制御可能な飛行船。 飛行船
飛行船を制御する方法には、エンジンを制御すること、機能を変更するように構成され飛行船の船殻に下から取り付けられている船首部と船尾部の制御センターから飛行船の運動パラメータを監視することが含まれる。 この場合、飛行船の回転は垂直面および/または水平面内で作成されます。 リバーシブル飛行船は、キャリアガスを備えた楕円体の形をした堅固な殻、スクリュープロペラを備えたエンジン、飛行船の船首部分と船尾部分にそれぞれメイン制御センターとバックアップ制御センターを備えた同一のゴンドラを備えており、これらは下から取り付けられています。シェルに追加され、関数を交換できるように作られています。 飛行船には、船首部と船尾部の端に十字型の固定ブラケットが装備されており、スクリュープロペラを備えたリバーシブルエンジンが上記ブラケットのクロスバーに取り付けられています。 技術的な結果として、制御の信頼性が向上します。 2n.p. ちと、2人病気。
本発明は航空学の分野に関する。
最先端の
飛行船はから知られています。 もちろん、それらはすべてスクリュープロペラと空力舵を備えており、入ってくる空気の流れのエネルギーを使用して動作します。 これらすべてについて、垂直面または水平面での回転は、次の一連のアクションを実行することによって実行されます。
飛行船には舵が効果的に機能する速度が与えられています。
彼らは進行方向またはエレベーターの舵を回し、入ってくる空気の流れのエネルギーによって飛行船を回転させます。
飛行船の回転角度を監視します。
飛行船の回転角度が必要な値に達すると、舵が初期位置に設定されます。
周囲の空気に対する飛行船の速度がゼロで、飛行船の慣性が大きい場合、特に角度が 90 度を超える場合、旋回にかかる時間とその軌道が許容できないほど長くなる可能性があります。 ほとんどすべての飛行船は「後進」、すなわち船尾から先に移動することはできません。 同時に、その空力設計は静的なものから静的なもの、つまり静的なものに変化します。 不安定。 上記の古典的な方法による移動方向の 180 度の変更は、最長の時間と最長の軌道に沿って実行されます。
飛行船は球の形状をしており、移動方向を 180°まで変えても空力設計の静止度を維持しますが、そのような設計には安定余裕がゼロです。 さらに、飛行船は、装置の質量中心にあるトランシーバーを介して、地上の制御センターから船上のアクチュエーターにコマンドや指示を送信することによって制御されます。 したがって、制御飛行領域は、立体半球の角度と、地上から軸対称の航空機の回転軸の可視範囲によって制限され、最新の測位システムでは数キロメートルを超えません。
この装置は提案された発明と最も多くの特徴が一致するため、最も類似したものとして受け入れられます。
発明の開示
提案された飛行船制御方法の本質は、空気力学的構成の安定性を維持しながら、飛行船の船首と船尾の機能を交換することによって飛行船を垂直面および/または水平面内で回転させることである。
リバーシブル飛行船の本質は、重心を通る垂直 Z 軸に対する対称性です (図 1 および図 2 を参照)。 同時に、シェル1の船首部分と船尾部分の端には、スクリュープロペラ2と3を備えたリバーシブルエンジンが装備されており、垂直ブラケット4と垂直ブラケット4の端に対で配置されています。水平クロスバー。 船首 5 のコントロール センターは、バックアップとなる機能を備えたメインのコントロール センターです。 船尾 6 にあるコントロール センターは、メインとなる機能を備えたバックアップです。
特許請求の範囲に記載された発明は、以下の問題を解決します。
飛行船の制御性と安定性を向上させます。
水平および垂直回転中の宇宙における飛行船の重心の追加の移動を排除し、それに対応してアクチュエータの動作を節約します。
制御の信頼性が向上します。
本発明の特徴
提案されたリバーシブル飛行船の制御方法は次のように実行される。
飛行船を 90° 未満の角度で回転させる場合:
回転角が必要な値に達すると、エンジン 2 と 3 が停止します。
船尾の機能は船首の機能に変更され、船首の機能は船尾の機能に変更されます。
船首５の制御センターがバックアップとなり、船尾６の制御センターがメインとなる。
回転角度の変化を監視します。
回転角度が要求値と値 180°の差に等しい値に達すると、エンジンが停止します。
リバーシブル飛行船の設計には、飛行船の船首と船尾の独自性と軸対称性、およびそれらの可逆性、つまり船首または船尾のいずれかの機能を与える能力が含まれます。 リバーシブル飛行船１の支持シェルは、長い縦軸「船首尾」と比較的短い横軸および縦軸を有する楕円体の形で作られている（図１、図２を参照）。 飛行船の耐荷重殻１の船首部分と船尾部分は、その重心を通る垂直Ｚ軸に対して対称である。 船首と船尾の端には、縦横の横棒が同じ長さの十字形のブラケット４が取り付けられている。 クロスバーの端には、同一のスクリュープロペラ 2 と 3 を備えた同一のリバーシブルモーターが取り付けられています。この場合、垂直クロスバーの端にあるプロペラ 2 は垂直面での回転に使用され、ムーバー 3 は垂直面内での回転に使用されます。水平クロスバーの端にあるものは、水平面内でのターンに使用されます。 船首ナセルと船尾ナセルは下の砲弾に取り付けられています。 メインコントロールセンター 5 は船首ゴンドラ内にあり、バックアップの機能を備えています。 バックアップ制御センター 6 はゴンドラ後部にあり、メイン制御センターになることができます。 推進器２、３とゴンドラは飛行船の重心を通るＺ軸に対して対称に配置されている。
図面の簡単な説明。
図 1 は、リバーシブル飛行船の正面 (縦方向) 投影図を示しています。
図 2 は、リバーシブル飛行船の側面 (横方向) 投影図を示しています。
本発明の実施。
飛行船を周囲の空気に対して立たせるか、均一かつ段階的に移動させます。 次に、提案された可逆飛行船の制御は次のように実行されます。
90°未満の角度で回転する場合:
彼らは、途中で、垂直または水平面にある十字形ブラケット4の1つのクロスバー、すなわち縦方向の1本のカウンター上にあるエンジン2および3をオンにします。 プロペラの回転方向は、飛行船が重心を中心として一定方向に回転するように設定されています。 回転方向を変更するには、エンジンを逆転させます。
回転角度の変化を監視します。
回転角が必要な値に達すると、エンジンが停止します。
この場合、飛行船の追加の加速段階が排除され、空間内での中心の追加の移動が排除されるため、旋回は類似のものよりも速く、より経済的に行われます。
90°を超える角度で回転する場合:
船尾の機能を機首の機能に、機首の機能を船尾の機能に変更します。
船首５の管制センターをバックアップとし、船尾６の管制センターを主管とする。
彼らは、途中で、垂直または水平面にある十字形ブラケット4の1つのクロスバー、すなわち縦方向の1本のカウンター上にあるエンジン2および3をオンにします。 プロペラの回転方向は、飛行船が重心を中心に指定方向とは逆方向に回転するように設定されています。 回転方向の変更は、エンジンを逆転させることによって行われます。
回転角度の変化を監視します。
回転角度が要求値と値 180°の差に等しい値に達すると、エンジンが停止します。
180°回転またはリバースに切り替える場合:
船尾の機能が船首の機能に、機首の機能が船尾の機能に、
船首５の管制センターをバックアップとし、船尾６の管制センターを主管とする。
最後の 2 つのケースでは、船首、船尾、制御中心の機能がほぼ瞬時に逆転し、絶対値が 90° 未満の角度で実際に回転するため、旋回速度がさらに向上します。
リバーシブル飛行船１の耐荷重シェルは硬質タイプであり、水素またはヘリウムが充填されている。 これは、長い縦軸「船首尾部」と比較的短い横軸および縦軸を備えた楕円体の形をしたシート複合材料で作られています（図 1、図 2 を参照）。 飛行船の耐荷重殻１の船首部分と船尾部分は、その重心を通る垂直Ｚ軸に対して対称である。 船首および船尾の端部には、垂直および水平の同じ長さの複合材料からなる十字形のブラケット４が取り付けられている。 クロスバーの端には、同じスクリュープロペラ 2 と 3 を備えた同一の可逆モーター、たとえば電動モーターが取り付けられています。垂直クロスバーの端に位置し、逆流に接続されたプロパルサー 2 は、垂直方向の旋回に使用されます。飛行機。 水平クロスバーの端に配置され、逆流でオンになる推進器 3 は、水平面内での旋回に使用されます。 すべてのエンジンが同時に作動すると、飛行船が前進します。 すべてのエンジンを同時に反転させると、進行方向が変わります。 シェルの底部には、複合材料で作られた船首ゴンドラと船尾ゴンドラが取り付けられており、これらのゴンドラには同一の制御センター 5 と 6 が収容されています。推進器 2 と 3 およびゴンドラも、船首の重心を通る垂直 Z 軸に対して対称的に配置されています。飛行船。 バックアップとなる機能を備えた主制御センター 5 は、船首のナセル内に配置されています。 メインとなる機能を備えたバックアップ制御センター 6 は、ゴンドラ船尾に設置されています。
リバーシブル飛行船とその制御の信頼性の向上は、制御センターと実行エンジンを二重化することによって実現されます。
情報源
1. UDC 629.73(09) Boyko Y.S.、Turyan V.A. 何世紀にもわたる青い夢。 - M.: 機械工学、1991 年。128 ページ: 病気。 ISBN 5-217-01369-9。
2. 特許 RU 2003596 C1 (Luftschiffbau Zeppelin GmbH)、1993 年 10 月 30 日。
3. 米国特許 1648630 (ラルフ H. アプソン)、1927 年。
4. 特許 JP 6278696 A (SKY PIA KK)、1994 年 10 月 4 日。
1. エンジンの制御、機能を変更するように設計され飛行船の外殻に下から取り付けられる船首および船尾の制御センターから飛行船の運動パラメータを監視することを含む飛行船の制御方法であって、彼らは、垂直面および/または水平面内で飛行船の回転を生み出しながら、船首および船尾部分の端にある十字形のブラケットに固定されたクロスバーに取り付けられたスクリュープロペラを備えた可逆エンジンを使用します。
2. キャリアガスを備えた楕円体の形をした堅固な外殻、スクリュープロペラを備えたエンジン、飛行船の船首部分と船尾部分にそれぞれメイン制御センターとバックアップ制御センターを備えた同一のゴンドラを備えたリバーシブル飛行船。船首部分と船尾部分の端に十字形の固定ブラケットが装備されている点と、クロスバーに取り付けられたスクリュープロペラを備えたリバーシブルエンジンを備えている点が異なります。機能を交換できるように設計されています。言及された括弧の。
