> Дирижабли, страница 1 > Требования, предьявлемые к дирижаблю с навигационной стороны
Требования, предьявлемые к дирижаблю с навигационной стороны
Требования к дирижаблю в отношении обзора
Основная цель аэронавигации — это обеспечение всех видов работы в воздухе на борту дирижабля. Обеспечить полет дирижабля или группы дирижаблей в заданный пункт или район по кратчайшему пути, в минимальное время, через лесисто-болотистые районы, бедные ориентирами методом простого пилотажа и навигации, в безлунную ночь, при низкой облачности и в тумане методом «слепого пилотажа и навигации». После выполнения задания обеспечить возвращение дирижаблей для посадки на свой аэродром.
Здесь при полете решающее значение будет иметь ориентировка как общая, так и детальная. А для этого нужен хороший обзор с борта дирижабля.
Видимость земных объектов в зависимости от высоты полета, времени суток, метеорологических условий и времени года весьма различна. Экипажу дирижабля приходится в весьма короткое время получить значительное количество вполне правильных данных как о местоположении дирижабля, так и о характере и виде рассматриваемого объекта.
Значение конструкции дирижабля выражается, помимо полетных данных, в удобстве обзора земли и неба и в удобстве размещения и работе штурмана в гондоле во время наблюдения. Для визуального наблюдения штурману приходится перемещаться с правого борта на левый борт дирижабля, чтобы увеличить обзор и уменьшить мертвые (слепые) углы обзора дирижабля. Поэтому прежде, чем определить место штурмана в гондоле, необходимо произвести надлежащую оценку углов обзора дирижабля как в отношении земли ,так и в отношении неба.
В заграничной практике различают следующие углы обзора:
- дальний обзор — угол от 45° до 85° вперед;
- вертикальный обзор — угол под 45° вперед и назад;
- контрольный обзор — угол от 45° до 80° назад.
Зная скорость и высоту полета, легко вычислить сколько потребуется времени на проход объекта наблюдения того или другого угла обзора.
Удобство визуального наблюдения с борта дирижабля складывается из удобства положения штурмана при наблюдении в каждом угле обзора дирижабля (дальнем, вертикальном, контрольном), удобстве перехода наблюдения с одного угла обзора к другому и с одного борта на другой и удобства фиксирования дарных во время наблюдения.
Способ систематического наблюдения исходит из того, что зрительное наблюдение имеет целый ряд ступеней последовательности и интенсивности: объект наблюдения надо сперва заметить и опознать и только после этого его можно детально изучить, оценить и наконец проверить.
При работе с оптическим визиром, употребляемым для навигационных целей при измерении угла сноса и пеленгации, точка зрения находится под нижней обшивкой гондолы, в месте выреза дна гондолы. Через оптический визир должен быть круговой обзор для пеленгования и для измерения углов сноса — до 360°, то есть полный обзор нижней полусферы.
Точное определение местоположения дирижабля при выходе из облаков совершенно необходимо для уточнения местоположения по земным ориентирам. Здесь тоже требуется хороший обзор с дирижабля, так как расчет местонахождения дирижабля по элементам движения, курса, скорости и времени в таких случаях не может дать требующейся точности в силу неустранимых и не могущих быть полностью учтенными ошибок аэронавигационных приборов и изменения вектора ветра. Простым и быстрым способом точного определения местонахождения дирижабля является определение его местонахождения сличением карты с земной поверхностью. Если ориентиров много и высота достаточная— 400 метров и более, то местоположение дирижабля определяется достаточно точно по карте 10 в/д. и 25 в/д. Основная работа штурмана будет протекать в гондоле дирижабля, но астрономические наблюдения ему придется производить из люка или из шахты на носу или на верхней части оболочки дирижабля, откуда обеспечен обзор верхней полусферы.
