hauptkull (hauptkull) wrote in aerostatique,
hauptkull
hauptkull
aerostatique

Category:

Несколько слов в защиту водорода

Прошло уже около 70 лет, с тех пор как водород перестал применяться для наполнения дирижаблей. Первый печальный опыт воспламенения и гибели больших водородных дирижаблей отбил у конструкторов воздухоплавательной техники в наши дни желание применять водород как несущий газ. Однако, и гелий не стал панацеей. Возможно, кто-то не согласится со мной, но применение гелия уничтожило само понятие «дирижабль». Необходимость в тотальной экономии чрезвычайно дорогого и редкого газа, принуждает отказаться от классической схемы дирижабля с нулевой и положительной плавучестью в полёте. Современные конструкторы проектируют комбинированные аппараты, которые явно уступают классическому дирижаблю по всем параметрам.

Так, допустим микст – аппарат, только около двух третей подъёмной силы которого создаётся несущим газом, а одна треть – за счёт аэродинамической подъёмной силы (отмечу, что не всегда так, возможны варианты) корпуса имеет ряд недостатков, сказывающихся как на его экономичности, так и на безопасности. Для создания большой динамической подъёмной силы требуется развить большую скорость. При том, что существенное аэродинамическое сопротивление огромного корпуса такого аппарата никто не отменял, потребуется существенно большая мощность двигателей, чем для классического дирижабля такого же объёма. С точки зрения безопасности полёта, такой аппарат окажется чрезвычайно зависимым от исправности его силовой установки. Отказ двигателей, может привести к тяжёлой катастрофе. Кроме того, следует не забывать, что в управлении огромный аппарат чрезвычайно тяжёл, и инертен. Из практики пилотирования больших дирижаблей известно, что порой только экстренная остановка движения аппарата может спасти его от тяжёлой аварии. Однако микст лишён такой возможности. Остановка для него грозит не менее тяжёлой аварией, чем столкновение с препятствием.

Несколько в более выгодном положении находятся с этой точки зрения так называемые вертостаты – газонаполненные аппараты, также существенно тяжелее воздуха. Полётная подъёмная сила у таких аппаратов создаётся вертикально расположенными вертолётными винтами. Такой аппарат способен к остановке, зависанию, движению задним ходом. Однако и у него есть недостатки. Применение многочисленных газотурбинных вертолётных двигателей делает его чрезвычайно неэкономичным по топливу, что вкупе с заполнением дорогим гелием и проблемами с обслуживанием и хранением, присущими как классическим дирижаблям, так и рассматриваемым комбинированным аэростатическим летательным аппаратам, делает весьма спорным вопрос о его преимуществах перед обычным вертолётом. Говорить о фатальности отказа силовой установки для такого аппарата, думаю, не стоит.

Что же делать? Может быть, не стоит отбрасывать столь решительно вариант использования водорода в качестве несущего газа? Давайте вдумчиво рассмотрим вопрос.

Начну с того, что я признаю бесспорным тот факт, что водород огнеопасен. Я не отрицаю и того, что заполненный гелием аппарат намного безопаснее.

Но! Огнеопасен и взрывоопасен – это вовсе не значит, что взрывается при малейшей возможности. Не следует забывать о том, что в практике воздухоплавания не было случаев самопроизвольного воспламенения водорода. Всегда имелась какая-то причина и всегда эта причина была устранима. В одних случаях это была ошибка конструкции (взрыв LZ-18, гибель дирижабля “Pax”), в других последствие нарушения целостности корпуса (R-38, LZ-114), в третьих, последствие столкновения с землёй (R-101, T-34, СССР В-6), в четвёртых, это происходило из-за преступной халатности при хранении в эллинге (R-27). Катастрофу LZ-129 можно отнести как к конструктивным недостаткам (электризуемость внешней обшивки), так и к преднамеренной диверсии. Однако повторюсь – всегда была логически объяснимая причина. Просто так водород никогда не воспламенялся, оставим эти утверждения на совести журналистов и дилетантов, (к сожалению, зачастую первые они же вторые).

