|
h) Позднейшие работы.
Реактивный геликоптер Крассуса.
В 1912 году инженер Крассус в Гамбурге предложил проект реактивного геликоптера следующего устройства (черт. 94). Гондола аппарата укреплена на вертикальной оси, к которой прикреплены и генераторы, вырабатывающие взрывчатую смесь. Последняя, проходя внутри оси, вырывается через множество кривых дюз, расположенных по периферии-ободу верхнего колеса и при этом воспламеняется.
Получающиеся силы реакции вращают обод вместе с прикрепленными к нему лопастями, которые и создают под'емную силу.
| |
Черт. 94. Реактивный геликоптер Крассуса. |
|
Реактивный жироптер Патана и Руилли.
В 1912 г. во Франции Патэн и Руилли предложили проект летательного аппарата тяжелее воздуха, по своему внешнему виду похожего на семя дерева смоковницы (Cycomore) (черт. 95).
Он состоит из большого крыла В, в ребре атаки которого hh идет канал. По этому каналу через отверстие D вырываются газы-продукты горения мотора С, смешанные с воздухом, засасываемым в канал h вентилятором. В центре аппарата помещается гондола Г. Крыло под действием реакции газов вращается по стрелке вокруг гондолы Г, которая остается почти неподвижной, так как соединена с крылом при помощи шариковых подшипников и, кроме того, удерживается от вращения килем у.
При помощи поплавка А аппарат может садиться на воду. При остановке мотора, аппарат должен парашютировать, так как крыло начинает вращаться благодаря сопротивлению воздуха.
Этот аппарат был выстроен и испытывался.
Мотор его – ротативный Рон 80 HP с 1200 оборотами в минуту, площадь крыла 12 m2. Скорость вырывающихся газов – 100 m/sec при расходе 7 m3 сек. Вес в рабочем виде, считая пилота – 500 kg.
| |
Черт. 95. Жироптер Патана и Руилли. |
|
Ракета в юмор.
На рис. 96 изображено юмористическое применение реактивного принципа (Flieg-ende Blatter). Американский ковбой преследует индейца, но последний, махая огромными крыльями, улетает. Ковбой, стреляя взад из своего многозарядного револьвера, поднимается силой отдачи также на воздух и настигает индейца.
| |
Черт. 96. Ракета и юмор. |
|
Ракетный аэроплан Лепинта.
Французским капитаном Лепинтом (Albert Lepinte) было предложено в 1924 г., для облегчения посадки аэроплана, приводить в действие ракеты, расположенные под крыльями. На черт. 97 (1 – 3) показаны расположения ракет и устройство самой ракеты, именно:
Верхний: Общий вид в ракеты:
1. Закрытый металлический цилиндр. 2. Азбестовая оболочка. 3. Пороховой заряд. 4. Фарфоровая оболочка. 5. Втулка. 6. Электрический взрыватель.
Средний: 1. Ракета. 2. Тяга винта. 3. Реакция ракеты. Стрелка без номера показывает равнодействующую сил, позволяющую аэроплану перелет через канаву.
Нижний. Изображен аппарат в полете с действующими ракетами перед посадкой. Повторение этой же идеи в 1926 г. сделал некий Минери (Н. Minery). Он предложил в 1927 г. применять для восстановления устойчивости самолета, потерявшего скорость невысоко над землей, реактивные двигатели (черт. 98), работающие, например, порохом. Считая, что 1 kg пороха, доставляющий энергию в 320000 kg•m, будет работать 5 сек. получим работу 320000 / 75 / 5 = 800 HP, что даст возможность самолету развить скорость и дать работу рулям и винту.
| |
Черт. 97. Реактивный аэроплан Лепинта. |
|
Черт. 98. Реактивный аэроплан Минери. |
|
Идея торможения аэропланов при спуске все продолжает занимать конструкторов их. Так в № 8 журнала «Авиация и Химия» 1928 г. появилась картинка, изображающая такой способ. Спереди самолета помещены две ракеты, извергающие газы вперед.
| |
Черт. 99. Тепловой маятник Целлнера. |
|
Тепловой маятник Целльнера.
