XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Дирижабль «VICTORY М» как перспективный проект воздушного многоцелевого транспорта (ППВМТ) и история дирижаблестроения
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Однажды читая литературу я встретил такое понятие как дирижабль и аэростат, и мне стало интересно почему у нас нет того что описывают о нашем веке писатели начала 20 века, большие атмосферные аэростаты на которых находятся города или допустим летающих островов.Чтобы разобраться, я почитал почему сейчас нет гражданско-грузовых дирижаблей. Оказалось что раньше дирижабли наполняли взрывоопасным водородом, и в следствии ряда катастроф забросили идею.Но удивительно что и в наше время эту идею не вспомнили, несмотря на имеющиеся нужные технологии.Тогда я решил разработать свой проект безопасного комфортного дирижабля превосходящего по характеристикам современные самолёты.Передо мной встали цели и задачи, и ещё актуальность, то есть на сколько он актуальнее самолёта.
Актуальность проекта:
1. Способность длительного полёта на большие дистанции.
2. Низкое загрязнение окружающей среды.
3. Долговечность и небольшое потребление расходного материала.
4. Не нуждается в большой посадочной территории.
Цели:
1. Создание идеального, минимально затратного воздушного транспорта.
2. Распространение среди публики идеи и истории этого удивительного транспорта.
Задачи:
1. Создание Ген.плана и проекта дирижабля.
2. Создание макета транспорта.
3. Презентация проекта аудитории.
ГЛАВА 1.0 НАЧАЛО ДИРИЖАБЛЕСТРОЕНИЯ
С давних времён человечество стремилось вверх, создавая удивительные произведения техники и механики. В то время технологический прогресс шел намного медленнее чем сейчас, и произведения технологий того века были не самыми безопасными. Но 5 июня 1783 года братьями Монгольфье Жозеф Мишеля и Жак Этьенна в городе Аннонэ был совершён первый полёт аэростата, Который положил начало строительству дирижаблей и аэростатов.
Рисунок 1. Аэростат Монгольфье.[1] (смотреть в приложении)
Рисунок 2. Первый запуск аэростата в воздух.[1] (смотреть в приложении)
1.1 ДИРИЖАБЛИ В НАЧАЛЕ 20 ВЕКА
Дирижабль- снабжённый моторами воздухоплавательный аппарат легче воздуха с корпусом, наполненным газом. [1]
С конца 18 века и до начала 20 века дирижабли активно строились как премиальный дорогой воздушный транспорт для полётов на дальние дистанции. Особенное распространение в качестве воздушно-транспортной техники они получили в конце 19 века до начала 20 века. Но сразу после начала активного строительства выявились недостатки. Дирижабли наполняли дешёвым лёгким водородом, кажется что идеальный газ для наполнения аэростатов, но при смешение водорода с воздухом получался гремучий газ, крайне нестабильная смесь которая моментально воспламенялась при взаимодействии с искрами.
Рисунок 3. Советский экспедиционный дирижабль.[2] (смотреть в приложении)
Рисунок 4. Процесс строительства немецкого дирижабля.[3] (смотреть в приложении)
1.2 "ГИНДЕНБУРГ"
LZ 129 «Гинденбург» — жёсткий дирижабль, построенный в 1936 году в нацистской Германии. Был самым большим в мире из созданных для того времени дирижаблей. Своё название воздушный корабль получил в честь рейхспрезидента Веймарской республики Пауля фон Гинденбурга.[1]
6 мая 1937 года дирижабль "Гинденбург" выполнял штатный рейс из пункта вылета Франкфурт-на-Майне Германия до конечного пункта Манчестер-Тауншип США, при посадке на авиабазу Лейкхерст, откинул швартовочные канаты и через 27 секунд загорелся, рухнул на землю и полностью сгорел за 34 секунды. Официальная версия произошедшего возгорание топлива, а затем и самого водорода.
Рисунок 5. Гинденбург в Нью-Йорке (экранизация).[4] (смотреть в приложении)
Рисунок 6. Крушение Гинденбурга (экранизация).[1] (смотреть в приложении)
1.3 ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ
После крушения "Гинденбурга" идею о дирижаблях отложили в долгий ящик, списавшись на не достаточный технологический прогресс для создания безопасного транспорта. Нашим предкам оставалось только фантазировать на тему дирижаблей. Возможно в Америке, Европе или России дошли бы до серийного производства дирижаблей с наполнением гелием, если бы не 2 мировая война, тогда все средства были перенаправлены на развитее военных технологий.
Рисунки 1-20 (смотреть в приложении)
1.4 СОВРЕМЕННЫЕ РАЗРАБОТКИ
В наше время, когда появилась возможность большого производства гелия и нужные технологии, почему-то никто не уделяет должное внимание старой отложенной идеи дирижаблей, отдавая корону первенства самолётам. У некоторых людей есть идеи в плане дирижаблей, которые можно найти в открытом доступе, но все идеи неоднозначны и противоречивы, и не получили огласку в 21 веке.