2 Требования к дирижаблю в отношении магнитных условий
Компас, установленный на дирижабле, находится в магнитном поле, слагающемся из двух полей:
- магнитное поле земли и
- магнитное поле дирижабля
Магнитное поле дирижабля создается под влиянием тех магнитных источников, которые имеются на дирижабле. Такими источниками могут быть стальные и железные детали дирижабля и его оборудование — баллоны сжатого воздуха и кислорода, огнетушители и тому подобное. Магнитные влияния на борту дирижабля создают два поля сил. а) Постоянное поле дирижабля, не меняющееся относительно оси дирижабля. Это поле создается постоянными магнитами дирижабля. Однако название постоянное поле в данном случае условно, так как это поле, производимое постоянными магнитами на дирижабле, может измениться как по напряжению, так и по направлению, например, после сильных сотрясений магнитов или после ремонта металлических частей дирижабля, сопровождающегося стуком и ударами молотка. б) Переменное поле дирижабля, изменяющееся как по направлению силовых линий, так и по напряжению с изменением ориентировки дирижабля. Переменное поле создается железными частями дирижабля, которые получают магнитную силу через индукцию от других магнитов и, в частности, от земли. В случае изменения ориентировки железные части дирижабля меняют места полюсов.
В каждой железной детали дирижабля, находящейся в магнитном поле, возбуждается магнетизм и она становится магнитом. Это явление называется магнитной индукцией. Разные сорта железа намагничиваются по-разному. Различают на практике два рода железа в этом смысле.
Твердое железо — это металлы, с трудом поддающиеся намагничиванию, но долго затем удерживающие приобретенный магнетизм. Свойство, благодаря которому твердое железо сопротивляется намагничиванию и сохраняет приобретенный магнетизм, называется коэртицивной (задерживательной) силой.
Мягкое железо — это металл, быстро приобретающий магнетизм под действием магнитного поля, но и быстро его теряющий, как только действие поля прекратится. Существуют и промежуточные между твердым и мягким железом металлы. Магниты, долго удерживающие свои магнитные свойства, называются постоянными магнитами. Как магнитной индукции, так и утере магнетизма способствуют изменения температуры, толчки и вибрации, которым подвергаются магниты.
В результате магнитных влияний магнитная линия (Норд-Зюйд) картушки компаса, находящегося на самолетах и дирижаблях, устанавливается не в плоскости магнитного меридиана и в показания компаса вкрадываются ошибки: компасный курс не равен курсу магнитному. Появляется угол, который следует придать компасному курсу, чтобы получить магнитный курс. Этот угол называется девиацией компаса. Так как девиация сильно искажает показание компаса, то расположением металлических частей, возбуждающих магнетизм, необходимо стараться возможно уменьшить ее, а остаточную компенсировать магнитами-уничтожателями.
Работа по определению и уничтожению девиации компасов, установленных на самолетах и дирижаблях, позволяет сделать некоторые выводы о мерах, которые должны быть приняты в процессе конструирования дирижабля, в целях облегчения пользования компасом при полетах.
Влияние мотора
Можно получить представление о влиянии мотора на показание компаса по нижеследующей таблице, найденной в результате определенной девиации на восьми главных и промежуточных магнитных румбах. В направлении оси мотора на различных расстояниях от него помещался компас, девиация которого и измерялась.
Мотор Рено 400 лошадиных сил (2 магнето позади)
| Главные и промежуточные румбы | Расстояния | Примечание | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 0,50 м | 1,00 м | 1,25 м | 1,50 м | ||
| N | +7° | 0° | 0° | 0° | |
| NE | −24 | −3 | −2 | 0 | |
| Е | −27 | −5 | −3 | 0 | |
| SE | −17 | −4 | −2 | 0 | |
| S | −5 | −1 | −1 | 0 | |
| SW | +12 | +4 | +2 | 0 | |
| W | +20 | +5 | +3 | 0 | |
| NW | +28 | +З | +2 | 0 | |
Мотор Испано 300 лошадиных сил (4 магнето позади)
| Главные и промежуточные румбы | Расстояния | Примечание | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 0,50 м | 1,00 м | 1,50 м | 2,00 м | ||
| N | +1° | +1° | 0° | 0° | |
| NE | +14 | +6 | +2 | 0 | |
| Е | +27 | +9 | +4 | 0 | |
| SE | +15 | +5 | 0 | 0 | |
| S | +2 | −1 | −1 | 0 | |
| SW | −17 | −2 | −2 | 0 | |
| W | −27 | −10 | −4 | 0 | |
| NW | −15 | −5 | −1 | 0 | |
Если бы магнето мотора были расположены не позади мотора, а впереди его, то влияние их было бы ослаблено и общая девиация, вызванная мотором, была бы значительно уменьшена.
