В части 1 мы поговорили про дирижабли с позиции качества (в аэродинамическом и, что более обще, в транспортном смысле). Но для сравнения рассмотрели самый маленький, одноместный виртуальный дирижабль на 200 м3 объема и, соответственно, взлетной массой примерно в 200 кг. Это очень маленький аппаратик - скорее большая модель. Почему такой и зачем рассматривается - про это в одной из следующих частей.
Конечно, привлекать понятие качества для анализа наземных транспортных средств может кому то покажется абсурдным - но мне этот вариант сравнения кажется вполне логичным.
Здесь мы рассмотрим вторую крайность - самые большие из существовавших дирижаблей и их характеристики с позиции качества. Затем несколько меньших аппаратов.
Гинденбург
Один из поздних немецких дирижаблей (был еще Граф Цеппелин-2) с очень хорошей аэродинамикой - пассажирские каюты и другие помещения были упрятаны внутрь корпуса.
Объем - 200 000 м3 (расчетная подъемная сила 200 000 кг. Для водорода несколько больше, для гелия, под который он проектировался примерно соответсвует).
Мощность двигателей - 4х662 кВт (максимальные значения).
Максимальная скорость - 135 км/ч
Будем пользоваться этими данными для расчета качества. Небольшое дополнение - про КПД воздушных винтов. Это отдельная серьезная и сложная тема, как по расчетам, так и по проведению испытаний. Максимальные КПД винтов достигают 0,8 (80%) иногда даже 0,85 (85%) на какой то одной определенной скорости. Для своих расчетов будем пользоваться несколько более скромной величиной в 0,75 (75%) - если и будет погрешность, то невысокая.
Мощность (двигателя)=(сила х скорость)/КПД (винта). Отсюда можем вычислить силу тяги на максимальной мощности и скорости, а из нее и подъемной силы - качество. У реальных дирижаблей есть динамическая составляющая подъемной силы, и эта величина может быть достаточно значительна. Но проявляется она только на скорости, если дирижабль затяжелен выпуском части газа, или стартом в затяжеленном виде - для наших расчетов не актуально.
Суммарная мощность - 2648 кВт. Умножаем на на 0,75 - 1986 кВт.
Скорость 135 км/ч - 37,5 м/с. 1986/37,5=53 кН=53 000 Н = 5 300 кг=5,3 т
Качество=200/5,3=38. Очень неплохо - это же на максимальной (для Гинденбурга) скорости.
Акрон и Мэйкон
Авианосцы.
Объем - 184 000 м3 (расчетная подъемная сила 184 000 кг).
Мощность двигателей - 8х410 кВт.
Максимальная скорость - 128 км/ч (140 км/ч по данным для Мейкона)
Качество на максимальной скорости:
27 по данным Акрона.
30 по данным Мэйкона. Так как Мейкон эксплуатировался позже и больше Акрона, то можно в последующем ориентироваться на его, более оптимистичные значения.
Граф Цеппелин
Объем - 105 000 м3 (расчетная подъемная сила 84 000 кг - из за блау-газа).
Мощность двигателей - 5х387 кВт.
Максимальная скорость - 128 км/ч.
Качество на максимальной скорости - 21.
Блау-газ - это полезная нагрузка. Но не весит нисколько - плотность равна плотности воздуха. Если считать с ним, то качество на максимальной скорости выше - 26.
По большим - все. Качество от 26 до 38 на максимальной скорости, которая, в свою очередь, от 128 км/ч до 140 км/ч.
Посмотрим теперь на несколько меньшие дирижабли. Начнем с Гудиеровских блимпов - дирижаблей мягкой схемы с внутренним подвесом.
N- класс
Объем - 24 000 м3 (данные по дирижаблям этой серии разнятся, до 28 000 м3. Кроме того, у мягких дирижаблей часть объема занимает балонетт. Для простоты и нашей не сильно высокой точности примем подъемную силу в 24 000 кг).
Мощность двигателей 5х585 кВт.
Максимальная скорость 128 км/ч.
Качество на максимальной скорости - 19.
СССР В-6 (Норвегия N-1)
Полужесткая схема. Дирижабли Нобиле - Норвегия, Италия, затем СССР В-6 - все достаточно однотипные.
Объем - 20 000 м3 (подъемная сила 21 000 кг).
Мощность двигателей - 3х197 кВт.
Максимальная скорость 113 км/ч
Качество на максимальной скорости - 15.
Гудиер М-класс.
Объем 18 000 м3 (подъемную силу примем 18 000 кг)
Мощность двигателей 2х410 кВт.
Максимальная скорость 128 км/ч
Качество на максимальной скорости 11.
По средним - все. Качество от 11 до 19 на максимальной скорости, которая, в свою очередь, от 113 км/ч до 128 км/ч.
Посмотрим теперь относительно "маленькие" - на уровне 10 000 м3.
Гудиер К-класс
Одни из самых массовых дирижаблей.
Объем - 12 000 м3 (первые были немного меньше, были и большего - за 14 т.м3 - объема, подъемную силу примем в 12 000 кг).
Мощность двигателей - 2х317 кВт.
Максимальная скорость - 125 км/ч.
Качество на максимальной скорости - 8,8.
Цеппелин NT
Объем - 8 255 м3 (приведены данные по взлетному весу, который равняется подъемной силе - 8040 кг).
Мощность двигателей - 4х150 кВт.
Максимальная скорость - 125 км/ч.
Качество на максимальной скорости - 8,2.
СССР-В8
Объем - 9 400 м3 (подъемную силу примем 9 500 кг)
Мощность двигателей 2х266 кВт.
Максимальная скорость 116 км/ч.
Качество на максимальной скорости - 7,7.
"Маленькие" дирижабли - качество от 7,7 до 8,8 на максимальной скорости - от 116 км/ч до 125 км/ч.
Сведем все эти данные в один график:
У дирижабля подъемная сила не зависит от скорости (почти - динамическая составляющая всегда есть) а сопротивление - квадратичная зависимость.
Потому отдельные точки на графике для каждого дирижабля можно превратить в график зависимости качества от скорости, уже не привязываясь к мощности двигателя.
Это мы продолжим в части 3.
Другие статьи по этой тематике можно найти здесь: Содержание канала.