|
е) Ракета с крыльями по проекту Цандера.
Русский инженер Ф. А. Цандер поместил в журнале «Техника и Жизнь» (1924 г. № 13 стр. 15 и в № 12 – на обложке общий вид) статью с описанием проекта межпланетной ракеты с крыльями. К статье приложен и схематический чертеж. Приводим здесь эту статью, в которой автор указывает на преимущества своего проекта перед проектами Циолковского и дает ответ на возражения, сделанные Я. Перельманом.
«Интересуясь математическими и конструктивными изысканиями, касающимися межпланетных путешествий, я уже в течение ряда лет делал расчеты по этому вопросу и пришел к выводу, что при существующей технике перелеты на другие планеты будут осуществимы, по всей вероятности, в течение ближайших лет.
Мною выработаны следующие главнейшие положения:
1. Для полета в высшие слои атмосферы, а также для спуска на планеты, обладающие атмосферою, будет выгодно применять аэроплан, как конструкцию, поддерживающую межпланетный корабль в атмосфере. Аэропланы, обладающие способностью производить планирующий спуск в случае остановки двигателя, во многом превосходят парашют, предлагаемый для обратного спуска на землю Обертом в его книге: «Ракета к планетам".
При парашюте отпадает возможность свободного выбора места спуска и дальнейшего полета в случае временной остановки двигателя, так что его следовало бы применять лишь для полетов без людей. Ту же часть ракеты, которою управляет человек, необходимо снабжать аэропланом. Для спуска же на планету, обладающую достаточной атмосферой, пользоваться ракетой, как это предлагает К. Э. Циолковский, также будет менее выгодно, нежели пользование планером или аэропланом – с двигателем, ибо ракета израсходует на спуск много горючего, а спуск с нею будет стоить, даже при ракете на одного человека, десятки тысяч рублей. Между тем как спуск не аэроплане стоит лишь несколько десятков рублей, а на планере и совсем ничего не стоит. Произведенные же расчеты ясно указывают на полную возможность медленного безопасного планирующего спуска на землю.
2. В наших слоях атмосферы следует применять малые скорости, по мере же увеличения высоты над земной поверхностью, в соответствии с убыванием плотности воздуха, эти скорости непрерывно могут возрастать.
3. Двигательною силою в нисших слоях атмосферы должен быть особый двигатель высокого давления, работающий горючим и жидким кислородом. Двигатель должен приводить в движение пропеллеры, которые могут быть построены либо с переставными, либо с обыкновенными лопатками. В последнем случае двигатель должен быть устроен так, чтобы он на земле работал с малым числом оборотов, а по мере увеличения высоты – со все большим числом оборотов. Взамен винтомоторной группы можно применять ракету, приспособленную к летанию в воздухе, действующую своей толкательной силой по направлению полета.
Под названием «ракеты» здесь следует понимать раструб, аналогичный соплам турбин: через узенькое горлышко раструба под большим давлением поступают в него продукты горения; газообразные части, отталкиваясь от стенок раструба, быстро расширяются и получают – по направлению оси раструба – большую скорость, равную от 4 до 5 km/sec . Ракетою приспособленною к летанию в воздухе, называется такая, которая притягивает в раструб наружный воздух. При смешивании его с газами получается меньшая скорость всей массы газов в ракете, но зато ускоряемая масса газа и воздуха и коэффициент полезного действия получается больше, чем при обыкновенной ракете, для которой коэффициент полезного действия при скоростях полета до 400 m/sec очень мал.
4. При скоростях полета больших, нежели 400 метров в сек., следует применять в качестве двигательной силы либо ракету, приспособленную к летанию в воздухе, либо обыкновенную – чисто реактивную ракету.
5. Во время полета ракетою необходимо втягивать части несущих поверхностей (пропеллер, двигатель и прочие части аэроплана), расплавлять их в особом сосуде или котле и выбрасывать расплавляемый метал для увеличения действия ракеты. Для этой цели аэроплан должен иметь соответственную конструкцию: должен снабжаться троссами и приспособлениями для производства всех необходимых движений. Согласно произведенных расчетов, вес разбираемого аэроплана будет лишь немногим выше веса обыкновенного аэроплана.
6. При скоростях, близких к 8 km/sec, выгодно вылететь из земной атмосферы под малым уклоном к горизонту, так как при этой скорости центробежная сила, развиваемая от кружения вокруг земного шара, равна силе притяжения земли, т. е- аппарат, предоставленный самому себе, не будет падать обратно на землю, а если он находится уже вне атмосфры, то будет вечно кружиться вокруг земли, как луна. Воздух, который служил опорою для аэроплана, теперь лишь замедлял бы полет; аэроплан в межпланетном пространстве делается вполне излишним и годится лишь снова при спуске в атмосферу.
