Труды К. Э. Циолковского по дирижаблестроению

Зарождавшиеся в уме Циолковского техническое проблемы обосновывались строго научно, а затем он предлагал общие схемы (иногда вплоть до разработки эскизного проекта) для их технической реализации. Теоретические соображения Циолковского о путях реализации научных открытий всегда носили иллюстрационный характер. Здесь он, как правило, опирался на технику будущего.  Его схемы, хотя они и представлялись как бы эскизными, нельзя рассматривать как рабочие проекты для их передачи в производство.

Однако  только на фоне стремительного роста  научно-технических возможностей с  наибольшей ясностью выявилась вся  глубина научной мысли и реальность его технических предвидений. В  ярком свете современного уровня научных знаний К.Э. Циолковский  предстает перед человечеством  как признанный классик науки.

На  наш взгляд, весьма интересно рассмотреть  в историческом аспекте вопрос о  строительстве дирижаблей и проследить, как здесь реализуются идеи Циолковского. Созданием транспортного дирижабля  как надежного и удобного средства сообщения Циолковский увлекся  так же страстно, как и другими  идеями, осуществление которых, по его  убеждению, обещало полнейшее торжество  человека над природой.

Свою  первую научно-теоритическую и инженерно-расчетную работу по воздухоплаванию «Теория и опят аэростата, иембщего в горизонтальном направлении удлиненную форму» К. Э. Циолковский закончил в 1886 году. О результатах своих исследований Циолковский сделал доклад на заседании физического отделения Общества любителей естествознания в г. Москве (1887 г.). Доклад был принят вполне доброжелательно.

Позднее К. Э. Циолковский разработал железный управляемый аэростат на 200 пассажиров. Для пояснения его устройства ученый сделал бумажную модель, состоящую  из 7 конических поверхностей, соединенных  между собой ситцевыми полосками, позволяющими сплющиваться аэростату  без вреда для целостности.

История бережно сохранила для нас  и другое важное свидетельство. 26 сентября 1890 года гениальный русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев писал: «согласнос желанием г. Циолковского (очень талантливого господина) препровождаю в Техническое общество: 1) его письмо, 2) тетрадь его исследования о форме складного металлического аэростата и 3) бумажную модель к проекту г. Циолковского»

Представляет  большой интерес также текст  письма самого Циолковского: « Честь  имею представить императорскому техническому обществу мою работу о металлическом  аэростате вместе с эго бумажною моделью… Прошу покорнейше уважаемое  Общество пособить мне, по мере возможности, материально и нравственно»

30 сентября 1890 года было составлено  заключение членом Общества инженером  Е. С. Федоровым, в котором,  в частности, говорится: « Вся  работа г. Циолковского направлена, главным образом, к тому, чтобы  доказать … , что можно построить аэростат с изменяющимся объемом... Энергия и труд, потраченные г. Циолковским на составление проекта, доказывает его любовь к избранному им для исследования предмету, что г. Циолковский со временем может оказать значительные услуги воздухоплаванию и потому вполне заслуживает нравственной потдержкисо стороны Технического общества. Эта нравственная поддержка, по моему мнению,-подчеркивает Е. С. Федоров,- должна выразиться в том , чтобы ему было сообщение мнение Технического общества об его проекте, равно как в том, чтобы ему была дана возможность впредь пользоваться бблиотекой Общества, если он того пожелает»

В том же году 8 (воздухоплавательный) отдел ИТРО в своем решении  отмечает, что « из рассмотрения проекта оказалось, что он изложен  толково и разработан добросовестно  с геометрической точки зрения; что  на конструктивную сторону дела не обращено внимания»

Поэтому в своем постановлении 8 отдел  ИТРО записа: « Оказать г. Циолковскому нравственную поддержку, сообщив ему мнение Отела о его проекте. Просьбу о пособии на производство опытов отклонить»

Как же реагировал на это сам ученый? Снова обратимся к документам государственных архивов СССР. В конце 1890 года Циолковский пишет делопроизводителю 8 отдела ИТРО: «Позвольте через Ваше посредство выразить Императорскому русскому Техническому Обществу мою благодарность за оказанное мне внимание»

В последующие годы ИТРО неоднократно морально поддерживало Циолковского с проводимых им исследованиях. Однако важно обратить особое внимание на то, что процесс развития любой области техники обусловлен взаимодействием между бурно развивающейся наукой и практикой осуществления её достижений. При этом имеет место взаимное влияние науки и практики.

