Циолковский. Жизнь и технические идеи - Яков Исидорович Перельман
Корабль-исполин «Гинденбург» превосходно служит своей цели. В двое суток он доставил 50 пассажиров и 25 тонн груза из Германии в Южную Америку, причем пассажиры во время перелета обставлены были таким комфортом, какой имеется лишь в лучших гостиницах. Цеппелины не раз уже выполняли ответственные задачи и блестяще доказали отличные качества этого транспортного средства. Между тем, когда идея подобного воздушного корабля была высказана впервые, она встречена была насмешками, как вздорная фантазия. Поучительная история первых цеппелинов поможет нам правильнее оценить заслуги Циолковского в изобретении дирижабля.
Изобретатель цеппелинов, германский генерал-лейтенант, граф Фердинанд Цеппелин, поставил целью своей жизни сооружение мощного воздушного крейсера, пригодного для глубокой разведки и могущего нести большие запасы бомб для поражения неприятельской территории. В 1900 г. первый «цеппелин», в 128 метров длиною, сооруженный на средства специального акционерного общества и при поддержке вюртембергского короля, готов. Летая над Боденским озером, на берегу которого он был построен, дирижабль показывает удовлетворительные летные качества, но при спуске на воду терпит аварию. Это расхолаживает акционеров, и компания распадается. В довершение неудач буря сносит и разрушает плавучий элинг дирижабля.
Тогда организуется добровольный сбор денег (в котором щедро участвует и вюртембергский король), и через несколько лет граф Цеппелин сооружает уже свой второй дирижабль. Торжество длится недолго: «Цеппелин № 2» погибает в борьбе с бурей.
Спустя год готов «Цеппелин № 3» с более мощными моторами. Этому кораблю суждено было преодолеть недоверие. Государство приходит Цеппелину на помощь: приобретает его новый дирижабль за 2½ миллиона марок и отпускает изобретателю средства на дальнейшую работу.
Цельнометаллический дирижабль
Циолковский опередил графа Цеппелина не только во времени, опубликовав свой проект раньше, чем был составлен, проект первого цеппелина; он опередил немецкого изобретателя и по существу — по качеству предлагаемого изобретения. Главные особенности дирижабля Циолковского, отличающие его от воздушных кораблей всех существующих систем, состоят, коротко говоря, в следующем:
1. Он обладает оболочкой, сделанной целиком из металла.
2. Оболочка эта может менять свой объем, не утрачивая при этом «обтекаемой» формы.
3. Дирижабль имеет температурное управление.
Разъясним смысл и значение этих трех особенностей.
Цеппелин, как уже сказано, не имеет металлической оболочки; он состоит лишь из металлического каркаса, обтянутого материей. Ему придается «обтекаемая» форма, т. е. такая, при которой он легко перемещается в воздухе, встречая с его стороны сравнительно небольшое сопротивление. «Однако, — замечает Циолковский, — форма эта сохраняется очень сложным, дорого стоящим металлическим каркасом. Достаточно взглянуть на иллюстрацию цеппелиновских верфей с строящимся там каркасом, чтобы ужаснуться сложности и дороговизне сооружения. Каркас разделен проволочными сетками на 15–20 отделений („Гинденбург“ — на 17 отсеков), содержащих обыкновенные шары[11] с гелием (или водородом). Кроме того, там же помещаются мешки с горючим газом для двигателей. И еще остается обширное пространство, занятое воздухом. Весь каркас обтянут одним или двумя слоями брезента». В таких дирижаблях — их называют «жесткими» — подъемный газ не наполняет наружную оболочку непосредственно, а заключен в особые газовые камеры, в «баллоны», из органического материала, находящиеся внутри каркаса. Объем и форма наружной оболочки остаются неизменными благодаря наличию прочного каркаса.
Совершенно иначе будет устроен воздушный корабль Циолковского. Прежде всего — это дирижабль цельнометаллический[12], т. е. имеющий оболочку, целиком сделанную из металла. Каркаса нет; жесткость конструкций обусловлена не внутренними опорами, а давлением газа, наполняющего оболочку. При всем этом объем оболочки корабля Циолковского — и в этом главная особенность проекта — легко изменяется, вследствие чего величину подъемной силы дирижабля возможно поддерживать неизменной.
Схема цельнометаллического дирижабля Циолковского. (Блочное стягивание. Трубы для нагревания газа. Нижнее основание с прилегающими к нему камерами, с валами для наматывания тросов блочной системы. Гондола. Рули. Моторы с гребными, винтами. Ряд окон.)
Чтобы представить себе наглядно форму оболочки корабля Циолковского и понять, как может металлический мешок изменять свою вместимость, вообразите плоский, очень длинный чемодан, суживающийся к концам. Стенки чемодана сделаны из листов волнистого металла. Боковины соединены с основаниями шарнирами. Благодаря этим особенностям, подобный металлический мешок может плавно изменять объем и форму в зависимости от превышения давления наполняющего его газа над давлением воздуха снаружи. Когда это превышение понижается, боковые стенки сближаются; когда оно повышается — бока раздаются, объем увеличивается. «Изменение его формы и объема не сопровождается при этом, — говорит Циолковский, — образованием складок, неправильностей и увеличением сопротивления воздуха при поступательном движении воздушного корабля».
Поперечное сечение оболочки дирижабля Циолковского в нераздутом и раздутом виде.
Весьма существенная особенность дирижабля Циолковского, возможная только благодаря металлической, а не матерчатой оболочке, — регулирование температуры газа, наполняющего аэростат. Достигается это следующим образом. «Продукты горения из моторов устремляются в трубу, откуда часть их направляется внутрь оболочки по металлической трубе, нагревает легкий газ и самую оболочку и тогда уже выходит наружу. Прочая же часть продуктов горения направляется в другую трубу и выходит непосредственно в атмосферу. Заслонка, приводимая в движение рукою пилота, более или менее закрывает или открывает отверстие в одну из труб, открывая или закрывая в то же время отверстие другой трубы. Обыкновенно оба отверстия частью прикрыты, так что в оболочке устанавливается некоторая средняя температура, например, в 30°; передвигая заслонку, эту температуру можно понизить до температуры наружного воздуха или повысить до 60°. Нагревание это и охлаждение ничего не стоят, так как совершаются продуктами горения, которые выбрасываются моторами, служащими для поступательного движения дирижабля».
Продольное сечение дирижабля Циолковского на 200 человек. Пропорциональный чертеж.
Изменения температуры газа, раздувая или сжимая оболочку, заставляют тем самым дирижабль подниматься или опускаться.
Не останавливаясь на второстепенных подробностях устройства, отметим ценные преимущества дирижабля Циолковского:
1. Несгораемость. Ни в оболочке, ни в гондоле нет ничего воспламеняемого. «Газ (водород) сам по себе не дает взрывов, а только горюч. Если бы образовались небольшие отверстия в оболочке и случайно загорелся выходящий газ, то получился бы ряд спокойных огней, обращенных наружу, так как превышение давления изнутри препятствовало бы воздуху входить в оболочку; смешения водорода с воздухом не будет, не последует и взрыва. Оболочка не загорится, не расплавится, а только будет гореть газ. Дирижабль будет спокойно снижаться, теряя