7. При желании перелететь на другие планеты, необходимо довести скорость полета до 11,18 km/sec, и в таком случае можно воспользоваться ракетою, но, вероятно, выгоднее будет летать при помощи зеркал или экранов из тончайших листов. Экраны должны вращаться вокруг их центральной оси для придания им жесткости. Зеркала не требуют горючего, но они, в случае надобности, могут быть использованы в ракете в качестве горючего. Это – два их преимущества; затем они не производят больших напряжений в материале корабля и будут иметь меньший вес, нежели ракета вместе с ее горючим, но зато они могут быть легче взорваны метеорами, нежели ракета.
8. Взамен экранов, можно будет, по всей вероятности, применять кольца, по которым течет электрический ток, при чем внутри кольца будет расположена железная пыль, удерживаемая вблизи плоскости кольца силами электричества. Пылинки должны быть наэлектризованы статическим электричеством для того, чтобы они держались на некотором расстоянии друг от друга.
Если солнечный свет упадет на зеркало, экран или пылинки, он произведет на них определенное давление. При огромных расстояниях, с которыми мы имеем дело в межпланетных пространствах, малые силы дают сравнительно большие скорости полета.
9. Если в межпланетном пространстве будут устроены огромные вогнутые зеркала, которые будут вращаться вместе с астрономическими направляющими трубами вокруг планет, то солнечный свет, собранный ими и направленный на пролетающий на другую планету межпланетный корабль, дает скорости, во много раз превышающие скорости ракет.
10. На основании всех этих положений можно построить ряд межпланетных кораблей.
На основании сделанных мною расчетов могут быть достигнуты следующие результаты:
Могут быть устранены огромные размеры несущей ракеты. К. Э. Циолковский предложил пользоваться для межпланетных путешествий ракетой
в комбинации с аэропланом 1). У него реактивная сила ракеты при полете поддерживает весь вес межпланетного корабля и, вдобавок, дает ему ускорение. Такие ракеты называются несущими или подъемными. Ракета же моей конструкции покоится в аэроплане; ее реактивная сила должна равняться лишь от 1/3 до 1/7 части веса корабля; такую ракету построить много легче, нежели огромную ракету Циолковского. В моей конструкции напряжения в материале будут много меньшими, нежели в подъемной ракете.
1) Ф. А. Цандер, в своем письме ко мне 14/II–1927 сообщил, что в этой фразе редакция журнала допустила пропуск слов «но не», т. е. но не в комбинации с аэропланом. Иными словами, Ф. Цандер указывает на свой приоритет в идее устройства крыльчатой ракеты. Заметим, однако, что крыльчатые реактивные летательные аппараты были предложены уже давно, например, Лореном и Мело во Франции и др.
| |
Черт. 182. Схема ракеты Цандера. |
|
Далее, использованием строительного материала аэро-плана в качестве горючего уменьшатся напряжения в межпланетном корабле, так как имеется возможность частичной замены жидкого горючего материала твердым строительным материалом, и это увеличение строительного материала делает возможным распределение действующих сил на большие поперечные сечения стержней. Создается практическая возможность израсходования горючего материала при полном весе корабля в 10 тонн до веса в 0,5 тонны (веса маленьких земных аэропланов); это представляет собою полную гарантию в отношении достижения огромных скоростей, необходимых для преодоления притяжения земного шара. Этим большим расходом горючего материала устраняется необходимость в применении взрывчатого вещества огромной силы.
При подъемной ракете – большое ускорение, производимое ею, является причиною сильного увеличения кажущегося веса, что заставляет пилота лежать в течение периода ускорения в ванне, наполненной жидкостью. Это в моей конструкции ракеты отпадает, в виду того, что, ускорения в ней много меньше, так как она сама меньше и период ускорения может длиться дольше, нежели у подъемной ракеты. В виду же того, что двигатель и ракета могут быть во время полета остановлены и снова пущены в ход, с межпланетным кораблем моей системы весьма легко производить опыты,постепенно увеличивая высоту и скорость полёта.
| |
Черт. 183.Ракета Цандера. |
|
Комбинациею ракеты с аэропланом, а также использованием строительного материала аэроплана в качестве горючего в ракете устраняется между прочим, и препятствие к межпланетным полетам, отсутствие достаточно сильного взрывчатого вещества, про которое говорит Я.И. Перельман.
