Има ли бъдеще дирижаблите Дванадесета олимпиада (2014 г

Автор: Похлебкин Дмитрий Андреевич

Място на обучение: MAOU средно училище №72

Град, регион: Уляновск, Уляновска област

Ръководител: Наталия Ивановна Духленкова, учител по физика.

Исторически изследователски труд: „Има ли бъдеще дирижаблите?“

План:

Въведение
Изследователска цел
Цели на изследването
Обект на изследване
Първите дирижабли
Плюсове и минуси на дирижаблите
Състезател с хеликоптер
Дирижабли на бъдещето
Заключение

Въведение:

В началото на 20 век дирижаблите са много популярни. Популярността им се дължи на факта, че доста пътници могат да се поберат в гондолата, плюс кабините са много удобни. Разбира се, пътуването с дирижабъл отнема много повече време от пътуването със самолет, но по това време никой не е пътувал със самолет, тогава нямаше големи самолети. Колапсът на най-удобния и най-голям дирижабъл в света сложи край на пътуването с тези самолети. Но изглежда, че летенето с балон на дирижабли се възражда.

Цел на изследването:

Да проучи историята на развитието на дирижаблите и да определи възможните перспективи за използването им като конкурентни самолети на бъдещето.

Цели на изследването:

Запознайте се с определението и характеристиките на този самолет.
Изучаване на историята на създаването на балони и дирижабли.
Определете плюсовете и минусите на дирижаблите, сравнете с други самолети.
Да изучава проектите и концепциите на дирижаблите на бъдещето.

Обект на изследване:

Дирижабълът е балон сзадвижващ елемент и система за управление. Балоните (летолети, по-леки от въздуха) използват повдигащата сила на газообразно вещество, затворено в обвивка, чиято плътност е по-ниска от плътността на външното въздушно пространство поради „принципа на плаваемостта“, открит за първи път от Архимед. Този принцип означава, че балонът ще лети, ако теглото на въздуха, който измества, е по-голямо от общото тегло на апарата.

Има 3 вида дирижабли: нетвърди системи (балони), полутвърди дирижабли и твърди такива, наричани още цепелини.

Историята на Zepellin започва със завръщането на граф Фердинанд фон Цепелин, кавалерийски генерал, от Америка. Той донесе идеята за създаване на твърд балон, което никой в света не беше правил преди него.

Балонът е изобретен през 1873 г. във Франция от братята Жозеф и Етиен Монголфие. Легендата разказва, че братята седели пред камината, пушели лула и издухвали кръгове дим. „Бих ли искал да знам какво кара дима да се издига?“ – попита един от тях. „Може би топлият въздух е по-лек от студения и затова се издига“, предложи вторият. „Тогава напълваме торбата с топъл въздух и тя ще полети!“ Така и направиха.

Ушили братята от восъчна хартия 35 фута торба, завързали отдолу мангал за въглища и я пуснали - торбата полетяла! Така се ражда аеронавтиката.

Първите дирижабли:

Изобретен в края на XVIII - началото на XIX век. балоните можеха да поберат само няколко души и летяха, където вятърът ги отведе. Но хората се нуждаеха от самолет с повече полезен товар, с който да могат да летят. Продължавайки да работят върху подобряването на балона, дизайнерите създадоха дирижабъл.

В популяризирането и развитието на дирижаблите немскиятГраф Фердинанд фон Цепелин. Името на този ентусиаст се превърна в синоним на тези балони. Графът инвестира цялото си състояние в развитието на конструкцията на дирижабли на твърда основа. Работата започва през 1899 г. Резултатът е прототип "LZ 1" с два двигателя на Daimler, който има дължина 128 м. Претърпял поредица от неуспехи, още през 1906 г. Цепелин построява дирижабъл, който привлича вниманието на военната авиация. Те бяха привлечени от товароносимостта и продължителността на полета. Дирижаблите бяха мощен аргумент по време на Първата световна война, извършвайки много бойни и разузнавателни мисии. Събитията от онези времена обаче разкриха и сериозни недостатъци на такива балони: лоша маневреност, опасност от пожар.