Многие скажут – при столкновении с землёй высотка вероятность воспламенения. Правда, высока. Но, если рассмотреть многочисленные случаи столкновения военных дирижаблей кайзеровской Германии с землёй (армейские LZ-74, LZ-86, грубая посадка Z-XII, морского L-55 и др.), а также столкновение с холмом R-34 то увидим, что воспламенения не происходило. Всего за всю историю воздухоплавания известно три случая воспламенения от столкновения с землей – R-101, T-34 и В-6. Из них воспламенение T-34 произошло ввиду объективной причины – столкновение с линией электропередачи. Думаю в таком случае для гелиевого дирижабля также тяжело избежать топливного пожара.

Кроме того, не лишним будет отметить, что столкновение с землёй никак не укладывается в рамки нормальной лётной эксплуатации дирижабля. Это так, к слову. То же самое можно сказать и о разрушении в воздухе.

Однако, кроме надуманных, есть, безусловно, и реальные проблемы. Так просачивание водорода через обшивку газовых отсеков во внутренние помещения жёсткого дирижабля может привести к образованию гремучей смеси в пространстве между баллонами и внешней обшивкой. И это уже серьёзно. Но избежать этого можно. И здесь я хочу представить Обществу своё видение решения данной проблемы.

Обратимся к рисунку, на котором представлен проект водородно-азотной газовой системы жёсткого дирижабля. На рисунке изображён цилиндрический газовый баллон жёсткого дирижабля. Баллон содержит две оболочки. Полость между ними имеет внутри радиальные диафрагмы, делящие её на восемь отсеков. Отсеки заполняются инертным газом – азотом. Внутренний цилиндрический баллон заполнен водородом и посредством шахт и клапанов сообщается с атмосферой. Таким образом, отсек с водородом со всех сторон окружён инертным газом, который не даст водороду смешиваться с воздухом.  Плотность азота – 1,25 кг/м3 – несколько меньше чем у воздуха, но грубо можно считать, что заполнение полости газообразным азотом равнозначно её заполнению воздухом. Однако при этом исключается образование гремучей смеси во внутренних помещениях дирижабля.

Целесообразность применения именно азота могу объяснить, во-первых, его сравнительной инертностью, во-вторых – его дешевизной, в третьих – лёгкостью получения. Не исключено, что азотодобывающая станция может быть размещена на борту самого дирижабля и тогда возможно будет в полёте продувать полости между оболочками газовых отсеков, а также продувать азотом газовые шахты после выпуска водорода через клапаны. Возможен также вариант проточной системы, когда азот не просто содержится в отсеках, а циркулирует в них и очищается специальной установкой от водорода.

Преимущества системы:

1. Дешевизна. Известно, что водород в десятки раз дешевле гелия, а азот ещё дешевле, чем водород.

2. Возможность использования классической системы балластировки – сброса балласта и выпуска газа через клапаны.

3. Обеспечение надёжной инертной атмосферы вокруг пожароопасного водорода.

Недостатки:

1. Большая по сравнению с гелием пожароопасность дирижабля с такой системой, ввиду сохраняющейся (пусть и значительно сниженной) вероятности возникновения водородного пожара.

2. Большая по сравнению с гелиевым одинарным баллоном масса оболочки отсека и сложность его изготовления.

 

Предполагаю, что у моего проекта могут быть недостатки, которые я не учёл. Жду конструктивной критики. Однако прежде чем закончить хочу дополнительно остановиться на некоторых небезынтересных вещах.

Гелия в природе Земли очень мало. В основном он добывается как сопутствующий газ вместе с природным. Сроки истощения запасов природного газа определяются не столь отдалённым будущим. Что будем делать, когда гелия не станет. Опять сворачивать воздухоплавание? Не лучше ли искать решение проблемы уже сейчас, тем более что и в наши дни оно может существенно облегчить жизнь.

Создание инертной атмосферы вокруг баллонов с водородом, применение системы контроля за составом воздуха в помещениях дирижабля (газоанализаторы на водород в помещениях дирижабля), новых гораздо более непроницаемых плёнок для изготовления баллонов, могут снизить вероятность фатальной аварии до незначительной. А выгоды от применения водорода очевидны. Я в этом уверен.

 

Владимир Притыкин aka Капитан Кулль.

 

Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 16 comments