История развития воздухоплавания

Санкт-Петербургское государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение: 
«Электромеханический техникум Железно Дорожного транспорта имени А.С.Суханова» 

 

Работа на тему: 
«История развития воздухоплавания»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Студент 107 группы

Голев Игорь Николаевич

Проверил: Преподаватель Физики Глущенко Ю.Ю

 

Санкт-Петербург 2014.

История воздухоплавания.

 

История воздухоплавания — Идея подняться на воздух и, освободясь от тяжести оков, воспользоваться громадным воздушным океаном, как путём сообщения, очень стара. Ещё с глубокой древности начались попытки, хотя большей частью тщетные, плавать по воздушному океану. По преданию, Беллерофонт, летая, поднялся до вершины Олимпа; Архип Тарентский приготовил голубя, который носился в воздухе с помощью механического приспособления.

По сообщению французского миссионера Бассу, в Пекине, при вступлении на престол китайского императора Фо-киена в 1306 году, на воздух поднялся воздушный шар. Позже, Баттиста Данти в Перуджии, затем бенедиктинский монах Оливер Мальмесбури, равно как португалец Гусман строили летательные машины. Иезуит Франсис Лана после сочинения Галльени, устроил уже в 1686 году громадный шар из жести, из которого выкачан был воздух; он выдавал это приспособление за настоящий воздушный корабль. Только когда братья Монгольфье устроили аэростат и когда первый такой шар, наполненный нагретым воздухом, поднялся 5 июня 1783 года в Аннонэ, а второй, устроенный профессором Шарлем и наполненный водородом, поднялся 27 августа 1783 года, открылся путь к осуществлению настоящего воздухоплавания. 

Аэростат Шарля.

Во Франции началась тогда настоящая горячка воздухоплавания, поддерживаемая стремлениями профессора Шарля и воздушными путешествиями Пилатра де Розье, который в сопровождении маркиза д’Арланда первый осмелился (21 ноября 1783) совершить воздушное поднятие. Поездка его длилась 25 минут, причем он достиг высоты 1000 метров. Его примеру последовали вскоре профессор Шарль и Робертс. 1 декабря 1783 года, поднявшись с парижского Марсова поля на высоту 2000 метров. Бланшар предпринял 7 января 1785 года первое путешествие через море; он поднялся с утесов Довера и благополучно опустился на французском берегу, по другую сторону Ла-Маншского канала. Аэростат, устроенный Бланшаром и снабженный веслами, рулем и парашютом, не мог, по заявлению беспристрастных наблюдателей, производить самостоятельных движений, хотя Бланшар думал добиться этого (он даже назвал свой шар «летучим кораблем»).

 

Аэростат Бланшара.

Профессор Шарль усовершенствовал свою систему, снабдив свой шар клапаном для выпускания излишнего газа, так как в высших разреженных слоях воздуха газ, заключённый в шаре, сильно расширялся и грозил прорвать оболочку аэростата, делаемую большей частью из шелка. Для большей безопасности шар окружали сеткой и стали брать с собой балласт, чтобы облегчить и регулировать поднятие и опускание; на случай неожиданного несчастия стали запасаться большими парашютами с диаметром почти в 6 метров (впервые примененными в воздухоплавании Гарнереном в 1797 г.), а ввиду затруднений при опускании на землю ввели в употребление якорь. Однако, все ещё не доставало средства управлять аэростатом, то есть добиться независимости направления шара от воздушных течений, так как только при этом условии воздухоплавание может получить должное значение и сделаться верным средством сообщения.

 

 

1785. Перелет Ла-Манша

Несмотря на это, попытки применить аэростат к рекогносцировочной службе начались очень рано: впервые лейтенант военных инженеров Мёнье представил Французской академии наук в 1783 году сочинение: «О применении аэростата для военных целей». Первое подобное применение при осаде Валенсии, в 1793 году, не имело надлежащего успеха. Однако, попытки не прекратились, и 2-го апреля 1794 года правительство поручило капитану инженерного корпуса Кутеллю устроить Воздухоплавательную школу. В основанной вскоре в Медоне школе воспитанники обучались изготовлению аэростатсв и обращению с ними. Под начальством Кутелля образовались два отряда так назыв. аэростьеров. Шары приготовлялись из шелка, покрытого лаком, и покрывались каучуковой верхней оболочкой. Подобные аэростаты были применены уже в 1794 г. во время осады Мобежа, Шарльруа, Люттиха и при Флерю. Затем Кутелль появился с новым шаром в Рейнско-Мозельской армии, стоявшей перед Майнцем (в 1795 г.), но здесь его постигло несчастие, так как шар его был изорван бурей. Наполеон I расформировал после этого воздухоплавательные отряды. В 1812 году русские стали строить большие шары, из которых предполагалось бросать бомбы на неприятеля, но это не удалось. Во время осады Мальгеры (Венеции) в 1849 г., австрийцы пустили бумажные шары, которые должны были засыпать город бомбами. Но попытка не удалась; шары, гонимые неблагоприятным ветром, приняли другое направление, и бомбы стали падать в австрийский лагерь. Наполеон III пытался в 1859 году, во время австрийско-итальянской войны, узнать расположение неприятельских войск при Сольферино. Для этой цели были снаряжены два воздухоплавателя, Годар и Надар.

