аэростат что это такое и для чего он нужен
Аэростат
(от Аэро. и греч. states — стоящий, неподвижный)
летательный аппарат легче воздуха. Подъёмная сила А. (рис.) создаётся заключённым в оболочке газом (водород, гелий) с плотностью меньшей, чем плотность воздуха (согласно Архимеда закону). Различают А. управляемые (дирижабли (См. Дирижабль)), неуправляемые — свободного полёта с оболочкой в форме шара (сферические А. или воздушный шар, Стратостат) и привязные (змейковые). Изменение высоты полёта свободного А. производится: подъём — уменьшением массы А. сбрасыванием части балласта (обычно песка в мешках), снижение — уменьшением подъёмной силы выпуском части газа через клапан. Подъём и спуск привязного А. производится лебёдкой.
Свободные А. применяют преимущественно для спортивных и исследовательских целей. К ним относят Радиозонды, шары-пилоты (См. Шар-пилот), шары-прыгуны (См. Шар-прыгун), спасательные А., стратостаты и автоматические А. с телеметрическим, метеорологическим и другим оборудованием. Автоматические А. используют для исследования воздушных струйных течений (См. Струйное течение), образования циклонов, фотографирования земной поверхности, установления влияния космической радиации в нижних слоях стратосферы на живые организмы, а также как стартовые площадки для запуска метеорологических ракет и средство подъёма телескопов. Привязные А. используют для метеорологических целей (зондирование атмосферы), при трелёвке леса в труднодоступных горных районах и др.
В военном деле А. заграждения используют для ПВО военных, промышленных и других объектов. В предвидении налёта самолётов А. поднимаются в воздух в определённых боевых порядках («лебёдки в линию», «лебёдки в две линии», «лебёдки по площади»). Их действие рассчитано на уничтожение или повреждение самолётов противника при столкновении с тросами, оболочками аэростатов или с подвешиваемыми на тросах боевыми зарядами взрывчатых веществ. В годы Великой Отечественной войны А. заграждения объёмом 100—400 м 3 успешно применяли в системе ПВО Москвы, Ленинграда и др. Одиночные А. заграждения поднимались на высоту до 2500 м, двойные (по 2 А. на одном тросе) — до 4500 м. А. наблюдения применяют для наблюдения за полем боя и корректирования огня артиллерии. Они имеют подвесную гондолу для экипажа, оборудованы телефонной связью с землёй. Объём А. наблюдения 400—1000 м 3 и более. Об истории А. см. в ст. Воздухоплавание.
Лит.: Полозов Н. П. и Сорокин М. А., Воздухоплавание, М., 1940; Стобровский Н. Г., Наша страна — родина воздухоплавания, М., 1954.
Сферический аэростат объёмом 1200 м 3 : об — оболочка из прорезиненной хлопчатобумажной ткани; С — стропы; п — пояс, к которому прикрепляются стропы; СК — строповое кольцо; г — гондола, плетённая из ивовых прутьев; Кл — клапан для выпуска газа; а — аппендикс — патрубок для наполнения аэростата газом и свободного удаления излишков его при расширении газа в полёте; КВ — клапанная верёвка; ПВ — поясная верёвка; РВ — разрывная верёвка; РУ — разрывное устройство.
Аэростат
Содержание
Различают привязные, свободнолетящие и аэростаты с двигателем — дирижабли.
По типу наполнения аэростаты делятся на:
Для наполнения шарльеров применялись и применяются водород и (реже) светильный газ; но эти газы горючи, а их смеси с воздухом взрывоопасны, что требует дополнительных мер предосторожности. Данного недостатка лишён инертный гелий, который также используется в шарльерах; однако гелий достаточно дорог, что препятствует его повсеместному применению в воздухоплавании.
Монгольфьеры наполняют нагретым воздухом.
Применение
Аэростаты впервые позволили человеку подняться в воздух, а позднее и достичь стратосферы.
В России одним из организаторов полётов на аэростатах для научных исследований атмосферы был А. М. Кованько.
Одна из основных областей применения — подъём на необходимую высоту систем видеонаблюдения, связи, получения метеоданных.
Во время Второй мировой войны аэростаты широко применялись для защиты городов, промышленных районов, военно-морских баз и других объектов от нападения с воздуха. Действие аэростатов заграждения было рассчитано на повреждение самолётов при столкновении с тросами, оболочками или подвешиваемыми на тросах зарядами взрывчатого вещества. Наличие в системе ПВО аэростатов заграждения вынуждало самолеты противника летать на больших высотах и затрудняло прицельное бомбометание с пикирования.
Кроме использования в системе ПВО привязные аэростаты применялись для наблюдения за полем боя, корректировки артиллерийского огня и разведки.
Рекорды
27 мая 1931 года Огюст Пиккар и Паул Кипфер первыми сумели достичь стратосферы на воздушном шаре.
31 августа 1933 года Александр Даля, находясь на борту открытого воздушного шара запечатлил первый снимок на котором видна округлость Земли.