Немецкий ученый Целльнер предложил прибор,который производит колебательные движения на подобие маятника и основан на принципе реакции (отдачи).
Устройство его заключается в следующем (черт. 99): Реторта с водой подвешена к подставке и нагревается лампой. Когда вода закипит, пары устремляются в отверстие и, вылетая из реторты, производят отдачу, которая отклоняет реторту в обратную сторону (вправо); но при этом реторта будет менее нагреваться, парообразование уменьшится и реторта снова качнется влево и т.д., то нагреваясь, то охлаждаясь, будет совершать качания влево и вправо.
Реактивный аппарат Венту-Дюкло.
Инженер Венту-Дюкло предложил в камере сгорания реактивного двигателя производить ряд взрывов при помощи быстрых открывания и закрывания отверстий, соединенных с меняющимися патронами с зарядами.
А. Вегенер в своей статье «Самолет будущего» повторяет идеи Лорэна и пишет так:
Возможен такой тип реактивного аэроплана: на обыкновенном по внешнему виду самолете вместо обычной винтомоторной группы устанавливается
| |
Черт. 100. Двигатель Мело. |
|
газогенератор, который, всасывая из окружающей среды воздух, смешивает его с особого вида горючим, которое с воздухом дает сильно расширяющуюся при горении смесь, направляемую через выводную трубу в крыло. Труба лежит вдоль лонжерона крыла (или его заменяет) и имеет ряд отверстий, дающих газу выход над верхней поверхностью крыла в сторону, обратную движению самолета, что сильно повышает разности скоростей обтекания верхней и нижней поверхностей крыла и вызывает увеличение подъемной силы. Если этот принцип реактивного движения связать еще с разрезными крыльями (решетчатыми), то эффект может быть еще более повышен.
i)Реактивный двигатель Мело и другие.
Уже около сотни лет назад были опыты над сообщением лодкам движения при помощи реакции воды, накачиваемой из реки в высокий бак и вытекающей из него у кормы с большой скоростью. Это применялось как в мелких местах, так и в бурную погоду, когда спасательные лодки не могли двигаться ни при помощи весел, ни винта.
Во Франции инженер Н. F. Melot изобрел керосиновый двигатель реактивного действия и произвел с ним опыты. В этом двигателе энергия газа превращается при взрыве прямо в энергию отдачи без промежуточных шатунов, мотылей и винта. Схема двигателя Мело изображена на черт. 100. После взрыва газ вырывается через узкое отверстие с громадной скоростью. Реакция его пропорциональна его массе и скорости истечения, кинетическая же энергия его пропорциональна его массе и квадрату этой скорости. Однако, при выходе газов с большой скоростью реакция будет невелика по сравнению с громадной потерей кинетической энергии. Для повышения коэффициента полезного действия необходимо увеличить вырывающуюся массу при помощи прибавки к ней воздуха внутри аппарата; при этом скорость истечения уменьшится. Этим и объясняется присутствие показанных на чертеже четырех инжекторов. Газы, образовавшиеся в двигателе, проходят через трубки и встречают приток воздуха в 4-х инжекторах, каждый раз все больших размеров.
Мело производит свои опыты с 1920 года. Последний тип его двигателя является двухтактным внутренннего сгорания.
В горизонтальном цилиндре имеются две перегородки, образующие камеру сгорания. В каждой из перегородок помещается электрическая свеча, дающая искры и воспламеняющая газ, накаченный в камеру под давлением. В стенках камеры расположено три серии отверстий; центральная из них сообщает камеру с карбюратором, а крайние – с выхлопной трубой, ведущей к первому из инжекторов.
Внутри цилиндра ходит поршень взад и вперед. Его вогнутые днища соответствуют сериям отверстий. Скорость движения его достаточна для образования такого сжатия газа, при котором последний самовоспламеняется, так что первоначальное сжатие и искры необходимы лишь при старте.
Вес двигателя на силу составляет около 4,8 kg. 1).
1) А по другим сведениям (Flugsport, 1926, St. 145) 1 kg на силу и даже 0,5 kg на силу (В.. В. Фл. 1922, № 13, стр. 39).
Подобный двигатель представляет значение в применении к полету аэропланов с большими скоростями.
