Аэростат.
АЭРОСТАТ, воздухоплавательный аппарат, поддерживающийся в воздухе благодаря подъемной силе, обусловленной разностью веса заключенного в оболочке аэростата газа и веса равновеликого объема сухого воздуха. Подъем и спуск аэростата основаны на законе Архимеда (при равновесии какого-либо тела в газе вес вытесняемого этим телом объема газа должен быть равен весу тела). Для наполнения аэростата применяется обычно водород, реже гелий и светильный газ.
Подъемная сила 1 м3 водорода при 0°С и 760 мм давления равна 1,17 кг, гелия-1 кг, светильного газа-0,7 кг. Аэростаты подразделяются на СВОБОДНЫЕ (сферические), ПРИВЯЗНЫЕ (змейковые) и УПРАВЛЯЕМЫЕ (дирижабль).
СВОБОДНЫЕ АЭРОСТАТЫ способны лететь лишь по ветру и допускают управление только в вертикальной плоскости (выпуск части газа для снижения и выбрасывание балласта для подъема). Впервые свободные аэростаты появились во Франции в 1783 и в течение целого столетия являлись единственными практически применимыми летательными аппаратами. Значительное применение они имеют и в настоящее время в спортивной и научно-исследовательской областях. В военном деле свободные аэростаты служат главным образом для обучения экипажей привязных и управляемых аэростатов выполнению свободного (статического) полета. Свободный аэростат (рис. 1) состоит из оболочки, сети и подвесного обруча с корзиной. Оболочка аэростата сферической формы (отсюда название-воздушный шар), строится из тонкой хлопчатобумажной ткани, обработанной каучуковым составом для достижения газонепроницаемости. В верхней части она имеет клапан для выпуска части газа в случае необходимости произвести спуск, в нижней-отверстие с рукавом (аппендиксом) для пополнения аэростата газом на земле и для свободного выхода газа при его расширении во время полета. На оболочку надевается веревочная сеть. К стропам сети крепится подвесной обруч, а к последнему-корзина, в которой помещаются экипаж и необходимые для полета приборы и принадлежности. К подвесному обручу крепятся также якорное приспособление и гайдроп-тяжелый канат длиной 80-100 м, служащий для торможения и смягчения спуска аэростата на землю. В корзину протянуты две веревки: одна от выпускного клапана, другая (т. н. разрывная вожжа) от разрывного полотнища, которое вскрывается в случае необходимости при спуске на землю (например в сильный ветер) быстро выпустить весь газ. Объем свободных аэростатов колеблется в пределах от 600 до 2 000 м3.
Рисунок 1. Свободный аэростат.
Привязной сферический аэростат на маневрах в Брест-Литовске во время посещения Императором Николаем II.
Аэростат воздухоплавательного отделения крепости Осовец. 1902 г.
ПРИВЯЗНЫЕ АЭРОСТАТЫ совершают подъем и спуск, оставаясь прикрепленными к стальному тросу, идущему от барабана спец. лебедки, установленной на земле. Эти аэростаты применяются главным образом в военном деле, где служат в качестве подвижной наблюдательной вышки или выполняют роль воздушных заграждений, препятствующих полету неприятельских самолетов. По этому признаку различают АЭРОСТАТЫ НАБЛЮДЕНИЯ и АЭРОСТАТЫ ЗАГРАЖДЕНИЯ.
Боевое применение привязных аэростатов.
Значительная высота подъема, почти неограниченная длительность пребывания в воздухе, прямая и надежная связь с землей делают привязные аэростаты (при отсутствии или слабости неприятельской авиации) хорошим средством для выполнения ближней разведки и обслуживания наблюдением артиллерии, преимущественно тяжелой (целеуказание и корректирование стрельбы).
Воздухоплаватели из 3-й Кавказской корпусной воздухоплавательной роты.
Телефонная связь с корректировщиком артиллерийского огня, находящимся в корзине аэростата.
В отдельных случаях аэростат может быть использован для выполнения задач связи, поверки маскировки и для распространения агитлитературы среди противника при помощи попутного ветра. Привязные аэростаты применяются для работы как на суше, так и на море.
Частными видами применения привязных аэростатов являются:
-работа их с бронепоездами и речными флотилиями;
Змейковый аэростат на железнодорожной платформе.
-ночная корректировка стрельбы тяжелых береговых батарей как по целям в море, так и на суше;
-фотографирование ближних целей;
-охрана побережья морей и проливов;
-совместная работа с морским флотом.
Крейсер-аэростатоносец «Русь» с поднятым змейковым аэростатом.