В моей конструкции сильного взрывчатого вещества не требуется. огромного же веса ракета мною заменена ракетой, которая от 10 до 30 раз меньше подъемной ракеты, про которую говорит Перельман.
Таким образом, препятствия к межпланетным путешествиям, высказанные Перельманом, отпадают.
На черт. 182 изображены схемы крыльчатой ракеты Цандера. Описания деталей ее не дано. Можно предполагать, что к ракете приделаны два аэроплана: большой биплан с четырьмя боковыми винтами и рулями высоты Е и поворотов E1 и тележкой L. Когда ракета взлетела, все эти части втягиваются внутрь и сжигаются. Для обратного же спуска, повидимому, служит маленький моноплан F, шасси R, рули GG и винт N на носу.
На выставке межпланетных аппаратов в Москве в 1927 г. были выставлены чертежи и модель (рис. 183) ракетного аппарата Цандера, и было указано, что он работает в этом направлении с 1922 г. С земли до высоты 7 km ракета поднимается при помощи крыльев. Даже крылья втягиваются и начинается работа ракетного двигателя путем сжигания алюминия в чистом кислороде. Спуск производится планированием, как у аэропланов. Кроме того, при подъеме и спуске должен применяться мотор, потребляющий на 1 лош. силу 1 грамм горючего.
В виду ценных работ Цандера, вообще, в области межпланетных сообщений, интересно ознакомиться с условиями работы и жизни этого инженера. В ответ на мою просьбу Ф. А. Цандер любезно прислал мне свой портрет (черт. 184), снятый 28/III–27 г., и автобиографию, каковые здесь и приводятся.
Автобиография Цандера, Фридриха Артуровича, инженера технолога.
Я родился 11/23 августа 1887 г. в г. Риге (Латвия) в семье доктора медицины, русским подданным. Мой отец был большим любителем естествоведения, и мы, дети, с ним часто посещали зоологический музей в Риге, в котором он в то время работал. Разнообразные экзотические животные, в особенности птицы, совместно с рассказами о том, что мы на других земных шарах могли бы найти еще вполне неведомых нам существ, а также и метеориты, которые хранились в музее, развили во мне с раннего детства стремление лететь на звезды. Мальчиком я читал с особым вдохновением книги и рассказы из области астрономии и межпланетных путешествий.
В 1905 г. я окончил реальное училище в Риге первым учеником. Затем я до 1907 г. был слушателем в высшем техническом училище в Данциге (Германия) на Машиностроительном Отделении; а с 1907 до 1914 г. – студентом Рижского Политехнического Института, на Механическом Отделении, которое окончил в июне 1914 года с отличием.
В 1908 г. мне совершился 21 год от роду, я стал официально взрослым, получил некоторое количество денег и первым делом закупил себе астрономическую трубу с диаметром объектива, равным 4 дюймам, длиною приблизительно в 1,5 метра. К этому времени мы, студенты, сорганизовали «1-е Рижское Студенческое Общество Воздухоплавания и Техники Полета» при Р. П. И., и я часто говорил товарищам, что нам нужно было бы поработать над вопросом о перелете на другие планеты. Во время великого противостояния Марса в 1909 г. я одновременно часто показывал в свою трубу товарищам планеты и звездные кучи.
В 1908 г. я впервые сделал попытку работать в области межпланетных сообщений: производил некоторые расчеты, относящиеся к истечению газов из сосуда, к работе для преодолевания притяжения земли, и некоторые другие.
С 1914 до 1918 г. я работал на заводе Резиновой промышленности сначала в Риге, затем в Москве, для того, чтобы основательно познакомиться с производством резиновых изделий, так как резина – хороший изолятор от безвоздушного пространства.
С 1915 до 1917 г. я производил самые первые опыты, касающиеся оранжереи авиационной легкости, которая могла бы находить применение при перелетах на другие планеты, и имел некоторый успех: у меня выросли некоторые овощи (горох, капуста и отчасти другие) в цветочных горшках, наполненных взамен земли – толченым древесным углем, являющимся в 2 – 3 раза более легкой почвою, нежели земля или песок.. Удобрением служило ночное золото.
| |
Черт. 184. Ф. А. Цандер. |
|
С сентября 1917 г., в то время, когда наш завод перестал работать, я начал снова делать расчеты к перелетам на другие планеты: исходил из расчетов полета
особо высоко летающего аэроплана, приводимого в движение двигателем с пропеллерами; в том же году для больших скоростей полета на больших высотах добавил к двигателю ракету и делал расчеты также и к ней. В дальнейшем сюда прибавились мои расчеты путей, времен перелета и скоростей, которые должны быть сообщены межпланетному кораблю при полетах на другую планету, а также и другие расчеты.