Мело были разработаны проекты подобных двигателей мощностью в 250 и 750 HP. При своих опытах двигатель Мело развивал мощность около 30 HP при скорости 50 m/sec и давал тягу около 75 kg.
На черт. 100 изображен общий вид двигателя Мело, вариант его устройства, а также установка его на аэроплане.
Применение ракетной турбины для превращения солнечной теплоты в механическую работу.
К. Бетц (К. Baetz) в 1920 году предложил применять kohlendioxyd, как горючее, в ракетах, которые он прикреплял к окружности колеса. При работе ракет колесо вертелось и доставляло механическую работу. Горючее же подавалось к ракетам по трубам из резервуара, где оно получалось из углекислоты (konlensaure), нагревом ее солнцем до 60°. Соответствующие расчеты автор опубликовал в журнале «Die Rakete». 1928. St. 101.
Реактивный двигатель Андреева.
В 1921 г. А. Ф. Андреев в СССР представил на исходатайствование патента проект портативного ракетного аппарата, который, по его мнению, может человек надевать на себя в виде ранца. В сосудах этого аппарата находятся сжиженные газы: метан и кислород, которые, сгорая, дают реакцию. При помощи последней человек может делать прогулки на 20 km со скоростью 200 km/h. Вес всего аппарата с горючим около 50 kg. Вес горючего – 8 kg. Полный вес – человека + аппарат, около 100 kg.
Приводим описание этого патента (заяв. свид. № 3255 от 18 февр. 1921 г.
О выдаче патента опубликовано 31 марта 1928 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 15 сентября 1924 года.
Предлагаемый летательный аппарат с реактивным движетелем предназначается для перемещения человека или небольших грузов на расстоянии до 20 km.
На чертеже (черт. 101) фиг. 1 и 2 изображают схему устройства сосуда для сжиженных газов, фиг. 3 и 4 – схемы раздвижной фермы.
| |
Черт. 101. Реактивный ранец Андреева. |
|
Аппарат состоит из двух независимых по расположению друг к другу частей, а именно:
1) сосуда для двух сжиженных газов, кислорода и одного из жидких углеводородов, с двойным, непосредственно присоединенным к сосуду насосом (фиг. 1 и 2);
2) раздвижной фермы с двумя управляемыми ракетами, а также раздвижным трубопроводом, проходящим внутри фермы и питающим ракеты (фиг. 3 и 4). Сосуд для жидких газов изготовлен из твердого, небьющегося материала с двойными стенками 1, между которыми воздух выкачан по принципу Дьюара. Сосуд разделен на две самостоятельные части а и б. Для предохранения жидких газов от толчков и сотрясений при движении, внутренность каждой части сосуда перегорожена тонкостенной системой перегородок 2, на подобие сот, на отделения, сообщаемые между собой. В нижней части сосуда имеются два крана 3 (фиг. 1 и 2) по числу находящихся двух газов в двух сосудах, при посредстве каковых кранов в нужный момент пропускаются жидкие газы из сосуда в нижеуказанные насосы. Рычаг 4 каждого крана, открывающий и закрывающий пропуск газа, связан с тягой, идущей от раздвижной фермы 5, и автоматически открывает кран в раздвинутом, и закрывает его в сложенном виде фермы. Двойной металлический насос состоит из двух самостоятельно действующих насосов 6, типа, применяемого для нагнетания жидкостей в двигателях внутреннего горения, и приводится в движение от большой сильной пружины 7. Шестерня пружины 8 приводит в движение шестерни насосов 9. Назначение насосов – подавать определенное количество жидких газов в ракеты. От каждого насоса идут две линии трубок 10. Вся система двойных сосудов а и б, с кранами и насосами, связана в одно целое жесткое, металлическим каркасом 11. Раздвижная ферма состоит из жесткой коробки 12 и двух раздвижных ферм в стороны от этой коробки 13. Внутри каждой из раздвижных частей помещается складной трубопровод 14, который служит продолжением трубок 10. Весь трубопровод состоит из медных трубок, складывающихся и раздвигающихся, параллельно каждой из двух ферм, но так, что любое расстояние в пределах этого раздвижения не препятствовало бы подаче по этому трубопроводу газа в ракеты. В центре жесткой коробки фермы прикрепляется тело, которое требуется переместить при помощи реактивного аппарата, например, снаряд с удушливым газом, взрывчатым веществом, или с человеком. Во время работы ракет при высокой температуре отходящих газов, ферма имеет назначение