類似の特許:
発明群は、キャリアガスの揚力を利用した航空機に関する。 電気モーターを備え、乗客および貨物用の交換可能なコンパートメントを備えた飛行船は、船体の底部に取り付けられた別の飛行船制御室に位置する、乗客または貨物用の飛行船のコンパートメントが交換可能であるという事実によって特徴付けられます。 飛行船の本体は柔らかい合成素材で作られています。 風力発電所の貫通風路の入口ノズルと出口ノズルの直径は、飛行船本体の断面直径と等しい。 柔軟な太陽電池は、ソフトシェルの外側の保護スキンに取り付けられています。 プロペラモーターは、直流を交流に変換するインバーターによって電力を供給され、発電所とバッテリーの両方にワイヤーで接続されています。 密閉制御室の内部には、制御室の下にある固定プラットフォームへの出口があります。 飛行船の運用方法は、その中心を中心に回転する円形の滑走路、離着陸プラットフォーム上の係留マスト、プラットフォームのロックロッドおよび交換可能なコンパートメント上のロック装置の使用を特徴としています。 締結の解除は、内部の敷地から離れた離着陸プラットフォームの貫通コンパートメント、チャネル、および着陸用油圧シリンダに配置された締結解除ロッドを使用して実行されます。 一連の発明は、乗客の乗降を迅速化することを目的としています。 2n.p. 飛ぶ。
本発明は、航空機の分野に関する。 この航空機には、端に電気モーターを備えた八角形のトラス、監視、方向指示、通信および自動制御システムが含まれています。 八角形トラスの中心には空気圧ポリマーパイプがあり、気密に断熱されたセクションで構成され、ポリマーフープで補強され、ロックジョイントで固定され、自動張力装置を使用して垂直位置に維持されます。 軽いガスが充填されると、ポリマーパイプはトラスから吊り下げられた荷物の重量を補う揚力を生み出します。 本発明は、宇宙でうまく航行できる航空機を作成することを目的としています。 1 給与 ちと、2人病気。
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本発明は、航空機の分野に関する。 エアタクシー用の航空機は、支持トラス、空気より軽いガスで満たされたシェル、プロペラの形のプロペラ、観察、方向、通信および自動制御システムを備えています。 支持トラスの中心には、空気より軽いガスが充填された軽い素材で作られた堅いドームがあり、太陽電池素子で覆われています。 ドームの周囲にはデッキがあり、キャビンと階段でつながっています。 フレームの周囲に沿って、可変推力偏向機能を備えたエアスクリュー電気推進装置を備えたエンジンルームがあり、フレームの底部には貨物コンテナを固定するためのグリッパーがあります。 本発明は、飛行の安全性の程度を高めることを目的としている。 2 病気。
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本発明は航空技術に関する。 飛行船の推進システムは、軸とブレードを備えたプロペラの形で作られています。 軸は空気より軽いガスを含む硬いシェルで囲まれています。 ブレードはいくつかのセクションに分割され、螺旋状の線に沿ってシェルの壁に固定されています。 ブレードのセクションは互いに隣接しており、同じ距離で互いに離間しています。 本発明は飛行船の操縦性を高めることを目的としている。 2 給料 ちと、3人病気。
本発明は航空学の分野に関する。
飛行船はどうやって空中に留まるのでしょうか？
飛行船で最も重要なものは、空気より軽いガスで満たされた殻であり、このガスが飛行船を上方に押す静水力を生み出します。 この点では気球に似ていますが、気球とは異なり、飛行船は空気の海を上下に移動できるだけでなく、追い風がなくても地表に沿って水平方向に自由に移動できます。
飛行船は、船殻に何が充填されているかに応じて、熱船 - 船殻が加熱された空気 (その密度は周囲の大気の密度より小さい) で満たされている - とガスの 2 つのタイプに分かれます。 以前、ガス飛行船には最も軽いガスである水素が充填されていましたが、このため技術者は周期表上で水素の隣にある不活性ガスであるヘリウムに切り替えました。
飛行船は設計の種類によっても分類されます。 それらは柔らかい場合があり、その殻は巨大なボールに似ており、その形状はガスの圧力のみによって維持されます。 シェルの下部が金属フレームで囲まれている場合、構造全体に剛性を与え、半剛性にすることができます。 そして最後に、飛行船は単に硬いだけであり、フレームによって支えられた固定された形状をしています。
ちなみに、古典的な葉巻型の形状はすべての飛行船の特徴ではありません。飛行船は楕円形、トロイダル形、レンズ状の場合があり、空飛ぶ円盤に似ている場合もあります。
飛行船の操縦方法
飛行船は垂直に移動し、静水圧揚力が変化します。 熱飛行船では、汲み上げられる空気の温度を変えることができ、それによって空気の密度が変化し、それに応じて揚力静力も変化します。 ガス飛行船では、1 つの大きな殻の中に小さな容器 (バロネット) があり、そこに大気を注入したり排出したりして、飛行船内の全体のガス密度を制御します。
地表に沿って移動するために、飛行船には水平推力を生み出す内燃エンジンが装備されています。 さらに、飛行船には流線型の空気力学的形状が与えられているため、飛行中に飛行機の翼に作用するのと同様の空気力学的揚力が飛行船に作用し始めます。
飛行船には通常、船尾と船首にいくつかのバロネットがあります。 これにより、操縦の余地がさらに広がります。飛行船の乗組員は、風船を膨らませることで、航空機を「前方」または「後方」に傾けることができます。
十分に荷物を積んだ飛行船は必ずしも空気より軽いわけではないことを理解することが重要です。その場合、浮力静力に加えて、垂直推力を持つ追加のモーターと空気力学的揚力が、飛行船が空中に留まるのを助けます。 したがって、飛行船を制御するのは簡単な作業ではありません。 チームは、シェルとバロネットの充填、さまざまなエンジンの動作を監視し、空力を調整する航空機の多数のギアを管理する必要があります。
ツェッペリン飛行船とは
ツェッペリンはある意味「コピー機」です。 英語でツェッペリンという言葉は「飛行船」を意味しますが、実際には、ドイツの会社ツェッペリン社によって1899年から1938年まで製造され、その作者であるフェルディナント・ツェッペリン伯爵にちなんで名付けられた硬式飛行船の1つのブランドにすぎません。 ドイツ人は合計 130 機のツェッペリン飛行船を製造しました。一部は軍隊に投入され、一部は民間の人や物資の輸送に使用されました。
LZ 127「グラーフ・ツェッペリン」は、すべてのツェッペリン飛行船の中で最も多くの時間を飛行しました。 それは容積10万5千立方メートル、長さ約236メートル、最大直径30メートルの巨大な飛行船だった（比較：典型的なフルシチョフの5階建て建物の高さは15～20メートル）。 その甲羅の竜骨の下には、エンジン用のいくつかのナセルと、乗客と乗組員のための大きなゴンドラが吊り下げられており、特に船長室、技術室、10 のダブルキャビン、広々としたワードルーム、および別室が収容されていました。洗面台付き。
一般に飛行船、特にツェッペリン飛行船での飛行は、当時の飛行機 (そして最新の飛行機も同様) よりもはるかに快適でした。 もちろん、設計者は航空機の負荷を軽減しようと努めましたが、それでも飛行船の積載能力が膨大であるため、航空機の設計者よりもはるかに多くの機会がありました。 場合によっては、これが奇妙な妥協につながることもありました。たとえば、LZ 127 の後継機である LZ 129「ヒンデンブルク」では、航空機グレードのジュラルミン合金で作られた「軽量」ピアノが寝室に設置されました。
合計すると、LZ 127 は 170 万キロメートル、または 17,200 時間飛行しました。 合計で 13,000 人の乗客を運び、世界各国へ 590 回のフライトを行い、大西洋を 143 回横断しました。
飛行船は危険ですか？
グラーフ・ツェッペリンは水素が充填され、金属として解体されるまでの9年間の運行の間、重大な事故なく飛行した。 しかし、それでもドイツ人はこれが非常に危険であることを理解していたため、ヒンデンブルク号はヘリウムを充填したガス飛行船として起工されました。 実際には、すべてが違った結果になりました。 当時、必要な量のガスは米国内でしか購入できず、米国はヘリウムの輸出に禁輸措置を課した。 その後、ドイツ側はガス購入に関する特別条件で合意したが、この間にドイツではNSDAPが政権を握り、その結果、ナチスは代替品となるであろう高価なヘリウムのアメリカからの輸入を禁止した。彼らの意見、そして彼ら自身の水素。
その結果、巨大なヒンデンブルク号（グラーフ・ツェッペリンよりもさらに大きかった - 体積20万立方メートル、最後のツェッペリンLZ 130だけが少し大きかった）はわずかに変更され、水素が充填されました。 危険を避けるために、ドイツ人は飛行船にいくつかの厳しい規則さえ導入した。ライター、マッチ、その他の火源は乗船前にすべての乗客と乗組員から没収され、船内での喫煙は他の乗客から隔離された喫煙室でのみ可能であった。ガス栓で敷地内を閉めます。 しかし、1937 年 5 月 6 日の夜には、これも役に立ちませんでした。
1936 年 3 月 4 日に就航したヒンデンブルク号はその時までにすでに 63 回の飛行を行っており、新しい機体は以前の機体とほとんど変わりませんでした。 飛行船はドイツの都市フランクフルト・アム・マインを離陸し、大西洋を横断し、ニューヨーク上空を飛行した（機長はヒンデンブルク号をエンパイア・ステート・ビルディングにできるだけ近づけて飛行させたので、乗客と市民は歓喜のあまり手を振り合った）。そしてニューヨークの南西約135キロにあるレイクハースト空軍基地に着陸するために出発した。 そこは悪天候で、飛行船はしばらく基地の上空を旋回していましたが、その後着陸が許可され、飛行船のマストに無事係留されました。
数秒後に爆発が起こり、火災が発生し、飛行船は数分で地面に沈みました。 乗員乗客は97人で、うち36人が死亡した。 炎の構造物に押しつぶされた人もいれば、生命に耐えられない火傷を負った人もおり、パニックになって飛行船から地面に飛び降りたときに墜落した人もいた。 その後、委員会は、一方では空気と混合された水素によるシリンダーの1つの減圧によって、そしてもう一方ではシェルが帯電したためにこの爆発性雰囲気をすり抜けた火花によって事故が引き起こされたと決定した。悪天候による湿気の多い空気の中。
飛行船建造の歴史には、さらにひどい災害がありました。 たとえば、1933 年にヘリウムを満載したアメリカ軍の飛行船 USS アクロンが操縦ミスにより大西洋に落下しました（その後、76 名中 73 名が死亡、そのほとんどが凍傷によるものでした）。 しかし、飛行船の終焉の始まりとなったのはヒンデンブルク号の墜落でした。 この災害はナチスドイツのイメージに痛ましい打撃を与えた。 ドイツはまず飛行船による乗客の輸送と国際線の運航を禁止し、その後ツェッペリン飛行船の生産を完全に削減し、最後の飛行船を廃棄した。
