Жесткий дирижабль - Rigid airship

Постройка военного корабля США " Шенандоа" (ZR-1) , 1923 г., показывающий каркас жесткого дирижабля.

Жесткий дирижабль представляет собой тип дирижабля (или дирижабля) , в котором оболочка поддерживается внутренней структурой , а не держат в форме под давлением с подъемным газом в оболочке, как в дирижаблях (также называемых дирижаблях давления) и полужесткие дирижабли . Жесткие дирижабли часто называют цеппелинами , хотя технически это относится только к дирижаблям, построенным компанией Luftschiffbau Zeppelin .

В 1900 году граф Фердинанд фон Цеппелин успешно совершил первый полет своего первого дирижабля; последующие модели быстро последовали. До Первой мировой войны Германия была мировым лидером в этой области, во многом благодаря работе фон Цеппелина и его компании Luftschiffbau Zeppelin . Во время конфликта жесткие дирижабли выполняли различные военные обязанности, в том числе их участие в кампании стратегических бомбардировок Германии . Многочисленные жесткие дирижабли были произведены и использовались с относительным коммерческим успехом в период с 1900-х до конца 1930-х годов. Расцвет жесткого дирижабля был внезапно завершен уничтожением « Гинденбурга » огнем 6 мая 1937 года. Катастрофа не только уничтожила самый большой дирижабль в мире, но и нанесла значительный ущерб репутации жестких дирижаблей в целом. На фоне широко распространенных проблем общественной безопасности несколько стран решили навсегда заземлить свои существующие жесткие дирижабли и утилизировать их в последующие годы.

Строительство и эксплуатация

Жесткие дирижабли состоят из структурного каркаса, обычно покрытого легированной тканью, содержащего несколько газовых баллонов или ячеек, содержащих подъемный газ. В большинстве дирижаблей, построенных до Второй мировой войны , для этой цели использовался легковоспламеняющийся водород , в результате чего многие дирижабли, такие как британский R101 и немецкий Hindenburg, были потеряны в результате катастрофических пожаров. Инертный газ гелий был использован американскими дирижаблями в 1920 - х и 1930 - х; он также используется во всех современных дирижаблях.

Хотя дирижабли полагаются на разницу в плотности между подъемным газом и окружающим воздухом, чтобы оставаться в воздухе, они также могут создавать определенную аэродинамическую подъемную силу, используя свои лифты для полета в положении «нос вверх». Точно так же при полете «носом вниз» может создаваться прижимная сила: это может быть сделано для предотвращения подъема дирижабля выше своей высоты давления. Обычно дирижабли начинают полет с надутыми газовыми баллонами примерно до 95% емкости: по мере того, как дирижабль набирает высоту, подъемный газ расширяется, поскольку окружающее атмосферное давление уменьшается. Высота, на которой внутреннее давление газовых баллонов равно внешнему атмосферному давлению, называется высотой давления: если дирижабль поднимается выше этого значения, необходимо выпустить газ, чтобы предотвратить разрыв газовых баллонов.

История

Ранняя история

К 1874 году несколько человек придумали жесткий дирижабль (в отличие от дирижаблей с нежестким двигателем, которые летали с 1852 года). Француз Джозеф Списс запатентовал жесткую конструкцию дирижабля в 1873 году, но не получил финансирования. Другим таким человеком был немецкий граф Фердинанд фон Цеппелин , который изложил свои мысли о жестком дирижабле в дневниковых записях с 25 марта 1874 года по 1890 год, когда он ушел из армии. Дэвид Шварц думал о строительстве дирижабля в 1880-х годах и, вероятно, начал проектные работы в 1891 году: к 1892 году он начал строительство.

