Дирижабли: что это такое и почему их до сих пор используют

Человечество всегда стремилось вверх, к небесам, но необходимые технологические знания для этого появились не так давно. В истории воздухоплавания видное место занимают дирижабли, которые сегодня утратили былую популярность, но полтора века назад они казались настоящим чудом инженерной мысли.

Дирижабли относятся к категории транспорта «легче воздуха». Существует всего два вида плавающих воздушных судов этого типа: воздушный шар и дирижабль. Прообразом дирижабля стал сферический воздушный шар, впервые успешно запущенный братьями Монгольфье в 1783 году. Воздушный шар — безмоторное судно, которое может подниматься над землей, но корректировать его курс по горизонтали невозможно. Дирижабль — это управляемый корабль, который может не только подниматься вверх, но также маневрировать в любом направлении против ветра, пассажиры при этом находятся в гондоле, подвешенной под шаром.

Существует три типа дирижаблей:

• Жесткие. Они имеют внутренний металлический каркас для поддержания формы оболочки.
• Полужесткие. Частичный каркас проходит по длине оболочки для поддержания ее формы, но и сама оболочка служит несущей основой для конструкции.
• Мягкие. В них внутреннее давление подъемного газа, обычно гелия (или водорода), поддерживает форму оболочки.

Устройство дирижабля (схематично)

Форма оболочки поддерживается за счет регулирования внутреннего давления гелия внутри нее. Внутри пузыря находятся одна или несколько воздушных ячеек/воздушных шаров, называемых баллонетами. Они заполнены воздухом (в отличие от остальной части пузыря, который заполнен гелием) и прикреплены к бокам или дну дирижабля. Баллонеты расширяются и сжимаются, чтобы компенсировать изменения объема гелия из-за перемены температуры и высоты полета. Пилот имеет прямое управление баллонетами через воздушные клапаны.

Носовой конус служит двум целям: обеспечивает точку крепления опоры для швартовки и добавляет жесткости носу, который сталкивается с наибольшими динамическими нагрузками давления в полете). На земле надувной дирижабль крепится к неподвижному столбу, называемому причальной мачтой. Закрепленный дирижабль может свободно перемещаться вокруг мачты при изменении ветра.

Немного истории

Дирижабль, первое воздушное судно с двигательной и рулевой системами, был изобретен французским инженером Анри Жиффаром, который в 1852 году прикрепил маленький паровой двигатель к огромному пропеллеру и пронесся по воздуху семнадцать миль с максимальной скоростью около 9 км/час.

Однако только после изобретения бензинового двигателя в 1896 году стало возможным строительство более «удобных» дирижаблей. В 1898 году бразилец Альберто Сантос-Дюмон был первым, кто построил и запустил воздушный корабль на бензиновом топливе. Прибыв в Париж в 1897 году, он совершил несколько полетов на бесплатных воздушных шарах, а также приобрел моторизованный трехколесный велосипед. Ему пришла в голову идея объединить двигатель Де Диона, который приводил в движение его трехколесный велосипед, с воздушным шаром, в результате чего получилось 14 небольших дирижаблей, которые работали на бензине. Его дирижабль №1 впервые взлетел в воздух 18 сентября 1898 года.

Летом 1908 года армия США провела испытания дирижабля «Болдуин». Томас Болдуин был назначен правительством Соединенных Штатов руководить строительством всех воздушных судов. Первый правительственный дирижабль он построил в 1908 году.

Американский изобретатель Томас Болдуин построил 53-футовый дирижабль «Калифорнийская Стрела». Он выиграл гонку протяженностью в одну милю в октябре 1904 года на Всемирной выставке в Сент-Луисе с Роем Кнабеншью за штурвалом. В 1908 году Болдуин продал корпусу связи армии США усовершенствованный дирижабль, оснащенный 20-сильным двигателем Кертисса. Эта машина, получившая название SC-1, была первым в армии самолетом с двигателем.