Таблица, приведенная ниже, дает значение девиаций, полученных от тех же моторов и при тех же условиях, что и ранее описанные, но при расположении компаса в стороне, противоположной к магнето
| Магнитные румбы | Расстояния | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Мотор Рено 300 л. с | Мотор Испано 300 л. с | |||||
| 0,5 м | 1,0 м | 1,5 м | 0,5 м | 1,0 м | 1,5 м | |
| N | −2° | 0° | 0° | 0° | 0° | 0° |
| NE | −2 | −0,5 | 0 | +2,5 | +2,0 | +0,5 |
| Е | −1,5 | −1,0 | 0 | +3 | +1,0 | 0 |
| SE | −0,5 | −1,5 | 0 | +1,0 | 0 | 0 |
| S | +0,5 | 0 | 0 | −1,0 | −0,5 | −0,5 |
| SW | +1 | +0,5 | 0 | −1 | −1 | 0 |
| W | +1 | +1 | 0 | −4 | −1,5 | −1 |
| NW | +0,5 | +0,5 | 0 | −3 | −1,0 | 0 |
При таком расположении магнето, при расстоянии 0,50 метров от мотора, максимальное значение девиации приближается к ± 3°, а при расстоянии в 1,0 метров значение девиации почти всюду меньше 1,0°.
Из этих цифр можно вывести, что почти вся девиация, вызванная мотором, зависит от магнето. Близость магнето имеет неприятным последствием не только появление значительной девиации, но и ряд других неудобств, из которых особенно важно то, что при вращении мотора изменяется магнитное поле магнето, а с ним и девиация, им вызванная.
Чтобы исключить влияние магнитного поля магнето мотора на компас, необходимо устанавливать магнето впереди мотора. Компас устанавливать на расстоянии 1,0 метров позади мотора и после того, как первое требование выполнено. Эти мероприятия дадут возможность:
- Менять мотор, не будучи вынужденным трогать магниты уничтожателя в девиационном приборе компаса.
- Производить определение и уничтожение девиации при остановленном моторе.
На современных моторах магнето установлено со стороны винта у моторов «BMW-9» и «Роль-Ройс» из соображений, что в задней части мотора устанавливается нагнетатель воздуха. Нашим советским конструкторам необходимо в данном случае учесть соображение не только целесообразного размещения нагнетателя воздуха, но и влияние магнитного поля магнето на компас, и в технические требования по конструированию моторов необходимо включить требование установки магнето впереди мотора. Этим самым одновременно будут разрешены два чрезвычайно важных вопроса — вопрос высотных полетов и исключение вредного влияния магнитного поля на компас.
Влияние бомб и других приспособлений 1
Бомбы имеют влияние на компас настолько незначительное, что им в практике в полете можно пренебрегать, если только они не установлены слишком близко.
Нижеследующая таблица характеризует влияние бомбы на картушку компаса. Измерения произведены при тех же условиях, что и указано выше в отношении мотора.
1. Расстояние от бомбы до центра картушки равно 0,5 метров
| Магнитные курсы\Вес бомбы | 52 килограмма | 105 килограмм | 200 килограмм | Зажигат. |
| N | -0° | +0,5° | -0,5° | 0° |
| NE | 0 | +1,5° | +2,0 | -1 |
| Е | -2 | +1 | -2 | +1 |
2. Расстояние от бомбы до центра картушки равно 1,0 метров
| Магнитные курсы\Вес бомбы | 52 килограмма | 105 килограмм | 200 килограмм | Зажигат. |
| N | 0° | 0° | 0° | 0° |
| NE | 0 | 0 | +1 | 0 |
| Е | 0 | +1 | 0 | 0 |
Таким образом можно признать, что уже при расстоянии: в 1,0 метров бомбы в 200 килограмм не имеют никакого влияния на картушку компаса.
Влияние пускового магнето на картушку компаса
При установке магнето от компаса на расстоянии 0.2 метров девиация доходит до ±20°. Если индуктор магнето проворачивать до полной остановки картушки компаса, то девиация изменится максимально до ±40° на различных румбах.
