Презентация на тему Аэростаты и дирижабли

воздухоплавания и области применения аэростатов и дирижаблей

дни
Физические основы воздухоплавания
«Воздушные задачи»
Содержание:

Земли на летательных аппаратах легче воздуха
Аэростат (упрощённо —воздушный

шар) — летательный аппарат легче воздуха: газовые —шарльеры, тепловые —монгольфьеры
Дирижабль (от фр. dirigeable — управляемый) — летательный аппарат легче воздуха, аэростат с двигателем, благодаря которому дирижабль может двигаться независимо от направления воздушных потоков.

Основные понятия:

чтобы парить там подобно птицам. Именно им они подражали

в своих первых попытках оторваться от земли.

Воздушному шару 225 лет, у него сложная и драматичная история

Монгольфье решили продемонстрировать подъём в воздух, наполненной дымом оболочки

в виде шара диаметром 3,5 метра и массой 154 кг. Успех был ошеломляющий. Оболочка продержалась в воздухе около 10 минут, поднявшись при этом на высоту почти
300 метров, и пролетела по воздуху около километра.

эффект, братья прицепили к воздушному шару клетку, куда посадили

барана, утку и петуха.
Это были первые пассажиры в истории воздухоплавания. Через восемь минут шар, проделав путь в четыре километра, благополучно опустился на землю.

Монгольфье приближал их к заветной цели - полету человека.

И

вот 21 ноября 1783 года человек смог оторваться от земли и совершить воздушный полет.

Монгольфьер продержался в воздухе 25 минут, пролетев около девяти километров

легкой шелковой ткани и покрыл её раство-ром каучука и

скипидара.
Кроме того, Шарль был уверен, что Монгольфьеров газ, как называли тогда дымный воздух, - это не лучшее средство для создания аэростатической подъемной силы.
Он считал, что гораздо большие выгоды сулит использование водорода,
так как он значительно
легче воздуха.

применил несколько нововведений:

При снижении аэростата использовался клапан,

уменьшающий количество водорода в шаре.

Балласт (мешки с песком или дробью) сбрасывался, если надо было набрать высоту.

Во время посадки экипаж выбрасывал из гондолы якорь и, тем самым
останавливали полет.

года
Шарльер пролетел 5 км,
забравшись на небывалую для того

времени высоту
2750 метров.
Пробыв в заоблачной
вышине около получаса,
исследователь
благополучно приземлился,
завершив, таким образом,
первый в истории
воздухоплавания полет на аэростате с оболочкой,
наполненной водородом.

Бланшар построил аппарат, крылья которого приводились в движение усилием

рук и ног.
У него появилась мысль перелететь на аэростате через Ла-Манш, доказать тем самым возможность воздушного сообщения между Англией и Францией.
Этот исторический перелет, в котором участвовали Бланшар и его друг американский доктор Джеффри, состоялся
7 января 1785 года.

Известны случаи, когда простолюдины, поднявшиеся на воздушном шаре, по приземлении

были биты плетьми за дерзость, после чего с соблюдением всех правил возведены во дворянство.

Иллюстрация из архива Библиотеки Конгресса США 
коллекция братьев Тиссандье

организации первой воздухоплавательной роты французской армии.
Использование французами привязных

аэростатов, поднимавшихся на высоту 500 м, позволяло вести наблюдения в тылу противника. Разведывательные данные передавались на землю в специальных коробках, которые спускались по шнурку, прикрепленному к гондоле.

От мечты к профессии

науки. Лондон

Национальная библиотека.Париж

делались
многочисленные попытки
использовать привязные
шары, причем последним
отдавалось явное пред
почтение, так как

в
свободном
полете можно было
фотографировать окрестности,
вышки домов и т.д.

Индиана стартовал воздушный шар
с необычным для того времени грузом

– почтой.  

С тех пор этот день считается днем рождения авиапочты.

русско-японской войны 1904 – 1905 гг.

армии
в годы 1-й мировой войны 1914 – 1918

гг.

войны 1941 – 1945 гг.
Аэростаты наблюдения вели артиллерийскую

разведку, корректировали
огонь батарей.

Аэростаты заграждения использовались в системе ПВО городов, промышленных районов, военно-морских баз.

На привязном аэростате в блокадном Ленинграде был установлен передатчик, транслировавший первое исполнение 7 симфонии Шостаковича

которые предназначены 
для полётов в стратосферу, т. е. на высоту  10-50 км. 

До появления реактивных самолетов и метеорологических ракет стратостаты были   единственным средством, позволявшими проводить научные исследования   в  высоких слоях  атмосферы.

Первый в мире  настоящий стратостат был сконструирован и построен  швейцарским учёным Огюстом Пикаром.
В 1931 году в Германии Пикар достиг высоты 15 785 км.
Большая часть стратостатов была спроектирована и совершила полёты в 30-е годы ХХ века.

Рекорд высоты для стратостата
составляет 53 км (Япония, 2002 г.)