Однако полностью алюминиевый дирижабль Шварца не совершал никаких испытательных полетов до его смерти в 1897 году. Шварц заручился помощью в его строительстве от промышленника Карла Берга и прусского батальона дирижаблей; между Шварцем и Бергом был заключен эксклюзивный контракт, таким образом, граф Цеппелин был вынужден заключить юридическое соглашение с наследниками Шварца о приобретении алюминия у Карла Берга, хотя эти два мужских дизайна были разными и независимыми друг от друга: в дизайне Шварца отсутствовал дизайн. отдельные внутренние газовые баллоны, характерные для жестких дирижаблей. Используя алюминий Берга, фон Цеппелин смог начать строительство своего первого дирижабля, LZ 1 , в 1899 году.

Первые практические жесткие дирижабли

LZ 1, первый успешный жесткий дирижабль

В июле 1900 года Фердинанд фон Цеппелин завершил LZ 1. Построенный в плавучем сарае на Боденском озере , он имел длину 128,02 м (420 футов), диаметр 11,73 м (38 футов 6 дюймов) и объем 11 298 м ³ (399 000 футов). ³ ) и оснащался парой двигателей Daimler мощностью 11 кВт (14 л.с.) . Первый полет продолжительностью 20 минут был совершен 2 июля, но закончился повреждением дирижабля. После ремонта и модификаций в октябре 1900 года были проведены еще два полета. Однако эти первоначальные эксперименты не привлекли инвесторов, и граф Цеппелин не завершил свой следующий проект, LZ 2 , до 1906 года. Он выполнил только один полет 17 января. 1906 г., когда вышли из строя оба двигателя, и дирижабль был вынужден совершить вынужденную посадку в горах Альгой; впоследствии он был поврежден штормом и не подлежал ремонту. Неудержимый, еще один дирижабль с во многом похожей конструкцией, LZ 3 , был быстро достроен и запущен в полет.

LZ 3 оказался достаточно эффективным, чтобы заинтересовать немецкую армию, которая решила приобрести и эксплуатировать его как Z I до 1913 года. Тем не менее, немецкая армия заметила, что им нужен дирижабль, способный летать в течение 24 часов. Поскольку это было вне возможностей LZ 3, было решено спроектировать и построить более крупный корабль, LZ 4 . Это было 136 м (446 футов) в длину, 12,95 м (42 футов 6 дюймов) в диаметре и приводилось в действие двумя двигателями Daimler общей мощностью 156 кВт (210 л.с.). LZ 4 впервые поднялся в воздух 20 июня 1908 года, а 1 июля совершил впечатляющий 12-часовой перелет по пересеченной местности, во время которого он пролетел над Швейцарией в Цюрих, а затем обратно на Боденское озеро. 24-часовое испытание началось 4 августа, но было прервано отказом одного из двигателей. Он был пришвартован недалеко от Эхтердингена для ремонта, но поднялся шторм, заставивший его оторваться от причала, после чего он был врезан в деревья и загорелся. Катастрофа произошла на глазах у 40-50 тысяч зрителей и вызвала необычайную волну националистической поддержки творчества фон Цеппелина. Посыпались добровольные пожертвования от общественности: в течение 24 часов было получено достаточно, чтобы восстановить дирижабль, и в конечном итоге было пожертвовано более 6 миллионов марок, что, наконец, дало графу Цеппелину прочную финансовую основу для его экспериментов.

Семь цеппелинов эксплуатировала DELAG , первая авиакомпания в мире. Компания DELAG была основана по предложению Альфреда Колсмана, бизнес-менеджера Zeppelin Luftschiffbau, стремящегося извлечь выгоду из восторженного интереса немецкой общественности к дирижаблям, разрешив им находиться на борту пассажирских дирижаблей в качестве коммерческого предприятия; фон Цеппелин дистанцировался от этой коммерциализации, как сообщается, считая, что такие усилия были предприятием вульгарного торговца. Начав такие полеты в 1910 году, DELAG изначально ограничивался предложением прогулочных круизов в окрестностях существующих баз дирижаблей.

