оболочки изменяется при помощи специальной стягивающей системы, состоящей из 80 деревянных блоков и 80 тросов.
К стягивающей системе идет передача от одноименного ступенчатого вала, вращаемого бензиновым или газовым мотором. Стягивающий ступенчатый вал, снабженный зубчатым колесом и особым червячным винтом, заключен в металлическую раму, которая соединена стержнями и тяжами с находящимся в гондоле механизмом.
На воздушном корабле установлены два стягивающих вала, могущих вращаться в противоположном направлении. Изменяя объем оболочки, тем самым изменяют подъемную силу дирижабля и заставляют его или спускаться (уменьшение объема) или подниматься (расширение объема).
Весьма существенной деталью дирижабля Циолковского является так называемый регулятор температуры с присоединенной к нему нагревающей трубой. Он предназначен для изменения температуры несущего газа — водорода, а от этого, как мы сейчас увидим, зависит величина подъемной силы воздушного корабля.
Управляемые аэростаты всех других систем обычно снабжены воздушными баллонетами, необходимость применения которых диктуется следующими соображениями. Известно, что с увеличением высоты давление атмосферы непрерывно понижается, воздух становится все более и более разреженным, следовательно, давление газа в оболочке дирижабля станет намного превышать внешнее давление. Если не выпустить излишка газа, то создается угроза разрыва оболочки со всеми вытекающими отсюда весьма печальными последствиями.
Чтобы избежать этого крайне нежелательного явления, не прибегая в то же время к расходу газа, в оболочку помещают особый матерчатый мешок — баллонет, автоматически наполняющийся воздухом. Когда дирижабль находится на земле, воздух частично заполняет этот баллонет. Но как только корабль отправится в полет, воздух из баллонета будет вытесняться расширяющимся водородом с силой, зависящей исключительно от скорости подъема. Спуск корабля будет сопровождаться обратным явлением, т. е. в баллонет будет впускаться воздух.
Для дирижабля Циолковского надобность в воздушном баллонете совершенно отпадает. Его роль выполняет регулятор температуры.
Все тела, в том числе и газообразные, от нагревания расширяются, а от охлаждения сжимаются. На этом простом принципе и основан процесс регулирования подъемной силы газа в оболочке дирижабля Циолковского.
С помощью трубы и регулятора температуры степень нагрева водорода может быть всегда изменена в ту или другую сторону, в зависимости от желания воздухоплавателей. При понижении температуры водорода газ в оболочке сжимается, дирижабль теряет подъемную силу и начинает снижаться. При повышении температуры водорода газ в оболочке расширяется, и дирижабль будет подниматься.
Дирижабль Циолковского
Водород нагревается отработанными газами, выходящими из выхлопных отверстий двух бензиновых двигателей и поступающими в нагревающую трубу квадратного сечения. Циркуляция газов регулируется специальной заслонкой регулятора температуры, которая, вращаясь, может преграждать и открывать доступ горячим отработанным газам в нагревающую трубу.
Дирижаблю Циолковского не требуется балласт (песок или вода), который воздухоплаватели обязательно берут в полет, чтобы, сбрасывая его, увеличить подъемную силу аэростата.
На борту корабля Циолковского, как мы указывали, имеются две нагревающие трубы и два регулятора температуры. Одна из нагревающих труб служит для получения более высокой температуры водорода; ее действие дополняет другая нагревающая труба, которая регулирует температуры газа в меньших пределах. «В иных случаях приходится действовать обоими регуляторами одновременно. Продукты горения, остывая, дают, между прочим, воду. В наиболее низком месте нагревающей трубы ставят сосуд, где вода собирается. Ее вес (если все продукты горения подвергаются охлаждению) близок к весу сожженного углеводорода и полезен для поддержания равновесия дирижабля, как и переменная температура его газа» (К. Циолковский, «Проект металлического дирижабля на 40 человек», Калуга, 1930, стр. 62, 63).
Таким образом, дирижабль Циолковского обладает рядом чрезвычайно ценных качеств.
Будучи металлическим, дирижабль Циолковского долговечен. Его сооружение не потребует затраты тех больших средств, которые обычно расходуются при построении дирижаблей других систем. Изменение объема дирижабля нисколько не отражается на прочности его оболочки. Последняя изготовляется и наполняется водородом в плоском виде. Нет надобности строить для воздушного корабля верфь и эллинг, для его приземления можно ограничиться невысокой причальной мачтой. Конструкция дирижабля несложна. Однако при современном состоянии техники постройка дирижабля Циолковского связана с чрезвычайно большими трудностями.
В 1931 году на средства, полученные от правительства и советской общественности, Константин Эдуардович построил большую модель оболочки цельнометаллического дирижабля с переменным объемом. Длина этой модели равнялась 10 метрам. Однако технологический процесс сооружения такого аэростата пока еще не освоен.
Дирижаблю системы Циолковского, несомненно, принадлежит будущее, так как его большие преимущества перед дирижаблями всех без исключения систем очевидны. Циолковский считал, что, каковы бы ни были расходы при сооружении дирижабля, они быстро окупятся.
«Сделайте серебряный аэростат, и он вам будет давать 100 процентов чистой прибыли на затраченный капитал; даже аэростат из червонного золота даст приличный процент» (Циолковский).
Циолковский считал, что, благодаря дешевизне воздушного путешествия, можно будет легко достигнуть самых отдаленных пунктов земного шара: «все уголки земли сделаются доступны, будут заселены, изучены и использованы».
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛЕТА В МЕЖПЛАНЕТНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
Первый закон Ньютона
Каждому понятно, какие богатые возможности сулит человечеству сила инерции [6], когда ему удастся, наконец, вырваться за те пределы, которыми ограничивается действие силы тяготения нашей планеты, и, преодолев огромнейшие космические пространства, посетить другие миры.
Принцип инерции вошел в науку под именем первого закона Ньютона. Этот закон гласит: «всякое изолированное тело находится в состоянии покоя или движется прямолинейно и равномерно».
Прямолинейным и равномерным называют такое движение тела, когда последнее перемещается по прямой и в равные промежутки времени проходит одинаковые расстояния.
Действие силы инерции нам довольно часто приходится испытывать на своем собственном теле.
Первый пример. Отправляясь в какое-нибудь дальнее путешествие, вы садитесь в вагон поезда и терпеливо ожидаете момента его отхода. Наконец, поезд трогается. Все идет как нельзя лучше. Вы вначале ничего особенного не ощущаете. В окне мелькают небольшие пригородные станции. Поезд мчится на всех парах по гладкому железнодорожному пути. Вот невдалеке виднеется большая, должно быть узловая, станция. Машинист начинает резко тормозить поезд. Вы это легко обнаруживаете, потому что, сидя лицом по направлению движения поезда, чувствуете внезапный довольно сильный толчок вперед, словно кто-то сзади толкнул вас; корпус вашего тела подался вперед. Этот неожиданный толчок и был сообщен силой инерции, направление которой до этого момента совпадало с направлением движения поезда, в то время как сила торможения была направлена в обратную сторону.
Машинист, закрыв доступ пара в цилиндры паровоза, начал тормозить поезд. Спрашивается: почему же паровоз вместе с вагонами не остановился в тот момент, когда действие движущей силы (пара) сменилось процессом торможения? Дело в том, что, как только была нарушена циркуляция пара в цилиндрах паровоза, движение поезда совершалось