Один  из исследователей истории техники  доктор технических наук профессор  В. Ф. Болховитинов писал: « Творческая деятельность инженера немыслима без  ясного понимания этого взаимодействия и взаимопонимания, которое может  быть получено на основе изучения и  анализа истории развития интересующей его области техники …

В развитии многих видов техники довольно резко различаются два периода: один-период возникновения, становления этой техники; другой-период её применения в жизни и развитии. Хотя оба периода, как единое целое, вызывались к жизни требованиями практики и обуславливаются возможностями техники своего времени, тем не менее они по своим целям коренным образом отличаются друг от друга.

Целью первого периода было создание работоспособных образцов, которые выполняли бы свое основное назначение, отличавшее их от других видов существовавшей техники…

Целью второго периода было всевозможное  улучшение начальных образцов и, когда требовалось, данный вид техники производить в больших количествах,- всемерное упрощение производства»

Известно, что Циолковский не был ни инженером-конструктором , ни инженером-технологом. Он высказывал научно обоснованные идеи и призывал энтузиастов к их практической инженерно-конструкторской разработке. Поэтому все современные достижения нашей страны в овладении космосом неизменно и совершенно справедливо связываются с именем Константина Эдуардовича Циолковского, хотя практически осуществление производилось под руководством академика С. П. Королева и других советских ученых.

После многочисленных экспериментов в  естественных условиях ученый пришел к идее испытания моделей в  искусственном потоке воздуха. С  этой же целью в 1897 году Циолковский  построил первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью ("воздуходувку", по терминологии ученого). "Воздуходувка" Циолковского отличалась равномерным потоком воздуха, что достигалось впервые примененной, ориентируемой по воздушному потоку решеткой и чувствительным прибором для измерения сил сопротивления. Цикл экспериментов, проведенных ученым в аэродинамической трубе, дал огромный исследовательский материал, обработка которого позволила выявить важнейшие закономерности в аэродинамике дозвуковых скоростей. Результаты исследования Циолковский опубликовал в 1898 году в статье "Давление воздуха на поверхности, введенные в искусственный воздушный поток", которая явилась первой публикацией по вопросам аэродинамики. Предвидение ученого о значении аэродинамических труб, его программа работ по экспериментальной аэродинамике получили полное подтверждение в дальнейшем развитии авиации и воздухоплавания. Еще в конце XIX века К.Э.Циолковский писал: "Я мечтаю о построении обсерватории по сопротивлению воздуха...В ней было бы удобно хранить модели и производить опыты неопределенное число лет, потому что дело это великое, чрезвычайно великое, как океан". (Центральный аэрогидродинамический институт - ЦАГИ - был создан в 1918 году, в настоящее время является одним из крупнейших в мире центров аэрогидродинамических исследований.) Исследователь творчества К.Э.Циолковского А.А.Космодемьянский писал: "С горечью приходится отмечать, что большинство результатов по экспериментальной аэродинамике не было опубликовано в дореволюционной России, поэтому многие его выводы о законах сопротивления воздуха были повторены в XX веке другими исследователями".

4.2 Работы Циолковского по аэродиодинамике.

К.Э.Циолковский  начал заниматься вопросами аэродинамики с середины 80-х годов XIX века, когда  методы экспериментального исследования были несовершенны. Работы Циолковского по теоретической и экспериментальной  аэродинамике были, несомненно, обусловлены  необходимостью дать более точное понимание  подъемной силы и лобового сопротивления  и, следовательно, более строго обосновать аэродинамические расчеты дирижабля  и аэроплана. После многочисленных экспериментов в естественных условиях ученый пришел к идее испытания моделей  в искусственном потоке воздуха. С этой же целью в 1897 году Циолковский  построил первую в России аэродинамическую трубу с открытой рабочей частью ("воздуходувку", по терминологии ученого). "Воздуходувка" Циолковского отличалась равномерным потоком воздуха, что достигалось впервые примененной, ориентируемой по воздушному потоку решеткой и чувствительным прибором для измерения сил сопротивления.

