Воздушный шар или летательный аппарат

Презентация на тему: » Воздушный шарУстройство и принцип действия воздушного шара Аэростат — летательный аппарат легче воздуха, использующий для полета подъемную силу заключенного.» — Транскрипт:

1

Воздушный шар

2

Устройство и принцип действия воздушного шара Аэростат — летательный аппарат легче воздуха, использующий для полета подъемную силу заключенного в оболочке газа (или нагретого воздуха) с плотностью меньшей, чем плотность окружающего воздуха (согласно закону Архимеда). Тепловые аэростаты, понимающиеся при нагревании воздуха в оболочке, называются монгольфьеры. Аэростаты впервые позволили человеку оторваться от земли, а позднее и достичь стратосферы. Одна из основных областей применения — подъем на необходимую высоту систем видеонаблюдения, связи, получения метеоданных

3

Наиболее распространённая конструкция аэростата 1.Оболочка аэростата. Шьется из специальных прочных тканей. На оболочке нашиты вертикальные и горизонтальные силовые ленты, которые предотвращают разрывы оболочки. 2.Парашютный клапан. Расположен в верхней части оболочки. Служит для выпуска теплого воздуха. Над клапаном замыкаются вертикальные силовые ленты. 3.Фал управления парашютным клапаном. Представляет собой гибкий шнур (веревку) из прочного термостойкого материала. Предназначен для открытия парашютного клапана. 4.Горелка. Является составной частью тепловой установки аэростата. При помощи горелки сжигается газ, и тем самым нагревается воздух, находящийся внутри оболочки. 5.Гондола (корзина) изготавливается из лозы и тростника. Такие материалы позволяют выдерживать удары при жестких посадках. 6.Газовые баллоны. Размещаются по углам внутри корзины. В баллонах содержится газ (пропан — бутан), который по шлангам подается на горелку. Баллоны бывают разные по объему, в среднем около литров. 7.Воздухозаборник. Уменьшает вероятность образования «ложек» (изменение формы оболочки теплового аэростата под воздействием воздушного потока).

4

Высота полета Современный рекорд принадлежит Малькольму Россу и Виктору Протеру (США), которые 4 мая 1961 г. поднялись на м. 20 марта 1999 г. после завершения полета вокруг земного шара продолжительностью 19 дней 21 час и 55 минут на аэростате «Breitling Orbiter 3» установлен абсолютный мировой рекорд дальности полета км. Этот рекорд установили воздухоплаватели Бертран Пиккар (Швейцария) и Брайан Джонс (Великобритания). Обычная разрешённая максимальная высота в районе полётов м, по предварительной заявке мы стали получать разрешения на полёты на высотах и до 3000 м.

Планеры и беспилотные машины

В то время как приверженцы воздухоплавания совершенствовали привод и улучшали способы управления своими машинами, в мире по-прежнему находились люди, желавшие летать, как птицы, — с помощью крыльев и независимо от воли ветра. К таковым принадлежал британский аристократ Джордж Кейли. В 1799 году он разработал схему планера, уже очень напоминавшего современный. Машина была снабжена хвостовым оперением, которое должно было обеспечить ее управляемость, а пилот помещался ниже центра масс, что способствовало устойчивости аппарата в воздухе.

Сэр Дж. Кейли — один из создателей планера

В 1804 году планер Кейли совершил первый полет. В последующие 50 лет изобретательный лорд продолжил работать над теорией полетов, введя в новую науку — аэродинамику — такие термины, как «подъемная сила» и «лобовое сопротивление».

В своих поисках Кейли вплотную приблизился к идее оснащения летательного аппарата двигателем. В 1849 году он поднял в воздух первую полноценную летающую машину с пороховым двигателем, по одним данным, беспилотную, по другим — с 10-летним пассажиром на борту.

Рисунок летательного аппарата Дж. Кейли. Опубликован в 1852 году

В 1853 году лорд Кейли совершил повторный полет, оснастив машину таким же двигателем и посадив на борт своего кучера. Пролетев по воздуху около 100 м, первый в мире пилотируемым самолет упал на землю. К счастью, кучер остался жив.