Вскоре DELAG получил более способные цеппелины, такие как LZ 10 Schwaben , который за свою карьеру будет перевозить в общей сложности 1553 платящих пассажира, что включает не только прогулочные полеты, но и ряд дальних рейсов в такие направления, как Франкфурт , Дюссельдорф и Берлин . Дирижабли компании также использовались Императорским флотом Германии для обучения экипажей, а экипажи военно-морского флота выполняли пассажирские рейсы. К июлю 1914 года, за месяц до начала Первой мировой войны, цеппелины DELAG перевезли в общей сложности 34 028 пассажиров 1588 коммерческими рейсами; За эти рейсы флот налетал 172 535 км за 3176 часов. Коммерческие операции в Германии внезапно прекратились из-за начала Первой мировой войны , после которой дирижабли DELAG были переданы немецкой армии для военного обслуживания.

В 1911 году был запущен первый жесткий дирижабль немецкой компании Schütte-Lanz . Отель Schütte-Lanz, спроектированный морским архитектором Иоганном Шютте, представил ряд технических новшеств. Форма корпуса была более обтекаемой, чем у ранних кораблей Zeppelin, корпуса которых были цилиндрическими по большей части, что упрощало конструкцию за счет аэродинамической эффективности. Другие инновации Schütte-Lanz включали использование осевого троса, проходящего по всей длине дирижабля, чтобы уменьшить дополнительную нагрузку, вызванную частичным выпуском газа из единственного газового баллона, введение вентиляционных трубок для переноса любого водорода, выпущенного в верхнюю часть корабля, и упрощение. крестообразные поверхности оперения.

Расширенный дирижабль Spiess в 1913 году

Британский Королевский флот рано проявил интерес к жестким дирижаблям и в 1909 году заказал дирижабль Его Величества № 1 у компании Vickers Limited в Барроу-ин-Фернесс . Он был длиной 512 футов (156,06 м) с двумя двигателями Wolseley . Он был завершен в 1911 году, но перед первым полетом раскололся надвое и был списан. Это вызвало временную остановку в разработке британских дирижаблей, но в 1913 году был размещен заказ на HMA № 9r . Из-за различных факторов, в том числе трудностей с приобретением необходимых материалов, строительство было завершено только в апреле 1917 года.

Единственный во Франции жесткий дирижабль был разработан эльзасским инженером Джозефом Списсом и построен Société Zodiac на аэродроме Сен-Сир-л'Эколь . Он имел каркас из полых деревянных лонжеронов, скрепленных проволокой, и получил название Zodiac XII, но имел имя SPIESS, нарисованное вдоль стороны конверта. Он имел длину 113 м (370 футов 9 дюймов), диаметр 13,5 м (44 фута 3 дюйма) и приводился в движение одним двигателем Chenu мощностью 200 л.с., который приводил в действие два гребных винта. Первый полет он совершил 13 апреля 1913 года, но стало ясно, что у него недостаточная мощность и требуется большая подъемная сила, поэтому его увеличили до 140 м (459 футов 4 дюйма), чтобы разместить еще три газовых отсека, и добавили второй двигатель. Затем Шпион подарил дирижабль французскому правительству. После дальнейших испытаний он не был принят французскими военными, поскольку, по их мнению, меньшие нежесткие типы были бы более эффективными. Судя по всему, дирижабль Spiess был разбит в 1914 году.