 

Надар

Надару удалось снять на аэростате туманный фотографический снимок с поля битвы, Годар же не мог сообщить ничего существенного. Во время Американской войны, с 1861 до 1865 г., армия северных штатов употребляла очень часто привязанные или прикрепленные шары (a é rostats ballons captifs), чтобы следить за положением неприятеля в обширных лесах, где велась борьба, и за исходом битвы. Шары этого рода удерживаются на привязи по способу Жиффара с помощью очень крепкого каната. Поднимаясь, воздушный шар сам развивает канат. Свивание каната, то есть опускание шара, происходящее без выпускания газа, производится с помощью паровой машины. Вследствие большого веса и большого числа пассажиров, поднимательная сила, а следовательно и величина шара, должна быть очень велика; так, например, объём жиффаровского «ballon captif» в Лондоне в 1869 г. и в Париже в 1878—1879 г. достигал 12000 куб. м. Ладья аэростата, вроде омнибуса, вмещала 32 человека; канат был длиной в 650 м и весил около 3000 кг. Устроенная для этого шара арена имела в диаметре 175 метров и была окружена стенкой, обтянутой полотном.

Привязной аэростат Жиффара.

На парижской всемирной выставке 1889 г. два привязанных шара (ballons captifs) поднимались на высоту 1000 метров, и посетители выставки могли за определённую плату подняться на них для обозрения Парижа.

 

Военное использование.

Во время Франко-прусской войны 1870—1871 года аэростаты многократно оказывали французам услуги, особенно во время блокады Парижа. В Париже и в Луарской армии привязанные шары часто употреблялись для разведывания неприятельских позиций, равно как и с немецкой стороны во время осады Страсбурга; однако, рекогносцировки с помощью привязанных аэростатов не дали вполне удовлетворительных, пригодных для практики результатов. Наоборот, с помощью свободно поднимающихся шаров удавалось перевозить известия и людей (напр., известного депутата и оратора Гамбетту) из Парижа в департаменты, не занятые немецкими войсками; равным образом, с помощью почтовых голубей, взятых на аэростат, удалось послать известия из армии и от правительственной депутации в Туре к главнокомандующему в Париж.

 

Часть употребляемых воздушных шаров гибла (они сильно страдали от огня дальнобойного оружия и были хороши только в тихую погоду), но всё же полученные результаты были очень вескими; и после окончания войны 1870-1871 гг. военными инженерами уже всех стран аэростаты испытывались на пригодность военным целям. Было предложено подавать с аэростатов сигналы войскам. Применение телефона к воздушным рекогносцировкам испытывалось и в российской армии, принеся удовлетворительные результаты: привязанный шар соединяли со штаб-квартирой или с наблюдательным отрядом посредством телефона, так что наблюдатель на шаре мог непрерывно сообщать обо всех движениях неприятельских отрядов.

Аэростат сигаровидной формы.

После войны 1870—71 гг. все воздухоплавательные общества, в особенности парижское, с большим усердием занялись поиском способа управления аэростатом, чтобы сделать его пригодным для практических целей. Первая рациональная попытка в этом направлении была сделана ранее, в 1852 г., Анри Жиффаром, построившим шар сигаровидной формы, длиной 44 метра и диаметром 12 м, снабжённый винтом, приводившимся во вращение паровой машиной.

Дирижабли.

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. Изменяя объём газа в аэростате путём использования баллонета, можно было регулировать высоту полета дирижабля, поэтому он предложил две оболочки — внешнюю основную и внутреннюю. Дирижабль конструкции А. Жиффара, который позаимствовал эти идеи у Мёнье более чем полвека спустя, совершил первый полёт только 24 сентября 1852. Такая разница между датой изобретения аэростата (1783) и первым полётом дирижабля объясняется отсутствием в то время двигателей для аэростатического летательного аппарата.

Дирижабль Жиффара.

Жиффар поднялся на этом шаре, вмещавшем 2500  м³ газа, 24 сентября 1852 г. с парижского ипподрома и, несмотря на довольно сильный ветер, стал делать разные повороты и боковые движения с помощью винта и особого руля; он спустился благополучно у Траппа на землю. Инженер Дюпюи де Лом повторил в 1872 году опыты Жиффара и пришёл к убеждению, что для осуществления управления воздушным шаром прежде всего необходимо устранить изменения оболочки шара, то есть спадание, затем шару следует придать сплюснутую форму, и наконец, необходимо по возможности тесно соединить между собой все отдельные части воздушного аэростата, то есть шар, ладью его и т. д. Соблюдения первого условия Дюпюи де Лом достиг, придав главному шару ещё другой малый шар, который с помощью особого клапана снабжался из гондолы воздухом, лишь только газ убывал из шара, и этот последний начинал опускаться; приток воздуха снова раздувал шар (идея Мёнье).