В 1848 году соотечественник Кейли Джон Стрингфеллоу испытал свою машину, оснащенную паровым двигателем. Эта модель была беспилотной и, сорвавшись с направляющей проволоки, сумела пролететь около 10 м. В 1868 году французский пилот Жан-Мари Ле Бри впервые сумел подняться на своем летательном аппарате выше стартовой точки. Его машина называлась «Альбатрос» и приводилась в действие с помощью конной тяги. Пилот достиг 100-метровой высоты, преодолев при этом расстояние в 200 м.

«Альбатрос» Ж.-М. Ле Бри

Модель летательного аппарата Дж. Стрингфеллоу в Лондонском научном музее

В 1874 году соотечественник Жана-Мари Ле Бри Феликс дю Темпл построил большой летательный аппарат из алюминия — моноплан. Размах крыла достиг 13 м, а вес конструкции без пилота составил 80 кг. Планер мог стартовать с высокого трамплина и благополучно приземляться.

Таким образом, к 1880-м годам стало ясно, что создание летающей машины тяжелее воздуха, способной преодолевать значительные расстояния над землей, возможно. Оставалось найти для нее подходящий двигатель.

Э. Сведенборг — автор первого научного труда по теории авиации

Тепловые шары надуваются подогретым воздухом, для наполнения газовых используют водород

Это не совсем так. Для наполнения тепловых шаров используют не только теплый воздух, но и смесь пропана и бутана, а для поднятия в воздух газовых шаров все чаще используют гелий. Дело в том, что водород легко воспламеняется, а соединяясь с воздухом образует взрывчатую смесь, потому даже небольшое повреждение оболочки шара может таить опасность для жизни и здоровья аэронавтов. Гелий же не горюч, а его подъемная сила не намного меньше, чем у водорода, потому он является полноценной и безопасной заменой водороду (исключение — стратостаты, которые должны подниматься на высоту более 1000 м — их заправляют только водородом).

Популярные статьи  Применение алюминиевой фольги, или пищевая фольга на все случаи жизни

Первые попытки полета человека над землей

Если абстрагироваться от мифов и обратиться к исторической литературе и фактам, пришедшим к нам из прошлого, то в них можно найти упоминания о людях, которые в разные времена пытались соорудить некое подобие летательных аппаратов.

В 852 году арабский лихач-ученый и изобретатель по имени Аббас ибн Фирнас соорудил крылья из перьев и ткани на деревянной раме. С этой конструкцией он спрыгнул с минарета Великой мечети в Кордове. Спрыгнул удачно и даже не погиб: конструкция сработала, как парашют, поэтому ученый отделался лишь ушибами. Такой успех заразил его мечтой полететь по-настоящему, и остаток своей жизни Аббас ибн Фирнас посвятил разработке более совершенного летательного аппарата.

В 875 году Аббас ибн Фирнас вновь спрыгнул с высокой точки на искусственных крыльях, и этот прыжок сделал его первым человеком, совершившим управляемый полет на искусственных крыльях. Ученый продержался в воздухе почти 10 минут. Технически, это было скорее планирование, поэтому Аббаса ибн Фирнаса считают изобретателем прототипа дельтаплана.

В дальнейшем конструкция подобного планера не раз упоминалась в исторических хрониках, собранных по всей земле. Даже в средневековой Руси, если верить преданиям, на праздниках сорвиголовы любили развлекаться тем, что прыгали «с церкви или высокого дома на шелковых крыльях».

• Многие помнят момент из всеми любимой комедии Леонида Гайдая «Иван Васильевич меняет профессию», где подвыпивший Иван Грозный рассказывает Шурику историю о том, как один из умельцев его времени сделал крылья, после чего царь посадил еретика на бочку с порохом, «пущай полетает!».

На самом деле, эта история реальна больше, чем кажется. В начале 20 века в архивах историки обнаружили документ, в котором написан указ Ивана Грозного от 1565 года, согласно которому нужно: «Холопа боярского сына Лупатова, смерда Никиты Крякутного, совершившего полет на самодельных крыльях с вышки дворца Ивана Грозного в Александровой слободе. Человек — не птица, крыльев не имать. Аще кто приставит себе аки крылья деревянна, противу естества творит, за сие содружество с нечистой силой отрубить выдумщику голову, тело окоянного, пса смердящего, бросить свиньям на съедение, а выдумку после священные литургии огнем сжечь». 