предохранять от нее находящееся в центре всей системы как сосуд с жидкими газами, питающими ракеты, так и тело, участвующее в передвижении. Вся ферма сделана из легкого и прочного металла. По концам каждой из раздвижных частей помещаются ракеты 15, в своей внутренней части изготовленные из огнеупорной массы, выдерживающей высокую температуру, и с наружной стороны, заключенные в стальные оболочки 16. Из трубопровода в отверстия 17 поступают два газа, расширяясь в части канала 18, перемешиваются и в начале кривой, представляя из себя взрывчатую смесь, сгорают, давая максимум скорости истечения по кривым канала 19 и реактивной отдачи струи при выходе из ракеты. Ракеты прикреплены к ферме поворотно на оси С–Д для изменения угла уклона выхода газовой струи из ракеты, по отношению ко всему аппарату во время движения. Ракеты имеют рычаги управления 20, которые выполняют следующие функции: а) сдвигают и раздвигают ферму, для чего требуется потянуть в ту или иную сторону параллельно оси С–Д; б) производят вспышку газов при движении ручки на некоторый угол параллельно оси А–Б и перпендикулярно С–Д, для приведения в действие запального приспособления 21, типа бензинных зажигалок. После высечки искры и взрыва газов, все приспособление автоматически отходит в прежнее положение, не подвергаясь действию раскаленной газовой струи из ракеты.
Дальнейшим вращательным движением рычагов можно изменять угол ракеты по отношению оси А–Б и тем самым управлять передвижением, так как соотношение веса тела, помещенного в центре раздвижной фермы и толкающих сил ракеты в том или ином направлении в пространстве, даст и соответствующее направление движения аппарату. Месторасположение двух основных частей аппарата по отношению друг к другу, т.-е. сосуда для жидких газов (фиг. 1 и 2) и раздвижной фермы с ракетами и складным трубопроводом (фиг. 3 и 4), как по расстоянию, так и по-положению, можно варьировать в зависимости от формы и величины тела, которое должно быть перемещено при помощи реактивного аппарата. Например, продолговатое и тяжелое тело формы мины может быть прикреплено в задней части фермы по оси А – Б. Сосуд с жидкими газами выше фермы, в непосредственной ее близости. В случае, когда тело имеет шарообразную или незначительно удлиненную форму, но имеющую легкий вес, например, снаряд с ядовитым, но легким газом, то-сосуд с газами, как более тяжелая часть, , помещается ниже фермы, а самый снаряд выше. В случае перемещения человека, коробка фермы. служит жестким поясом, надетым на туловище человека на линии грудной клетки. Сосуд с газами помещается на спине как обыкновенный ранец.
Во время действия аппарата из сосудов а и б жидкие газы поступают через краны 3 и насосы б, откуда, под постоянным давлением, по трубопроводу 10 и 14 подаются в ракеты 15. В ракетах газы сгорают, развивая большую скорость истечения газовой струи и тем самым реактивную отдачу, которая дает движение в пространстве всему аппарату, вместе с массой перемещаемого тела.
j) Турбина Гуссали с двойной реакцией.
Итальянский инженер Л. Гуссали (1923) предложил реактивный двигатель, который он назвал «Тюрбиной с двойной реакцией». Идея этого двигателя заключается в следующем.
| |
Черт. 102. Схема реактивной турбины Гуссали. |
|
Пусть в камере А (черт. а) происходит взрыв горючего. Если камера сверху закрыта крышкой В плотно свинченной с А, то результатом взрыва будет давление газа на стенки, пол и потолок камер А и В с некоторой силой R. Отодвинем теперь немного камеру А от В, оставляя между ними где-то жесткую связь (черт. b). Тогда, при взрыве, газы, отразившись от впадины крышки В, вырвутся из нее с некоторой скоростью (v), и вся система, под влиянием реакции R1, получит движение в сторону этой реакции. Теперь предположим, что в двигателе, в котором находится камера А, крышка В (черт, с) может двигаться навстречу камеры А с некоторой скоростью v0 Тогда вырывающиеся из-под крышки В газы будут иметь скорость V большую той, которая была в случае (b). И, благодаря этой скорости крышка В, а затем и весь мотор, в котором она находится, получит реакцию R2, большую той, которая была в случае (b). Реакцию R2 Гуссали и называет двойной реакцией и предлагает осуществить ее следующим образом (черт. 102 внизу слева).