第二次世界大戦中、アメリカ人は依然として飛行船を軍事目的で使用していましたが、これはすでにかつての栄光の衰退でした。
戦争中の飛行船
そうです、巨大なクジラを思わせるこれらの巨大な構造物は、かつては非常に危険な兵器でした。 1908 年、H. G. ウェルズは著書『空中戦争』の中で、都市全体を破壊した飛行船爆撃について記述し、すぐに彼の予測は現実になり始めました。
第一次世界大戦の初期、飛行船はほとんど無敵でした。 彼らは非常に高い高度で飛行したため、地上からも空からも撃墜するのは困難でした。当時の戦闘機がそのような高さまで上昇するのは困難でした。 その結果、同じツェッペリン飛行船がほぼ無罪で敵を攻撃することができた。
最も有名な事件は、1915 年 9 月 8 日の夜のロンドン爆破事件です。 午後2時ごろ、3隻の飛行船が途中のドイツ空軍基地から離陸し、うち2隻は緊急事態のため引き返し、3隻目は午後8時までにイギリス諸島の海岸に到着した。夕方。 そこで彼は暗くなるのを待ち、高度2800メートルの上空を時速約100キロで誰にも気づかれずにロンドンに到着した。 その後、市内では軽い迷彩規則が導入されたが、実際には誰も従わなかった。 明るく照らされた通り、堤防 - このイルミネーションを背景に、飛行船は誰にも気付かれずに街の中心部まで飛行しました。 この爆撃により22人が死亡、87人が負傷した。 イギリス人は、見た目ほど無敵ではないことに気づきました。
その後も軍隊は飛行船に抵抗することができた。 対空砲の射程は長くなり、防空隊員はより正確かつ正確に作業し、飛行機は飛行船の上空に上昇して爆弾を投下する方法を学びました。 第一次世界大戦の終わりまでに、飛行船はもはやそれほど強力な武器ではなくなり、その軍事的機能は変化し始めました。 第二次世界大戦中、アメリカ海軍は船、都市、さまざまな地上物体を爆撃するためではなく、潜水艦と戦うために体積12〜18,000立方メートルの軟飛行船を使用しました。 飛行船は彼らを追跡し、爆雷で攻撃しましたが、彼ら自身は、明らかな理由により、比較的安全なままでした。
飛行船は第二次世界大戦後も使用され続け、その用途はほとんどがレーダー偵察でした。
飛行船用の空港
飛行船建造の黎明期、飛行船の着陸は非常に困難でした。 船からは200メートルのロープが数本投げ込まれ、地上では数十人、場合によっては数百人からなる係留員が係留マストのロープにロープを結び、巨大な飛行船をウインチで固定し、船首を固定しなければならなかった。ドッキングソケットに差し込みます。 この後、飛行船は風見鶏のようにマストの周りを回転することができます。
したがって、これらすべてには特別なマストと、この物理的に困難な作業に正確に対処できる熟練したチームが必要でした。 しかし、徐々に技術が発展し、係留は半自動になり、はるかに簡単になりました。
もう一つは飛行船の地上駐車用の格納庫です。 航空機自体のサイズが非常に大きいため、輸送能力が数百トンの飛行船の格納庫は飛行機の格納庫のサイズの何千倍にもなるほど大きくなければならず、当然のことながら、保管室やユーティリティルームで代替することはできません。それらは「時々」です。
飛行船と飛行機: 長所と短所
現実は、飛行船にはさらに多くの欠点があることを示しています。 第一に、揚力飛行船は常に巨大なサイズです（静水力は小さいため、その助けを借りて有意義なペイロードを持ち上げるためには、シェル内の作動ガスの量が非常に大きくなければなりません）。 第二に、空気力学的抵抗が大きいため、飛行船の最高速度は低く、時速 150 km を超えません。 さらに、飛行船の殻は常に破れたり損傷したりするため、飛行船を地上に保管するには巨大な格納庫が必要です。 その結果、一般の人々が飛行船に出会うのは、伝統的に広告媒体として使われてきた航空展示会や各種スポーツイベントの時だけである。
一方、飛行船には利点があります。飛行船は空中での滞在がほとんど自由であり（静水力によって支えられているため）、時間制限もほとんどありません（ソ連のB-6は連続飛行の記録を樹立しました - 130時間）。 飛行船の積載能力は、飛行機に比べて船体材料の構造的特性による制限がはるかに少ない（ガスが入った船体が大きいほど、より多くの貨物を持ち上げることができることを意味する）。 飛行船には滑走路は必要ありません。 使用するエンジンの出力が大幅に低下するため、空気の汚染が少なくなります。 飛行船の速度はヘリコプターよりもはるかに安定しています（したがって、飛行船は「空のタクシー」として使用できます）。
飛行船は現在どこで使用されていますか?また、他にどのような用途があるでしょうか?
いくつかの領域については上ですでに書きました。 軍は無線偵察と移動式航空目標の照準に飛行船を使用しています。 多くの民間企業がそれらを素晴らしい宣伝手段としており、最近復活したツェッペリン NT 会社はそれらを観光に「結び付け」ました。ドイツの飛行船が観光客を絵のように美しいボーデン湖の上空に連れて行きます。 さらに、飛行船はスポーツ目的でもよく使用されます。
飛行船は遠隔監視に最適です。 たとえば、現在、ヘリコプターは長い送電線やパイプラインの上を飛行するために使用されていますが、将来的には、特にロシアの広大な領土の条件下では、長時間連続飛行する飛行船の方がこれらの目的にはるかに適しています。
将来については、高度25～30キロメートルまで打ち上げられる成層圏飛行船を夢見ている。 これらは、従来の衛星と同じ機能を備えた一種の静止衛星に変えることができますが、大きな違いが 1 つあります。それは、飛行船を比較的簡単に地上に下ろし、整備 (たとえば、機器の交換) し、再び成層圏に打ち上げることができることです。 、その作業はソーラーパネルによって行われます。 アメリカ、日本、さらにはロシアの企業の中にはそのようなプロジェクトを進めている企業もある。たとえば、ロザエロシステム社は成層圏飛行船ベルクートを設計している。
別の例: ロシア航空協会とメトロポール企業グループは、熱飛行船 (つまり、ガスではなく暖かい空気を燃料とする) を使用して軽量宇宙船を打ち上げることを計画しています。 彼らのアイデアは次のとおりです。宇宙船を搭載した飛行船が高度約 10 km まで離陸し、そこからデバイスが軌道上に打ち上げられます。 このプロジェクトの一環として、ポーラーグース飛行船はすでに熱飛行船の高度記録を破り、高度9818メートルに到達しました。
また、最近では、グーグルの創設者の一人であるセルゲイ・ブリンが、元NASAプログラムディレクターのアラウ・ウェストンと協力して巨大飛行船を建造していることも明らかになった。 このプロジェクトはPlanetary Venturesによって実施されており、飛行船はNASAから購入した格納庫の1つに設置されているが、その目的はまだ完全に不明である。 おそらくこれは、雄大な空クジラが間もなく私たちの空に戻ってくる前兆の 1 つであるかもしれません。 あるいはただの懐かしい趣味。
こんにちは、親愛なる読者の皆さん、私たちは小型飛行船用のタッチ制御システムの開発プロジェクトを紹介します。
制御タスクは飛行船をラインに沿って移動させることです。 簡易遠隔操作システムも導入しました。
制御対象は、TTI SFU の E&M 部門で開発された小型飛行船です。
図 1 - ミニ飛行船の全体図。
このプロジェクトの目的は次のとおりです。ライン (動きの軌跡) を検出するための技術的なビジョン システムを開発します。 飛行船に対するラインの位置とラインの傾斜角の要素を考慮したコースコントローラーの開発。 ハイトレギュレーターの開発。 遠隔操作システムの開発。
1. タスクの分析と問題の定式化
タッチ コントロール システムの開発は、E&M 部門で設計された小型飛行船に基づいています。ミニ飛行船には、公的に入手可能なコンポーネント、つまりさまざまなフォイル ボールのシェルが含まれています。
ミニ飛行船のハードウェアは次のとおりです。
- - シングルボードコンピュータラズベリーパイ;
- - 広角ウェブカメラ Genius WideCam 1050;
- - 超音波高さセンサー hc-sr05;
- - 2 つの電気モーター;
- - エンジンの推力偏向のためのサーボドライブ。
- - 電源サブシステム。
飛行船のエンジンは、最大回転速度を 3200 rpm に設定できます。 /分 エンジンの動作電圧は 7.4 ボルトです。 エンジンは飛行船の中心から 25 cm の間隔で、飛行船の最も低い位置に配置されています。
2. テクニカルビジョンシステム
2.1. テクニカルビジョンシステムのブロック図
図 2 - 小型飛行船のテクニカル ビジョン システムのブロック図。
テクニカル ビジョン システムは、ハードウェア部分とソフトウェア部分で構成されます。 ハードウェア部とソフトウェア部は有線接続されており、生成済みのMJPG形式の信号が送信されます。
ハードウェアには Web カメラが含まれます。
ソフトウェア部分には以下が含まれます。
- - MJPG 形式でビデオ画像を受信し、カメラ設定を行うためのカメラ ドライバー。
- - 画像処理モジュール。
2.2. 機能図の作成
ラインの位置を決定するために選択された処理方法とアルゴリズム (次の章で説明します) を考慮して、ソフトウェア実装では次のサブタスクが特定されました。- - ビデオカメラの内部パラメータを設定します。
- - カメラから画像を取得します。
- - 画像を MJPG 形式から HSV カラー形式に変換します。
- - カラーマッチングによる交差領域の検索を整理します。
- - 交点の座標を決定するアルゴリズムを実装します。
- - 不要な信号をフィルタリングして除去する。
- - VS ブロックと方向レギュレータ ブロックの統合を実装します。
2.3. アルゴリズム
ご存知のとおり、空間内の任意の 2 点を通る直線を引くことができます。 この場合、小型飛行船のテクニカル ビジョン システムは、敷設されたラインを決定する役割を果たします。 画像処理の最初の段階では、線が描かれたこれら 2 つの点を検索します。これらの点を検索するために、画像内の関心領域を定義しましょう。 関心領域の最適な位置は、フレームの垂直部分の 1/3 と 2/3 の間の隙間になります。 図 4 に青い線で示されているように。
図 3 - 関心領域の最適な位置。
対象ゾーンの最適な位置の基準は、対象ゾーンの下部が小型飛行船から垂直に下向きに位置し、上部がフレームの境界にないことです。これにより、結果として生じる画像の歪みが最小限に抑えられます。ゾーン。
各ゾーンの高さは 10 ピクセルです。