1 По иностранным источникам.
| Магнитные курсы\Расстояния | 0,5 м | Магнето перевернуто |
| N | -5° | +5° |
| NE | -10 | +10 |
| Е | -1 | +14 |
| Магнитные курсы\Расстояния | 1,0 м | Магнето перевернуто |
| N | -1° | +1° |
| NE | -2° | +2 |
| Е | -2 | +2 |
Если повернуть индуктор магнею один раз, то девиация для расстояния 0,5 метров изменится максимально на 5°, а на расстояние 1,0 метров изменение невелико. Следовательно, можно признать, что лишь при установке пускового магнето на расстояние не меньше 1,0 метров от компаса влияние его сможет быть компенсировано (при условии, что магнето всегда будет останавливаться в определенном и одинаковом во всех случаях положении).
Огнетушители
Надо остерегаться устанавливать вблизи компаса новые приборы, принимаемые в эксплуатю. Так, один огнетушитель был укреплен на борту самолета Бреге 16—В № 2 на расстоянии 0,1 метров от компаса. Нижеследующая таблица дает результаты определения девиации до установки этого огнетушителя и после его установки.
| Магнитные курсы | Определение | ||
| До подвешивания | После подвешивания | ||
| N | +9° | 23° | |
| NE | -4 | +4 | |
| Е | -13 | +31 | |
| SE | -1 | +35 | |
| S | -7 | +47 | |
| sw | +3 | +5 | |
| w | +10,5 | -70 | |
| NW | +15 | -48 | |
Из таблицы видно, что установка огнетушителя внесла значительные изменения в магнитное поле самолета.
Установка железных и стальных баллонов возле компаса требует чрезвычайной осторожности, если хотят от него получить точные показания. Каждый раз необходимо убедиться, что изменение в оборудовании дирижабля не слишком сильно изменяет его магнитное поле. Для этого необходимо ограничиться определением девиации на двух перпендикулярных главных румбах и одном промежуточном. Но все же всегда лучше произвести полное определение девиации.
Моторная рама
Рама, сделанная из магнитного металла, действует главным образом своими концами. Необходимо, чтобы компасы были удалены от рамы на 0,5 метров. На этом расстоянии магнитное поле рамы обычных размеров очень слабо и не влияет на картушку компаса так сильно, чтобы затруднялся процесс устранения девиации обычным способом.
Бензиновые баки
Бензиновые баки и в особенности те из них, которые расположены близко к компасу, должны быть сделаны из листового аллюминия или меди и никогда из листового железа. Для иллюстрации приводим данные, внесенные в таблицы по самолету «Бреге-17 С-2» и «Бреге-19 А-2».
| Магнитные курсы | Добавочные баки из листового железа установлены около компаса Бреге=17 С—2 | Добавочные баки из листового алюминия установлены около компаса Бреге=19 А—2 | ||
| Общая девиация | В и С уничтожены | Общая девиация | В и С уничтожены | |
| N | −14° | −1° | +2° | 0° |
| NE | −57 | +16 | −3 | +4 |
| Е | −48 | +2 | −15 | 0 |
| SE | −23 | −16 | −9 | −1 |
| S | +14 | −2 | −2 | 0 |
| SW | +33 | +14 | +10 | +4 |
| W | +60 | +2 | +15 | +1 |
| NW | +79 | −15 | +7 | −2 |
Из приведенной таблицы видно следующее:
1. Введение в конструкцию самолетов баков из листового железа влечет за собой появление значительной четвертой девиации и сильно усложняет работу по уничтожению девиации, которая кроме того становится неустойчивой и мало точной.
2. При расположении баков аналогично расположение их на «Бреге-17 С-2» «Бреге-19 А-2» имеет девиацию, меньшую чем «Бреге-17 С-2, и компенсаций девиации от одного твердого железа на этот самолет достаточная.
Магнитное поле электрического тока
Вокруг прямолинейного проводника электрического тока всегда образуется магнитное поле, силовые линии которого представляют собой концентрические круги, плоскости которых перпендикулярны проводнику. Направление магнитного поля вокруг проводника определяется направлением тока (рисунок 1).
Рисунок 1. Магнитное поле вокруг проводника.
Рисунок 2. Магнитное поле вокруг свернутого спиралью электропроводника.