Первая мировая война

Во время Первой мировой войны компания Zeppelin построила в общей сложности 95 военных дирижаблей. Они эксплуатировались как немецким флотом, так и армией. Немецкие военные станции для дирижаблей были созданы еще до конфликта, и 2–3 сентября 1914 г. Zeppelin LZ 17 сбросил три 200-фунтовых бомбы на Антверпен в Бельгии. В 1915 году началась кампания бомбардировок Англии с использованием дирижаблей, первый налет произошел 19 января 1915 года, когда два дирижабля сбросили бомбы на Норфолк . 31 мая 1915 года на Лондон упали первые бомбы. Рейды продолжались в течение 1915 года и продолжались до 1916 года. В ночь с 2 на 3 сентября 1916 года первый немецкий дирижабль был сбит над английской землей лейтенантом Лифом Робинсоном, летевшим на BE 2c . Этот и последующий успех обороны Англии привели к разработке новых конструкций цеппелинов, способных работать на больших высотах, но даже когда они поступили на вооружение, немцы совершили лишь небольшое количество налетов дирижаблей на Британию в течение остальной части войны, неся о кампании, использующей самолеты и резервирующей свои дирижабли для выполнения своих основных обязанностей по военно-морскому патрулированию над Северным морем и Балтийским морем. Последние жертвы произошли 12 апреля 1918 года.

Первым британским дирижаблем, построенным во время войны, был № 9r , который впервые поднялся в воздух в конце 1916 года и использовался в экспериментальных и учебных целях. К тому времени война против подводных лодок была в разгаре, и за 9r быстро последовали четыре дирижабля класса 23 , два класса R23X и два класса R31 , последний из которых был основан на принципе деревянной конструкции Шютте-Ланца и остается самые большие мобильные деревянные конструкции из когда-либо построенных. Единственным значительным боевым успехом этих дирижаблей, помимо их сдерживающего эффекта, была помощь R29 в уничтожении SM UB-115 в сентябре 1918 года.

1919–1939

Британский R34 на Лонг-Айленде во время первого в истории обратного пересечения Атлантики в июле 1919 года.

К концу конфликта близились к завершению строительство двух британских дирижаблей класса R33 . R33 стал гражданским дирижаблем, завершив свою карьеру экспериментальными работами. R34 стал первым самолетом, совершившим обратный переход через Атлантику в июле 1919 года, но был серьезно поврежден в январе 1921 года и впоследствии был списан. R.35, уникальный дизайн адмиралтейства, был почти закончен, когда работы были остановлены в начале 1919 года. R36 и R.37 были удлиненными R.35. R.36 был построен после войны как гражданский дирижабль, зарегистрированный как G-FAAF. R.36 имел два двигателя от немецкого L71. Модификации для обслуживания пассажиров включали установку комбинированной гондолы управления и пассажира длиной 131 фут для размещения 50 пассажиров. У R.36 произошел отказ конструкции одного горизонтального и одного вертикального оперения. Он был отремонтирован и служил для помощи полиции в управлении движением во время гонки в Аскоте в 1921 году. R.36 был поврежден в результате аварии на швартовке в 1921 году, и пока он был отремонтирован, R.36 больше не летал. Сохраненный для возможного использования в качестве коммерческого дирижабля, R.36 был разобран в 1926 году. Четыре дирижабля класса R38 были спущены на воду, но только один закончен: он был продан ВМС США и переименован в ZR-2. В июне 1921 года он разбился в воздухе над Кингстоном-апон-Халлом до того, как был доставлен, в результате чего погибло 44 члена его англо-американского экипажа. Последним дирижаблем, который был заказан во время Первой мировой войны, был R80 ; он был завершен в 1920 году, но был испытан на разрушение в следующем году после того, как было обнаружено, что он не имеет коммерческого использования.

После окончания Первой мировой войны Luftschiffbau Zeppelin возобновила строительство и эксплуатацию гражданских дирижаблей. По условиям Версальского договора Германии было запрещено строить дирижабли вместимостью более 28 000 м ³ (1 000 000 куб. Футов), что значительно ограничивало сферу деятельности компании. Однако была построена пара небольших пассажирских дирижаблей LZ 120 Bodensee и родственный корабль LZ 121 Nordstern , предназначенный для использования между Берлином и Фрейдрихсхафеном. Впоследствии они были конфискованы и переданы Италии и Франции в качестве военных репараций взамен дирижаблей военного времени, которые были подорваны их экипажами в 1919 году. Компания «Цеппелин» была спасена от исчезновения приказом на дирижабль, военный корабль США Лос-Анджелес (ZR- 3) , размещается ВМС США; этот дирижабль совершил свой первый полет 27 августа 1924 года. Партнерство Goodyear-Zeppelin продолжалось до начала Второй мировой войны .