線との交点は、ピクセルを特定の色に一致させることによって決定されます。 HSV テクニカル ビジョン システムの色空間。
それぞれの関心領域で動作するアルゴリズムの 2 段階。
1. 特定の色への適合性の決定は配列で行われ、その幅はカメラから受信したフレームの幅となります。 各配列要素は、関心領域列内の 10 ピクセルの平均です。 これにより、カメラからのカラー ノイズが平均化されます。 配列には 3 つの行があり、それぞれが HSV チャネルに対応します。 出力では、値「1」が指定された色に対応するピクセル アドレスを示し、値「0」が指定された色に対応しないピクセルのアドレスを示す 1 次元配列が得られます。
for(x = 0 ; x
2. 交差ゾーンの左右の境界の決定。
入力配列を使用して、同じサイズの 2 つの配列が埋められます。 それらをst1とst2と呼びます。 配列充填アルゴリズムは、入力配列内の対象の要素が 1 に等しい場合は特定の変数を線形に増加させ、対象の要素が 0 に等しい場合は指数関数的に減少させ、次の要素に書き込むループによって実装されます。配列st1の。 配列 st2 を形成するには、入力配列を末尾から検討します。 その結果、配列 st1 と st2 は次のようにグラフで表すことができます (図 5)。 
図 5 - st1 配列と st2 配列のグラフィック表示。
最も広い色検出領域は有用な信号です。 ノイズは、図 7 で観察できる小さな誤検知です。赤いグラフ (st1) の最大要素の x 座標は、対象領域と交差する線の右側です。 青いグラフ (st2) の最大要素の x 座標は、対象領域と交差する線の左側です。
リスト
二重和=1; 二重和2=1; for (x=0; x
配列 st1 および st2 の形成後、配列の最大要素が検出され、交差ゾーンの中心が計算されます。 説明したすべてのアクションを 2 番目の交差ゾーンに適用すると、出力で線が通過する点の座標が得られます。
前のフレームのオブジェクトの状態に基づいて次のフレームの信頼ゾーンを決定する一般的な方法は使用されませんでした。これは、この方法でも出力パラメーターで許容可能なノイズ結果が示されたためです。 また、この方法を使用してもプロセッサの負荷は軽減されません。幅 176 ピクセルの 2 つの配列の繰り返しを処理するだけなので、結果の画像全体の解像度は 176x144 ピクセルになります。
3. 方向制御
3.1. レギュレータの制御系ブロック図
図 4 - 方向レギュレータのブロック図。- - ファジーコントローラー;
- - ラインの回転を計算するための数学モジュール;
- - ソフトウェアPWM。
ハードウェア実装は次のもので構成されます。
- - L293DNE エンジンドライバー;
- - 左右の電動モーター。
ソフトウェア PWM が使用されるのは、使用される Raspberry pi シングルボード コンピュータにはハードウェア PWM が存在しないためです。
モータードライバーは、PWM信号を増幅するために使用されます。
3.2. ファジーコントローラーの設計。
3.2.1. 作成するシステムの入力と出力を決定します。
ミニ飛行船が線に沿って正確に通過するには、飛行船の軸からの線の偏差と、同じ軸に対する回転の両方を考慮する必要があるため、それに応じて変数を設定します。コントローラの入力パラメータにより偏差（OFF）と回転（POV）を設定します。 コントローラーの出力変数は、パーセント単位で表した出力 PWM 信号のパラメーターになります。 左側のエンジンに影響を与える出力変数は (LEV) として指定され、それに応じて右側のエンジンも (RIGHT) として指定されます。3.3.2. 各入力変数と出力変数の項を使用したメンバーシップ関数の設定
左右のモーターに属する出力項は、PWM 効果に対する DC モーターの動作の非線形パラメーターによって計算されて、指定する必要があります。 しかし、飛行船の飛行速度にはエンジンの小さな線形偏向が必要であるため、条件は絶対的な線形特性を備えた理想的なエンジンとして設定されました。図 5 - 出力変数 LEV と RIGHT の項。
直線からの飛行船の長手方向の軸の偏差と、同じ軸からの直線の回転の入力変数は、テクニカルビジョンシステムと角度を計算するための数学モジュールの動作の結果として取得されます。そのカメラには、角度を計算するためのモジュールが含まれています。歪みインジケーターが付いています。 カメラの歪みインジケーターは、OFF および POW 入力条件に含めることができます。 位置決めの精度やラインに到達する軌道に対する要件がないため、歪み指標は無視できます。 このタスクでは、項はカメラの歪みパターンに合わせて調整されましたが、それらに基づいて項は調整されませんでした。 条件はほぼ変更されましたが、これはシステムが機能するための十分な条件でした。
図 6 - タームオフと POW。
3.2.3. 実装可能なファジィシステムのための推論ルールのベースの開発
ルールベースを開発するには、言語変数（用語）をわかりやすい名前で指定する必要があります。図 7 - 用語の指定。
したがって、これらの名前は、小型飛行船がエンジンの異なる推力によって制御されることを考慮して、接続用語を確立します。
ルールのブロック:
入力変数 POV については、平均値間に相関関係がないことがわかります。 これは、飛行船の長手軸の線に対する正しい向きとそれからの偏差により、平均項がモーターの入力値を中央に引っ張り、この位置では正しくないという事実によるものです。飛行船。
このファジー システムでは、非ファジー化アルゴリズムは Mamdani アルゴリズムです。
このアルゴリズムは、連続して実行されるいくつかのステージを記述しており、後続の各ステージは前のステップで取得された値を入力として受け取ります。
3.2.4. ファジィシステムの演算過程の解析
作業プロセスを分析するため。 規制当局の相関関係のポートレートが構築されました。 次の図では、Y 軸は入力変数 POW、X 軸は入力変数 OFF です。 ピクセルの色は各モーターの入力変数に対応しており、白が最小、黒が最大です。図 8 - 左右のエンジンのファジー システムの出力値の相関図、相関図の交差部分。
最後の図では、同じ色と位置を持つピクセルを選択して 2 つの相関ポートレートを交差させた結果が示されています。 交差の結果から、どのような入力条件下でエンジン出力が同じ値になるかを判断できます。 エッジに沿った特徴的な黒い四角形の領域により、頂点が切り取られた周辺項が得られます。
以下は、赤で示されたフレーム内の線の位置を基準にしてファジー コントローラーの操作をエミュレートした結果です。 ビデオの右側では、左右のモーターの PWM 信号レベルをそれぞれ観察できます。 左側の部分には、入力および出力の付属用語があります。
4. 高さ調節器
4.1. レギュレータのブロック図
図 9 - 高さ調整器のブロック図。ソフトウェア実装は次のもので構成されます。
- ファジーロジックに基づくPIコントローラー。
- 距離を計算するための数学モジュール。
- ソフトウェアPWM。
ハードウェア実装は次のもので構成されます。
- エンジンの推力ベクトルを変更するサーボドライブ。
- 超音波センサー HC-SR05。
4.2. ファジーコントローラー設計
4.2.1. 作成するシステムの入力と出力の決定
コントローラーのファジー部分の入力パラメーターは、希望の高さからの誤差です。 出力変数は、ハイブリッド コントローラーの pi コンポーネントの比例部分です。積分コンポーネントはシステム全体の出力であり、サーボの位置を決定する累積変数として単純に実装されます。
4.2.2. 各入力変数と出力変数の項を使用したメンバーシップ関数の設定
表面上の項の一様分布に基づいて、出力メンバーシップ項を設定しましょう。 ファジー システムの出力の非線形性は、入力変数の項によって指定されます。図 10 - 出力変数 OUTPUT の項
可変高さ誤差の入力項を次の図に示します。
図 11 - 入力変数 HEIGHT の項
4.2.3. 実装可能なファジィシステムのための推論ルールのベースの開発
ルールベースを開発するには、言語変数（用語）をわかりやすい名前で指定する必要があります。図 12 - 用語の指定
当社は責任を持って用語間の直接的な関係を確立します。
ルールのブロック:
IF 高さ: 強い下方偏差、THEN 出力: 高い正
IF 高さ: 下方向の偏差、THEN 出力: 正
IF 高さ: 偏差なし、THEN 出力: ゼロ
IF 高さ: 上方偏差、THEN 出力: 負
IF 高さ: 大きく上昇した偏差、THEN 出力: 高い負の偏差
5. 遠隔制御システム
遠隔制御システムは、エンジンのトラクショントルクの差を制御するために実装されています。 この実装原理はコンピュータ ゲームから借用されたもので、ボタンを押すとトラクション トルクが滑らかに変化し、ボタンを離すと滑らかに戻ります。これにより、一定の制限内でエンジン推力の差を維持することができます。キーストローク信号の送信は、ssh プロトコルを使用したワイヤレス Wi-Fi チャネル経由で実行され、キーボードのキーストロークが地上の基地局 (PC) からリモート コンピューターに送信されます。
SSH プロトコルを使用するとリモート マシンの画面を監視できるため、ビデオ ストリームは同じ方法で送信されます。
6. システムの実験的研究
設計されたシステムは実験室条件で研究されました。 テクニカルビジョンシステムはラインの位置を認識し、交点の座標を方向制御ユニットに送信します。
テクニカルビジョンシステムの運用
ミニ飛行船のフライバイ
係数を選択することにより、方向および高さ調整システムの安定性が実現されました。 ファジーシステムの出力への影響の増加に比例します。
図 13 - 推力ベクトルと飛行船の高度センサーの位置。 指定高さは80cmです。
得られたデータに基づいて、センサーからの信号に非常にノイズが多いことがわかります。これは、システムの開発時に信号フィルターを使用しなかったことが原因でした。 信号フィルターを使用しなかった理由は、センサーのテストでセンサー信号のノイズがそれほど多くないことが判明したためです。 テストは負荷のないシステムで実行されたため、センサーからの信号を正確に生成して監視できたと考えられます。 実際の運用システムでは、飛行船のコンピュータ システムにフル負荷がかかり、その結果、センサーの読み取り値が不正確になりました。 サーボドライブには瞬時に所定の角度に回転する時間がないため、推力ベクトル方向グラフのノイズは無視できます。 サーボは、2 つのウインカー間の平均値によってのみ回転する時間がありました。 平均値はグラフ上で簡単に確認できます。