Магнитное поле свернутого спиралью электропроводника при наличии тока аналогично магнитному полю магнита, как бы расположенному внутри этой спирали (рисунок 2).
Магнитный компас, монтированный в магнитном поле электрического тока электроосвещения дирижабля, проводов питания радиостанции, будет испытывать те же воздействия, что и от магнитного поля постоянного магнита. Равным образом и магнитное поле тока будет индуктировать в окружающих железных деталях дирижабля магнетизм так же, как и магнитное поле постоянного магнита.
Электрические провода не должны образовывать петель вблизи компасов; завиваться за металлические трубы, стойки и тому подобное. Провода питания радиостанции дирижабля, провода кодовых и аэронавигационных огней должны идти близко между собой и параллельно, дабы вводимый и обратный токи в них парализовали взаимно свое действие на картушку компаса.
Подвижные части дирижабля
Все подвижное оборудование дирижабля, расположенное близко к компасу, должно быть изготовлено из диамагнитных металлов (нержавеющей стали, алюминия, дюраля, латуни, бронзы и тому подобное), так как уничтожение девиации невозможно, если магнитное поле вблизи компаса не абсолютно постоянно. Однако до сих пор это элементарное правило не выполняется, и меры к устранению влияния на компас от подвижных деталей даже на современных самолетах не принимаются.
На одном из гражданских тяжелых самолетов при исследовании влияния руля на компас летчика мы наблюдали следующие величины девиации, когда самолет стоял на земле, на курсе 128°.
| №№ п/п | Положение руля | Компасный курс | Девиация | Расстояние до компаса в сантиметрах |
| 1 | Руль от себя | 139° | —11° | 25 |
| 2 | Руль в нейтральном положении | 137 | -9 | 36 |
| 3 | Руль на себя | 135 | -7 | 50 |
На этом же самолете в полете на всех румбах наблюдалась девиация (рисунок 3).
Не имея возможности производить всестороннее исследование тяжелого самолета в магнитном отношении, мы взяли самолет Р-1 и получили следующие данные о влия′нии подвижного оборудования на главный компас от ручки второго управления и визира FL-110.
При устранении девиации ручка второго управления и визир FL-110 были поставлены на борт самолета в походное положение (рисунок 4).
Анализируя график девиации, видно, что девиация устранена до возможного минимума и на Sud u West и не превышает —4°, а на Nord= —2°. В данном случае штурманская работа могла бы протекать в благоприятных условиях, если бы при выполнении задания не пришлось использовать подвижное оборудование, которое создает непостоянную девиацию как по величине, так и по знаку.
Для примера возьмем вторую ручку управления из походного положения и поставим ее в рабочее положение для ведения самолета по курсу со второго управления.
Рисунок 3. График девиации гражданского тяжелого самолета.
От перестановки ручки девиация изменилась на всех румбах и достигла на Nord —8°, на Sud вместо —4“ двиация стала
Рисунок 4. Визир FL - 110 на борту, вторая ручка на борту в походном положениит равна +2°, а на Nord—West вместо — 4° достигла — 10° (рисунок 5).
Теперь ручку второго управления ставим в походное положение, а визир FL-110 — в подставку, в боевое положение для измерения угла сноса (рисунок 6).
И вот, несмотря на важность данной операции для навигационной работы, мы при всем желании, имея на борту самолета все новейшие приборы, не сможем даже с приближенной точностью получить данные о ветре в полете.
Рисунок 5. Визир FL-ПО на борту, вторая ручка в рабочем положении.
Рисунок 6. Визир FL-110 в подставке в боевом положении.
Рисунок 7. Без визира FL-110.
На графике девиации каждый раз мы видим совершенно новые величины девиации как по величине, так и по направлению.
Теперь достаточно убрать с борта самолета визир, как мы снова получаем новый трафик, ничем не похожий на три графика, относящиеся к одному и тому же самолету, но с новой расстановкой подвижного оборудования (рисунок 7), где девиация :на Nord достигала—11°, а на Nord — West—13°.
Следовательно, если экипаж двухместного самолета получил комплексное задание, где в комплекс входит и дальний полет над местностью, бедной ориентирами, и пилотирование самолета со второго сиденья, и где в пути придется производить промеры угла сноса, то в таком полете неизбежно придется пользоваться съемным оборудованием, визиром FL-110 и ручкой второго управления, которые в ответственные моменты полета создадут величины девиации такого порядка, которые учесть в полете не представится возможным.
