XXV 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 такие понятия как дирижабль и аэростат, и мне стало интересно, почему в наше время нет того, что описывают писатели начала XX века о будущем, большие атмосферные аэростаты на которых находятся города или летающие острова. Чтобы разобраться, я почитал, почему сейчас не эксплуатируют 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 и комфортного дирижабля, превосходящего по характеристикам современные самолёты. Передо мной встали цель, задачи и насколько дирижабль более актуален чем самолёт.
Актуальность проекта:
1. Способность длительного полёта на большие дистанции.
2. Низкое загрязнение окружающей среды.
3. Высокая ремонта-способность и рациональное потребление топлива.
4. Не нуждается в большой посадочной территории.
5. Не прихотливость транспорта.
Цели:
1. Создание концепции практичного и минимально затратного воздушного транспорта.
2. Распространение среди публики идеи и истории этого удивительного транспорта.
Задачи:
-
Создание Ген. плана, проекта дирижабля.
-
Создание макета транспорта.
ГЛАВА 1 ИСТОРИЯ ДИРИЖАБЛЕСТРОЕНИЯ
1.1 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. [5] (смотреть в приложении)
Рисунок 2. Первый запуск аэростата в воздух. [5] (смотреть в приложении)
1.2 ДИРИЖАБЛИ В НАЧАЛЕ 20 ВЕКА
Дирижабль - снабжённый моторами, воздухоплавательный аппарат легче воздуха с корпусом, наполненным газом. [5]
С конца XVIII века и до начала XX 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 XIX века до начала XX века.
Но сразу после начала активного строительства выявились недостатки. Дирижабли наполняли дешёвым и лёгким водородом, кажется, что идеальный газ для наполнения аэростатов, но при смешении водорода с кислородом получался гремучий газ, крайне нестабильная смесь, которая моментально воспламенялась при взаимодействии с искрами.
Рисунок 3. Советский экспедиционный дирижабль. [7] (смотреть в приложении)
Рисунок 4. Процесс строительства немецкого дирижабля. [3] (смотреть в приложении)
1.3 "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. [5]
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). [6] (смотреть в приложении)
Рисунок 6. Крушение Гинденбурга (экранизация). [5] (смотреть в приложении)
1.4 ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ
После крушения "Гинденбурга" и ряда похожих катастроф, 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 II мировая война, тогда все средства были перенаправлены на развитее военных технологий.
Рисунки 7 – 15 Будущее, глазами предков. [1;2;5] (смотреть в приложении)
1.5 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 XXI веке.
В России сейчас летают два таких дирижабля: «Балтика» английской фирмы «Cameron Balloons» (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». [1] (смотреть в приложении)
Рисунок 17. Эскиз современного дирижабля. [4] (смотреть в приложении)
ГЛАВА 2 КОНЦЕПЦИЯ ДИРИЖАБЛЯ
2.1 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). [8] (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. Движение будет обеспеченно 8-мью турбореактивными двигателями повышенной мощности.
В случае посадки ему понадобится просто стыковочная мачта с лифтом, в случае чрезвычайной 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 6 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 7 м. на 7 м. для посадки летающего такси.
Скорость полёта такого дирижабля составит более 400 км/ч. Длина транспорта 260 метров что будет делать его самым длинным дирижаблем среди всех существовавших, его ширина равна 50 метрам, а высота крайней точки 55 метров.
Максимальная высота полёта составит не выше 5 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 подъёмная сила, направленная вверх, равная силе земного притяжения. Таким образом, дирижабль будет сохранять высоту полёта, а двигатели, вращаясь на осях, будут направлять его в нужную сторону.
Рисунок 19. Место расположение баков с гелием. [8] (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 сжимая его. Сжав гелий, по специальным воздухозаборникам, 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.
2.5 ЗАГОРИЗОНТНАЯ РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА (РЛС)
Вовремя работы над проектом я решил также проработать практические концепции моего проекта. Одной из них стал дирижабль, с размещенной на нём РЛС. Его уникальность заключается в мобильности, ведь скрытно переместиться он сможет за считанные часы и обезопасить государство от ракет, самолётов и других воздушных угроз. Также учитывая высокую стоимость, мной было принято решение также обезопасить сам дирижабль. На нем будут размещены самые современные системы ПВО, представителями которых являются «Прометей» и «С1 Панцирь 96К6».
Также для точной работы такого дирижабля, нужны подходящие погодные условия. К сожалению такой транспорт не обладает высокими маневрирующими качествами, поэтому этот вариант дирижабля я снабдил системой климатического контроля.
Система состоит из тяжёлой ракетной батареи, созданной на базе системы ПВО «Редут». Сверхзвуковые ракеты, летящие со скоростью 3000 М/С несут специальную боеголовку, состоящую из небольшого заряда и йода серебра (порошковая смесь с цементом) (CaOAl2O3 + AgI – Химическая формула, распыляемого соединения). Взрываясь, ракета высвобождает порошковую смесь, быстро сгоняющую облака и в последствии вызывающую дождь.
