|
Глава III. История развития двигателей прямой реакции
а) Первые работы.
Повидимому первым, кто применил принцип прямой реакции к получению движения тел, был Герон Александрийский. Он в 120-м году до Р. X. устроил небольшую паровую машинку, работавшую по принципу реакции (черт. 44). Огонь приводил воду в котле А в кипение. Пар по трубке a b c проходил в шарообразный сосуд В, который мог вращаться на концах стоек с и d. Из сосуда В пар вырывался через коленчатые трубки е е и силою реакции вращал сосуд.
| |
 |
|
 |
|
| |
Черт. 44. Паровая машина Герона |
|
В 1405 г. во Франкфурте на Майне, повидимому,поднимался змейковый аэростат с ракетами системы Конрада Кеизера фон-Эйхштадт.
В 1420 г. Джиованни Фонтана предложил проект реактивного автомобиля (черт. 45).
Следующий пример применения идеи реакции к движению мы находим в сочинениях французского писателя Сирано-де-Бержерака, который в своем сочинении «Voyage dans la lune» (1649 г,) описывает, как он якобы полетел на луну при помощи ракет *).
*) См. нашу книгу «Межпланетные сообщение. Мечты, легенды и первые фантазии».
В эпоху Сирано-де-Бержерака (около 1670 года) во Франции жил ученый иезуит Фабри, который работал над сооружением огромной летательной машины, приводимой в движение сжатым воздухом, находящимся в трубе.
В 1686 году Ньютоном был установлен так называемый третий основной закон механики, гласящий, что «сила, действующая всегда вызывает равную силу противодействия».
Ньютону же приписывают проект реактивного парового автомобиля, схема которого изображена на черт. 46. Котел с водой поставлен на колеса. Внизу помещается топка. Пар, вырываясь из отверстия сзади, дает реакцию, которая должна двигать повозку.
Гравезанд в 1720 году исследовал вопрос о движении повозки силою реакции вырывающегося пара, согласно закона Ньютона.
| |
Черт. 45. Реактивный автомобиль Фонтана. |
|
Бернулли в 1730 г. выяснил в своем сочинении по гидродинамике действие реакции, вытекающей из сосуда струи. В связи с работами Ньютона и Бернулли изобретатель Сегнер использовал этот принцип и устроил в 1750 г. реактивное колесо, действующее водою. Вода из сосуда М, куда открыт сверху доступ воздуха, вытекает по двум загнутым трубкам С и вращает силою реакции весь сосуд вокруг вертикальной оси (черт. 47).
Математик Эйлер пошел еще дальше и разработал теорию реактивных тюрбин.
| |
Черт. 46. Реактивный паровой
автомобиль Ньютона. |
|
Черт. 47. Сегнерово колесо. |
|
Братьев Монгольфье также интересовал принцип реактивного полета и на него они указали в своем мемуаре, представленном в Лионскую Академию Наук. Однако, встретившиеся в этой области затруднения заставили их перейти к решению задачи летания при помощи воздушного шара, наполненного теплым воздухом (1783 г.). Тем не менее в 1783 г. два изобретателя аббат Миолан и Жанинэ в Париже задумали применить для управляемого воздушного шара реактивный способ. Они надеялись, что если в боковой части монгольфьера сделать отверстие, то нагретый воздух, выходя из отверстия, будет сообщать шару движение в сторону противоположную той, где находится отверстие. Для опытов ими был построен огромных размеров монгольфьер, но самим опытам не суждено было состояться: вследствие сильной тяги, вызванной боковым отверстием, шар во время наполнения вспыхнул и сгорел (черт. 48).
| |
Черт. 48. Реактивный аэростат
Миолана и Жанине. |
|
Черт. 49. Ракетный
гелокоптер Жерара. |
|
В 1784 г. Жерар в своей книге «Очерк искусственного полета в воздухе» предлагает построить орнитоптер с громадными крыльями, приводимыми в движение силою ракет. Он имел форму корабля. Спереди был вертикальный руль, а сзади горизонтальный (черт. 49).
| |
Черт. 50. Английская карикатура на реактивный полет. |
|
В 1784 г. американец Джемс Ремзей построил судно, приводившееся в движение силой отдачи воды, вытекавшей из труб.
В 1806 г. Клод Руджиери произвел в г. Марсели под'ем на 200 метр. живого барана при помощи ракеты, который потом благополучно спустился на землю при помощи парашюта.
| |
Черт. 51. Итальянский реактивный аэростат. |
|
В 1828 г. в Англии появилась карикатура на реактивный паровой полет (черт. 50). Макс Вальер относит ее к 1841 г. (Патент англичанина Charles Golightly). По бокам котла ракеты видны крылья.
В 1831 г. в Венеции было издано сочинение «Открытие, как управлять воздушным шаром. (Scoperta della direzione del globo aerastatico. Molinari). В нем анонимный автор описывает применение ракет, подвешенных к шару. Реакция их, по его мнению, достаточна, пожалуй, чтобы достичь луны. Поворотами труб можно менять направление движения корабля (черт. 51).
В 1839 г. Нюрнбергский механик Ребенштейн предлагал использовать для изобретенного им аэроплана в качестве двигателя реактивное действие водяных паров или сжатого углекислого газа. В 1837г. появился рисунок его самолета (черт. 52).
В 1843 г. в русских газетах появилось сообщение, что некто Эмиль Жир изобрел способ посредством сжатого воздуха направлять воздушный шар в ту сторону, куда ему нужно, а чтобы подниматься и опускаться, он употреблял сжатый газ, находящийся в резервуаре под лодкой, откуда он извлекается посредством насоса.