В России сейчас летают два таких дирижабля: «Балтика» английской фирмы «CameronBalloons» (Геннадий Опарин, Санкт-Петербург) и чешский дирижабль фирмы «Кубичек» (фирма «Авгуръ», Москва). Оба аппарата двухместные объемом 2500 куб. м.[1]
Рисунок 16. Современный дирижабль «Атлант».[7] (смотреть в приложении)
Рисунок 17. Эскиз современного дирижабля.[8] (смотреть в приложении)
ГЛАВА 2.0 ДИРИЖАБЛЬ КЛАССА "VICTORY М"
VICTORY М- "Победа М", М- Многофункциональный.[9]
Представляю вашему вниманию концепцию дирижабля отеля для полётов на дальние расстояния. Перспективная разработка с использованием современных технологий, низкая стоимость билета будет обеспеченна низкой тратой топлива и малым количеством одноразовых компонентов в отличие от самолёта. Посетителей ждёт кинозал, ресторан, актовый зал, прогулки по смотровой палубе, 52 разных номера и летающий таксопарк для доставки груза и пассажиров на борт дирижабля.
Рисунок 18. Проект современного дирижабля (проект отеля).[9] (смотреть в приложении)
2.2 ПРЕИМУЩЕСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ
Данный транспорт не нуждается в посадке во время штатных полётов, потому что летающие конвертопланы с лёгкостью доставят пассажиров и ресурсы необходимые для полёта на дирижабль, двигатели дирижабля будут работать от 8 турбореактивных двигателя повышенной мощности.
В случае посадки ему понадобится просто стыковочная мачта с лифтом, в случае черезвычайной ситуации или крушения выживших будет в разы больше чем при падении самолёта. Упасть дирижабль может из за утечки гелия, его падение будет больше похоже на плавное планирование самолёта для посадки из за лёгкой конструкции и постепенной утечки гелия из баков. Также попав в воду дирижабль будет тонуть не менее 3 часов из за особенности конструкции, этого времени будет достаточно для эвакуации пассажиров.
Для такой большой страны как Россия, такой транспорт очень нужен, так как в северных районах страны трудно содержать аэропорты, особенно в городах с небольшим населением. А для посадки дирижаблю нужна будет всего лишь лёгкая в обслуживание мачта. Или ровный квадрат местности 7м на 7м для посадки летающего такси.
Скорость полёта такого дирижабля составит более 300 км/ч. Длина транспорта 260 метров что будет делать его самым крупным дирижаблем среди всех существовавших, его ширина равна 50 метрам, а высота крайней точки 55 метров.
Максимальная высота полёта составит не выше 4 км, так как плотность воздуха там намного ниже из за этого дирижабль просто не сможет подняться выше. Дирижабль может быть представлен в разных конфигурациях для экспедиций, для грузоперевозок, для пассажирских рейсов, как отель, как штаб-квартира.
2.3 СЕКРЕТ КОНСТРУКЦИИ
Чтобы не тратить драгоценный гелий для совершения изменений высоты полёта, в дирижабле будет использоваться лёгкость гелия и его инерционная сила направленная вверх равнодействующая силе земного притяжения примерно 10 м/с, таким образом дирижабль будет сохранять невесомость, а двигатели вращаясь на осях будут направлять его в нужное направление.
Рисунок 20. Место расположение баков с гелием. [9] (смотреть в приложении)
2.4 ПРОТИВОВЕС
На дирижабле будет установлена уникальная система балласта для компенсации присутствия или отсутствия груза.
Система состоит из сильного гидравлического пресса движущегося внутри большого бака. Рабочая плоскость пресса будет давить на гелий, тем самым сжижая его. Сдавив гелий, по специальным воздухозаборником, в освободившееся пространство поступает воздух из атмосферы. Так как воздух тяжелея гелия, дирижабль тяжелеет и компенсирует отсутствие груза.
При увеличении нагрузки пресс выдавливает воздух, увеличивая пространство для гелия, подъёмная сила увеличивается, и нагрузка компенсируется.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Для создания дирижабля уже существуют все нужные технологии. Но редкость этого оборудования и себестоимость дирижабля велики, поэтому возможность реализации появится только при хорошем финансировании проекта. Стоимость является главным минусом, ведь может достичь миллиардов в зависимости от комплектации дирижабля. Несмотря на это, дирижабль является примером наиболее идеального транспорта. Также я вычислил объём и массу тела, также подъёмную силу, силу Архимеда и вес. Получились представленные ниже характеристики (все данные предоставленные ниже усреднены):
М=102 тонны (101 828 кг)
V=112 000 м3
F подъёмная =240 000 кг, а полезная нагрузка составила 138 172 кг
FАрхимеда =997 920 Н
Р=997 914,4Н
В дирижабле будет использоваться в качестве основы сплав 1/4 Алюминия, 1/4 Магния, 1/2 Лития, удельный вес корпуса равен 1109 кг/м3. Для улучшения инертности газов, их будут нагревать до температуры выше 90 Со по Цельсию. Во время изучения материалов и создания проекта я узнал много нового и интересного о этой забытой идее, и для визуализации моих расчетов и чертежей, я создал макет 1: 500 дирижабля, он проработан только внешне, внутри могут быть различные помещения в зависимости от желания заказчика. Данный макет создан из картона и полностью имитирует внешний вид дирижабля.