Первые полеты людей на воздушных шарах

Братья Монгольфьер пудрили носы до осени, и лишь в начале сентября 1783 года доехали до Парижа. На самом деле, изобретатели просто совершенствовали конструкцию своего шара, чтобы не упасть в грязь лицом перед королевской особой. А также шокировали публику заявлением, что готовы осуществить первый полет человека на воздушном шаре.

Общественность всполошилась. Люди просто не представляли, что может случиться с человеком на высоте. Священники падали в обморок и пророчили кару божию всякому, кто попытается дотянуться до Бога. В общем, все как всегда. Глядя на это, братья не отказались от своих намерений подняться в воздух, но Людовик XVI считал иначе. Мудрый король решил, что нет смысла оплакивать возможную гибель столь светлых умов, поэтому предложил отправить ввысь отпетых преступников, чьи жизни нисколько не жаль. Так бы и произошло, но один из советников подсказал королю, что негоже делать героями-воздухоплавателями мерзавцев-смертников.

19 сентября 1783 года вокруг Версальского дворца опять собралась многотысячная толпа зевак, которые хотели зрелищ (желательно кровавых, как было заведено). Большинство людей считало, что испытатели просто упадут на землю и разобьются в кровь, поэтому не могло упустить подобное шоу. За опытом также наблюдала целая комиссия из ученых со всех уголков Европы.

Чтобы не идти на поводу у толпы, братья Монгольфье решили отправить в воздух не людей, а животных. Так, к шару привязали корзину, в которую посадили барана, утку и петуха. Шар взмыл ввысь, как и было задумано, однако на высоте его оболочка не выдержала и треснула. Несмотря на утечку горячего воздуха, шар сумел спланировать обратно на землю столь плавно, что животные в корзине нисколько не пострадали.

Ободренные опытом естествоиспытатели начали готовить новый полет воздушного шара, но теперь уже точно с человеком на борту. 21 ноября 1783 года молодые смелые авантюристы по имени Пилатр де Розье и маркиз д’Арланд сумели не только взлететь на своем аэростате вверх, но и успешно пролетели на воздушном шаре типа «монгольфьер» почти 10 километров, после чего так же успешно приземлились, став первыми людьми, совершившими настоящий полет. Так началась эра путешествий человека в небе.

Спустя всего год небо над Европой запестрило самыми разнообразными воздушными шарами, на которых молодые смельчаки начали устанавливать разнообразные рекорды и совершать попытки настоящих путешествий.

Как управлять воздушным шаром с корзиной

Управление воздушным шаром – занятие, требующее серьезной подготовки и немалых финансовых затрат. Достаточно сказать, что курс обучения пилота аэростата стоит сегодня около 200 тыс. рублей. Цена самого аэростата (в зависимости от модели) соизмерима с ценой легкового автомобиля.

Подготовка

Полету предшествует тщательная подготовка. Прежде всего необходимо изучить метеоусловия – облачность, видимость и скорость ветра. В соответствии с полученными данными планируется маршрут полета. Ввиду непредвиденных изменений метеоусловий выбирается именно такой маршрут, где на пути есть достаточно мест для безопасных посадок.

Взлет

Чтобы воздушный шар взлетел, необходимы усилия всего экипажа. Оптимальный вариант места для старта – ровная площадка 50 х 50 метров в открытом поле, где рядом нет никаких посторонних объектов – столбов, деревьев, ЛЭП.

Затем начинается сборка шара: к корзине крепятся горелки, которые соединяются специальными шлангами с газовыми баллонами. После пробного запуска горелки экипаж приступает к растягиванию купола (обязательно по направлению ветра). Далее растянутый купол специальными карабинами пристегивается к корзине.

Следующий этап – заполнение купола холодным воздухом с помощью вентилятора, после чего запускается горелка для нагрева воздуха. Разогретый воздух поднимает купол с земли, и экипаж (с пассажирами) занимает свои места. Чтобы шар не улетел, его предварительно привязывают к автомобилю.