превратить "стоящего в воздухе" в управляемого. Оболочка его аэростата была

уже сигарообразной.
Управлялся дирижабль с помощью парового двигателя
мощностью 3 л.с. и весом 45 кг.

двигатель мощностью 16 л.с. и длину 128 метров.
Находился в

воздухе 20 минут с пятью пассажирами на борту.
Аппарат плохо слушался управления и требовал доработки.

"La France" - дирижабль Ш.Ренана и А.Кребса. 1884.
Имел жесткий корпус и электродвигатель
мощностью 1,5 л.с.
Аэростат преодолел
расстояние в 8 км
со скоростью 23,5 км/ч и приземлился на месте старта.

грузового дирижабля был предложен в 80-х годах ХIХ века

великим русским учёным Константином Эдуардовичем Циолковским.

Он предлагал построить огромный даже по сегодняшним меркам — объёмом до 500 000  м³ — дирижабль жёсткой конструкции с металлической обшивкой.

Однако дирижабль построить так и не удалось: все работы по дирижаблям из-за многочисленных аварий были свёрнуты во всём мире.

своём аппарате облетел со скоростью чуть более 20 км/час

Эйфелеву башню.
Тогда это посчитали чудачеством.
Однако позднее, в течение нескольких десятилетий,
дирижабль стал одним из самых передовых транспортных средств.

просто цеппелина, состоялся в 1900 г.
В 1929 году «Граф

Цеппелин» с тремя промежуточными посадками совершил свой легендарный кругосветный перелёт.
За 20 дней он преодолел более 34 тысяч километров со средней полётной скоростью около 115 км/ч. Летом 1931 года состоялся его известный полёт в Арктику, а вскоре дирижабль приступил к выполнению относительно регулярных пассажирских рейсов в Южную Америку, продолжавшихся до 1937 года.

Гондола

Фердинанд фон Цеппелин –
немецкий граф
родился в 1838 году.

и являлся на то время крупнейшим и наиболее передовым

дирижаблем в мире.
Длина дирижабля составляла 236,6 м, максимальный диаметр — 30,5 м, объём — 105 000 м³, несущий газ (водород) размещался в 17 отсеках.
Силовая установка состояла из 5 моторов «Майбах» VL II мощностью 530 л.с. каждый.
Полезная нагрузка дирижабля составляла порядка 25 т, максимальная скорость — 128 км/ч, крейсерская — около 115 км/ч. Дальность полёта — более 10 000 км. Экипаж насчитывал 40—45 человек.
Длина гондолы составляла 40 м, ширина — 6 м и максимальная высота — 2,25 м.
Пассажиры размещались в 10 двухместных оборудованных каютах со спальными местами. Кухня была рассчитана на обслуживание более 50 человек в течение нескольких суток. Кроме того, имелись почта, умывальные комнаты и пр.
За девять лет эксплуатации «Граф Цеппелин» провёл в воздухе около 17 200 часов, совершил 590 полётов в разные страны мира, преодолел почти 1,7 млн. км, перевёз 13 110 пассажиров и около 70 т грузов и почты; при этом он 143 раза пересёк Атлантический океан и 1 раз — Тихий.

Р. Амундсена на дирижабле «Норвегия» (N-1 «Norge») конструкции Умберто

Нобиле
осуществила первый трансарктический перелёт
о. Шпицберген — Северный Полюс — Аляска.

Дирижабль «Норвегия» над Ленинградом, май 1926 г.

небезопасным, но дешёвым водородом вместо инертного, но дорогого гелия.

В марте 1936 г. в Германии был создан преемник стареющего «Графа Цеппелина», дирижабль LZ 129 «Гинденбург», рассчитанный на использование безопасного гелия. Однако требуемые количества гелия были в то время только у США, которые ввели эмбарго на экспорт военных материалов в гитлеровскую Германию. Пришлось наполнять баллоны «Гинденбурга» доступным водородом.

6 мая 1937 года на глазах у зрителей сгорел «Гинденбург», погибло 35 человек на борту и один на земле.

В мирное время в катастрофах, унёсших немало человеческих жизней погибли американские жёсткие дирижабли «Шенандоа» (14 погибших из 43 находившихся на борту), «Акрон» (73 из 76) и «Мейкон» (2 из 83), британские «R.38» (44 из 49) и «R.101» (48 из 54), французский «Диксмюде» (50 из 50). Пока разбирались с их причинами, дальнейший прогресс авиации оставил эпоху дирижаблей позади.

Атлантику в Нью-Йорк.
Спустя 4 минуты после полной швартовки
в

заднем баллонете показалась яркая
вспышка и вслед за ней гигантский
огненный гриб взметнулся ввысь.
Чудом 61 человеку удалось спастись.

«Гинденбург» был способен взять на борт 72 пассажира и со скоростью 140 километров в час перенести их в Америку. Его длина была 245 метров, диаметр - 30 метров, общий объем составлял 200 000 кубометров.

