь обслуживающий персонал самолетов.

******* При скорости полета 130 км/ч — дальность полета 7 680 км, 108 км/ч — 10580 км, 90 км/ч — 14400 км, 72 км/ч — 20800 км.

Таблица 17. Современные гигантские самолеты в сравнении с дирижаблем LZ-127 «Граф Цеппелин»

Примечание. Вместо моторов Юпитер на Дорнье ДХ поставлены 12 моторов в 600 л. с. каждый с водяным охлаждением, таким образом общая мощность моторов равна 7 200 л. с.

3. Подъемная сила водорода при нормальных условиях; должна быть не менее 1180 г на 1 куб. м объема.

4. Содержание чистого водорода должно быть не менее 98 %.

5. Водород должен гореть несветящимся слабосиневатым пламенем, спокойно, без взрывов.

Способы добывания.

1. Абсолютно чистый водород получается гидролитическим способом путем разложения водой водородистого кальция.

2. Посредством разложения водяного пара раскаленным железом (способ Дальвина-Флейшера). Этот способ самый распространенный и дешевый.

3. Путем разложения углеводородов нефти в парообразном состоянии действием раскаленного кокса (способ Вольтер-Ринкера).

4. Электролизом хлористых солей, перерабатываемых в сухие щелочи. Водород при этом способе получается как побочный продукт в очень чистом виде. Способ этот также дешевый.

5. Действием алюминия и других металлов на растворы едких щелочей.

Гелий. Одноатомный элемент, относится к семейству так называемых «благородных» газов, стоящих в нулевой группе менделеевской таблицы; атомный вес — 3,99; плотность по отношению к воздуху — 0,137:1 куб. м химически-чистого гелия при 0° и 760 мм давления весит 0,1785 кг (гелий в 7,2 раза легче воздуха и в 2 раза тяжелее водорода); подъемная сила 1 куб. м гелия при тех же условиях — 1,114 кг (т. е. 92,6 % от подъемной силы водорода). Гелий — газ без цвета и запаха, вполне инертен в химическом отношении, не горюч и не поддерживает горения, не входит ни в одно из известных химических соединений и не принимает никакого участия в химических реакциях, мало растворим в воде, совершенно нерастворим в бензине и алкоголе. Гелий с трудом превращается в жидкое состояние (впервые жидкий гелий был получен в 1907 г. Каммерлинг-Оннесом путем охлаждения гелия до температуры -258° жидким водородом, кипевшим под пониженным давлением); в этом виде гелий подвижен, бесцветен и является самой легкой после водорода жидкостью. Поверхностное натяжение жидкого гелия слабое; наибольшая плотность — 0,1459 при температуре -270,6°. Теплопроводность гелия при 0° по опытам Шварца 0,0003386. Из всех газов после неона гелий — лучший проводник электричества; его диэлектрическая крепость — 18,3 (для неона — 5,6, для воздуха 4, - 19).

Извлечение гелия из воздуха (обычно методами фракционировки жидкого воздуха) ввиду малого процентного содержания его, а также ввиду сложности отделения гелия от других газов, например неона (неона в воздухе в 3 раза больше, чем гелия), имеет только лабораторный характер. В минералах гелий находится в окклюдированном состоянии, будучи заключен в мелких порах минерала.

Применением гелия устраняется опасность воспламенения газа в дирижаблях, а также достигается возможность помещать моторы не в подвесных гондолах, как обычно, а внутри оболочки, что значительно уменьшает лобовое сопротивление и следовательно увеличивает скорость корабля. Благодаря более медленной, чем у водорода, дифузии гелия через оболочку подъемная сила дирижабля сохраняется лучше. Большое преимущество гелия — возможность легкой очистки уже использованного газа от загрязняющих его примесей, что достигается путем пропускания его через специальные очистительные аппараты.

Помимо воздухоплавания гелий применяется в сравнительно небольших количествах и в других областях техники, а также для научных исследований, в частности для изучения различных процессов и свойств тел при очень низких температурах (испарением жидкого гелия достигнута температура -272,1°). Богатые источники гелия находятся в Америке. Главные из них — в Техасе. Запасы американских источников гелия определяются в 50 млн. куб. м при годовом выходе 1,6 млн.

Способы добывания. Чистый гелий добывается из природного газа путем отделения других газовых примесей. Это достигается снижением их при низких температурах.

Светильный газ. Получается как результат сухой перетонки каменного угля и является первым газом, который был употреблен для аэростатов.

Светильный газ чрезвычайно горюч и тяжелее водорода, почему почти не употребляется для наполнения дирижаблей и идет лишь для наполнения сферических аэростатов как наиболее дешевый из газов, употребляемых в воздухоплавании.