Монгольфьер

 

Монгольфьер // Фiзiка: праблемы выкладання. – 2001. – № 1. – С. 98-101.

(По материалам журнала «Наука и жизнь», М 5, 1998.)

 

 Из истории создания монгольфьеров.

Впервые аэростат появился на свет 5 июля 1783 г. В этот день во французском городке Видапон-лез Адонне несколько южнее Лиона, поднялся в воздух монгольфьер - наполненный горячим дымом шар из бумаги и льняного полотна. Он был изготовлен братьями Жозефом и Этьеном Монгольфье – мастерами по производству бумаги, которых на идею создания такого шара натолкнули наблюдения за сжигаемой на костре бумагой и улетающими в небо ее обгоревшими клочками.

А через два с половиной месяца в Париже на Марсовом поле был поднят в воздух и первый шарльер (по имени французского профессора физики Жака Шарля) – шар, наполненный легким газом – водородом, который в 15 раз легче воздуха, но чрезвычайно взрывоопасен. Впоследствии шарльеры стали заполнять гелием.

Первые аэростаты были беспилотными, но уже в ноябре 1783 г. на монгольфьере впервые поднялись люди -маркиз д'Арланд и Пилатр де Розье.

В следующем десятилетии – во время Великой французской революции – воздушные шары начали свою военную карьеру, активно продолженную и в XIX в. С аэростатов наблюдали за передвижением войск, корректировали артиллерийскую стрельбу, переправляли пассажиров, письма и депеши. Если противнику даже удавалось обнаружить монгольфьер в воздухе, то сбить его было непросто, так как при большом объеме газа пробоины не приводят к быстрой его утечке.

В ряде стран появились люди, которые стали заниматься аэронавтикой профессионально.

Монгольфьеры использовали и для научных целей.

В 1804 г. известный химик академик Я.Д.Захаров и бельгийский физик и воздухоплаватель Э.Робертсон, поднявшись в гондоле аэростата, наполненного водородом, на высоту 2550 м и пролетев расстояние более 60 км за 3 ч 45 мин, провели ряд исследований. Они обнаружили, что ветер внизу и ветер вверху могут не совпадать по направлениям, что температура воздуха падает с ростом высоты. Они определяли изменение видимости некоторых предметов на поверхности Земли, оценивали восприятие слухом звуковых колебаний на больших высотах при помощи колокольчика. Оказалось также, что если крикнуть в рупор вниз, то отразившийся от земли звук возвращается и колеблет аэростат. Так что, зная скорость звука и измеряя время между его подачей и возвращением, можно было определять высоту полета.

Интересно, что профессионально занимался воздухоплаванием Дмитрий Иванович Менделеев. Изучая свойства газов при разных давлениях, он, в частности, установил, что закон Бойля – Мариотта абсолютно справедлив лишь в относительно узком диапазоне давлений. Это привело Менделеева к совершенствованию барометра и созданию на его основе высотометра. А 7 августа 1887 г. во время полного солнечного затмения 53-летний профессор один поднимается на воздушном шаре для наблюдения за короной Солнца. Впоследствии в статье «Воздушный полет из Клина во время затмения» Менделеев писал:

«Кругом аэростата была масса народу, кто-то кричал «бис», и я подумал: хорошо бы в самом деле повторять и повторять это торжество науки, хорошо потому, что есть масса чрезвычайно интересных задач, которые можно разрешить только при поднятии на аэростатах».

Как же устроен современный монгольфьер?

Его оболочка имеет в верхней части так называемый парашютный клапан. Открывается он с помощью шнура управления, конец которого опущен в гондолу. Сама гондола, как и два века назад, изготавливается из ивовых прутьев или тростника, которые обладают хорошими амортизирующими свойствами и выдерживают удары при грубой посадке.

Нагрузку от массы гондолы и ее содержимого передают на ткань оболочки, оплетающие ее вертикальные и горизонтальные силовые ленты. Их, так же как и саму оболочку, делают теперь из легких и прочных синтетических материалов. Ткань обрабатывают так, что она становится воздухонепроницаемой, устойчивой к солнечной радиации и негорючей. Нижняя же часть оболочки – так называемая юбка – выполняется из огнестойких полимерных тканей, способных выдержать температуру до 500 °С, температура воздуха в оболочке обычно равна 90-100 °С. Поддерживается она с помощью одной или двух горелок, соединенных шлангами с газовыми баллонами, а топливом служит жидкий пропан, бутан или их смесь. Жидкий газ попадает в погруженную в него трубку благодаря давлению насыщенных паров и, пройдя по шлангу, через управляемый пилотом огневой клапан попадает в испаритель. Здесь он превращается в пар и, смешиваясь с воздухом, сгорает в форсунках. Мощность горелок может достигать двух миллионов килокалорий в час. Дежурная горелка горит слабым пламенем постоянно — с тем, чтобы от нее можно было зажечь форсунки.

Газовый баллон вмещает обычно 35 кг пропана, этого достаточно для 45-60 мин полета монгольфьера. Каждый баллон снабжен предохранительным клапаном и манометром. Когда в одном баллоне газ заканчивается, пилот переключается на другой баллон. Помимо горелок и баллонов в гондоле установлены высотомер, вариометр (измеритель вертикальной скорости), датчик температуры воздуха в оболочке, радиостанция, огнетушитель и аптечка.

Удельная подъемная сила горячего воздуха при температуре 100 °С составляет 0,278 килограмм на кубометр. Это значит, что шар объемом 1500-2000 кубометров может поднимать полтонны, т.е. трех-четырех человек и три-четыре баллона с пропаном. С увеличением же объема шара увеличивается, разумеется, и подъемная сила. В 1988 году в Голландии был поднят монгольфьер объемом 24000 кубометров, его 50 пассажиров размещались в комфортабельной двухпалубной корзине.

На монгольфьерах совершены уникальные полеты через Атлантический океан, подъем на высоту 18 000 метров, готовится облет земного шара за две недели.

Аэростат – это летательный аппарат, он обязательно должен иметь свидетельство о его регистрации и свидетельство годности к полетам, которое выдается сразу после изготовления и продлевается комиссией после налета определенного количества часов. Сами пилоты проходят подготовку в воздухоплавательных школах и после прохождения теоретического курса и полетов – сначала с инструктором, а затем самостоятельных – получают соответствующие документы. Ежегодно они проходят медкомиссию и проверку теоретических знаний.

Каждый полет тщательно готовится. Разрабатывается маршрут, который не должен проходить в районах аэропортов, военных объектов и т.п. В органы воздушного надзора сообщаются все данные полета – дата, место старта, высота и цели полета. После получения разрешения на полет изучаются метеосводки: важно знать не только силу и направление ветра, но и температуру воздуха, высоту облачности, виды осадков. Все это позволяет планировать полет и обеспечить его безопасность.

Всемирная федерация воздухоплавания проводит чередующиеся чемпионаты мира в четные годы – для монгольфьеров, в нечетные – для газовых аэростатов.

Выложил alsak
Опубликовано 30.05.08
Просмотров 8253
Рубрика Изобретение приборов
Тема Гидростатика
Комментарии

Комментарии (0)

Оставить комментарий

Пожалуйста, войдите, чтобы комментировать.

Последние комментарии

Sergey Kozhinin

10. апреля, 2018 |

Задача №4. По условию стыковка должна произойти "без дополнительной...

Сакович

14. сентября, 2016 |

Этот вопрос надо задавать не мне, а авторам статьи. Их данные можно...

Где взять?

14. сентября, 2016 |

Напишите пожалуйста, где взять такую базу?