Популярные статьи  Открытка раскладная «С Новым Годом»

Полет

Несмотря на отсутствие мотора и крыльев, воздушный шар управляем, что требует определенных навыков. Основные средства управления – горелки и выпускной клапан. Для набора высоты горелка включается и воздух дополнительно нагревается, а для снижения – клапан приоткрывается. Горизонтальный полет происходит за счет попутного ветра. Именно здесь проявляется мастерство пилота. Так, чтобы лететь быстрее, он может увеличить высоту полета, где скорость ветра сильнее.

Спуск

Место посадки выбирается заранее. Оно должно быть большим и безопасным. Идеальный вариант – футбольное поле рядом с автомобильной дорогой. О месте посадки экипаж по радио сообщает на землю. Далее пилот выпускает воздух из купола при помощи клапана. Шар плавно опускается на землю.

Аэростат на службе

Воздушные шары очень скоро начали служить не только развлекательным целям, но и потребностям науки и военного дела. Еще при первом полете Шарль и Робер занимались измерениями температуры воздуха и давления на большой высоте. Впоследствии научные наблюдения часто проводились с аэростатов. Они использовались для исследования атмосферы Земли и геомагнитного поля, а позднее – и космических лучей. Аэростаты нашли широкое применение в качестве метеорологических зондов.

Военная служба воздушных шаров началась во время Великой французской революции, когда привязные аэростаты начали использовать для наблюдения за противником. Впоследствии такие устройства применялись в целях высотной разведки и корректировки огня не только в XIX, но и в первой половине XX века. Во время Великой Отечественной войны привязные аэростаты-заграждения были элементом ПВО крупных городов. В эпоху холодной войны высотные аэростаты использовались разведками НАТО против СССР. Кроме того, были разработаны системы дальней связи подводных лодок с применением привязных аэростатов.

Рождение авиации

Бразилец Альберто Сантос-Дюмон 13 сентября 1906 года совершил первый публичный полет над Парижем. В отличие от братьев Райт с их «Флайером-2», ему не нужны были ни катапульта, ни встречный ветер для разгона, поэтому именно его полет иногда называют первым в истории современной авиации. В моду начали входить разного рода авиашоу и соревнования в воздухе.

Луи Блерио — человек, первым перелетевший на самолете через Ла-Манш

В январе 1908 года французский авиатор Анри Фарман победил в состязании на дальность полета, установив рекорд в 1 км (судьи не знали, что тремя годами ранее Орвилл Райт уже пролетел над просторами прерий почти 39 км). В это время желание заполучить летательный аппарат тяжелее воздуха вновь выразили британские военные. Теперь за дело взялся конструктор Джон Уильям Данн. В декабре 1908 года его аппарат D5 показал гораздо более высокую стабильность полета, чем даже та, которую демонстрировали творения братьев. Последние, впрочем, в необъявленном состязании двух континентов в мае того же года впервые взяли на борт пассажира, некоего Чарли Фёрнаса.

В июле 1908 года Леон Делагранж, желая превзойти их достижение, пролетел в Милане 200 м с женщиной на борту, а 17 сентября 1908 года случилась первая авиакатастрофа, повлекшая человеческие жертвы. При крушении самолета, которым управлял Орвилл Райт, демонстрируя его качества перед американскими военными, погиб Томас Селфридж, находившийся на борту. Мир точно замер в ожидании какого-то значимого события, которое дало бы понять, что авиация как новый род человеческой деятельности состоялась.

Биплан D5 Джона Уильяма Данн

В том же 1908 году издатель английской газеты «Дейли Мэйл» лорд Нортклифф объявил о премии в 1000 фунтов стерлингов тому, кто первым перелетит Ла-Манш на самолете. Райт не стал участвовать в гонке и вернулся к своему бизнесу в Соединенных Штатах.

В июле 1909 года в воздух поднялся молодой француз Юбер Латам, но мотор его машины заглох на полпути, и пилот упал в пролив. Беднягу вытаскивали из воды французские моряки.