Это явление заставило конструкторское бюро завода, изготавливающего оптические визиры, пересмотреть вопрос об использовании стальных деталей и заменить их диамагнитным материалом. В настоящее время визир последних конструкций не влияет на компас.
Таблица
Девиации главного компаса при разных положениях турельных пулеметов
| Магнитный курс | N | NE | Е | SE | S | SW | W | NW | |
| Угол поворота турели1 | в градусах | ||||||||
| 0° | -3,5 | -1,0 | +2,0 | +2,0 | 0,0 | -0,5 | -4,5 | -5,0 | |
| 45 | -1,5 | -1,0 | 0,0 | 0,0 | -1,0 | -0,5 | -3,0 | -2,0 | |
| 90 | +1,5 | -1,5 | -1,0 | -1,5 | -2,5 | -1,5 | -1,0 | +1,0 | |
| 135 | +3,5 | -1,0 | -2,5 | -4,0 | -5,0 | -2,0 | 0,0 | +4,0 | |
| 180 | -4,5 | -2,0 | +4,0 | +5,0 | +2,0 | -1,0 | -6,5 | +3,0 | |
| 225 | -2,5 | -1,5 | +1,5 | +2,5 | -0,0 | -1,0 | -5,5 | +6,0 | |
| 270 | -0,5 | -1 | -1,5 | -2,5 | -4,0 | -1,5 | -1,5 | +1,0 | |
| 315 | -5,0 | -1,0 | +5,5 | +1,5 | +1,5 | -2,0 | -8,0 | +2,0 | |
1 При 0° турель установлена для стрельбы назад.
Таким образом поворот турели может изменить девиацию в пределах от + 6° до — 8°. Отметим, что данная таблица является частым случаем, наблюдавшимся на одном из самолетов, и возможно как более слабых, так и значительно более резких изменений девиации.
Влияние нагрузки осколочными бомбами на самолеты Р-1 на компасы дано в следующей таблице:
| Магнитный курс | N | NE | Е | SE | S | SW | W | NW |
| Путевой компас(пилота) | -0°20′ | +0°17 | +0°18′ | +2°10′ | +1°05′ | +0°40′ | -2°58′ | -0°53′ | Главный компас (наблюд.) | -0°30′ | -0°30′ | +0°20′ | +0°25′ | +0°30′ | +0°10′ | -0°10′ | -0°15′ |
Из последней таблицы мы видим, что бомбы на компас наблюдателя практически не влияют, а на компас пилота дают девиацию до 3° и с этой величиной уже приходится считаться.
В гондоле дирижабля компасы находятся в более выгодных условиях в магнитном отношении, чем компасы в кабине самолета. Моторы на дирижаблях мягких систем и на дирижаблях полужестких систем расположены в нескольких метрах. Там же в рубке бортмеханика расположены и огнетушители. Стальной киль полужесткого дирижабля расположен над компасом больше двух метров.
Но при тщательном исследовании этого вопроса на дирижабле СССР В-1 оказалось, что путевой компас, компас штурвального руля направления находится в сфере влияния железа штурвала с цепью Галля. На румбе NW при перекладывании руля вправо девиация путевого компаса увеличилась на 3° больше, чем при нейтральном положении руля. На других румбах этого же дирижабля мы наблюдали величины такого же порядка.
Следовательно, на дирижабле штурвал направления и цепь Галля необходимо делать из диамагнитной нержавеющей стали, что технически выполнить нетрудно. На транспортных дирижаблях воздушных путей сообщения Азиатской части СССР иногда будет необходимость использования дирижабля для перевозки в отдельные пункты Сибири ответственных деталей машин и приборов. Значит и грузовые отсеки дирижабля для этих целей придется отводить в значительном удалении от командирской рубки, где расположены компасы.