高度制御システム自体については、推力ベクトル値よりも進んでいることは明らかです。 この状況は、2 番目の入力変数「エラー率」によって修正できます。これを使用して事前に制御を予測および構築することも、実績のある PID コントローラーを単に使用することもできます。
テスト中は、実装されたすべての制御ユニットがテストされました。 テクニカル ビジョン システムの動作は、蛍光灯下で完全に静かでエラーのないライン認識を実現するように設計されています。 また、左側のモーター値の設定に不具合が確認され、ファジィ方向制御系が適切に調整できませんでしたが、このような状況でも直線飛行は可能でした。 ラインが近づくとレギュレーターが急激に反応することを特徴とする制御の欠陥が特定されました。
テストの進行状況はビデオに記録され、システム状態のログも保存されたため、上記で定式化した結論を導き出すことができました。
飛行船
気象条件の影響を補償し、飛行船の揚力に対する装置の質量の減少（エンジンの燃料消費による）を補償するために、その構造に揚力制御システムを導入することができます。砲弾の空気力学的な揚力を利用することもできます。これは、大気を圧縮して砲弾内のバロネットに蓄えたり、バロネットから放出したりするだけでなく、迎角が増加したときに発生します。 さらに、砲弾には必ずガス（キャリアガス用）安全弁（飛行高度の上昇や温度上昇に伴う砲弾の張力の増加による砲弾の破裂を防ぐため）および安全空気弁が含まれています。気球で。 ガスバルブは、エアシリンダーが完全に空になった後にのみ開きます。
最初の飛行船では、ペイロード、乗組員、燃料供給を備えた発電所がゴンドラ内に配置されていました。 その後、エンジンはエンジンナセルに移動され、乗員および乗客用にパッセンジャーナセルが割り当てられ始めました。
古典的な飛行船の設計では、シェル、ゴンドラ、推進力に加えて、通常、装置の向きと安定性を制御するための最も単純な重力システムと空気力学システムが提供されます。 重力システムは受動的または能動的のいずれかになります。 ナセルが砲弾の下 (底部) に設置されている場合、対気速度がゼロの場合でも、受動的な重力安定化がピッチとロールで実行されます (図 2 および 3 を参照)。 さらに、シェルとゴンドラの間の距離が大きくなるほど、外乱の影響に対する装置の抵抗が大きくなります。 アクティブな重力安定化と配向は、通常、一部の貨物またはバラストを (車両の長手方向軸に沿って) 前後に移動させることによってピッチ内で実行され、車両の設計がより堅固であればあるほど、制御性は向上します。 航空機の空力的安定化と方向付けは、かなりの飛行速度でのみ尾翼 (空力スタビライザーと舵) を使用してピッチと機首方位 (ヨー) で実行されます。 低い飛行速度では、空力制御面の効率は航空機の良好な操縦性を保証するのに十分ではありません。 現代の飛行船では、3 つの構造軸に沿ってアクティブな方向付けおよび安定化システムがますます使用されており、回転スクリュー プロペラ (ジンバル内の) がシステムの実行本体として使用されています。
最初の車両の係留装置は油圧ロープで、長さ 100 メートル以上のケーブルがシェルから自由にぶら下がっていました。 飛行船が必要な高さまで降ろされると、大勢の係留員がこれらのケーブルにつかまり、飛行船を着陸点まで引っ張りました。 その後、飛行船を係留するために係留マストが建設され始め、装置自体に自動係留ユニットが装備されました。
飛行船の種類
飛行船は、さまざまな時期に製造および運用され、現在に至るまで、次の種類、目的、および方法が異なります。
- シェルの種類別: ソフト、セミリジッド、ハード。
- 発電所の種類別: 蒸気エンジン、ガソリン エンジン、電気モーター、ディーゼル エンジン、ガス タービン エンジン。
- 推進力の種類別: 翼、プロペラ、インペラ、ジェット。
- 目的別: 旅客、貨物、軍事。
- アルキメデスの力を生み出す方法によると、軽いガスを使用することと、熱風（熱飛行船）を使用することを組み合わせたものです。
- 揚力を制御する方法によると、揚力ガスのブリード、揚力ガスの温度の変更、バラスト空気の注入/ブリード、発電所の可変推力ベクトル、空気力学。
エンジン
非常に最初の飛行船は蒸気エンジンまたは筋肉の力によって動力を与えられました。 電気モーターは 1880 年代に使用されました。 1890 年代以降、内燃機関は広く使用されるようになりました。 20 世紀を通じて、飛行船にはほぼ独占的に内燃機関 (航空機関) が装備されていましたが、ディーゼル エンジン (一部のツェッペリン飛行船や現代の飛行船) が装備されることはほとんどありませんでした。 推進力としてプロペラが使用されます。 飛行船GZ-22「スピリット・オブ・アクロン」やソビエトのプロジェクト「D-1」など、ターボプロップエンジンが使用された非常にまれなケースにも注目する価値があります。 基本的に、そのようなシステムは、事後対応システムと同様、紙の上にのみ残されます。 理論的には、設計に応じて、このようなエンジンのエネルギーの一部をジェット推力の生成に使用できます。
フライト
飛行中、古典的な飛行船は通常 1 人または 2 人のパイロットによって制御されます。最初のパイロットは主に装置の所定のコースを維持し、2 番目のパイロットは装置のピッチ角の変化を継続的に監視し、ステアリングホイールを手動で使用します。指揮官の命令に応じて位置を安定させたり、ピッチ角を変更したりします（図5）。 上昇と降下は、エレベーターで飛行船を傾けるか、エンジンナセルを回転させ、推進器で飛行船を上下に引っ張ることによって行われます。 飛行中にバラストを投棄してガスを放出することはほとんど行われません。たとえば、燃料がなくなるとガスが放出されます。 この機能のため、カイザーのツェッペリン型飛行船の射手は、放出された水素に誤って点火しないように、重機関銃を発砲するために指揮官から許可を得る必要がありました。 現在、デバイスの角度安定化の制御はますます自動化に委ねられています。
係留
係留マスト上の硬式飛行船 ZR-1 シェナンドー
1930 年代の古典的な飛行船だと思われがちです。 ヘリコプターのように垂直に着陸することができますが、実際には、操縦性が不十分であるため、これは完全に風のない場合にのみ可能です（「装置」のセクションを参照）。 実際の状況では、飛行船を着陸させるには、地上の人々が飛行船のさまざまな点から落下したガイドロープ (ロープ) を拾い、適切な地上の物体に結び付ける必要があります。 その後、飛行船を地面に向かって引っ張ることができます。 最も便利で安全な着陸方法（特に大型飛行船の場合）は、特別なマストに係留することです。
ガイドロープは風向きに沿って地面に沿って設置された係留マストの頂上から落下した。 飛行船は風下側からマストに接近し、船首からもガイドロープが投下された。 地上の人々はこれら 2 つの飛行船を接続し、その後飛行船をマストにウィンチし、機首をドッキング ソケットに固定しました。 係留された飛行船は、風見鶏のようにマストの周りを自由に回転できます。 ドッキングユニットはマストに沿って上下に移動できるため、乗客の積み降ろしや乗降のために飛行船を地面に近づけることが可能になりました。
飛行船が艦隊と交信するときは、係留マストを備えた特別な母船が使用されました。
種類
意図的に
飛行船は設計上、軟式、半硬式、硬式の 3 つの主なタイプに分類されます。
軟質および半硬質飛行船では、キャリアガスのシェルは柔らかく、キャリアガスが一定の圧力下で注入された後にのみ必要な形状と相対的な剛性が得られます。 半硬式飛行船は、（原則として）シェルの下部に金属トラス（ほとんどの場合、シェルの全長に沿って）が存在することによって区別されます。 半硬式飛行船の例は飛行船イタリアです。 キールトラスは、鋼製の縦方向のストリンガーで接続された三角形の鋼製フレームで構成されていました。 前部では、横リングで固定された鋼製の管状トラスで構成されるキール トラスに船首の補強材が取り付けられ、後部では船尾の展開がありました。 ナセルはキール トラスの下から吊り下げられ、1 つは制御室と客室を収容し、3 つのエンジン ナセルはエンジンを収容しました。 ソフトタイプの飛行船では、外形の不変性はキャリアガスの過剰な圧力によって達成され、バルーン（空気が送り込まれるシェルの内側にある柔らかい容器）によって常に維持されます。 半硬式飛行船では、（キャリアガスの過剰な圧力に加えて）キールトラスがシェルにさらなる剛性を与えます。
| ...このような柔らかい飛行船の最初の欠点は、天候に応じて飛行船が落下したり、上に向かって突進したりすることです。<...>
風船のない飛行船の 2 番目の欠点は、特に消防車を使用する場合に常に火災の危険があることです。<...> 軟飛行船の 3 番目の欠点は、その体積と形状が常に変化するため、ガスエンベロープにしわや大きな折り目が形成され、その結果、水平方向の制御が不可能になることです。 |
硬式飛行船では、外形の不変性は布地で覆われた金属（あまり一般的ではありませんが木製）フレームによって確保されており、ガスは気密材料で作られた袋（シリンダー）内の硬質フレームの内側にありました。 硬式飛行船には、その設計の特殊性に起因する多くの欠点がありました。たとえば、地上の人の助けなしに準備が整っていない場所に降下することは非常に困難であり、そのような場所に硬式飛行船を駐機させることは原則として終了しました。事故が起きた場合、多少の強度はあっても壊れやすいフレームは風で崩れるのは避けられないため、フレームの修理や個々の部品の交換にはかなりの時間と経験豊富な人材が必要となり、硬式飛行船のコストは非常に高かった。
揚力を得る原理に基づいて
飛行船は次のように分類されます。
- 主に空気静力学的な揚力を使用し、シェルの空気力学的な性質を利用して得られる空気力学的な揚力はほとんど使用しない飛行船。
- ハイブリッド飛行船。
充填ガスによる
シェルフィラーの種類に応じて、飛行船は次のように分類されます。
- 同じ温度および圧力で周囲の空気の密度よりも低い密度のガスをキャリアガスとして使用するガス飛行船。
- 加熱された空気をキャリアガスとして使用する熱飛行船。したがって、その密度はシェルの周囲の空気よりも低いですが、シェル内の温度は大気の温度よりもかなり高くなります。
- 真空飛行船では、シェルが真空にされています（シェル内の希薄な空気）。
- 結合飛行船（いわゆるバラ型気球）。
現在、キャリアガスとしては、比較的高価で浸透力（流動性）が高い不活性ガスのヘリウムが主に使用されています。 以前は、可燃性の水素が使用されていました。
熱風を使用するアイデアは、キャリアガスを大気中に放出せずに飛行船の浮力を調整することです。飛行船を軽くして装置を重くした後、熱風の加熱を停止するだけで十分です。 これらのかなり珍しいデザインの例としては、「サーモプレーン」や研究飛行船「キャノピー グライダー」があります。