Проделав работу над проектом я могу уверенно сказать что идея дирижаблей актуальна в наше время с новыми технологиями.
"Всё новое хорошо забытое старое."- Жак Пеше [1]
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ
Сноска [1]- Официальный сайт "Википедия".
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0 (ссылка на официальный сайт)
Запросы в Google и получение информации от сайта, запросы:
1. Первый аэростат.
2. Дирижабль
3. Крушение Гинденбурга.
4. Современные Российские дирижабли.
5. Водород.
6. Жак Пеше- французский писатель.
Сноска [2]- Сайт статей и новостей, автор- "Техно-Ньюз"
https://zavodfoto.livejournal.com/5593975.html (ссылка на статью)
Запросы в Google и получение информации от сайта, запросы:
1. Советский дирижабль
Сноска [3]- Сайт "Техинсайдер", автор- Тимур Шерзад.
https://www.techinsider.ru/weapon/421772-letayushchie-avianoscy-voennye-dirizhabli-proshlogo/ (ссылка на статью)
Запросы в Google и получение информации от сайта, запросы:
1. Строительство немецких военных дирижаблей.
Сноска [4]- Сайт "Новости Высоких Технологий", автор- Александр Мартыненко.
https://www.techcult.ru/science/9739-krushenie-gindenburga-s-nevidannogo-rakursa (ссылка на статью)
Запросы в Google и получение информации от сайта, запросы:
1. Кадры полёта"Гинденбурга" над Нью-Йорком и его крушение.
Сноска [5]- Сайт "fishki", автор- Андрей.
https://fishki.net/1663599-21-vek-glazami-20-go-fantazii-nashih-predkov-o-buduwem.html (ссылка на статью)
Запросы в Google и получение информации от сайта, запросы:
1. 21 век глазами 20 века.
Сноска [6]- Сайт "livejournal", автор-uritaranenko.
https://engineering-ru.livejournal.com/265746.html (ссылка на статью)
Запросы в Google и получение информации от сайта, запросы:
1. 21 век глазами 20 века.
Сноска [7]- Сайт "bibimot", автор- Айс.
https://bibimot.ru/823-sovremennye-dirizhabli-vas-udivjat-ih-vozmozhnosti.html (ссылка на статью)
Запросы в Google и получение информации от сайта, запросы:
1. Современные дирижабли России.
Сноска [8]- Сайт "vk.com", автор- Think
https://vk.com/@th_nk-udobstvo-i-roskosh-passazhirskih-dirizhablei
(ссылка на статью)
Запросы в Google и получение информации от сайта, запросы:
1. Современный проект дирижабля.
Сноска [9]- Чертежи, автор- Саенко Тимофей.
1. Эскиз и Ген. план дирижабля "VICTORY М".
Список литературы:
"Сказочное Воздухоплаванье", автор- Андрей Усачёв
(жанр: фантастика)
Вся информация страниц 1- 10 была взята из открытых источников.
Информация страниц 11 - 16 была разработана и создана автором проекта.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рисунок 1. Аэростат Монгольфье.[1]
Рисунок 2. Первый запуск Аэростата в воздух. [1]
Рисунок 1. Рисунок 2.
Рисунок 3. Советский экспедиционный дирижабль. [2]
Рисунок 4. Процесс строительства немецкого дирижабля. [3]
Рисунок 3. Рисунок 4.
Рисунок 5. Гинденбург в Нью-Йорке (экранизация). [4]
Рисунок 6. Крушение Гинденбурга (экранизация). [1]
Рисунок 5. Рисунок 6.
Рисунок 7. «Летающие острова Венеры» (зарисовки). [5]
Рисунок 8. Военный дирижабль (зарисовки).[6]
Рисунок 7. Рисунок 8
Рисунок 9. Улицы в будущем (зарисовки).[6]
Рисунок 10. Летающий автобус (зарисовки). [5]
Рисунок 11. Зона отдыха (зарисовки).[5]
Рисунок 12. Небо над городом в будущем (зарисовки).[6]
Рисунок 9. Рисунок 10.
Рисунок 11. рисунок 12.
Рисунок 13.Летающий автомобиль (зарисовки).[5]
Рисунок 14. Гидросамолёт будущего (зарисовки). [5]
Рисунок 15. Эскиз советского летающего отеля (зарисовки).[5]
Рисунок 13. Рисунок 14.
Рисунок 15.
Рисунок 16. Современный дирижабль «Атлант». [7]
Рисунок 17. Эскиз современного дирижабля. [8]
Рисунок 16. Рисунок 17.
Рисунок 18. Проект современного дирижабля (проект отеля).[9]
Рисунок 18.
Рисунок 19. Большой формат проекта современного дирижабля(проект отеля).[9]
Рисунок 19.
Рисунок 20. Место расположение баков с гелием. [9]
Рисунок 20.