3. Требования к дирижаблю в отношении вибрации
Всякое тело под действием толчка начинает совершать колебания или вибрировать. Колебания делятся на вынужденные и собственные. Период колебания упругого тела зависит от его размеров, от способа его закрепления, от модуля упругости, от момента инерции, от массы и ускорения. В том случае, если период вынужденных колебаний совпадает с периодом собственных колебаний тела, то получается движение амплитуды колебаний или так называемый резонанс. Явление резонанса может быть опасным для «тела» и привести его к полному разрушению. Во всяком теле часть энергии от возбуждающих толчков поглощается упругостью тела или вернее сказать затрачивается на преодоление молекулярных сопротивлений, эта способность тела называется упругим гистерезисом. Чем меньше упругий гистерезис тела, тем опаснее для него явление резонанса и наоборот.
Отдельные детали дирижабля при работе винтомоторной группы совершают колебания или, как принято называть, вибрируют. Величина вибрации зависит от указанных выше факторов, а кроме того от работы винтомоторной группы. В том случае, если вращающиеся детали мотора или моторов плохо уравновешены, то при каждом обороте они будут порождать толки, которые будут передаваться через тело мотора гондоле дирижабля. Едва ли не большие результаты дает эксцентриситет пропеллера, то есть несовпадение оси вращения главного вала мотора с осью, проходящей через центр тяжести пропеллера. К другим причинам вибрации можно еще отнести выход отработанных газов через выхлопные трубы, однако это требует тщательной проверки на практике.
Для безопасности полета дирижабля необходимо, чтобы вибрация, создаваемая винтомоторной группой, была доведена до минимума, чтобы у отдельных деталей дирижабля не могло наступить язвление резонанса. В противном случае возникающие от вибрации и резонанса дополнительные напряжения могут достичь такой величины, что отдельные детали: киль, гондола и тому подобное начнут разрушаться. А вместе с ними может быть разрушен и весь дирижабль, независимо от его запаса прочности.
Вибрация, испытываемая дирижаблем, передается и на все оборудование, устанавливаемое в гондоле дирижабля, если не принять против этого специальные меры. Устанавливаемые в гондоле дирижабля аэронавигационные приборы по своей конструкции являются точными, хрупкими приборами, а потому влияние вибрации крайне нежелательно отражается на работе, точности, возможности пользования и сроке службы аэронавигационных приборов.
Аэронавигационные приборы, подверженные вибрации, во первых разрегулируются и, во-вторых, стрелка прибора становится неустойчивой.
В самом деле возьмем для примера стрелку высотомера (рисунок 8). Она колеблется около среднего положения (а), которое может, однако, изменяться в зависимости от частоты вибрации самого прибора. Так, например, для истинной высоты в 200 метров стрелка, смотря по режиму мотора (который собственно и является возбудителем вибрации), может показывать и 190, и 220 и даже 240 метров. При резких изменениях режима мотора наблюдается сильное запаздывание и среднее положение стрелки отходит в свою очередь в сторону (в).
Рисунок 8. Колебание стрелки высотомера.
Рисунок 9. Графическое изображение вибрации.
Если период колебания какой-нибудь достаточно массивной (по сравнению с остальными) части механизма передачи высотомера совпадает с частотой вибраций мотора, то эта колеблющаяся масса действует как усилитель вибраций стрелки, при этом, если периодические толчки совпадают с моментами, когда масса проходит среднее положение, эпюра амплитуды колебаний представится некоторой синусоидой симметричной относительно средней линии равновесия (рисунок 8). Если же движущаяся масса получим импульс после прохождения положения равновесия, то вибрация получится несимметричной (рисунок 9).
Для картушек компаса явление усложняется. Если вибрация шпильки, на которой вращается картушка, происходит строго по оси, картушка регулярно отделяется от шпильки и садится на старое место (рисунок 10). Если же одновременно появляется и боковой толчок, картушка перемещается в сторону и при опускании получает от этого добавочный вращательный момент, заставляющий ее двигаться и тем самым искажать показания компаса (положение «в»). При совпадении направлений сил (при некотором критическом значении частоты и направлений вибраций) картушка вращается, как кольцо, вокруг некоторой, постепенно перемещающейся оси (с).
В авиации вопрос влияния вибрации на пилотажно-аэронавигационные приборы как в полете, так и в лабораторной обстановке хорошо изучен- Поэтому мы и заимствуем ряд примеров, представляющих для нас интерес.
Рисунок 10. Вибрация шпильки компаса.