飛行船の殻の内部空洞は、気体燃料の輸送にも使用できます。 例えば、グラーフ・ツェッペリン飛行船と他のツェッペリン飛行船との根本的な違いの一つは、エンジンの作動にブローガスを使用していることであり、その密度は空気の密度に近く、発熱量はガソリンよりも大幅に高かった。 これにより、航続距離を大幅に延長することが可能になり、燃料が枯渇しても飛行船の重量を軽くする必要がなくなりました（マイバッハエンジンの燃料消費量は、1 hp/hあたりガソリン - 210 g、オイル - 8 gでした）。エンジンは 1 時間あたり約 115 kg のガソリンを消費しました）。 飛行船の重量測定はキャリアガスの一部を放出することによって行われていましたが、これにより多くの経済的および飛行上の不都合が生じました。 さらに、ブローガスの使用により、ガソリンを使用した多数の重戦車を搭載する場合よりもフレームへの負荷が軽減されました。 ブラウガスは飛行船フレームの下 3 分の 1 にある 12 の区画に配置されており、その容積は 30,000 m3 まで増やすことができました (この場合、水素用に 105,000 − 30,000 = 75,000 m3 が残りました)。 追加燃料としてガソリンが船内に持ち込まれました。
理論的には、殻内の空気密度を変えることによって、つまり必要な量の大気を殻の中に入れたり放出したりすることによって揚力を変える真空飛行船を作ることは可能ですが、実際にはこれは困難です。まだ実装されていません。
古典的な飛行船の長所と短所
空力航空機は、空中での重量を維持するためにエンジン推力の約 3 分の 2 を消費する必要があります。 飛行船は、ガスの揚力によって実質的に「自由」に空中に浮くことができます。 ただし、水素とヘリウムのこの揚力は立方メートルあたりわずか約 1 kg であるため、飛行船のサイズは飛行機やヘリコプターよりも大幅に大きくなります。
飛行船のもう1つの重要な特徴は、一方では、サイズが大きくなるにつれて、より揚力が増し、コスト効率が高くなるということです（体積は皮膚の表面積よりも速く増加します）。 一方、巨大な飛行船は、その運用と修理のために高度に専門化された非常に高価なインフラストラクチャの構築を必要とします。
Cargolifter AG など、現代の大型飛行船を実際に作成しようとする試みは、投資が不十分であったり、作成者がプロジェクトの複雑さを過小評価していたりしたため、これまで成功には至っていませんでした。
利点
欠陥
- 飛行機やヘリコプターに比べて速度が比較的遅く (通常は最大 160 km/h)、操縦性が低い。これは主に、低速飛行時のヘディングチャンネルの空力舵の効率が低いことと、シェルの縦方向の剛性が低いためである。
- 操縦性が低いため着陸が困難。
- 気象条件（特に強風の場合）に依存します。
- 必要な格納庫 (ボートハウス) のサイズは非常に大きく、地上で保管および維持するのは困難です。
- 飛行船、特に大型の飛行船の維持費は比較的高額です。 原則として、現代の小型飛行船には 2 ～ 6 人のいわゆる停泊および発進チームが必要です。 1950 年代と 1960 年代のアメリカ軍の飛行船は、安全に着陸するために約 50 人の水兵の努力を必要としたため、信頼性の高いヘリコプターの出現後、運航から撤退しました。
開発の歴史
最初のフライト
ジャン・バティスト・マリー・シャルル・ムニエは飛行船の発明者と考えられています。 ムニエ飛行船は楕円体の形で作られることになっていた。 制御性は 3 つのプロペラを使用し、80 人の努力によって手動で回転させる必要がありました。 バロネットを使って気球内のガスの体積を変えることで飛行船の飛行高度を調整することができるため、外側の主砲弾と内側の砲弾の2枚の砲弾を提案した。
半世紀以上後にムニエからこれらのアイデアを借用したアンリ・ジファールによって設計された蒸気動力の飛行船は、9月24日に初めて初飛行を行った。 気球の発明日（年）と飛行船の初飛行とのこの違いは、当時の航空機用のエンジンが不足していたことによって説明されます。 次の技術的進歩は 1884 年に起こり、電気モーターを動力源とするフランス軍の飛行船で最初の完全制御の自由飛行が実行されました。 ラ・フランスチャールズ・レナードとアーサー・クレブス。 飛行船の長さは 52 m、体積は 1900 m3 で、8.5 馬力のエンジンを使用して 8 km の距離を 23 分で飛行しました。
ただし、これらのデバイスは寿命が短く、非常に壊れやすいものでした。 内燃機関が出現するまで、定期的な制御飛行は行われませんでした。
ツェッペリン飛行船
サマーガーデン上のツェッペリン
最初のツェッペリン飛行船の建設は、1899 年にフリードリヒスハーフェンのミュンツェル湾のボーデン湖にある水上組立工場で始まりました。 工場の創設者であるフォン・ツェッペリン伯爵が全財産をこのプロジェクトに費やしたが、工場用の土地を借りる十分な資金がなかったため、この工場が湖上で組織された。 実験飛行船「LZ 1」（LZは「Luftschiff Zeppelin」の略）は長さ128メートルで、2つのゴンドラの間で重りを移動させることでバランスを取っていました。 エンジンが2基搭載されていた ダイムラーパワー14.2馬力 (10.6kW)。
ツェッペリンの初飛行は7月2日に行われた。 着陸帯1号は重量バランス機構が故障したため湖に不時着し、飛行時間はわずか18分だった。 装置が修理された後、硬式飛行船技術はその後の飛行でテストに成功し、フランス飛行船ラ・フランスの速度記録（6 m/s）を3 m/s破りましたが、これでも多額の投資を呼び込むには十分ではありませんでした。飛行船の建造。 数年後、伯爵は必要な資金を受け取りました。 彼の飛行船の最初の飛行は、軍事分野での飛行船の使用の見通しを説得力を持って示しました。
ツィオルコフスキーの気球の模型
同時代の多くの人物とは異なり、ツィオルコフスキーは、今日の基準から見ても体積が最大 500,000 m3 に達する、金属外板を備えた剛構造の巨大な飛行船を建造することを提案しました。
ツィオルコフスキーのアイデアの設計研究は、ソ連のディリジブルストロイ（1932年から1940年、1956年に企業はDKBAという名前で復活）の従業員によって30年代に実施され、提案されたコンセプトの妥当性を示しました。 しかし、飛行船を建造することは決して不可能でした。大型飛行船の建設は、多数の事故のため、ソ連だけでなく世界中で大部分が縮小されました。 大型飛行船の概念を復活させるための数多くのプロジェクトにもかかわらず、原則として、それらは依然として設計者の製図板から離れることはありません。
火の洗礼
飛行船を爆撃機として使用するという見通しは、飛行船が爆撃機として使用されるずっと前にヨーロッパで実現されていました。 G. ウェルズは著書『空中戦争』（1908 年）の中で、戦闘飛行船による艦隊と都市全体の破壊について説明しました。
飛行機（爆撃機の役割は軽偵察機によって行われ、そのパイロットはいくつかの小型爆弾を携行していました）とは異なり、飛行船は世界大戦の初期にはすでに恐るべき戦力でした。 最も強力な航空大国は、サンクトペテルブルクに20以上の機器を備えた大規模な「航空公園」を持っていたロシアと、18隻の飛行船を持ったドイツでした。 第二次世界大戦に参加したすべての国の中で、オーストリア・ハンガリー空軍は最も弱い国の一つでした。 第一次世界大戦前夜、オーストリア・ハンガリー空軍に所属していた飛行船はわずか 10 隻でした。 軍用飛行船は主司令部に直接従属していました。 時には前線や軍隊に配属されることもありました。 戦争の初期に、飛行船は飛行船に派遣された参謀将校の指揮の下で戦闘任務を遂行した。 この場合、飛行船の指揮官には当直士官の役割が割り当てられた。 ツェッペリン伯爵とシュッテ・ランツ社の設計ソリューションの成功のおかげで、ドイツはこの分野において世界の他の国々に比べて大きな優位性を有しており、それが正しく使用されれば、特に深層偵察において多大な利益をもたらす可能性がある。 。 ドイツの車両は、時速80〜90 kmの速度で2〜4,000 kmの距離をカバーし、目標に数トンの爆弾を投下できます。 例えば、8月14日、ドイツ飛行船によるアントワープ襲撃の結果、60戸の家屋が完全に破壊され、さらに900戸が被害を受けた。
目標に秘密裏に接近するために、飛行船は雲に覆われた場所を利用しようとしました。 同時に、当時の航行機器は不完全であり、目標に正確に接近するには水面を目視で観察する必要があるため、軍用飛行船の装備には観測ゴンドラ、つまり電話やラジオを備えた目立たないカプセルが含まれていました。飛行船から最長915メートルのケーブルで降ろされた観測者との通信。
飛行船の「黄金時代」
ヒンデンブルクのレストラン
ヒンデンブルクのサロン
第一次世界大戦後も、アメリカ、フランス、イタリア、ドイツなどでさまざまな方式の飛行船の建造が続けられました。 第一次世界大戦と第二次世界大戦の間の数年間は、飛行船技術の大幅な進歩によって特徴づけられました。 大西洋を横断した最初の空気より軽い航空機はイギリスの飛行船 R34 で、1919 年 7 月に乗組員を乗せてスコットランドのイーストロージアンからニューヨークのロングアイランドまで飛行し、その後イギリスのプラムに戻りました。 1924年、ドイツの飛行船LZ 126（米国ではZR-3「ロサンゼルス」と名付けられた）の大西洋横断飛行が行われた。
飛行船時代の衰退
飛行船の時代は 1937 年にドイツの旅客飛行船ヒンデンブルク号がレイクハーストに着陸中に炎上したことで終わったと考えられています。 ヒンデンブルク、以前の飛行船の事故と同様に ウイングド・フット・エクスプレス 1919 年 7 月 21 日のシカゴでの墜落事故は民間人 12 名を殺害し、信頼性の高い航空機としての飛行船の評判に悪影響を及ぼしました。 爆発性ガスが充填されているため、飛行船が炎上したり墜落したりすることはほとんどありませんでしたが、墜落による破壊は当時の航空機に比べてはるかに大きかったです。 飛行船墜落事故に対する国民の反応は飛行機事故とは比較にならないほど大きく、飛行船の活発な運航は中止された。 おそらく、ツェッペリン航空会社が十分なヘリウムを入手できれば、このようなことは起こらなかったでしょう。
K級飛行船