Взрыв происходит в камере сгорания G, из которой, через сопло А газы устремляются на лопатки тюрбинного колеса В. Последнее вращается навстречу струе газа, благодаря вращению вала, идущего к мотору М и мультипликатору скоростей N. Благодаря сложению скоростей выходящего из лопаток газа и линейной скорости обода колеса, скорость выходящего газа будет увеличенной по сравнению со скоростью газа, идущего из сопла А и весь мотор получит реакцию R2.
На черт. 102 внизу справа показано это сложение скоростей: v1 – скорость газа, подходящего к лопатке, v0 – скорость лопатки, v – скорость газа, выходящего из лопатки, если бы она была неподвижна, V – окончательная скорость газа. Например, если v1 – =1500 m/sec, то V можно получить равной 2100 m/sec. Угол выхода Р, струи будет тем меньше, чем больше скорость вращения V0, и тем больше будет угол расхождения струй газа.
Гуссали полагает, что колесу можно сообщить вращение с линейною скоростью v0 обода = 500 m/sec.
Сила реакции, действующей на каждую лопатку тюрбины, выражается формулой:
где m – масса, вырывающейся из лопатки газа, v – скорость этого газа и r – радиус кривизны лопатки. Из формулы следует, что реакция будет тем больше, чем больше v и чем меньше (r).
Гуссали произвел опыты со своим прибором, при чем им была применена тюрбина Лаваля в 50 HP и генератор Серполле.
Тюрбина делала 16000 оборотов в минуту, и он утверждает, что сила тяги, полученная при его опытах с тюрбиной двойной реакцией значительно больше той, которая получается при обычном реактивном аппарате (прямой реакции). Общий вид турбины изображен на черт. 103.
Следует заметить, что идею использовать двойную реакцию для движения предложил также Дидело (Didêlot), который применил ее для полета аппаратов в воздухе. Идея эта заключается в следующем:
Аппарат катится по земле под влиянием тяги винта с горизонтальной осью. Встречный поток воздуха давит на лопатки тюрбинного колеса, давая ему подъемную силу; последняя еще более увеличится, если тюрбину вращать в обратную сторону, что и предполагал делать Дидело. Следует заметить, что подобная же идея положена в основу автожиров Де-Сиерва – что же касается до идеи Гуссали, то она не даст желаемых результатов, если мотор М будет соединен с турбиной на одной станине.
к) Реактивные самолеты, дирижабли и вагоны.
Модель русского ракетного самолета.
В 1924 году на Тифлисских состязаниях летающих моделей самолетов одна из них, постройки Туркестанова, была с ракетным двигателем. Модель поднялась очень плавно и неслась правильно в воздухе. Однако, крылья вскоре подломились и она упала, пройдя 32 метра.
Реактивный самолет.
В журнале «Самолет» появилась заметка, что во французских лабораториях при финансовой поддержке военного ведомства, в строгом секрете разрабатывается проект самолета нового типа, без пропеллера. Движение самолета основывается на принципе реактивного двигателя (ракета). Нагнетаемая в специальную камеру горючая смесь по сжигании будет давать газы, которые, выходя последовательно через ряд отверстий в хвостовой части аппарата, сообщат последнему необходимое поступательное движение. Скорость аппарата предполагается в 600 км/час.
| |
Черт.103. Турбина Гуссали. |
|
Дирижабль-ракета будущего «Циолковский 20»
Идеи Циолковского о применении ракетных двигателей и металлических дирижаблей, подъемная сила которых достигается при помощи «выкачивания» воздуха из оболочки дирижабля, отразилась на фантастическом рассказе Б. Лобач-Жученко, который в своей книге «Воздушные сообщения и перелеты через моря и океаны» описывает полет на корабле будущего – ракетном дирижабле и предполагаемое его устройство.