Дирижаблите се използват и за мирни цели. Още повече, че времето между двете световни войни се превръща в техен „златен век“. Още през 1910 г. е пусната първата пътническа линия, обслужвана от балони. От Фридрихсхафен до Дюселдорф беше възможно помпозно да се качите на немския дирижабъл. След Първата световна война големите държави обръщат много интелектуално и финансово внимание на дирижабълната индустрия. Започнаха да се появяват успешни модели, които можеха да се справят с по-сериозни задачи. През 1929 г. Graf Zeppelin стартира първите трансатлантически полети. И малко по-късно той направи околосветски полет, ограничавайки се до три междинни кацания. Граф Цепелин започва да пътува редовно до Южна Америка, отбелязвайки значителни претенции за дирижабъл за транспортни услуги. Такива пътувания се отличаваха с луксозни условия, предлагащи комфортен полет на своите клиенти.

Бяха разработени и пуснати дори дирижабли-самолетоносачи. Един от тях беше американският представител на Akron. Тази огромна машинаправи първия си полет през 1931 г. И още през 1933 г. Акрон е разрушен по време на буря.

Съществен теоретичен принос в конструирането на големи дирижабли има българският учен Константин Циолковски, който още през 80-те години на 19 век разработва концепцията за твърд гигантски балон с метална обвивка и удивителен товарен обем (до 500 000 кубични метра). Идеите на учения бяха реализирани с променлив успех, но изграждането на големи дирижабли не достигна голям мащаб.

Забележими недостатъци и катастрофи сериозно спряха темпото на изграждане на дирижабли. Катализаторът на това явление беше паралелното развитие на самолетите и хеликоптерите.

Плюсове и минуси на дирижабъл:

За разлика от конвенционалния балон, който "лети" единствено по посока на вятъра и може да маневрира само във височина, опитвайки се да улови вятъра в желаната посока, дирижабълът може да се движи спрямо околните въздушни маси в посоката, избрана от пилота. За тази цел самолетът е оборудван с един или повече двигатели, стабилизатори и кормила, а също така има аеродинамична („пурообразна“) форма. Навремето дирижаблите бяха "убити" не толкова от поредица от катастрофи, ужасяващи света, а от авиацията, която се развиваше със свръхбързи темпове през първата половина на 20 век. Дирижабълът е бавен - дори самолет с бутален двигател лети по-бързо. Какво можем да кажем за турбовитлови и реактивни машини. Големият вятър на корпуса не позволява на дирижабъла да се ускори до скоростта на самолета - съпротивлението на въздуха е твърде голямо.

Загубвайки скоростта на авиацията, контролираните балони в същото време имат редица важни предимства, благодарение на които всъщност се възражда индустрията на дирижабълите. Първо, силата, която повдигабалон във въздуха (архимедова сила), е напълно безплатна и не изисква енергия, за разлика от повдигането на крилото, което пряко зависи от скоростта на устройството, а оттам и от мощността на двигателя. Дирижабълът от своя страна се нуждае от двигатели предимно за движение в хоризонтална равнина и маневриране. Следователно самолети от този тип могат да работят с двигатели с много по-ниска мощност, отколкото самолетът би изисквал при равен полезен товар. Оттук, и това е второ, следва, че дирижаблите са по-екологични в сравнение с крилата авиация, което е изключително важно в наше време.

Третото предимство на дирижаблите е тяхната почти неограничена товароносимост. Създаването на свръхповдигащи самолети и хеликоптери има ограничения върху якостните характеристики на структурните материали. За дирижаблите няма такива ограничения, а дирижабъл с товароносимост например 1000 тона изобщо не е фантастика. Добавете тук възможността да останете във въздуха дълго време, липсата на нужда от летища с дълги писти и по-голяма безопасност на полета - и получаваме впечатляващ списък от предимства, които доста балансират ниската скорост. Ниската скорост обаче може да се отдаде по-скоро на предимствата на дирижаблите, използвани като туристически круизи.