1923 году.
Позднее была создана специальная организация «Дирижаблестрой»,
которая

построила и сдала в эксплуатацию более десяти дирижаблей
мягкой и полужёсткой систем.
В 1937 году крупнейший советский дирижабль «СССР-В6»
объёмом 18 500 м³ установил мировой рекорд
продолжительности полёта — 130 часов 27 минут.
Последним советским дирижаблем был «СССР-В12 бис»,
построенный в 1947 году.

подниматься на высоту в 20 км и год подряд

нести вахту, наблюдая за действиями противника

аэростаты и дирижабли постепенно возвращаются.
Их используют для геофизической разведки,

наблюдения за состоянием окружающей среды, патрулирования крупных городов, прибрежных и приграничных районов, картографирования, фото- и телесъёмки, рекламы и т.д.

состязаниях на продолжительность, высоту и дальность полёта

шарах
со стадиона «Лужники» и приземлился
на Воробьёвых горах

знаменитостью в кругах воздухоплаваталей
Этот "перевернутый" аэростат выглядит
как обычный воздушный

шар вверх корзиной. Но это лишь такой дизайн

м используется в европейских странах в туристических целях. Может принимает

на борт 12 пассажиров

шаре "Святая Русь" за всю историю освоения Арктики

впервые достигла Северного полюса! Полёт продолжался 38 дней. Шар преодолел 980 км при температуре –500С.

Воздушный шар "Breitling Orbiter 3" в течение трех недель в марте 1999 г. совершил
беспосадочный полета вокруг земного шара.

резиновой или пластиковой оболочки, наполненной водородом или гелием, и

подвешенного к ней контейнера с аппаратурой.

Приборы позволяют измерять давление воздуха, влажность, температуру и другие параметры.

Замеры перемещения шара позволяют определять скорость ветра на разных высотах.

Высотные метеозонды могут достигать высоты 30—40 км.

систем системы слежения и раннего предупреждения.
В России в  2001 г.  был

произведен запуск аэростатного комплекса «БАРС». Он включал  причальное устройство,  
радиостанцию и привязной аэростат. Эта  система обеспечивала  доступ в Интернет для  школ Москвы.
Возможности таких ретрансляторов на порядок превосходят возможности наземных телевизионных башен.
Создание и эксплуатация аэростатного комплекса  обходится примерно в два раза дешевле, чем использование наземных кабельных средств.

ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЯХ
Вода подаётся на
дирижабль по пожарному
рукаву с

земли

Теле и радио ретрансляция. Коммуникация и связь.

уже через несколько лет такие корабли станут самым обыкновенным

делом?

Иллюстрация: Lockheed Martin 

Fарх - (Fтяж. шара + Fтяж. груза + Fтяж.

газа) 

F ТЯЖ

F арх

Физические основы воздухоплавания

Шар
поднимается

F архимеда > F тяжести

Шар поднимается, когда

Высота шара не изменяется, когда
Fархимеда = F тяжести


Шар снижается, когда
Fархимеда < F тяжести

объема, тем больше
подъемная сила. При нагревании воздуха
от 0 0С

до 100 0С его плотность
уменьшается только в 1,37 раз.
Поэтому подъемная сила шаров, заполненных теплым
воздухом ,оказывается небольшой.

Плотность водорода в 14 раз меньше плотности воздуха,
и подъемная сила шара, наполненного водородом
более чем в три раза превышает подъемную силу
нагретого воздуха того же объема.

Поэтому по мере поднятия воздушного шара действующая
на него

архимедова сила
становится меньше. Чтобы подняться выше, сбрасывают балласт.

Для того, чтобы опуститься на
землю, силу архимеда надо уменьшить.
Для этого можно уменьшить объем шара.
В верхней части оболочки шара имеется
специальный выпускной клапан, через
который можно выпустить часть газа. После этого шар начнет опускаться вниз.

ρ атм.уменьш.
F арх. уменьш.
Подъём шара замедляется

наполненный воздухом?
Атмосфера планеты
должна иметь
плотность меньшую,
чем плотность воздуха
в шарике.

свешивается лестница. По ней начал взбираться человек.
Куда при

этом подвинется шар: вверх или вниз?

Шар в покое не останется.
Пока человек взбирается по лестнице,
аэростат будет опускаться. Лестница, отталкиваемая вниз ногами,
будет увлекать шар к земле. Перемещение шара во столько же раз
меньше высоты поднятия человека, во сколько раз шар тяжелее человека.

сторону протягиваются при этом флаги на его гондоле?
Если

аэростат несется течением воздуха,
то скорость обоих одинакова: аэростат и окружающий его воздух находятся
в покое один относительно другого. Значит, флаги должны свисать отвесно, как в неподвижном воздухе в безветренную погоду. Люди в гондоле такого аэростата не ощущают ни малейшего ветра, хотя бы их мчал ураган.

шара?
2. Что должен сделать Волк, чтобы подняться
на максимальную высоту?
3.

Что надо сделать Волку, чтобы спуститься на землю?

высоко?
Нет.
В безвоздушном
пространстве
внутреннее давление газа
разорвёт шар.