Техника - молодёжи 1935-01, страница 79

Тепловые шары

В 1670 г. ученый монах Лана предложил проект воздушного корабля на металлических шарах, из которых предварительно выкачен воздух. Принцип этот в его ЧИ; стом виде был правильный. Но. практически проект, конечно, был не реальным. Пустотные шары Лана должны были неизбежно расплющиваться атмосферным давлением.

Лет 50 после этого другой монах — Жозеф Гальен — придумал еще один способ путешествия в воздухе. Если монах Лана хотел получить подъемную силу за счет полной пустотности в своих шарах, тд Гальен предложил половинчатое решение: в громадной оболочке должен оставаться воздух, но наполовину разреженный против нормального.

Он предлагал сделать оболочку высотой «в гору средних размеров» и с основанием «больше всего города Авиньона» (родина авто, ра). При таких размерах воздушный корабль должен был подни. мать 4 млн. пассажиров и еще грузы, которых должно быть по весу в несколько раз больше, чем людей. f

^ Гальен предлагал наполнять обо-

"^лечку разреженным воздухом, взятым с высоких гор.

Сама мысль использовать для подъема разреженный воздух была правильной, но Гальен не учеЛ того, что этот воздух неизбежно потеряет свою разреженность, а значит, и подъемную силу, как только он окажется в атмосферных условиях, у поверхности земли.

Реальным может быть только такой воздушный корабль, оболочка которого содержит в себе какой-либо разреженный газ (не исключая и воздуха), но внутреннее давление этого газа должно быть не ниже наружного атмосферного давления.

В 1783 г. братья Монгольфьер проделали во Франции серию бессмертных опытов по подъему в воздух шаровых оболэчек, наполненных дымом от сжигания шерсти, смешанной с соломой. Эти опыты увенчались воздушным путешествием двух человек, которые смело доверили свою жизнь изобретенному «аэростатическому ядру», наполненному «монгольфьеро-вым газом».

В первое время думали, что сила, которая гонит шары-монгольфьеры вверх, образуется будто о г смешения продуктов сгорания шер-гти («начала животного») с дымом от соломы («началом растительным). Думали, что от соединения этих двух «начал» получается электричество, ну, а от последнего ожидали тогда всего.

Опровергнуть этот предрассудок удалось не сразу. Это сделал в следующем году физик Соссюр. Не прибегая ни к соломе, ни к шерсти, ни к какому другому «началу», он заставил подняться на воздух бумажную оболочку в виде мяча только тем, что ввел внутрь ее через отверстие снизу железную полоску, сильно нагретую. Этим он бесспорно доказал, что подъем происходит от нагретого внутри воздуха. Воздух этот находится в разреженном состоянии, но давление его равно атмосферному давлению снаружи. Благодаря этому шары-монгольфьеры и могли подняться в воздух.

Возник другой вопрос: как высоко могут подниматься воздушные шары?

Один ученый того времени дал блестящий ответ на этот вопрос: шар может подниматься как угодно высоко, если при наличии начальной подъемной силы будут соблюдены два условия: во-первых, шар не должен терять ни одной капли своего подъемного газа и, во-вторых, оболочка шара должна при этом беспрепятственно расширяться под действием газа внутри.

В верхних слоях атмосферы плотность воздуха уменьшается. По мере подъема шара газ внутри его мягкой оболочки расширяется, и плотность его уменьшается в той же степени, как и плотность наружного воздуха. Поэтому соотношение между плотностями воздуха и газа в оболочке будет оставаться ра любой высоте все время таким же, каким оно было и у земной поверхности, если только оболочка не будет задерживать расширения газа изнутри. Стало быть, шар будет все время сохранять свою начальную подъемную силу.

Можно ли выполнить эти два условия на практике? Ведь если они выполнимы, то овладение стратосферой, даже ее высших слоев, не должно представлять особых трудностей.

В известных пределах это, конечно, возможно. Впервые в стратосферу мы проникли именно таким путем. Бралась очень прочная и сильно растяжимая резина. Из нее выделывали шаровые оболочки, которые наполняли водородом. Затем эти баллоны, или, как их называют, шары-зонды наглухо завязывались и пускались на свободу. Конечно, такие шары поднимали только метеорологические приборы. Но они залетали нз высоты до 30, 35 и более километров.

Воздушный шар — монгольфьер.

В пределах такого потолка выполняются оба указанных выше условия: газ не теряется (практически), а оболочка легко растягивается, во много раз увеличивая объем шара. Но в конце концов, конечно, наступает момент, когда резина сдает, лопается, и тогда поднятые приборы летят вниз (для замедления падения применяются специальные меры).

Годится ли этот способ для подъема в стратосферу людей?

Вопрос может найти решение не только в плоскости одной аэростатики, но и в плоскости технологии материалов: найдется ли подходящий резиновый материал для оболочки? В современных стратостатах, как и в обычных воздушных шарах, эта задача решается тем, что в них применяется нерас-стягивающаяся оболочка с так называемым апендиксом, т. е. рукавом-отростком внизу баллона, через который газ свободно выходит наружу. Такая оболочка заполняется газом у земли, как известно, лишь примерно на одну десятую или одну двенадцатую часть свое, го объема. Полную форму она приобретает на своем статическом потолке (20—22 км). Выше стратостат может пойти лишь за счет сбрасывания балласта, с выпуском через апендикс излишков газа. Но в этом способе есть один недостаток: с увеличением высоты надо увеличивать и объем оболочки, а это весьма утяжеляет всю систему и осложняет конструкцию.

Итак, перед современной техникой можно поставить другое решение вопроса: создать такой материал, достаточно прочный и легкий, который позволил бы увеличивать объем сделанной из него оболочки в 15—20 раз. Требование это не чрезмерное: чтобы увеличи-чить объем даже в 27 раз, доста

А