Следующим 25 июля 1909 года стартовал летательный аппарат 37-летнего Луи Блерио. Поначалу ветер отнес его на север, и пилоту пришлось выравнивать курс. В итоге, проведя в полете 37 мин и преодолев 23 мили, Блерио благополучно приземлился в Англии. После этого все сомнения в способности авиации справляться с серьезными задачами исчезли.

Ценность победы Блерио состояла еще и в том, что была одержана на моноплане, любимом детище французских авиаторов, в то время как англичане и американцы предпочитали биплан. За последующий месяц Блерио получил сотню заказов на производство машины, которая была его 11-й по счету моделью. Если братья Райт годами совершенствовали свои самолеты, то французский пилот предпочитал их менять.

Плакат, выпущенный в честь достижения Блерио

«Блерио XI» стал самым знаменитым из них. В следующем году пилот установил на нем два мировых рекорда скорости, развив вначале 74 км/ч, а затем 77 км/ч. Последний результат Луи Блерио продемонстрировал на глазах полумиллиона зрителей в ходе показательных выступлений в Реймсе, одержав верх над Гленом Кертисом. Еще через год скорость «Блерио» превысила 100 км/ч. Самолет становился самым быстрым транспортным средством, известным человеку.

В России следующим после А. Ф. Можайского сконструировать самолет попытался Е. П. Сверчков в 1909 году. Испытания прошли неудачно: аппарат не то что не смог оторваться от земли, а даже не сдвинулся с места. В 1912-1913 годах И. И. Сикорский создал первый в мире четырехмоторный самолет «Русский витязь», предназначенный для стратегической разведки. В возможность полета такой машины не верили даже специалисты, однако 23 июля 1913 года самолет с четырьмя двигателями, установленными в один ряд и вращавшими каждый свой винт (абсолютное техническое новшество того времени), поднялся в воздух и показал прекрасную управляемость.

Поделиться ссылкой

Какие опасности бывают на аэростате?

Самое страшное – это повреждение оболочки. Она самая ранимая часть этой конструкции. Повреждаться может и из-за столкновения двух шаров – как было в страшной аварии в Австралии, или из-за пожара на борту, как было в Луксоре, или при столкновении с высоковольтными проводами, как в Новой Зеландии.

Популярные статьи  Валентинка с вкусным содержанием

В таких обстоятельства люди паникуют, совершенно теряя голову. Выпрыгивают из корзины, а шар с остальными несчастными, став легче, взмывает вверх, и они прыгают со все большей и большей высоты… Управление шаром утрачивается полностью…

Сама по себе сложнейшая ситуация, здесь немало зависит и от пилота. Этот человек должен уметь анализировать, прогнозировать, маневрировать. Как правило, пилоты пользуются правилами полетов, общими для всей гражданской авиации. Они проходят теоретическую и летную подготовку в воздухоплавательных школах и получают соответствующие документы.

Все несчастные случаи расследуются специальной комиссией и пилот при этом может лишиться лицензии.

Но причиной может быть не только ошибка пилота, но и отказ техники. Техника, сам летательный аппарат должна иметь свидетельство о регистрации и свидетельство о годности к полетам. Однако, к сожалению, не во всех странах существует должный уровень технического надзора. Помните об этом, во время своих путешествий! Стране стране рознь! Пользуйтесь услугами только сертифицированных и проверенных фирм, где к минимуму сведены риски использования старого изношенного оборудования.

Специалисты уверенно утверждают, что невзирая на хрупкость и уязвимость конструкций воздушных шаров – это наиболее безопасный вид воздушного развлечения, во всяком случае менее опасный, нежели те же парапланы и парашюты…

Переход от крыльев к воздушным шарам

Еще долгое время люди пытались подняться в воздух на летательных аппаратах, построенных на основе формы птичьего крыла. Многие помнят знаменитые работы Леонардо да Винчи с чертежами летательных аппаратов, которые теоретически все же могли подняться в воздух, если их немного доработать.

