Сайт посвящен А.Н. Крылову - Одна из главных причин гибели дирижаблей

1. В начале августа 1921 г. погиб, маневрируя над Гуллем, английский дирижабль К-38. Мне пришлось быть в Гулле примерно через неделю после этого для осмотра предложенных для продажи пароходов. Пароходы эти стояли в (Queen Alexandra Docks и при поездке как туда, так и обратно я имел случай беседовать с клерком брокерской конторы, продававшей пароходы.

Клерк оказался толковым молодым моряком, плававшим всю войну старшим штурманом на тральщиках и истребителях подводных лодок.

На мой вопрос, видел ли он гибель К-38 и как она произошла, он мне рассказал, что как раз в это время в конторе был перерыв для чая и он, стоя на улице, следил за маневрами воздушного корабля, пролетавшего почти прямо над конторой, на высоте около 1500 фут., так что все было отчетливо видно. Корабль шел, как потом выяснилось, со скоростью около 50 англ. миль в час, и, положив руля, начал описывать циркуляцию в горизонтальной плоскости; циркуляция эта становилась все более и более крутой; вдруг дирижабль в горизонтальной плоскости сложился пополам, переломился на две части и рухнул в реку Гумбер.

На мой вопрос, каков примерно был диаметр циркуляции, я получил ответ: «Диаметр циркуляции был очень мал, едва ли более трех длин дирижабля».

Тогда мне стало совершенно ясно: с воздушным кораблем К-38 произошло то же самое, что происходило в 1903 г. при испытаниях броненосца «Александр III».

Этот броненосец производил на мерной миле близ Кронштадта ходовые испытания механизмов; одновременно испытывали и скорострельную артиллерию, так что пушечные порта батареи были открыты. Когда после первого пробега полным ходом положили руля, чтобы привести корабль на обратный курс, он стал описывать циркуляцию, которая становилась все более и более крутой, сильно кренясь вместе с тем. Крен достиг 12°, до нижнего косяка портов оставалось всего 1½ дюйма, и лишь благодаря тому, что был мертвый штиль и вода в порта не захлестнула, корабль не опрокинулся.

Мне пришлось затем производить систематическое исследование этого корабля (понятно, имея порта батареи закрытыми, чтобы корабль никакой опасности не подвергался) для выяснения причины его рыскания на курсе и плохой управляемости.

Дело оказалось весьма простым. На кораблях этого типа, чтобы достигнуть лучшей поворотливости, в кормовом дейдвуде, было вырезано треугольное отверстие площадью около 150 кв. фут. (15 м2). Поворотливость оказалась чрезмерною, корабль не только стал рысклив, но, что еще гораздо хуже, на повороте при большом ходе перестал повиноваться рулю.

2. Чтобы дальнейшее стало ясным, необходимо в немногих словах указать, как происходит движение корабля на повороте. Для простоты я ограничусь лишь тем периодом, когда движение уже установилось (примерно после того, как корабль повернул на 75–90° от первоначального своего курса). Центр тяжести корабля G описывает при этом круг, двигаясь по нему равномерно, и корабль равномерно вращается около вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести, так что его диаметральная плоскость GD составляет постоянный угол DGT, с касательной GT к траектории центра тяжести корабля. Этот угол называется углом дрейфа, величина его обыкновенно около 5–10°.

При таком движении с дрейфом сопротивление воды не только не направлено по диаметральной плоскости, но имеет весьма большую поперечную слагающую R. На корабль действуют, кроме сопротивления воды, еще следующие силы: а) движущая сила винта или винтов, направленная по диаметральной плоскости; б) давление на руль. Так как центр тяжести корабля движется равномерно по кругу, то все эти силы приводятся к одной равнодействующей, направленной к центру О этого круга. По малости угла дрейфа эта сила практически равна боковой или поперечной слагающей сопротивления воды и весьма велика по сравнению с прочими силами, действующими на корабль, во много раз превышая как давление на руль, так и упорное давление винтов.

