Балласт

Балласт аэростата

БАЛЛАСТ в воздухоплавании - груз на дирижаблях, привязных и сферических аэростатах, предназначенный для сбрасывания при подъеме аэростата или дирижабля с земли или выше той точки, на которой он в данный момент находится, и при удержании аппарата на достигнутой им высоте, а также для загрузки аэростата или дирижабля после спуска в целях удержания их у земли. На сферических и привязных аэростатах употребляют песочный балласт в мешках по 15—16 кг, на дирижаблях - песочный и водяной.

В сферическом аэростате, уравновешенном на данной высоте H, полная подъемная сила газа Fa равна весу всей системы Q. При выбрасывании балласта весом q кг вес системы будет Q1 = Q—q, причем q = Fa—Q1 и составит сплавную подъемную силу, под действием которой аэростат начинает подниматься.

Подъемная сила газа определяется по формуле:

ballast 1

где W- объем оболочки, р - давление внутри оболочки, приравниваемое к внешнему атмосферному давлению, Т - абсолютная температура, ϱ - плотность газа; это - при условии, что температура газа равна температуре воздуха. Допуская, что во все время подъема средняя температура воздуха равна 0, следовательно, Т = 273°, получим, что подъемная сила убывает при подъеме пропорционально давлению воздуха. С понижением давления воздуха газ расширяется и вытекает через аппендикс в атмосферу, что обусловливает собой и некоторое понижение веса при подъеме аэростата. Последний стремится к новому состоянию равновесия, которое и будет достигнуто, когда вес выброшенного балласта будет равен уменьшению подъемной силы. Обозначив подъемную силу в новом состоянии через Fa1 и соответствующее давление воздуха через р1, получим:

ballast 2

Вычитая это уравнение из предыдущего, имеем:

ballast 3

Это уравнение называется балластным уравнением; из него следует, что: 1) количество выброшенного балласта пропорционально объему аэростата W, 2)  из двух аэростатов с одинаковыми объемами, но с различным газом, для достижения высоты подъема, определяемой разницей давления (p—p1), аэростат с более легким газом должен потерять больше балласта, чем аэростат с более тяжелым газом (т. к. q уменьшается с увеличением плотности газа ϱ), следовательно, аэростат со светильным газом реагирует на равное количество выброшенного балласта сильнее, чем аэростат, наполненный водородом. Причина этого в том, что вытекающий через аппендикс при подъеме аэростата газ действует так же, как и балласт. Если написать балластное уравнение (3) в форме

ballast 4

то, принимая во внимание уравнение (1), получим:

ballast 5

Высота, достигнутая вследствие выброшенного балласта, определяется непосредственно из барометрической формулы высоты (см. Атмосфера стандартная), путем подставления в формулу выражения

ballast 6

полученного из формулы (5). Практически считают, что наполненный газом аэростат независимо от объема, общего веса, рода газа и высоты, на которой выброшен балласт, поднимается на 80 м от каждого уменьшения своего веса на 1%; в действительности для достижения одинаковых разностей высот, расходуется тем более балласта, чем выше аэростат находится. В дирижабле, который поднимается с земли с объемом, частично заполненным воздухом, газ, при расширении от уменьшения давления, вытесняет воздух из баллонета, и дирижаблях до полного вытеснения всего воздуха сохраняет подъемную силу постоянной. Дальнейший подъем - как в сферических аэростатах. Водяной балласт в баках помещается в гондоле дирижабля (в мягких дирижаблях) или в каркасе (в жестких и полужестких); в последнем случае вода выпускается посредством рычагов и тяг, идущих от баков в гондолу управления. В привязных аэростатах при полной загрузке корзины надлежит брать, на случай разрыва троса, не менее двух мешков балласта. На дирижаблях, в продолжительном полете, когда вес израсходованного горючего составляет значительную часть общего веса, динамическое поддержание на той же высоте невозможно без выпуска части газа в атмосферу.

Для предупреждения расхода газа можно с помощью особых установок увеличить количество балласта, конденсируя воду из отработанных газов мотора. Авиационный бензин содержит по весу около 15% водорода и при сгорании образует количество водяного пара в 9 раз большее количества водорода, т. е. теоретически возможно сконденсировать столько же воды, сколько весит само горючее. Еще в 1910 г. во время полета было добыто воды 52% от веса сожженного топлива, но вес конденсирующего аппарата оказался слишком тяжелым. Последующими опытами в США из Англии удалось увеличить процент конденсируемой воды и уменьшить вес аппарата, что сделало выгодным установку такового на дирижабле.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 2 - 1928 г.

Балласт в аэростате

Избранное