Возможности наблюдения с аэростата характеризуются следующими данными: разрывы снарядов своей легкой артиллерии наблюдаются на расстоянии 9-11 км, гаубичной и тяжелой:12-17 км; вспышки выстрелов артиллерии противника:до 12-16 км; окопы и искусственные заграждения:10-12 км; движение по дорогам крупных войск, частей:до 12-15 км; паровозные дымки:до 30 км; дымки эскадры в море:60-80 км; приблизительный состав эскадры и направление ее движения:25-35 км. Привязной аэростат ведет наблюдение, располагаясь в 6-12 км (в зависимости от условий местности и боевой обстановки) от передовой линии противника, по возможности вне досягаемости артиллерии противника. Место подъема аэростата выбирается с расчетом предоставления наилучшего обзора занятого противником участка и обеспечения скрытности от наблюдения противника расположения лебедки. В нерабочем состоянии аэростат, тщательно замаскированный, находится на биваке, удаление которого от места подъема аэростата не должно быть более 3 км. Наполнение аэростата газом производится или непосредственно на биваке или в некотором удалении (250-500 м) от последнего-на месте снаряжения аэростата (подвеска такелажа, корзины, прикрепление к лебедке и т.п.).
Аэростат нормально поднимается в воздух на месте снаряжения и оттуда выдвигается на лебедке к месту подъема. Передвижение аэростата возможно как с выпущенным газом, так и в наполненном состоянии. К первому способу прибегают при значительных переходах и при передвижениях по железной дороге. Опорожненная оболочка аэростата укладывается на одну парную повозку. Передвижение аэростата в наполненном состоянии возможно:
1) на тросе, когда имеется удобная дорога для движения лебедки и нет препятствий для прохода троса (аэростат готов к действию);
2) на тройнике-при движении без дорог;
3) на спусках, притянутым к земле, когда требуется скрытность переброски аэростата и имеется достаточно широкая дорога.
Скорость передвижения наполненного аэростата (3-4 км/ч) обеспечивает возможность следования его с пехотными частями. Движение невозможно при силе ветра более 7-8 м/ск. Подготовка опорожненного аэростата к работе требует: при наличии газа в газгольдерах 5-6 ч., при необходимости газодобывания на месте:от 12 до 18 ч. Аэростат, передвигающийся на тройнике или спусках, изготовляется к действию через 1-2 ч. Большая уязвимость аэростата при нападении воздушного противника требует надлежащей охраны его противосамолетными средствами. Наиболее действенной является охрана аэростата истребительными самолетами. При отсутствии последних эту задачу выполняют зенитные пушки или пулеметы. Для этих же целей экипаж аэростата в корзине снабжается ручным пулеметом и парашютами (на случай сбития или пожара аэростата). Аэростаты состоят на вооружении специальных воздухоплавательных частей, входящих в состав Воздушного флота, или, еще в мирное время, органически приданных артиллерии.
Первым типом аэростата наблюдения были обычные сферические аэростаты, приспособленные к подъему на привязи. В таком виде они были использованы в ряде войн XIX в. В 1893 году полковником Парсевалем (Германия) был построен т.н. з м е й к о в ы й аэростат, в котором к подъемной силе газа присоединяется добавочное действие силы ветра. Последнее приспособление значительно расширило сферу военного применения привязных аэростатов, дав им большую грузоподъемность и устойчивость в воздухе.
— Аэростат П а р с е в а л я имеет цилиндрическую оболочку, ограниченную в носовой и кормовой части полушариями. Оболочка строится из двуслойной прорезиненной хлопчато-бумажной ткани. Внутри оболочка разделена перегородкой (диафрагмой) на газовместилище и баллонет. Снаружи к ней крепятся органы устойчивости, подвесной и привязной такелажи, корзина. Органами устойчивости являются рулевой мешок, два паруса и хвост, состоящий из нескольких парашютов. Воспринимая давление ветра, эти органы препятствуют вращению аэростата вокруг вертикальной и горизонтальной оси. Привязной такелаж из целой системы веревок служит для прикрепления аэростата к привязному тросу; подвесной-для прикрепления корзины аэростата. Обычный объем оболочки-1000 м3; длина-25,5 м; диаметр поперечного сечения-7,15 м. Максимальная высота подъема 1 000 м; средняя рабочая высота 600-800 м. Аэростат может производить подъемы при ветре до 15 м/с. Скорость выбирания аэростата лебедкой:3,5-4 м/с. Снаряжение аэростата и при хорошо обученной команде требует около 15 мин.
Схема аэростата типа «Парсеваль».
Аэростат Парсеваля, положивший начало прочному развитию привязного воздухоплавания, в дальнейшем был вытеснен более совершенными системами. В 1916 году во Франции появляется змейковый привязной аэростат системы «К а к о». Оболочка его имеет вытянутую яйцеобразную форму. Наиболее распространенный объем: 930 м3. Органами устойчивости служат рулевой мешок и 2 стабилизатора. Аэростат может снаряжаться на 1 или 2 корзины. Максимальная высота подъема около 1200-1500 м. Средняя рабочая высота 800-1000 м. Аэростат может работать при силе ветра до 20 м/с.
Схема аэростата типа «Како».
К концу Первой Мировой войны в итальянской армии появляются змейковые привязные аэростаты системы Аворио П р а с с о н е.
Схема аэростата Аворио Прассоне.
Оболочка этого аэростата имеет форму эллипсоида, переходящего в кормовой части в конус. Баллонет помещается в нижней части оболочки. Органами устойчивости являются рулевой мешок и 2 стабилизатора, наполняемые воздухом. Основные данные аэростата системы Аворио Прассоне при различных объемах даны в таблице.
Положительными свойствами аэростата этой системы являются компактность, большая высота подъема, способность к подъемам при ветре около 26 м/с; отрицательными: недостаточная устойчивость и необходимость наполнять стабилизаторы воздухом до подъема, что увеличивает время, потребное на снаряжение аэростата. Аэростат французской фирмы З о д и а к , тип BD, с изменяющимся объемом, не имеют баллонета и сохранение формы их оболочки достигается автоматическим изменением ее объема в зависимости от изменения давления газа (от 850 до 1050 м3). Большим недостатком рассмотренных выше систем привязных аэростатов является трудность их передвижения в наполненном виде. Попытки устранения этого недостатка породили идею постройки моторизованного змейкового аэростата, который мог бы временно терять связь с лебедкой и самостоятельно передвигаться по воздуху. Идеалом такого аэростата явился бы небольшой управляемый аэростат с радиусом действия до 100 км и со скоростью передвижения около 60-70 км/ч, несущий на себе лебедку и привязной трос. Бивак такого аэростата мог бы находиться в 25-30 км от противника. На месте же наблюдения достаточно иметь какой-либо специальный якорь, к которому прилетевший аэростат мог бы привязаться при помощи спущенного из гондолы троса. К настоящему времени эта идея получила лишь частичное осуществление. Так, описанный выше змейковый аэростат системы Прассоне, путем замены корзины для наблюдения гондолой с винтомоторной группой и подвески рулей может быть в течение 15-20 мин. превращен из привязного аэростата в управляемый, и обратно. Двигателем служит мотор «Anzani» в 45-50 л.с. Скорость передвижения около 35 км/ч.
Схема аэростата Зодиак тип BD.
БАЛЛОНЕТ, часть оболочки аэростата, отделенная от газовместилища эластичной перегородкой (диафрагмой), или особые эластичные мешки, помещенные внутри оболочки аэростата и наполняемые воздухом. Назначением баллонета является поддержание внутри оболочки аэростата достаточного давления для обеспечения постоянства внешней формы аэростата. Баллонет составляет необходимую принадлежность привязных, мягких и полужестких управляемых аэростатов. У привязных аэростатов баллонет наполняется воздухом автоматически через особые улавливатели силой ветра. Наполнение воздухом баллонета управляемых аэростатов производится или автоматически через улавливатели или особыми вентиляторами.
В 1885 году английский профессор Д.Арчибальд создал первый тип змейкового аэростата. Такое название он получил из-за того, что в его устройстве использовался принцип поддержания устойчивого положения в воздухе, как у воздушного змея, за счет взаимодействия скоростного напора воздуха с оболочкой.
В Русской Императорской Армии, на кануне Первой Мировой войны, применялись два типа змейковых аэростатов:
«Змейковый аэростат Парсеваля». Изобретатели Зигсфельд и Парсеваль придали окончательную форму змейковому аэростату — удлиненную. В нижней его части расположили баллонет, открытый встречному набегающему потоку воздуха, который стал поджимать несущий газ, находящийся в оболочке. Таким образом при колебаниях давления несущего газа, нагреве, охлаждении или утечке газа аэростат сохраняет внешние аэродинамические очертания. Чтобы аэростат устанавливался по ветру, в его нижней части снаружи был помещен рулевой мешок, который так же, как и баллонет, сообщался с атмосферой через улавливатель. Для придания аэростату еще большей устойчивости в хвостовой части оболочки располагали продольные мешки. Подвеска гондолы, состоящая из стальных тросов, крепилась к оболочке через матерчатые накладки, получившие из-за своей формы название пояс или «гусиные лапки», которые равномерно передавали нагрузку на ткань оболочки. Воздухоплаватель, находящийся в гондоле, посредством веревки мог управлять клапаном, находящимся в верхней части оболочки. Устойчивость новой схемы аэростата была очень высокой даже при ветре до 100 км/ч.
Змейковый аэростат типа «Парсеваль» русских воздухоплавательных частей.
«Змейковый аэростат Кузнецова». В 1912 году был создан первый отечественный змейковый аэростат объемом 750 куб. м. Его конструктор В.В.Кузнецов предложил, вместо воздушных баллонетов систему эластичных шнуров, вмонтированных в оболочку и обеспечивающих неизменяемость ее формы при перепадах внутреннего давления газа. Отечественные аэростаты к этому времени имели высокие летно-технические характеристики. Для их изготовления применяли двухслойную прорезиненную ткань с высокой газонепроницаемостью. Оболочка аэростата объемом 850 куб. м теряла в сутки 2-2,5 куб. м водорода. Разрабатывались проекты змейковых аэростатов объемом 1500 куб. м.
.
.
Список источников:
Н.П.Полозов, М.А.Сорокин. Воздухоплавание. 1940 г.
Н.И.Шабашев. Привязное воздухоплавание в военном деле и применение его в России в войну 1914-17 гг.