Около 1844 г. французский инженер Селлиг предложил двигать корабли посредством беспрерывных взрывов водородного и углеродного газов. Эти взрывы происходят в металлических трубах на задней части корабля. Газ, расширяясь, дает толчек кораблю, и при беспрерывных подобных расширениях корабль быстро подвигается вперед.
| |
Черт. 52. Реактивный аэроплан Ребенштейна. |
|
| |
Черт. 53. Полет на ракете. |
|
В 1849 г. военный инженер Третесский представил наместнику Кавказа князю Воронцову в Тифлисе свой труд на 208 страницах под названием: «О способах управлять аэростатами». В этом труде Третесский предлагал, опираясь на вычисления, использовать реактивные действия сил: воды, паров спирта, газа и сжатого воздуха. Соответственно действующим силам он дал аэростатам названия: паролетов, газолетов и воздухолетов.
| |
Черт. 54. Реактивный геликоптер. |
|
Опыты, произведенные в 1850-х годах в Петербургском ракетном заведении полковником Константиновым, выяснили, что «человек есть несравненно выгоднейший, против ракет, движитель для перемещения больших масс, в течении продолжительного времени, на значительное расстояние, которые должны вместе с тем нести передвигающую их силу, почему человеческая сила выгоднее ракет для перемещения аэростатов». И как указывал тогда же Константинов «Мысль приводить в движение плавучие брандеры ракетами уже с давнего времени перешла из военно-лабораторного искусства в фейерверочное и осуществилась в известной фейерверочной штуке – водяной утке, приводимой в движение по поверхности воды ракетами».
В 1860 году появился рисунок летательного аппарата ракетного типа. В этом аппарате происходит истечение сильно сжатого газа (черт.53).
В 1860 году появился рисунок, изображающий геликоптер с особыми винтами, вращающимися под влиянием реактивной силы сжатого газа (черт. 54).
В 1865 году вышел в свет роман Achill Eyraud, в котором описывается ракета, предназначенная для полета с земли в мировое пространство.
в) Реактивный дирижабль Н. Соковнина.
| |
Черт. 55. Реактивный дирижабль Соковнина. |
|
В 1866 году в С.-Петербурге была издана книжка «Воздушный корабль», соч. Н. Соковнина. В ней автор предлагает применить на воздушном корабле реактивный двигатель.
Сущность устройства корабля и двигателя по этому проекту такова: (черт. 55).
Аппарат относится к типу дирижаблей. Поддерживающей силой служит газ-аммиак, который заключается в 12 баллонах. Последние помещаются в ячейках ложкообразного корпуса I, разделенного одной продольной и пятью поперечными перегородками на соответствующее число камер, открытых снизу. Для того, чтобы аммиачные баллоны не вываливались из отсеков корпуса, снизу последнего укреплены ряд поперечин между перегородками – 11, 22, 33, 44, 55. На поперечном разрезе и на виде снизу показаны два аммиачные баллона (6) в отсеках между 2-ой и 3-ей перегородками. К корпусу снизу, на вертикальных стержнях, подвешена платформа II, на которой располагаются люди и двигатель. Спереди и сзади платформы устроены рули высоты и поворотов. Материалом для корпуса и платформы служит особый картон Герления, бамбук и трубчатая сталь. Объем аммиачных баллонов, когда они занимают лишь половину объема отсеков, равен 2535 m3. Вес корабля 2623 kg. Так как аммиак лишь вдвое легче воздуха, то при объеме 2535 m3 он сможет у земли поднять лишь около 1367 kg. Поэтому от земли аппарат должен отделиться при полном заполнении отсеков, а затем, развивая большую скорость движения и сообщая уклон кораблю носом вверх, можно получить динамическую подъемную силу от подпора воздуха в дно платформы и тогда можно часть аммиака сжать машиной и поместить в особых сосудах.
Движение кораблю сообщается реакцией воздуха, вырывающегося из труб 8–8. Двигатель 7 сжимает атмосферный воздух и гонит его в трубы 8. Можно иметь также баттарею баллонов с готовым сжатым воздухом.
Автор ссылается на пример успешной работы аналогичного реактивного водяного двигателя, описанного Федоровым в № 9 морского сборника (1863 г.). Такой двигатель был построен в Антверпене в 1862 г. и сообщал пароходу достаточную скорость движения по воде (40 HP.). Для своего корабля Соковнин полагает достаточной мощность двигателя 2–3 силы.
Для изменения объема аммиака в баллонах, автор предлагает или, как сказано выше, сгущать газ, заставляя его соприкасаться с водой, которая поглощает газ, или вновь его расширять, подогревая воду, насыщенную аммиаком, и заставляя ее выделять опять газ.
Наконец, автор предвидит устройство эллингов для стоянки дирижаблей, ветроуказателей, маяков и проч. сооружений, которые теперь уже широко применяются.
Заключение. Не останавливаясь на критике самого дирижабля устройство которого и не конструктивно и не целесообразно, заметим, что идея применить для движения его силу реакции заслуживает внимания. К проекту Соковнина приложен и расчет этого двигателя, сделанный астрономом К, X. Кнорре. Вот этот расчет.
Данные: скорость корабля 19 m/sec.
площадь миделя 2223 кв. фут.
Диаметр труб (8) – 1 фут.
Сумма поперечных сечений двух труб – 1,5708 кв, фут.
Скорость истечения воздуха из труб – v.
Основное уравнение для определения скорости получим, приравняв сопротивление воздуха движению корабля сопротивлению воздуха, вытекающего из труб, т. е.
2223•192 = 1,5708•v2. откуда v = 714,9 m/sec.; к этой цифре еще следует придать 19 m, потому, что сами трубы движутся с этой скоростью, но подобной скорости достигнуть невозможно.
На это автор возражает, что на первое время можно удовольствоваться скоростью полета даже в 9 m/sec, и тогда полет будет возможен.
|