 

Дирижабль Дюпюи де Лома.

Дюпюи де Лом построил свой шар овальной формы, длиной в 36 м и вместимостью в 3564 куб. метра. К лодке, шириной в 6 м и длиной в 3 метра, приделан был винт, состоящий из 4 крыльев, каждое шириной около 1 метра. Крылья были обтянуты шелковой тафтой. Винт делал 21 оборот в минуту и приводился в движение 4-мя людьми. При этой скорости винта, шар делал самостоятельно 2,22 метра в секунду. Если винт вращали 8 человек, средняя скорость его достигала 28 — 32 оборотов, и шар двигался с быстротой 2,28 м в секунду. Кроме того, между ладьей и шаром аэростата был помещен треугольный, в 5 метров высоты, парус, игравший роль руля. Парус этот с помощью мачты, укрепленной в неподвижной точке опоры, мог быть установлен в любом положении. Двойная веревочная сетка окружала весь этот воздушный корабль. Пробное поднятие, состоявшееся 2-го февраля 1872 г., с Форта-неф, в Венсенне, было очень благоприятно для изобретателя. Руль действовал, несмотря на ветер. Шар мог пройти в среднем 10 км в час. Испытание дало заранее предвиденный результат, что есть возможность двигаться против ветра, скорость которого меньше скорости аэростата. Если ветер был сильнее самостоятельного движения шара, руль бездействовал. Инженер Гаенлейн в Майнце выстроил в 1872 г. аэростат, в виде удлиненного тела вращения, с заостренными концами, с 4-х крылым винтом и с рулем, но вместо человеческой силы он употребил леноаровскую газовую машину в 3,6 лошадиных силы, весом в 233 кг.

Дирижабль Генлейна.

Этот аэростат имел внутри также маленький компенсационный шар системы Мёнье. Для того, чтобы смягчить и уменьшить толчок при опускании шара на землю, внизу ладьи помещено было особое приспособление. Быстрота Гаенлейновского аэростата, выстроенного на средства капиталистов, во время опытов в Брунне, достигла максимальной величины около 5 метров в секунду. Руфус Портер в Нью-Йорке и Мариотт в в Сан-Франсиско делали также попытки устроить воздушный шар, которым можно бы было управлять. Капитан Темплер в Англии хотел достичь возможности путешествовать в любом направлении, исследуя на разных высотах воздушные течения (подобное предложение сделано ещё Монгольфьерами), чтобы пользоваться ими согласно желаемому направлению. Вследствие крайне частых и быстрых перемен этих течений, оказалось крайне затруднительным исследовать и утилизировать эту сторону дела. Все прежние попытки добиться управления шаром с помощью парусов были отвергнуты, когда было установлено, что главным условием управления шаром есть собственное движение его. Руль бездействует, лишь только ветер подхватывает и несет с собой воздушный шар с равной скоростью и в одинаковом направлении с течением воздуха; поэтому парус у лодки, который должен был бы придать направление, под влиянием течения воздуха бездействует. Задачей воздухоплавания является добиться управления шаром посредством особых воздушных крыльев, воздушного винта и подвижного руля.

 

Вопрос воздухоплавания, если допустить возможность управления аэростатом, зависит и связан всецело с изобретением особого пригодного для воздухоплавания двигателя, возможно легкого и сильного. До 1881 г. употреблялись, не считая винта ручного вращения, примененного Дюпюи де Ломом, паровые или газовые двигатели, оказавшиеся слишком тяжелыми и опасными в пожарном отношении. С изобретением аккумуляторов, этих резервуаров электрической энергии, немедленно явились попытки применить электрические двигатели (динамо-машины), которые несравненно легче и безопаснее паровых и газовых двигателей Гастон Тиссандье в 1881 г. сделал первый подобную попытку и применил для этой цели динамо-машину Сименса как двигатель и батарею аккумуляторов Планте как источник движущей силы. Винт соединен был с машиной зубчатыми колесами и делал от 120 до 180 оборотов в минуту. После различных опытов Тиссандье удалось (летом в 1884 году) достигнуть скорости движения 3-х метров в секунду на шаре, наполненном водородом. При скорости течения воздуха большей 3-х метров шар не мог двигаться против ветра. Можно сказать вообще, что в тихую погоду каждый шар, снабженный двигателем, винтом и рулем, будет двигаться в любом желаемом направлении. Против ветра он пойдет в том случае, если скорость его самостоятельного движения больше скорости воздушного течения. При движении против ветра аэростат может лавировать совершенно аналогично тому, как лавирует корабль против течения.