Для обратного эффекта, а точнее устранение облаков, будет использован диоксид углерода (СО2). Распылятся он будет другим образом. Для этого на дирижабле будет использована специальная мортира, стреляющая на небольшие расстояния газовыми снарядами, распыляющими газ. Который в свою очередь будет разгонять облака в непосредственной близости от дирижабля. Такой вид РЛС предоставит России стратегическое преимущество перед другими странами. Также на дирижабле будет предусмотрен ангар для дронов и конвертопланов, которые предоставят полноценные прогнозы погоды и данные разведки.
Рисунок 20. Генеральный план проекта дирижабля с РЛС. [8] (смотреть в приложении)
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=182 000 м3
Fподъёмная MAX = 924 000 H => M полезная нагрузка MAX = 92.4 тонны (92 400 кг)
FАрхимеда MAX =1 944 000 Н; FАрхимеда MIN= 1 020 000 Н
Р MAX= 1 944 000 H; P MIN= 1 020 000 H
В дирижабле будет использоваться в качестве основы сплав 1/4 Алюминия, 1/4 Магния, 1/2 Лития, удельный вес корпуса равен 918 кг/м3. Для улучшения инертности газов, их будут нагревать до температуры выше 90 Со по Цельсию. Вовремя 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
Список основной литературы:
1. Усачёв А. А. Сказочное воздухоплавание; Россия; дата публикации: 2010 г.; 96 стр.
Список статей и интернет источников (Алфавитный порядок, начиная с английского алфавита, заканчивая русским):
-
Сноска [1]- Сайт "bibimot", автор- Айс. https://bibimot.ru/823-sovremennye-dirizhabli-vas-udivjat-ih-vozmozhnosti.html
(ссылка на статью, дата прочтения: 15.04.23)
-
Сноска [2]- Сайт "fishki", автор- Андрей.https://fishki.net/1663599-21-vek-glazami-20-go-fantazii-nashih-predkov-o-buduwem.html (ссылка на статью, дата прочтения: 02.04.23)
3. Сноска [3]- Сайт «livejournal», автор- "Техно-Ньюз"https://zavodfoto.livejournal.com/5593975.html(ссылка на статью, дата прочтения: 27.03.23)
4. Сноска [4]- Сайт "vk.com", автор- Think https://vk.com/@th_nk-udobstvo-i-roskosh-passazhirskih-dirizhablei (ссылка на статью, дата прочтения: 16.10.24)
5. Сноска [5]- 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, дата прочтения: 09.11.22)
6. Сноска [6]- Сайт "Новости Высоких Технологий", автор- Александр Мартыненко. https://www.techcult.ru/science/9739-krushenie-gindenburga-s-nevidannogo-rakursa(ссылка на статью, дата прочтения: 19.12.22)
7. Сноска [7]- Сайт "Техинсайдер", автор- Тимур Шерзад. https://www.techinsider.ru/weapon/421772-letayushchie-avianoscy-voennye-dirizhabli-proshlogo/ (ссылка на статью, дата прочтения: 22.12.24)
8. Сноска [8]- Чертежи, автор- Саенко Тимофей. (Разработка чертежей: 09.11.22 – 29.12.24)
Вся информация страниц 1- 10 была взята из открытых источников.
Информация страниц 11 - 16 была разработана и создана автором проекта.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рисунок 1. Аэростат Монгольфье. [5]
Рисунок 2. Первый запуск Аэростата в воздух. [5]
Рисунок 1. Рисунок 2.
Рисунок 3. Советский экспедиционный дирижабль. [7]
Рисунок 4. Процесс строительства немецкого дирижабля. [3]
Рисунок 3. Рисунок 4.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рисунок 5. Гинденбург в Нью-Йорке (экранизация). [6]
Рисунок 6. Крушение Гинденбурга (экранизация). [5]
Рисунок 5. Рисунок 6.
Рисунок 7. «Летающие острова Венеры» (зарисовки). [1]
Рисунок 8. Военный дирижабль (зарисовки). [2]
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рисунок 7. Рисунок 8
Рисунок 9. Улицы в будущем (зарисовки). [2]
Рисунок 10. Летающий автобус (зарисовки). [1]
Рисунок 11. Зона отдыха (зарисовки). [1]
Рисунок 12. Небо над городом в будущем (зарисовки). [2]
Рисунок 9. Рисунок 10.
Рисунок 11. рисунок 12.
Рисунок 13. Летающий автомобиль (зарисовки). [1]
Рисунок 14. Гидросамолёт будущего (зарисовки). [1]
Рисунок 15. Эскиз советского летающего отеля (зарисовки). [1]
Рисунок 13. Рисунок 14.
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Рисунок 15.
Рисунок 16. Современный дирижабль «Атлант». [1]
Рисунок 17. Эскиз современного дирижабля. [4]
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Рисунок 16. Рисунок 17.
Рисунок 18. Проект современного дирижабля (проект отеля). [8]
Рисунок 18.
Рисунок 19. Место расположение баков с гелием. [8]
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Рисунок 19.
Рисунок 20. Генеральный план проекта дирижабля с РЛС. [8]
Рисунок 20.