Цепеллин

Цеппелинами назывались дирижабли с внутренним каркасом, изобретенные графом Фердинандом фон Цеппелином. Первый дирижабль с жесткой основой взлетел 3 ноября 1897 года и был спроектирован Дэвидом Шварцем. Его каркас и наружная крышка были сделаны из алюминия. Приводимый в действие 12-сильным газовым двигателем Daimler, соединенным с тремя пропеллерами, он успешно взлетел на привязном испытании в Темплхофе под Берлином, Германия, однако потерпел крушение.

В 1900 году немецкий военный офицер Фердинанд Цеппелин изобрел жесткий каркасный дирижабль, который стал известен как Цеппелин. 2 июля 1900 года близ Боденского озера в Германии дирижабль «Цеппелин» совершил полет.

Покрытый тканью корабль, который был прототипом многих последующих моделей, имел алюминиевую конструкцию, семнадцать водородных элементов и два 15-сильных двигателя внутреннего сгорания Daimler, каждый из которых вращал два винта. Он был около 128 м. в длину и 11,5 м. в диаметре. Во время своего первого подъема он пролетел около 3,7 мили за 17 минут и достиг высоты 400 м.

В 1908 году Фердинанд Цеппелин основал Фонд Фридрихсхафена (The Zeppelin Foundation) для развития аэронавигации и производства дирижаблей.

Успешное использование Германией Цеппелина в военных разведывательных миссиях подтолкнуло британский Королевский флот к созданию собственных дирижаблей. Вместо того чтобы дублировать конструкцию немецкого жесткого дирижабля, англичане изготовили несколько небольших мягких воздушных судов. Эти дирижабли использовались для успешного обнаружения немецких подводных лодок и были классифицированы как «британские дирижабли класса В».

Закат Цепеллинов

В 1920-е и 1930-е годы Великобритания, Германия и Штаты сосредоточились на разработке больших жестких пассажирских дирижаблей. Но США отличились тем, что для подъема своих воздушных судов в основном использовали гелий. Но залежей этого газа было не так много и он был довольно дорогим, но зато не таким огнеопасным, как водород. Из-за затрат, связанных с добычей, Соединенные Штаты запретили экспорт гелия в другие страны, а Германия и Великобритания продолжали полагаться на более летучий газообразный водород. Некоторые из пассажирских дирижаблей, использующих водород вместо гелия, потерпели катастрофу, и из-за таких потерь расцвет этого вида транспорта резко прекратился.

Катастрофа Гинденбурга

3 мая 1937 года дирижабль «Гинденбург», построенный за 5 лет в нацистской Германии, покинул Франкфурт и отправился через Атлантику на военно-морскую авиабазу Лейкхерст в штате Нью-Джерси. На тот момент он был самым большим в мире — почти 250 метров в длину и более 40 в диаметре. Чтобы поднять в воздух такую махину, требовалось 200 тыс. кубических метров водорода. Он перевозил 36 пассажиров и экипаж из 61 человека. При попытке пришвартоваться в Лейкхерсте, дирижабль внезапно вспыхнул, быстро опустился к Земле, где его корпус за считанные секунды выгорел дотла. В трагедии погибли 36 человек, большинство выживших получили серьезные ранения. Пассажирские перевозки быстро вышли из моды после катастрофы «Гинденбурга», и ни один жесткий дирижабль не пережил Второй мировой войны.

Как обстоят дела сегодня

После подобного рода трагедий многие западные страны сосредоточили свое внимание на мягком дирижабле как на научном/военном транспорте. Наблюдение с воздуха стало наиболее распространенным и успешным способом применения дирижабля. В 1940-х и 50-х годах их использовали в качестве радиолокационных станций раннего предупреждения для торговых флотов вдоль восточного побережья Соединенных Штатов. Они также до сих пор применяются в научном мониторинге и экспериментах.

Дирижабль требует наличия большой команды, особенно на земле. Пилоты должны уметь управлять самолетом или вертолетом и пройти специальную подготовку в пилотировании дирижаблей. По состоянию на 1995 год, в мире насчитывалось всего около 30 активных пилотов дирижаблей. Многие дирижабли требуют круглосуточного наблюдения. Оболочка и балласт проверяются каждый час для того, чтобы убедиться, что поддерживается правильное равновесие.