Военный корабль США "  Акрон" проходит над Нижним Манхэттеном

В 1924 году британское правительство инициировало Имперскую схему дирижаблей , план по запуску маршрутов дирижаблей по всей Британской империи. Это включало строительство двух больших дирижаблей, R100 и R101 , за счет средств государства. R100 был построен Vickers-Armstrongs в частном порядке с использованием существующей коммерческой практики с командой дизайнеров во главе с Барнсом Уоллисом , который ранее был одним из разработчиков R80. После своего первого полета в декабре 1929 года R100 совершил успешный полет в Квебек в Канаде в июле и августе следующего года. Конкурирующий R101 был разработан и построен Министерством авиации и должен был стимулировать новые подходы. R101 имел очень большой вес, в основном из-за решения использовать дизельные двигатели для снижения риска возгорания, и было решено удлинить корпус дирижабля для увеличения подъемной силы. В октябре 1930 года R101 отправился в Карачи своим первым заграничным рейсом, но разбился на севере Франции в плохую погоду, в результате чего погибли 48 из 54 человек на борту, включая государственного секретаря по авиации и большую часть команды разработчиков. После этой катастрофы R100 был остановлен и окончательно списан в ноябре 1931 года, что положило конец интересу британцев к жестким дирижаблям.

В 1925 году союзники ослабили Версальские ограничения, что позволило доктору Хьюго Эккенеру , председателю Zeppelin Luftschiffbau, реализовать свое видение разработки дирижабля, подходящего для запуска межконтинентальных авиапассажиров. Сумма в 2,5 миллиона рейхсмарок (ℛℳ, эквивалент 600000 долларов США в то время или 9 миллионов долларов в долларах 2018 года) была собрана по открытой подписке, в то время как правительство Германии также выделило более 1 миллиона фунтов стерлингов (4 миллиона долларов США) на проект. . Соответственно, Zeppelin Lufftschiffbau начала строительство первого дирижабля нового поколения, LZ 127 Graf Zeppelin . 18 сентября 1928 года законченный дирижабль впервые поднялся в воздух. Вскоре после этого DELAG приступила к работе с Graf Zeppelin , получив возможность совершать регулярные беспосадочные трансатлантические рейсы за несколько лет до того, как самолеты смогут иметь достаточную дальность для пересечения океана в любом направлении без остановки. В 1931 году Graf Zeppelin начал предлагать регулярные регулярные пассажирские перевозки между Германией и Южной Америкой , маршрут, который продолжался до 1937 года. За свою карьеру Graf Zeppelin пересек Южную Атлантику в общей сложности 136 раз. Также дирижабль совершил множество рекордных полетов, в том числе успешное кругосветное плавание.

Программа жестких дирижаблей Соединенных Штатов базировалась на авиабазе Лейкхерст, штат Нью-Джерси. USS  Shenandoah  (ZR-1) был первым жестким дирижаблем, построенным в Америке, и служил с 1923 по 1925 год, когда он разбился в воздухе в суровую погоду, в результате чего погибли 14 членов экипажа. USS  Los Angeles  (ZR-3) - немецкий дирижабль, построенный для США в 1924 году. Корабль был спущен на мель в 1931 году из-за Великой депрессии, но не разбирался более 5 лет. Пара больших дирижаблей « Акрон» и « Мейкон» , которые функционировали как летающие авианосцы, были закуплены ВМС США. Однако они оба были уничтожены в результате отдельных аварий. « Акрон» был унесен в море в плохую погоду и распался, в результате чего погибло более семидесяти человек, в том числе один из сторонников дирижаблей ВМС США контр-адмирал Уильям А. Моффетт . Macon также оказался в море, когда он вылетел в тяжелую погоду с неотремонтированными повреждениями от более раннего инцидента, но введение спасательных жилетов после гибели Akron означало, что были потеряны только две жизни.