Цикл экспериментов, проведенных ученым в аэродинамической трубе, дал огромный исследовательский  материал, обработка которого позволила  выявить важнейшие закономерности в аэродинамике дозвуковых скоростей. Результаты исследования Циолковский  опубликовал в 1898 году в статье "Давление воздуха на поверхности, введенные  в искусственный воздушный поток", которая явилась первой публикацией  по вопросам аэродинамики. Предвидение  ученого о значении аэродинамических труб, его программа работ по экспериментальной аэродинамике получили полное подтверждение в дальнейшем развитии авиации и воздухоплавания. Еще в конце XIX века К.Э.Циолковский писал: "Я мечтаю о построении обсерватории по сопротивлению воздуха...В ней было бы удобно хранить модели и производить опыты неопределенное число лет, потому что дело это великое, чрезвычайно великое, как океан". (Центральный аэрогидродинамический институт - ЦАГИ - был создан в 1918 году, в настоящее время является одним из крупнейших в мире центров аэрогидродинамических исследований.) Исследователь творчества К.Э.Циолковского А.А.Космодемьянский писал: "С горечью приходится отмечать, что большинство результатов по экспериментальной аэродинамике не было опубликовано в дореволюционной России, поэтому многие его выводы о законах сопротивления воздуха были повторены в XX веке другими исследователями".

5. Перспективы современного развития дирижаблестроения.

Хоть и считается что  дирижабли – устаревший вид транспорта. В наши дни они помогают метеослужбам, геологам, нефтяникам... Их можно применять  как альтернативу непомерно дорогим  спутникам на низкой орбите — от 10 до 20 км над землей.

Разрабатываются и уже  осуществляются проекты применения дирижаблей на других планетах. Так, Феликс Дубинин совместно с сотрудниками Института космических исследований выдвинул и в черновом варианте проработал идею исследований на Венере с помощью  аэростатической техники. Дело в  том, что атмосфера на высоте 50—60 км имеет вполне приемлемую температуру, близкую к земной и нормальное давление.

Таким образом, использование  пока беспилотных дирижаблей, оснащенных соответствующей техникой, вполне возможно на этой планете. Это намного экономичнее  и эффективнее высадки на поверхность  дорогих аппаратов, которые собирают ничтожно мало информации и работают чуть ли не считанные минуты. А тепловую энергию венерианской атмосферы можно было бы использовать для работы самого дирижабля.

Такие попытки в наше время  — уже реальность. В один из визитов  на Венеру послали и аэростатический  аппарат (французского производства). Эксперимент оказался удачным. А  ведь атмосфера есть не только на Венере, но и на других планетах Солнечной  системы и некоторых их спутниках. Так что, воздухотехника вполне может покорить и космическое пространство. Для этого, естественно, применяются технологии несколько иного качества, чем на Земле. Например, вместо гелия используют особую смесь, основным компонентом которой является метан.

Кстати, проблема газа, которым  наполняют оболочку дирижабля, стоит  давно, и попытки ее решения многочисленны. Проблема состоит в том, что основными газами, использовавшимися в этом случае, традиционно являлись водород и гелий. Но водород опасен, а гелий дорог и редок.

Технологии производства, естественно, тоже совершенствуются. Водород  и прорезиненные ткани для  оболочки стали достоянием истории. Среди новых применяющихся разработок — углеродные композитные конструкции, тедларовые идакроновые оболочки (помимо популярных нейлоновых), двигатели с поворотом оси, технология сжатия гелия для изменения подъемной силы, навигационные системы со стекло-волоконными линиями связи.

Наконец, к услугам разработчиков  теперь — совершенные цифровые технологии.

Следует сказать и о  новом источнике энергии для  самих дирижаблей. Он существует пока только в проекте, потому что является более дорогим. Речь идет о солнечной  энергии и о солнечных батареях. Дело в том, что полет дирижабля  проходит на большой высоте и аппарат  почти все время освещен солнцем. Было бы заманчиво, учитывая огромную незанятую площадь оболочки, разместить на ней батареи, которые принимали  бы втуне пропадающую солнечную  энергию и преобразовывали бы ее в электрическую.