В феврале 1919 года я поступил с великими надеждами на Гос. Авиазавод № 4, «Мотор», в Москве, в качестве Завед. Технич. Бюро. Начал во всякое свободное время заниматься разработкою конструкции аэроплана для вылета из земной атмосферы и получения в ней космических скоростей, а также и разработкою двигателя к нему.
В конце 1920 г. я доложил про свой двигатель на Губернской Конференции Изобретателей в Москве, на которой была учреждена Ассоциация Изобретателей А. И. 3., и много говорил про свой проект межпланетного корабля-аэроплана. Там мне Владимир Ильич Ленин обещал поддержку.
Я после этого работал более интенсивно дальше, желая представить наиболее совершенно разработанные работы; со средины 1922 до средины 1923 г. для ускорения работ работал исключительно дома, попал при этом в большую нужду; потребовалась продажа моей астрономической трубы. Ею заинтересовались красные курсанты в Кремле и закупили у меня трубу для клубного отдела В. Ц. И. К., помогая этим продолжению работ. Т.т. рабочие с завода «Мотор» также поддержали меня, отчисляя мне мой 2-х месячный заработок. Это было первым пожертвованием в пользу межпланетных сообщений.
В дальнейшем я работал опять, теперь в качестве консультанта на Г. А. 3. № 4, «Мотор», получившем в 1925 г. название им. тов. Фрунзе.
1-ю лекцию о своем межпланетном корабле я читал в январе 1924 г. именно, в теоретической секции Московского Об-ва Любителей Астрономии. Она прошла с успехом. Осенью и зимою 1924 и 1925 г. мною были еще прочитаны, с большим успехом, публичные лекции, вылившиеся в форму диспутов в данной области. Таким образом я читал 3 раза в Москве, по 1 разу в Ленинграде (где диспут происходил под председательством проф. Глазенаппа), Харькове, Саратове, Туле и Рязани. Впоследствии я читал также и на 2-х авиационных заводах в Москве.
В 13 номере 1924 г. в журнале «Техника и Жизнь» я впервые печатал статью под заглавием: «Перелеты на другие планеты», с кратким резюмэ своих главных работ.
В 1924 г. я в Москве принимал деятельное участие в организации «Общества Изучения Межпланетных Сообщений» и был избран в члены президиума его. После лекции проф. Лапирова-Скобло в Москве, там же была сорганизована запись в члены Об-ва; записалось за короткий срок приблизительно 150 человек. Нами читались лекции в Обществе, которое временно помещалось в помещении Астрономической Обсерватории М. О. Н. О., на б. Лубянке, д. 13. Председателем О-ва был публицист Крамаров. Между членами выделялись и такие личности, как, напр., т.т.; Ф. Э. Дзержинский, К. Э. Циолковский. Я. И. Перельман.
Однако, недостаточное количество литературного материала и свободного времени не дали нам возможности развернуть работу широко и, просуществовав приблизительно год, О-во погасло временно; дела и библиотека были переданы в В. Н. О. в Москве, которое в свое время взяло инициативу его открытия на себя.
Измененные семейные обстоятельства, женитьба, осенью 1923 г., на А. Ф. Милюковой и дети, хотя весьма любимые (я им дал астрономические имена: дочери – имя Астра и сыну – имя Меркур), несколько задержали быстрое развитие работ.
В настоящее время я подготовляю к печати книгу на приблизительно 500 стр., которая будет содержать мои расчеты в области межпланетных сообщений. Расчеты относятся отчасти к областям, другими авторами еще совсем не затронутым.
Осенью 1924 г. я подал в Академию Воздушного Флота в Москве конспект к циклу лекций, предполагавшихся мною к чтению для студентов означенного Института. Лекции тогда не состоялись, но в текущем году я получил приглашение их читать для студентов старших курсов. Будем надеяться на то, что эти лекции приведут к дальнейшему увеличению количества работников, работающих в данной области.
Мне принадлежит, насколько мне известно, первенство по следующим предложениям:
1) По снабжению ракеты крыльями для полета в атмосфере и получения космической скорости в приблизительно 8 km/sec в высших слоях ее, а также и для планирующего спуска с межпланетного пространства на Землю и другие планеты, обладающие атмосферою.