Предоставим слово самому автору:
«На горизонте показался длинный, серебристый, сигарообразный корпус воздушного корабля «Циолковский 20». На нем летело 500 пассажиров со скоростью 500 километров в час. Еще несколько минут корабль над головами замер в воздухе, тихо и плавно спускается вниз... Каково же его устройство.
Идея ракеты воплощена в нем в виде нескольких реактивных двигателей, причем, для изменения направления полета, при помощи поворота двигателей, можно изменять направление реакции. Последняя, будучи, в общем случае, направлена наклонно, дает и поддерживающую силу и движущую вперед; будучи же направлено вертикально дает вертикальный подъем.
Реактивные двигатели установлены в нескольких местах: в корме, по бортам и в дне корабля; даже на носу установлено два аппарату для давания заднего хода при маневрировании...
Нечего и говорить, что оборудование корабля устроено по последнему слову техники: громкоговорители, радио-телефон, радио-кинематограф и пр. – все это применено для удобства пассажиров.
Ракета Циолковского в применении к движению по железной дороге.
Инженер Фентеклюз в журнале «Наука и Техника» указывает на возможность установки ракеты Циолковского на железнодорожную платформу для движения по рельсам при помощи отдачи (черт. 104b).
| |
Черт. 104. Реактивные вагоны. |
|
Применение реактивных двигателей к движению по железным дорогам.
Инженер Фентеклюз в том-же журнале предлагает следующий проект применения реактивных двигателей к движению железнодорожных поездов (черт. 104а).
В голове поезда ставится вагон, в котором помещается спереди машинист, затем топливо и, наконец, сзади – реактивный мотор. Топливо может подаваться в вагон уже распыленным в виде угля или распыляться во время работы (нефть). Двигатель содержит в себе несколько взрывных камер-цилиндров (4–5), каждая из которых работает самостоятельно. Порция автоматически вводимой топливной пыли, соединяясь в цилиндре (2) соответственным количеством воздуха, взрывается электрической свечей, получающей ток от магнето. Для обратного хода поезда мотор поворачивается на месте по кругу, причем выходные отверста цилиндров устанавливаются против направления движения. На черт. 104а цифры обозначают следующие части: 1 – взрывная камера, 2 – охлаждающая вода, 3 – радиатор с водой, 4 – глушитель звука, 5 – место для горючего.
Реактивный вагон Циолковского.
К. Циолковский в 1927 году дает идею устройства скорого поезда, двигающегося без колес и смазки. На черт. 105 изобрежены разрез и план одного из вагонов такого поезда. В днище вагона В устроены полутрубы Т и Т. Полотно пути П составляет одну плоскость с рельсами Р,Р. В полутрубы Т и Т независимыми друг от друга моторами
| |
Черт. 105. Реактивные вагоны Циолковского. |
|
накачивается воздух, который распространяется в узкой щели – между вагоном и дорогой. Он поднимает поезд на несколько миллиметров и вырывается по краям основания вагона. Последний уже не трется о полотно, а висит на тонком слое воздуха и испытывает только совершенно незначительное воздушное трение, как летящий предмет. Благодаря закраинам, вагон не может сойти с рельсов. Это уменьшает и утечку воздуха, так как поток его тут делаетрезкое изменение в своем направлении. В днище вагона устроено мелкое рифление (0,0), которое замедляет утечку воздуха. Последний поступает через переднее жерло вагона и отчасти выходит через щели кругом его, отчасти вырывается через заднее отверстие (От), где через реакцию дает давление на поезд, заставляющее его двигаться. Спереди и сзади вагону приданы очертания, уменьшающие сопротивление воздуха. Мотор, накачивающий воздух в заднее отверстие, может быть независим от других моторов.
На чертеже справа показано сечение другого вагона с выпуклым цилиндрическим полом и без закраин. Такое устройство дает больше устойчивости, но путь сделать будет труднее.
|