LZ 129 Hindenburg перевозил пассажиров, почту и грузы на регулярных коммерческих рейсах из Германии в Северную и Южную Америку. Однако такие услуги были внезапно прекращены катастрофой в Гинденбурге в 1937 году. В то время как родственный корабль Гинденбурга, LZ 130 Graf Zeppelin II , был завершен, он должен был выполнить только тридцать европейских испытательных и спонсируемых правительством полетов, прежде чем его окончательно приземлили. В 1938 году Luftschiffbau Zeppelin была вынуждена прекратить производство Zeppelin, в то время как все операции с существующими дирижаблями были прекращены в течение двух лет. Каркасы Graf Zeppelin и Graf Zeppelin II , а также металлолом из Гинденбурга, были впоследствии списаны в том же году на материалы, которые использовались для удовлетворения потребностей военного времени в военных самолетах с неподвижным крылом для Люфтваффе .

Кончина

После катастрофы в Гинденбурге компания Zeppelin решила использовать гелий в своих будущих пассажирских дирижаблях. Однако к этому времени Европа была на пути ко Второй мировой войне , и Соединенные Штаты, единственная страна со значительными запасами гелия, отказались продавать необходимый газ. Коммерческая международная авиация была ограничена во время войны, поэтому разработка новых дирижаблей была остановлена. Хотя несколько компаний, в том числе Goodyear, предлагали послевоенные коммерческие разработки, в основном это не помогло. На заседании министерства авиации по послевоенному планированию в 1943 году был предложен R.104 для выполнения требований Министерства авиации C.18 / 43. Несмотря на присутствие двух стойких приверженцев дирижабля, Невила Шута и командира крыла Т.Р. Кейв-Браун-Кейв, дирижабль не был принят. Предложенный R.104 был описан лордом Бивербруком как «Красивое лицо, но бесполезно на кухне». Было принято решение развивать Бристоль-Брабазон, чтобы соответствовать требованиям C.18 / 43. Брабазон был провалом, получившим широкую огласку в послевоенный период. После стремительного развития авиации во время и после Второй мировой войны, самолеты тяжелее воздуха с неподвижным крылом , способные летать намного быстрее, чем жесткие дирижабли, стали излюбленным методом международных авиаперелетов .

Современные жесткие диски

Последние спроектированные и построенные жесткие дирижабли были построены в 1960-х годах. AEREON III был построен в Mercer County, штат Нью - Джерси , в середине 1960-х годов. Он должен был использовать метод "движения", разработанный и продемонстрированный доктором Соломоном Эндрюсом в 1860-х годах, а также двигатель, установленный на корме. AEREON III, у которого три бок о бок корпуса перевернулся во время рулежных испытаний, так и не был отремонтирован. На замену AEREON 26 с треугольной конфигурацией был построен и прошел летные испытания в начале 1970-х годов. Программа испытаний завершилась из-за истечения срока службы двигателя дрона. Последний раз об этом сообщалось об ангаре в аэропорту Трентон-Роббинсвайл в Нью-Джерси. Неизвестно, существует ли он до сих пор спустя почти 50 лет.

Компания Zeppelin называет свой корабль NT жестким, но форма оболочки частично сохраняется за счет сверхдавления подъемного газа, поэтому NT более правильно классифицировать как полужесткий.

Aeroscraft был сертифицирован FAA как годный к полетам в сентябре 2013 года и приступил к летным испытаниям.

Смотрите также

• Список цеппелинов
• Список жестких дирижаблей Шютте-Ланца
• Ангар для дирижаблей
• Жесткая конструкция дирижабля

Рекомендации

Цитаты

Библиография

Внешние ссылки

• Airships.net: Гинденбург и другие цеппелины
• "Самые большие птицы, которые когда-либо летали" Научно-популярный журнал , май 1962 г.