2) По снабжению такого аэроплана-ракеты моторами для полета в низших слоях атмосферы, где коэффициент полезного действии ракеты, из-за малых скоростей полета, ничтожно мал. Двигатели должны быть особой системы, и лучше всего, если они приспособлены лишь для приблизительно получасовой работы без опасности поломки.
3) По одновременному сжиганию в ракетах горючих, дающих твердые продукты горения, и горючих, дающих летучие продукты горения. В качестве горючих первого рода можно взять (в особенности потому,что предложенный другими метод вкладывания друг в друга ракет требует громадных начальных весов и поэтому не дешевле, но из-за неизученности конструкции чисто подъемных ракет – много опаснее предложенного мною метода полета при помощи аэроплана) части межпланетного корабля, т. е. стержни, поверхности и т. д., изготовленные из сплавов алюминия, магния, лития и т. п. металлов, после того, как из-за уменьшенного веса, вследствие расхода горючего, эти части сделались ненужными. Выгода та, что мы можем строить межпланетный корабль весьма прочным и все же взять с собою достаточное количество горючего.
4) По применению комбинации ракет с вогнутыми зеркалами, концентрирующими солнечный свет внутри межпланетного корабля, для увеличения скорости выходящих газов, а значит и действия ракеты для полетов в самом межпланетном пространстве.
5) По применению колец – солоноидов, по которым течет электрический ток, и давлением солнечных лучей на облако железной пыли, удержимой током внутри кольца, происходит перемещение межпланетного корабля в самом межпланетном пространстве. Выгода та, что метеоры, пролетая через облако, полету почти не мешают.
6) По концентрации солнечных лучей помощью системы громадных вогнутых и выпуклых зеркал параллельным пучком на конструкции по п. 4 с целью получения громадных скоростей полета и для полетов в другие солнечные системы (это единственный уже теперь осуществимый метод, дающий надежду на перелет в другую солнечную систему.
7) По применению шара, изготовленного из тончайших металлических листов, наэлектризующегося зарядом Земного шара и отталкивающегося от него электростатическими силами, для полетов в межпланетном пространстве. Полет возможен, в случае если Земной шар обладает зарядом 1).
1) Эта идея была уже в 1924 г. предложена Ямато.
8) По применению облета планет вне или внутри их атмосферы с целью увеличения скорости полета (получения даровой энергии во время полетов на другие планеты). По ускорению межпланетного корабля в моменты, в которые скорость полета – большая (для той же цели).
9) По отклонению метеоров действием электростатического электричества, выпускаемого на метеоры в виде катодных лучей межпланетным кораблем, помещенным в также наэлектризованный шар.
Имеется у меня еще ряд предложений, относящихся к конструкциям межпланетного корабля, его двигателей, ракеты и т. п., а также и другие, еще мною мало разработанные предложения.
Москва 12 марта 1927 г.
Подпись: Ф. А. Цандер.
Работы Алько и С. Стефано.
Несколько небольших заметок по вопросу полета ракеты в межпланетное пространство поместил Алько в журнале «Техника и Снабжение Красной Армии». В частности, в № 159 (1924 г.) этого журнала он дает следующее:
Определение заряда пороха для метания 1 kg на Луну при помощи ракеты
(без учета сопротивления воздуха).
Работа тяготения, которую должен преодолеть заряд равна 6,3•10
6 kg/m.
Работа 1 kg пороха равна 429 • 103 kg/m.
Ракета должна нести заряд с собой. Обозначим величину заряда через х, и пусть вес его изменяется по мере сгорания от х до 0; принимаем средний вес его х/2 kg. Тогда для подъема 1 kg потребуется вес заряда 6,3 • 106 / 429 • 103 =~ 14,7 kg, а учитывая утилизацию ракеты около ⅓ – 3 x 14,7 =~ 45 kg = х.
Для подъема же заряда в x/2 kg будем иметь 45 • 45/2 = т. е. около 1015 kg, а всего 1015 + 45 = 1160 kg.
Вес ракеты для полета с Земли ва Луну и обратно.
Итальянский генерал Антонио де-Стефано, на основании своих подсчетов приходит к заключению, что для того, чтобы каюта с одним пассажиром могла достичь Луны, обладая весом 0,3 t, и вернуться обратно на Землю, она при полете с Луны должна иметь вес, включая и взрывчатую массу, в 150 t, а для доставки такого веса с Земли на Луну начальный вес ракеты должен быть 75000 t при скорости извержения газов 2000 m/sec. Если же принять эту скорость в 5000 m/sec, то для полета груза 0,3 t с земли на луну и обратно потребуется вес снаряда 120 t, а с луны на землю 6 t.
|