当時、米国は最大のヘリウム埋蔵量を持っていましたが、当時のドイツの会社は米国からのヘリウム供給をほとんど当てにできませんでした。 しかし、公称容積 18,000 m3 および 12,000 m3 の M 級飛行船や K 級飛行船などの野心的な軟飛行船は、第二次世界大戦中、ドイツの潜水艦と戦うように設計された航空機の偵察としてアメリカ海軍によって積極的に使用されました。 。 彼らの任務には、潜水艦を探知するだけでなく、爆雷で攻撃することも含まれていました。 この役割では、それらは非常に効果的であり、信頼性の高いヘリコプターが出現する前に使用されていました。 これらの飛行船は最高時速 128 km の速度に達し、最長 50 時間飛行できました。 最後のクラス K 飛行船 (「K シップ」) である K-43 は、1959 年 3 月に退役しました。 第二次世界大戦で撃墜された唯一の飛行船はアメリカの K-74 で、1943 年 7 月 19 日の夜、水面を航行していた潜水艦 U-134 を攻撃しました（これは規則違反でした）。ボートが沈み始めた場合にのみ攻撃が許可されます）フロリダの北東海岸。 潜水艦が飛行船を発見し、最初に発砲した。 飛行船は操縦者のミスにより爆雷投下に失敗し、数時間後に海に転落、沈没し、乗組員10人のうち1人が溺死した。 第二次世界大戦中、アメリカ海軍は次のタイプの飛行船を使用しました。
- ZMC: 飛行船、金属化シェル付き
- ZNN-G：G型飛行船
- ZNN-J：J型飛行船
- ZNN-L：L型飛行船
- ZNP-K：K型飛行船
- ZNP-M：M型飛行船
- ZNP-N：N型飛行船
- ZPG-3W：哨戒飛行船
- ZR：硬式飛行船
- ZRS：硬式偵察飛行船
ソ連は戦争中に飛行船を1隻だけ使用した。 B-12 飛行船は 1939 年に建造され、1942 年に空挺部隊の訓練と装備の輸送を目的として就役しました。 1945年までに1432回の飛行を行った。 1945 年 2 月 1 日、2 番目のクラス B 飛行船であるポベダ飛行船がソ連で建造され、黒海で掃海艇として使用されました。 1947 年 1 月 21 日に墜落しました。 このクラスの別の飛行船である B-12bis パトリオットは 1947 年に就役し、主に乗組員の訓練、パレード、プロパガンダ イベントに使用されました。
災害
飛行船の製作者は基本的な安全対策を無視し、不活性だが高価で入手困難なヘリウムの代わりに、安全ではないが安価な水素を飛行船に充填した。
「...飛行船が開発され、広く利用されて利益を得ることができる国が、世界に少なくとももう 1 つあります。 これはソビエト連邦であり、そのほとんどが平坦な広大な領土を持っています。 ここ、特にシベリア北部では、ある集落と別の集落を隔てる距離が非常に長い。 これは高速道路や鉄道の建設を複雑にします。 しかし、気象条件は飛行船の飛行には非常に有利です。」
（ウンベルト・ノビレ、イタリアの飛行船設計者、1932年から1935年にかけて国営企業「DIRIZHABLESTROY USSR」を率いた/1956年以降 - FSUE DKBA）。
アメリカ合衆国
現代の半硬式飛行船「ツェッペリン NT」、ドイツ。 このタイプの飛行船は、フリードリヒスハーフェンにあるドイツの会社 Zeppelin Luftschifftechnik GmbH (ZLT) によって 1990 年代から製造されてきました。 これらは容積8225立方メートル、長さ75メートルの飛行船です。 最大容積 200,000 m3 に達した古いツェッペリン飛行船よりも大幅に小型です。 さらに、不燃性のヘリウムのみが充填されています。
CL160 - 空の巨人の飛行失敗
格納庫（長さ360m、幅220m、高さ106m）
格納庫内遊園地「トロピカルアイランズ」
格納庫内部 (左下隅の 3 人に注目してください)
現在は消滅していますが、Cargolifter AG は 1996 年 9 月 1 日にヴィースバーデン (ドイツ) で設立され、重量物や特大貨物の輸送分野でサービスと物流を提供するために設立されました。 このサービスは、大型飛行船 CargoLifter CL160 の作成というアイデアに基づいています。 しかし、この飛行船（体積 550,000 立方メートル、長さ 260 メートル、直径 65 メートル、高さ 82 メートル）は、最大 10,000 km の距離にわたって 160 トンのペイロードを輸送するように設計されており、膨大な量の作業が行われたにもかかわらず、建造されることはありませんでした。この地域。 一方、CL160の生産と運用のために、使用されていない軍用飛行場に格納庫が建設されました。 格納庫 (長さ 360 m、幅 220 m、高さ 106 m) はそれ自体が驚異的な技術であり、現在でもそのような施設としては最大であり、1930 年代のボートハウスのサイズを超えています。
しかし、（旅客機の設計に似た）技術的な問題、限られた財源、そしてイベントの発案者が自給自足に切り替えるまでの期間が短かったため、このプロジェクトはかなり危険なものとなった。株式の売却の結果、プロジェクトを完了するには十分ではありませんでした。 その結果、同社は2002年6月7日、破産を発表し、翌月初めから清算手続きを開始した。 7万人以上の投資家への株式売却で調達した3億ユーロの行方は依然として不透明だ。
芸術における飛行船
映画で
- 多くのアニメ作品、特にスタジオジブリの作品では、航空学に関連する数多くの美的解決策の源として飛行船の「黄金時代」について言及しています。
- 『スカイ キャプテン アンド ザ ワールド オブ トゥモロー』は、キャリー コンラン監督によるディーゼル パンク映画です。
- TVシリーズ『エッジ』。 飛行船は代替世界に欠かせない要素です。
- 映画「サッカーパンチ」では、ベイビードールがルイス機関銃でツェッペリン型飛行船を撃墜します。 弾幕気球も見えます。
- 映画「黄金の羅針盤」では硬式飛行船が主力機体となっている。
- 映画「ラファイエット飛行隊」で
- 映画「レッドバロン」で
- 映画「インディ・ジョーンズと最後の聖戦」で
- 映画『アイアン・スカイ』では、宇宙飛行船が地球を占領するために使用されました。
コンピューターゲームでは
飛行船は、さまざまなジャンルのかなり多くのコンピューター ゲームに登場します。
- コマンド＆コンカー: レッドアラート 3: 飛行船「キーロフ」 (eng. キーロフ飛行船） - 重爆撃機の機能を実行する硬質飛行船。 パイロットは一時的に特殊なロケット エンジンを作動させることができますが、これにより飛行船の完全性が失われます。 爆発物を無制限に供給できる。 落下すると大爆発を起こす。 サメとして様式化されています。
- Civilization IV: Beyond the Sword: 飛行船 - 最初の航空ユニット。ユニットのみを攻撃でき、潜水艦が見え、水上ユニットに 2 倍のダメージを与えます。
- 地球帝国: この飛行船は、第一次世界大戦中の任務の 1 つでドイツ軍によって使用されました。
- コンカドゥへの道 - プラットフォームに座っている小さな丸い飛行船で、敵が現れるとゆっくりと離陸し、ゆっくりと飛行して砲撃します。 飛行船から投下される爆弾は非常に強力です（迫撃砲弾の約 3 倍の威力）。 残念なことに、プラットフォームも飛行船 (ちなみに、ゲーム システム ファイルでは「飛行船」と呼ばれています) も非常に簡単に殺されてしまいます。 飛行船はプラットホームに座っているときに特に脆弱です。迫撃砲からの狙いを定めた攻撃で十分であり、飛行船はプラットホームから落下します。 強度が低いからこそ、飛行船を備えた航空機プラットフォームは安価で、すぐに基地に建てられるのです。
- Arcanum: Of Steamworks and Magick Obscura ゲームは、カラドンからタラントへ飛行中の飛行船の落下から始まります。 飛行船は、アルカナムの世界ではまだ知られていない航空機で武装した半鬼によって撃墜されました。
- Syberia は、スチームパンクのスタイルで作られた、クエスト ジャンルのコンピューター ゲームおよびビデオ ゲームです。 アララバードへは、宇宙基地で利用できる自動飛行船を使用して行くことができます。 しかし飛行船は発進しない。 ケイトはシャロフに飛行船の打ち上げ方を説明してほしいと頼む。 宇宙飛行士は同意しますが、ケイトが彼の夢を叶えるという条件で、ハンス・フォラルベルクのインスタレーションで彼を宇宙に送ることになります。 ケイトはロケットランチャーの起動に成功する。 ロケットの打ち上げの前に、シャロフは彼女に飛行船の打ち上げ方を教えます。
- World of WarCraft - 飛行船は、異なる種族の首都間や大陸間の主要な交通手段の 1 つです。
- 妨害者 - ドイツのツェッペリン飛行船がパリ上空を飛行
- ファイナルファンタジー - シリーズのほとんどのゲームには少なくとも 1 機の飛行船が登場し、ゲームの終盤に向けてヒーローたちの移動手段として機能します。 シリーズの一部のゲームにのみ飛行船が存在しませんでした (たとえば、シリーズの最も未来的な部分の 1 つであるファイナルファンタジー VIII では、飛行船の代わりにスペースプレーンがありました)。
- Fallout Tactics - ゲームでは、戦前、キャンペーンが行われる地域に数隻の飛行船が墜落し、生存者もいた可能性があると述べられています。 オセロラのミッションで、焼け落ちた飛行船の近くで生存者の一人を発見しました。
郵趣で
天文学において
小惑星 (700) オーラヴィクトリックスは、最初の硬式飛行船「シュッテ・ランツ」にちなんで命名されました （英語）ロシア ラテン語から翻訳されたもので、「風に対する勝利」を意味します。 この小惑星は 1910 年に発見され、1911 年に初めて飛行船が飛行したことにちなんで命名されました。
- 1916年3月、ドイツのツェッペリン飛行隊は、ドイツ国民に寄りかかるヴィルヘルム皇帝とラスプーチンのペニスに寄りかかる皇帝ニコライ2世を描いた猥褻な風刺画をロシアの塹壕上にばら撒いた。
- 102階建て開業当初
飛行船（フランス語のディリガーから - 「制御する」）は自走式の船です。その歴史とこの航空機を自分で組み立てる方法については、記事の後半で説明します。
デザイン要素
飛行船には主に 3 つのタイプがあります: 軟式、半硬式、硬式です。 これらはすべて、次の 4 つの主要な部分で構成されています。
- 空気よりも密度が低いガスが充填された葉巻型の殻または風船。
- 船殻の下に吊り下げられ、乗組員や乗客の輸送に使用されるキャビンまたはゴンドラ。
- プロペラを駆動するエンジン。
- 飛行船の誘導に役立つ水平方向と垂直方向の舵。
軟飛行船とは何ですか？ ロープでキャビンが取り付けられた熱気球です。 ガスが抜けると殻の形が崩れてしまいます。
半硬式飛行船（記事に掲載されている写真）も、その形状を維持するために内圧に依存していますが、気球の基部に沿って縦方向に伸びて客室を支える構造用金属フィンも備えています。
硬式飛行船は、軽量のアルミニウム合金のフレームを布で覆ったものです。 気密性はありません。 この構造の内部にはいくつかの風船があり、それぞれに個別にガスを充填できます。 このタイプの航空機は、シリンダーの充填度に関係なく、その形状を保持します。
どのようなガスが使用されていますか?