На смену крыльям пришли шары и горячий воздух. Первые упоминания об удачном полете воздушного шара пришли из Китая – родины летающих фонариков, которые популярны по сей день. В 1306 году проходила праздничная церемония приветствия нового императора, и в его честь китайские умельцы подняли в воздух шар, заполненный горячим воздухом. Неизвестно, поднялся ли ввысь вместе с шаром человек, но гости из Франции утверждали, что этот аппарат взлетел достаточно высоко и отлетел от людей на большое расстояние.

Спустя четыре века, в 1709 году бразильский и португальский ученый-естествоиспытатель (а также священник!) Бартоломеу Лоуренсу де Гусман на глазах у изумленной публики и высокопоставленных персон смог поднять в воздух воздушный шар. Король Португалии Жуан V был настолько поражен увиденным, что немедленно отдал приказ о присвоении Бартоломеу звания профессора математических наук, а также полную привилегию на использование подобного изобретения. Существуют упоминания, что де Гусман смог пролететь на своем воздушном шаре «Passarola» целый километр, однако убедительных доказательств этому нет.

«Воздушный корабль» А. Ф. Можайского и первый самолет

Александр Фёдорович Можайский родился в семье адмирала русского флота. Еще ребенком был отдан в Морской кадетский корпус. Потом ходил по морям, в своих странствиях добрался до берегов Японии.

В 1863 году при сокращении флота, начавшемся после Крымской войны 1853-1856 годов, был отправлен в отставку. Внезапно бывшим моряком, безвыездно находившимся в своем имении в селе Вороновица Подольской губернии, овладела та же страсть, которая спустя почти 30 лет стала преследовать Отто Лилиенталя. Как человек образованный, А. Ф. Можайский не просто мечтал, следя за полетами птиц, а размышлял и учился. Он начал строить крылатые модели, попутно усваивая новые для себя термины: «подъемная сила», «лобовое сопротивление», «аэродинамическое качество», «угол атаки».

Чертеж самолета из «привилегии» А. Ф. Можайского

В 1876 году изобретатель совершил полет на воздушном змее, который буксировала телега, запряженная тройкой лошадей. Модели А. Ф. Можайского поднимались в воздух с помощью винтов, приводимых в действие часовой пружиной. Одна из них, под названием «летунья», на глазах у зрителей развила скорость 15 км/ч, подняв при этом в воздух кортик. Стали появляться мысли о полноценном летательном аппарате.

В 1880 году А. Ф. Можайский смог добиться заграничной командировки для заказа в Англии паровых двигателей мощностью 10 и 20 л. с. В 1881 году они были доставлены в Россию. Замысел обретал все более конкретные очертания. В том же году изобретатель получил «привилегию», то есть право на строительство самолета. Ему отвели участок на Красносельском военном поле под Петербургом, однако этим содействие властей ограничилось. По сообщениям одного из очевидцев, «дождь часто поливал и портил машину… Работы шли очень медленно, по случаю безденежья, чего господин Можайский и не скрывал. Никто и не интересовался его работами, и помощи ниоткуда не было».

«Воздушный корабль» Можайского представлял собой лодку, сосновый каркас которой был обтянут шелковой материей, пропитанной для прочности лаком. К бортам крепились два крыла. Двигатели располагались в передней части, больший из них управлял двумя винтами, установленными в прорезях крыльев, а меньший — еще одним, размещенным на носу. «Корабль» имел два руля — вертикальный и горизонтальный, которые приводились в движение тросами из кабины пилота.

Самолет А. Ф. Можайского на почтовой марке СССР

А. Ф. Можайский, создатель первого русского самолета, на почтовой марке Монголии

Решающее испытание машины состоялось, по-видимому, осенью 1884 года. Ее пилотировал механик А. Ф. Можайского, которому удалось поднять самолет над землей, однако при попытке набрать высоту тот завалился на крыло и начал падать.

Можайский увидел причину неудачи в недостаточной мощности двигателей. Он собирался дополнить больший из них еще двумя. Первый был собран в 1887 году на Обуховском сталелитейном заводе. Работы над вторым сильно затянулись, а в 1890 году изобретатель ушел из жизни. Так и закончились попытки русского моряка подняться в небо.

Взлет машины А. Ф. Можайского. Рисунок летчика К. К. Арцеулова

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: