Проcтое учение о воздушном корабле и его построении, издание 2-е (Циолковский)/Борьба с нарушением равновесия солнечными лучами


Борьба с нарушением равновесия аэростата солнечными лучами 

30. Пусть аэростат поднимает одного человека в 70 килогр. Вес его должен составлять около 1/5 полной подъемной силы шара. Приняв этот предел, найдем, что подъемная сила аэростата равна 350 килогр. (Объем его будет равен около 270 куб. метров), а нагревание оболочки солнцем увеличит эту подъемную силу килограммов на 7.

Если оболочка не металлическая, то эта прибавка может достигнуть даже 30 килограммов. Спрашивается, какими средствами человек будет бороться против нее? Приспособив гребной винт с вертикальною осью вращения (как у г. Данилевского и других раньше его испытавших такой винт) и усиленною работою мускулов, вращая его лопасти, можно развить тягу в 7 килограммов и тем остановить восхождение крохотного аэростата. Работать с такою силою в течение нескольких часов, во всяком случае, немыслимо; произвесть же тягу в 30 килограммов силою человека и совсем невозможно. Если бы аэростат был больше и подымал бы, напр. 100 человек, то всех этих людей пришлось бы заставить работать непрерывно с такою же лошадиною энергиею, причем пришлось бы увеличить и число винтов пропорц. увеличению подъемной силы.

Мы бы сказали, что можно заменить работу человека работою пара, работою легкого и сильного двигателя. Но и это неудобно, имея в виду, что аэростат, для борьбы с ветрами, должен иметь значительную самостоятельную скорость в горизонтальном направлении: винты с вертикальными осями, назначенные для уравнения подъемной силы воздушного корабля, весьма сильно препятствовали бы его поступательному движению. Кстати сказать, профессор Жуковский мечтает о таком аэроплане со множеством винтов. Возражение я сейчас сделал.

31. Лучший способ механическою силою восстановлять колебания подъемной силы аэростата состоит в том, чтобы, переместив груз в ладье или самую ладью (черт. 1 и 2), заставить двигаться его в наклонном к горизонту положении. Если аэростат от охлаждения падает, то он должен поднять нос и идти как бы «в гору», если подымается, то «под гору». Таким способом, в первом случае, он столько же поднимается вверх, сколько опускается от охлаждения. Во втором случае, аэростат опускается настолько же, насколько подымается влиянием перегретого легкого газа. Наклон, понятно, должен соответствовать изменению подъемной силы. Затрата работы на подобный способ механического поддержания вертикального равновесия будет сравнительно наименее значительной и сложной, потому что мы тут пускаем в ход, как опору, всю громадную поверхность воздушного корабля.

Еще механический способ поддержания равновесия есть сгущение воздуха в крепких цилиндрических сосудах. "Чтобы изменять подъемную силу только на 1/54 мы должны иметь возможность сгущать объем воздуха, равный 1/54 объема, занимаемого газом. Такой объем воздуха составляет вес, равный 1/54 части подъемной силы аэростата. Известно, что вес сосудов, вмещающих сжатый воздух, приблиз. пропорционален его количеству и раз в 18 больше веса сжатого воздуха; так что вес стальных сосудов будет равен 1/3 всей подъемной силы корабля (1/54×18=1/3). Можем ли мы отдать 1/3 долю подъемной силы на одни сосуды: ведь нужны еще двигатели для сжимания воздуха и весьма сильные, потому что работать они должны чрезвычайно быстро и энергично! Если оболочка не металлическая, то и всей подъемной силы не достанет на поднятие одних труб со сжатым воздухом .

Способ наклонного движения аэростата для изменения подъемной силы — единственный практический способ, и то пригодный не для борьбы с метеорологическими влияниями, а только для сравнительно незначительного увеличения или уменьшения подъемной силы.

Предлагалось для этой же цели сгущение в воде аммиака. Но и это средство непрактично по своей сложности: нужны большие сосуды, запасы воды, подогревание и источник холодной воды для охлаждения сосудов со сгущающимся аммиаком; кроме того, аммиак будет разъедать металлическую оболочку аэростата.

Могущественное средство для борьбы с нагреванием легкого газа солнечными лучами — есть изменение температуры искусственными приемами и источниками тепла. Подробности этого приема описаны далее. Пока только покажем его силу. Монгольфьер есть воздушный шар, поднимающийся перегретым внутри его воздухом. Температура его достигает 100°Ц и поддерживается она искусственно в течение нескольких часов.

Тем легче поддерживать такую температуру в громадных аэростатах с металлической оболочкой, теряющей несравненно меньше тепла, чем темная оболочка обыкновенного монгольфьера. Только в монгольфьере поддерживать высокую температуру и иметь огонь чрезвычайно опасно, а в металлических кораблях — нет.

Если в последних имеются огневые двигатели, то мы можем пользоваться продуктами их горения для изменения температуры, так что не требуется никаких особенных источников тепла; мы пользуемся тем, что все равно выбрасывается. Пользоваться же продуктами горения можно так: один или несколько двигателей (см. черт. 1, 2 и 8, М) выделяют во время своей работы горячие газы; они собираются в одну блестящую, понемногу расширяющую трубу (Т B). Из трубы этой они или выбрасываются прямо близ кормовой части ладьи, или предварительно проходят по черной металлической трубе (Т N) внутри оболочки аэростата и только затем уже выбрасываются наружу у кормовой части оболочки. Для пропускания через трубу горячих газов в том или другом количестве, т. е. для нагревания ее и водорода до той или другой степени служит регулятор температуры (R Т), состоящий из заслонки, которая тем более открывает наружное отверстие, чем более закрывает внутреннее, нагревающее аэростат.

Для борьбы с метеорологическими влияниями довольно изменять температуру легкого газа только на 5 градус. Ц. Действительно, блестящая оболочка солнечными лучами не нагревается более. Поэтому, понижая температуру, когда она повышается от появления солнца, и повышая ее, когда она понижается от затемнившей солнце тучи, — достигаем полного постоянства температуры, при которой подъемная сила сохраняется неизменной и аэростат находится в равновесии.

Вычисления, основанные на моих опытах, показывают, что проектируемый мною воздушный корабль на 200 человек можно нагревать по крайней мере на 50°Ц. выше температуры окружающего воздуха — при взрывчатых двигателях и при безветрии. Когда же аэростат несется самостоятельно в пространстве, встречный воздушный поток должен охлаждать оболочку, в особенности ее переднюю (нос) часть; так что нагревание будет менее 50° Ц.

Но не надо забывать, что и нагревание оболочки и водорода солнечными лучами на 5°Ц. соответствует тишине воздуха; при встречном потоке оно также будет меньше, так что борьба с метеорологическими влияниями и при этих условиях необычайно легка.

Отсюда — еще преимущество металлического материала: он дозволяет употребить наиболее могущественное и ничего нестоящее средство для борьбы с метеорологическими влияниями и вообще — для изменения подъемной силы в широких пределах. Такое изменение, как увидим далее, может быть весьма полезно во многих отношениях.

Литература 1904 года