Гелиевый аэростат Explorer II, пилотируемый офицерами Авиационного корпуса Сухопутных войск США (капитаном Оврилом А. Андерсеном, майором Уильямом Кепнером и капитаном Альбертом У. Стивенсом), достиг новой рекордной высоты в 22066 м (72395 футов) 11 ноября 1935 г. В 1934 году рекорд высоты в 22000 м (72178 футов) был взят на советском стратосферном аэростате «Осоавиахим-1».
Предыдущий рекорд высоты для пилотируемых аэростатов был установлен на высоте в 34668 м (113739 футов) 4 мая 1961 г. Малькольм Росс и Виктор Пратер на шаре Stratolab V стартовали с палубы корабля USS Antietam в Мексиканском заливе.
Текущий рекорд установил 14 октября 2012 года Феликс Баумгартнер, поднявшись на высоту около 39045 метров в капсуле, прикрепленной к воздушному шару Red Bull Stratos над американским штатом Нью-Мексико.
1 марта 1999 года Бертран Пиккар и Брайан Джонс отправились на аэростате Breitling Orbiter 3 из швейцарской деревни Шато-д’О (Château d’Oex) в первый беспосадочный кругосветный полет. Они приземлились в Египте после 40814 километров полета спустя 19 дней, 21 час и 55 минут (средняя скорость 85,4 км/ч).
Рекорд высоты для беспилотного шара составляет 53,0 км (173882 футов). Шар был запущен JAXA 25 мая 2002 года из префектуры Ивате, Япония. Это самая большая высота, когда-либо достигнутая средством передвижения в атмосфере. Только ракеты, ракетные самолеты и баллистические снаряды могут лететь выше.
Аэростат во время войны — для чего он использовался?
В сентябре 1783 года сконструированный братьями Монгольфье воздушный шар поднял в небо Версаля трёх пассажиров: овцу, гуся и петуха. Спустя два месяца первый полёт на монгольфьере совершили люди. А скоро воздушные шары стали использовать и в военных целях.
Аэробомба
Великие имена
Первоначально аэростаты заполнялись водородом прямо из бочки, где серная кислота реагировала с железными стружками. Такую газодобывающую систему обслуживали десятки рабочих, а наполнение оболочки аэростата длилось до двух дней. Великий русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев пришёл к выводу, что водород можно сохранять в металлических сосудах под большим давлением. Пока он обивал пороги российского военного ведомства, в Англии в 1880 году инженер Торстен Норденфельд развернул производство стальных баллонов для хранения и транспортировки водорода под давлением 120 атмосфер.
Большим энтузиастом воздухоплавания в России был Александр Матвеевич Кованько (1856-1919 годы). Во второй половине восьмидесятых годов XIX века он был делопроизводителем комиссии применения воздухоплавания, голубиной почты и сторожевых вышек к военным целям», командовал отрядом военных аэростатов и побывал с целью обмена опытом во Франции и Бельгии. С началом Русско-японской войны 1904-1905 годов под руководством Кованько развернулись разработки новых образцов полевых воздухоплавательных аппаратов и радикальная перестройка тяжёлой и громоздкой материальной части крепостных аэростатов. Благодаря убеждённости и энергии Александра Матвеевича был сформирован Восточно-Сибирский полевой воздухоплавательный батальон, который заслуженный изобретатель и возглавил. Батальон Кованько имел на вооружении четыре привязных аэростата, конные лебёдки и газогенераторы, позволявшие наполнять оболочку аэростата водородом за 20 минут.
Уже во время осады Порт-Артура стало ясно, какую неоценимую пользу могли бы принести осаждённым русским войскам аэростаты. Особенно после того, как с самодельного привязного аэростата «был рассмотрен неприятельский укреплённый лагерь, который выстрелами с броненосцев был расстрелян 12-дюймовыми снарядами». Отметим и то, что японцы к началу войны сумели ввести в строй разведывательный корабль, на котором имелся привязной аэростат. Именно с него была заблаговременно обнаружена эскадра адмирала Рожественского, подвергшаяся разгрому в Цусимском сражении.
Телефон небес
В 1913 году, после того как в петербургском Воздухоплавательном парке побывали два представителя французской армии. Кованько был награждён орденом Почётного легиона. К началу Первой мировой войны российские воздухоплавательные части были укомплектованы с достойной восхищения союзников основательностью и имели на вооружении 46 аэростатов, обладавших хорошей устойчивостью даже при сильном ветре.
Об их эффективности говорят такие факты. Под крепостью Ивангород была дислоцирована 14-я воздухоплавательная рота. В период с 9 по 13 октября 1914 года, когда к крепости подошли австрийские войска, поднятый на высоту 400 метров аэростат непрерывно корректировал боевые действия. С него были детально разведаны позиции неприятеля, расположение его окопов и проволочных заграждений, движение по дорогам. Стрельба нашей артиллерии, корректируемая по телефону с аэростата, оказалась столь эффективной, что противник бежал из окопов, так и не дождавшись атаки русской пехоты. Это решило судьбу боя под крепостью. Аэростаты оказались столь серьёзной проблемой, что для борьбы с ними стали использовать самолёты, которые либо расстреливали их из пулемётов, либо поджигали с помощью жидкого фосфора.
Оружие возмездия
Журнал: Тайны 20-го века №26, июль 2010 года
Рубрика: История военной техники
Автор: Павел Букин
Аэростат
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.
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.
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.