Возьмем описываемый случай броненосца «Александр III». Давление на руль, положенный на борт (35°) при полном ходе этого корабля (16 узлов на циркуляции), составляло 50 т. Машины корабля развивали около 12 000 инд. сил, практический валовой коэффициент полезного действия около 50%, значит, упорное давление при скорости 16 узлов, т. е. 8 м в секунду, составит около 60 т. Вес корабля 14 000 т, радиус циркуляции 180 м, значит

Сопоставляя эти величины действующих на корабль во время поворота сил, видим, что если точка приложения K силы сопротивления воды, действующего на корабль при повороте, будет лежать далеко впереди центра тяжести корабля, то эта сила дает такой вращающий момент, что вначале он превышает момент сопротивления воды вращательному движению корабля и угол дрейфа будет увеличиваться; при этом будет увеличиваться и боковая слагающая R, точка же ее приложения K, при увеличении угла дрейфа, отходит к корме, приближаясь к точке G, — угол дрейфа будет увеличиваться, пока не наступит динамическое равновесие.

Таким образом, на таком корабле угол дрейфа будет происходить не только вследствие того, что положен руль, а и при всяком случайном отклонении корабля от курса, даже при руле, поставленном прямо.

Так, на броненосце «Александр III», если держать руль прямо, то корабль, случайно отклонившись от курса, быстро приобретал значительный угол дрейфа, и если продолжать держать руль прямо, то он описывал практически такую же циркуляцию диаметром около трех длин, как и при руле, положенном на борт. Вместе с тем, после того как корабль совершал около четверти оборота, угол дрейфа становился уже столь большим, что привести корабль на курс, действуя только рулем, было невозможно, а надо было уменьшать ход или стопорить одну из машин. Точно так же, если на прямом курсе слегка положить руль и вовремя не одержать, то корабль увеличивал свой угол дрейфа, а затем уже, действуя только рулем, его привести на прямой курс было невозможно.

Все эти недостатки исчезли после того, как вырез в кормовом дейдвуде заделали деревянными чаками.

3. На дирижабле роль кормового дейдвуда корабля играет кормовое оперение: если оно недостаточно и не компенсирует значительной остроты кормовых обводов (кормовые обводы делают острее носовых для уменьшения сопротивления воздуха), то на таком дирижабле будут происходить явления, подобные тому, что было на броненосце «Александр III».

Случайное рыскание или надобность изменить курс заставляют положить руля, а затем, если руль вовремя не отвести и корабль не одержать, то он может выйти из управления рулем, угол дрейфа получит чрезмерную величину, силы бокового сопротивления вызовут значительные изгибающие моменты, которые, будучи для броненосца безвредными, переломят дирижабль, как это и было с R-38.

Совершенно так же в том же 1921 г. или в начале 1922 г. погиб американский дирижабль (название его не помню, — кажется, «Rome»), переломившись в вертикальной плоскости.

Насколько известно, в 1916 г. погиб при испытаниях, также переломившись в воздухе, один из цеппелинов, по-видимому перестав слушаться руля.

Дирижабль R-101, недавно погибший, также рыскнул в вертикальной плоскости (клюнул носом), рулем одержать не поспели, он ударился о грунт и погиб.

4. Если сравнить продольное сечение цеппелинов и английских дирижаблей, то даже по картинкам видно, что на цеппелинах кормовое образование сравнительно полнее и кормовое оперение более развито.

Видимо, для немцев урок 1916 г. не прошел даром, они учитывают должным образом необходимость балансировки боковых сил сопротивления на повороте, чтобы не допускать чрезмерного угла дрейфа, и предпочитают обеспечить безопасность за счет некоторого увеличения диаметра циркуляции.

Я не вдаюсь в математическую теорию описанного явления и в подробные расчеты, все они основаны на ряде более или менее произвольных допущений; наиболее надежный путь — испытание модели не только в трубе, но, для поворотливости, и на карусельном приборе.