通常、飛行船を持ち上げるには水素とヘリウムが使用されます。 水素は既知のガスの中で最も軽いため、高い輸送能力を持っています。 しかし、可燃性が高く、多くの死亡事故の原因となっています。 ヘリウムはそれほど軽くはありませんが、燃えないため安全です。
創作の歴史
最初に成功した飛行船は、1852 年にフランスでアンリ ジファールによって建造されました。 彼は、3 馬力の出力を発生できる 160 キログラムの蒸気エンジンを作成しました。 これは、大型プロペラを毎分 110 回転の速度で駆動するのに十分な速度でした。 発電所の重量を増やすために、彼は44メートルのシリンダーに水素を満たし、パリの競馬場から時速10キロで飛行し、約30キロの距離を飛行した。
1872 年、ドイツの技術者パウル ヘンラインは、シリンダーからのガスを燃料とする内燃エンジンを初めて飛行船に設置して使用しました。
1883 年、フランス人のアルバートとガストン ティサンディエは、電気モーターを動力とする気球の飛行に初めて成功しました。
アルミニウム板で作られた船体を持つ最初の硬式飛行船は、1897 年にドイツで建造されました。
ブラジル出身でパリに住んでいたアルベルト・サントス＝デュモンは、1898 年から 1905 年にかけて内燃機関を搭載した一連の 14 隻の柔軟な飛行船で数々の記録を打ち立てました。
フォン・ツェッペリン伯爵
動力付き硬質気球の操縦者で最も成功したのは、1900 年に最初の LZ-1 を建造したドイツ人のフェルディナンド グラフ フォン ツェッペリンでしょう? ルフトシフ ツェッペリン、またはツェッペリン航空機は、長さ 128 m、直径 11.6 m の技術的に洗練された船で、16 個の横リングで接続された 24 本の縦梁からなるアルミニウム フレームで作られ、出力 16 の 2 基のエンジンで駆動されました。 l. と。
航空機は最大時速32キロメートルの速度に達する可能性がある。 グラフは第一次世界大戦中に設計の改良を続け、彼の飛行船 (ツェッペリンと呼ばれる) の多くがパリとロンドンの爆撃に使用されました。 このタイプの航空機は、第二次世界大戦中に連合国でも主に対潜哨戒に使用されました。
1920 年代から 1930 年代にかけて、ヨーロッパと米国で飛行船の建造が続けられました。 1919 年 7 月、イギリスの R-34 は 2 回の大西洋横断飛行を行いました。
北極点の征服
1926年、イタリアの半硬式飛行船（写真は記事内に提供）「ノルウェー号」がロアルド・アムンセン、リンカーン・エルズワース、ウンベルト・ノビレ将軍によって北極点探検に成功した。 次の遠征は、別の遠征でしたが、ウンベルト・ノビレが率いました。
彼は合計5回の飛行を計画していたが、1924年に建造された飛行船は1928年に墜落した。極地探検家帰還作戦には49日以上かかり、その間にアムンセンを含む9人の救助隊員が死亡した。
1924 年の飛行船の名前は何ですか? ローマのウンベルト・ノービレの設計と工場に従って製造された 4 番目の N シリーズは、「Italy」と名付けられました。
全盛期
1928 年、ドイツの飛行士フーゴ エッケナーはグラーフ ツェッペリン飛行船を建造しました。 9 年後に退役するまでに、144 回の大洋横断を含む 590 回の航海を完了しました。 1936 年、ドイツはヒンデンブルク号による大西洋横断定期旅客サービスを開始しました。
これらの成果にもかかわらず、世界の飛行船は、コストが高く、速度が遅く、荒天に弱いため、1930 年代後半に事実上製造されなくなりました。 さらに、1937 年の水素を充填したヒンデンブルク号の爆発など、一連の災害が 30 年代から 40 年代の航空機製造の進歩と重なって起こりました。 このタイプの輸送手段は商業的に廃止されました。
技術の進歩
多くの初期の飛行船のガスシリンダーは、牛の腸を叩いて引き伸ばした、いわゆる「黄金の皮」で作られていました。 1 台の飛行機械を作るのに 25 万頭の牛が必要でした。
第一次世界大戦中、ドイツとその同盟国はイギリス爆撃に使用された飛行船を作るのに十分な材料を確保するためにソーセージの生産を中止した。 アメリカの商人チャールズ・グッドイヤーによる 1839 年の加硫ゴムの発明を含む織物技術の進歩は、飛行船建造における革新の爆発を引き起こしました。 1930 年代初頭、アメリカ海軍は 2 隻の「空飛ぶ空母」、アクロンとメイコンを建造し、その船体が開いて F9C スパローホーク戦闘機の艦隊を放出しました。 船は嵐に見舞われ、戦闘能力を証明する時間がないまま墜落した。
飛行時間の世界記録は、1937 年にソ連の V6 オソアビアヒム気球によって樹立されました。 同機は130時間27分間滞空した。 飛行船の飛行中に訪問する都市は、ニジニ・ノヴゴロド、ベロゼルスク、ロストフ、クルスク、ヴォロネジ、ペンザ、ドルゴプルドニ、ノヴゴロドです。
サンセットバルーン
そして飛行船は消えた。 そこで、1937 年 5 月 6 日、ヒンデンブルク号がニュージャージー州レイクハースト上空で爆発し、乗客と乗員 36 名が火の玉で死亡しました。 この悲劇はフィルムに記録され、ドイツの飛行船が爆発する様子が世界に公開されました。
水素とは何か、そしてそれがどれほど危険であるかが誰の目にも明らかになり、このガスが入った容器の下で人々が快適に移動できるという考えは即座に受け入れられなくなりました。 このタイプの最新の航空機は、可燃性のないヘリウムのみを使用します。 パンアメリカン航空の高速「飛行ボート」などの飛行機は、ますます人気があり、経済的になってきました。
このタイプの航空機の設計に携わる現代の技術者たちは、1999年に「Airship Technology」と呼ばれる飛行船の作り方に関する論文集が出版されるまで、手に入る教科書はCharles Burgessの「Aircraft Design」という本だけだったと嘆いています。 1927年に出版
現代の発展
最終的に、飛行船の設計者は乗客を運ぶという考えを放棄し、現在鉄道、道路、船舶によって効率的に処理されておらず、多くの地域で実現不可能な貨物輸送に努力を集中しました。
このようなプロジェクトの最初のいくつかは勢いを増しています。 70年代、元米海軍戦闘機パイロットがニュージャージー州でエアレオン26と呼ばれるデルタ型船の試験を行ったが、ミラー氏は最初の試験飛行で資金を使い果たした。 貨物航空機の試作には莫大な資本投資が必要であり、十分な買い手候補がいませんでした。
ドイツでは、Cargolifter A.G. が長さ 300 メートルを超える世界最大の自立式建物を建設するまでに至り、その中でヘリウム半硬質貨物飛行船の建造を計画しました。 この航空分野のパイオニアであることが何を意味するかは、2002 年に同社が技術的な困難と限られた資金に直面して破産を申請したときに明らかになりました。 ベルリン近郊にあったこの格納庫は、後にヨーロッパ最大の屋内ウォーターパーク、トロピカル・アイランドに生まれ変わりました。
チャンピオンシップを目指して
新世代の設計技術者たちは、政府や民間の多額の投資によって支援されている者もおり、新技術や新材料が入手可能であれば、社会は飛行船の建造から恩恵を受けることができると確信している。 昨年 3 月、米国下院はこの種の航空輸送に特化した会議を開催しました。その目的は、開発のプロセスを加速することでした。
航空宇宙大手のボーイングとノースロップ・グラマンは近年、飛行船を開発している。 ロシア、ブラジル、中国は独自のプロトタイプを構築、または開発中です。 カナダは、ヘリウムを充填した翼の上部にソーラーパネルを設置した、爆破されたステルス爆撃機のようなソーラーシップを含む、いくつかの航空機の設計を作成した。 誰もが、数十億ドル単位で測定されるトラック輸送市場で先頭に立って独占しようと競争しています。 現在最も注目を集めているプロジェクトは次の 3 つです。
- 英国エアランダー 10、ハイブリッド エア ビークルズ社製 - 現在世界最大の飛行船。
- LMH-1、ロッキード・マーティン。
- Aeroscraft は、ウクライナ移民の Igor Pasternak によって設立された世界的なエロス社です。
DIYラジコン風船
このタイプの航空機の製造中に発生する問題を評価するために、子供用の飛行船を組み立てることができます。 市販されているどのモデルよりも小さく、安定性と操作性の最高の組み合わせを備えています。
ミニチュア飛行船を作成するには、次の材料が必要です。
- 2.5g以下の小型モーターを3個搭載。
- 最大 2 g のマイクロレシーバー (たとえば、DelTang Rx33 は、他の部品とともに、Micron Radio Control、Aether Sciences RC、または Plantraco などの専門オンライン ストアから購入できます)、単一のリチウム ポリマー セルによって駆動されます。 モーターと受信機のコネクターに互換性があることを確認してください。互換性がない場合は、はんだ付けが必要になります。
- 3チャンネル以上の互換送信機。
- 容量 70 ～ 140 mAh の LiPo バッテリーと適切な充電器。 総重量を 10 g 未満に抑えるには、最大 2.5 g のバッテリーが必要です。バッテリー容量が大きいため、飛行時間が長くなります。125 mAh を使用すると、30 分の飛行時間を簡単に達成できます。
- バッテリーと受信機を接続するワイヤー。
- 3 つの小さなプロペラ。
- カーボンロッド (1 mm)、長さ 30 cm。
- 10 x 10 cmのデプロン片。
- セロハン、テープ、瞬間接着剤、ハサミ。
ヘリウムが充填されたラテックス風船を購入する必要があります。 標準的なもの、または少なくとも 10 g の耐荷重を持つその他のものが適しています。必要な重量を達成するには、バラストが追加されます。バラストはヘリウム漏れとともに除去されます。
コンポーネントはテープを使用してロッドに取り付けられます。 フロントモーターは前進に使用され、リアモーターは垂直に取り付けられています。 3 番目のエンジンは重心に位置し、下向きに配置されています。 プロペラは反対側に取り付けられており、飛行船を上に押し上げることができます。 モーターは瞬間接着剤で接着する必要があります。
プロペラはほとんど揚力を与えず、テールローターは強力すぎるため、テールスタビライザーを取り付けることで、前進運動が大幅に改善されます。 デプロン製でテープで貼り付けることも可能です。
前方への動きはわずかな上昇によって補われる必要があります。
さらに、キーホルダーに使用されるような安価なカメラを飛行船に取り付けることができます。