Състезател с хеликоптер:

Енергийните компании, които разполагат с електропроводи, трябва редовно да наблюдават и диагностицират състоянието на своите мрежи. Най-добрият начин да направите това е от въздуха. В повечето страни по света хеликоптерите се използват за такъв мониторинг, но роторкрафтът има сериозни недостатъци. В допълнение към факта, че хеликоптерът е неикономичен, той има и много скромен обхват - само150−200 км. Ясно е, че това е твърде малко за страната ни с нейните хиляди километри и обширни енергийни мощности. Има и друг проблем: хеликоптерът изпитва силни вибрации по време на полет, в резултат на което чувствителното сканиращо оборудване не работи. Бавен и плавен дирижабъл, способен да измине хиляди километри на една бензиностанция, от друга страна, е идеален за задачи за наблюдение.

Като цяло часът на полет на дирижабъл е 20-25 пъти по-евтин от този на хеликоптер със сравнима товароносимост и 8-10 пъти по-евтин от този на самолет.

Дирижабли на бъдещето:

Strato Cruiser

Създаден за бляскава ваканция за любителите на екстремното. Очаква се вътре в дирижабъла да има ресторант, спа център, плувен басейн, библиотека, кино зала и други удобства за въздушен круиз. Дирижабълът е пълен с хелий и се захранва с електричество от вградени фотоволтаични клетки.

Проект за военен дирижабъл от Eros Aeronautical Systems

Дирижабъл за американските военни сили. Проектът се изпълнява по поръчка на Пентагона: това трябва да бъде самолет, който безпроблемно да транспортира цяла армия от място на място с военно оборудване в допълнение.

Пожарни дирижабли

Дирижабли-градинари и помощници в селскостопанската работа - такива планове отдавна се подхранват от калифорнийската компания Wetzone Engineering, която разработва и проектира огромни дирижабли с товароносимост от 20 до 1000 тона. Въпреки това, основната задача на тези дирижабли е да помагат за потушаване на горски пожари, които не са по силите на самолетите да се справят.

"Небесна котка"

Дирижабълът, който носи толкова нежно име - "Небесна котка" (SkyCat) - всъщност е един от най-големи и здрави "дирижабли". Той е в състояние да достави товар с тегло хиляда тона до всяка точка на планетата с един полет. Автор на този проект е известният британски изобретател Роджър Мунк.

Стратосферни цепелини

Американските дизайнери решиха да вдъхнат нов живот на въздушния "слон", разширявайки хоризонтите на неговото използване. Новото местоположение на дирижабъла трябва да бъдат горните слоеве на атмосферата. Безпилотният стратосферен балон ще изпълнява наблюдателна мисия и ще осигурява комуникация, като се шляе на надморска височина над 20 км. Това въздушно пространство практически не се използва, а също така е проблемно за атаки на ПВО. Такива устройства ще се конкурират със сателитите, като имат финансови предимства и предимства при използване.

Всичко това са само малка част от проектите за "дирижабли", по които се работи във всички страни по света. Известно е, че правителството на САЩ, Германия, Швейцария, Холандия и Великобритания обръща голямо внимание на този въпрос.

Заключение:

Някога изоставило дирижаблите, днес човечеството намира все повече предимства и ползи в тези самолети. Дирижаблите, макар и не високоскоростни, са абсолютно екологични, което е особено важно през 21 век. Невъзможно е да не споменем и икономическите ползи от този самолет, летенето до различни части на света на един "резервоар" за дирижабъл не е нещо свръхестествено.

Сферите на приложение на дирижаблите са ограничени само от наличието на атмосфера, множество концепции и съществуващи примери показват интереса на човек към този самолет. И всъщност историята на дирижаблите, започнала през 18 век, едва сега започва. Гледката на могъщ кораб, плаващ в небетоте привлича толкова много, че в името на този величествен спектакъл искаш да се върнат ...