На тяжелых самолетах величина и характер вибрации в носовой кабине значительно отличается от величины и характера вибрации в кабине пилота и в особенности в задней кабине летнаба. На одном из образцов самолета, после 20 часов полета, мы получили следующую таблицу поправок указателя скорости и высотомера:
Таблица поправок указателя скорости и высотомера на самолете
| Показание прибора км/час | Поправка указателя скорости км/час | Показание прибора в метрах | Поправка высотомера в метрах | ||||
| Передняя кабина летнаба | Кабина пилота | Задняя кабина летнаба | Передняя кабина летнаба | Кабина пилота | Задняя кабина летнаба | ||
| 80 | +22 | 0 | +6 | 500 | -6 | - 6 | -6 |
| 100 | +22 | 0 | +6 | 1 000 | +20 | 0 | -20 |
| 120 | +18 | +1 | +4 | 2 000 | +30 | -10 | -100 |
| 140 | +18 | +2 | +4 | 3 000 | +44 | -6 | -136 |
| 160 | +14 | +1 | +З | 4 000 | +100 | -20 | -190 |
| 180 | +14 | +1 | +3 | 5 000 | +150 | +30 | -200 |
| 200 | +22 | +1 | +2 | 6 000 | +142 | +22 | -308 |
| 220 | +24 | +1 | +2 | ||||
| 240 | +20 | +1 | +2 | ||||
| 260 | +18 | +2 | +2 | ||||
| 280 | +20 | +2 | +3 | ||||
| 300 | +20 | +3 | +4 | ||||
Все приборы ставились на самолет с нормальными предельными допусками поправок: указатели скорости в пределе =2—3 км/ч., высотомерα=20—40 метров. Анализируя эту таблицу, видно, что в передней кабине летнаба вибрация сильнее, в задней кабине слабее, в кабине пилота ее почти нет. На втором опытном тяжелом самолете мы обнаружили в кабине пилота настолько сильную вибрацию приборной доски, что жидкостные указатели скольжения и продольные уклономеры не работали, так как столбик жидкости вначале делился пополам, потом разбился на 6—8 капелек, и счислить крен не представлялось возможности. И только подбором резиновой амортизации и деревянными распорками приборной доски удалось уничтожить вибрацию. В передней кабине летнаба на приборном щите вибрация оказалась-слабее, но компас АН-2, монтированный на площадке, прикрепленной к шпангоуту пола кабины, настолько сильно вибрировал, что никакой вид амортизации не мог быть применен, и девиация немагнитного происхождения не поддавалась уничтожению. Пришлось поставить деревянный нактоуз (подставку) под компас АН-2 и только тогда девиациянемагнитного происхождения исчезла. В задней кабине летнаба вибрация приборного щита и приборов не наблюдалась.
В лабораторной обстановке на вибрационном станке были получены следующие данные о влиянии вибрации на аэронавигационные приборы (смотрите таблицу).
Анализируя сводную таблицу лабораторных данных о влиянии вибрации на приборы, видно, что суточный ход часов; без вибрации не равен суточному ходу часов при вибрации. Следовательно, при хорошей отлаженности работы часов на борту дирижабля или самолета на земле и при счислении поправок в воздухе, при полете, мы получим разрегулировку часов и новую поправку, притом увеличивающуюся в зависимости от количества часов полета.
Высотомеры как импортные, так и отечественного производства, не выдерживают вибрацию и начинают создавать, поправки с переменными величинами, что не дает возможности ввести поправку в прибор при фотографировании и при инструментальном кораблевождении.
Вибрация фюзеляжа самолета и подставки компаса может вызвать отклонение картушки компаса от меридиана, то есть создать девиацию компаса (немагнитного происхождения) и кроме этого может вызвать колебания картушки в разных: пределах.
Величина девиации, вызванной вибрациями фюзеляжа самолета и подставки, может доходить до нескольких десятков градусов. Это явление неоднократно отмечалось в полете, а также было обнаружено и при испытании компасов в лаборатории на вибрационной установке.
Сводная таблица
Лабораторных данных о влиянии вибрации на аэронавигационные приборы (на вибрационном станке)
| Тип или фирма | Вальтам | Вальтам | Егерь | Егерь | Егерь | Дюбер | Лонжин | Лонжин | Норден | Зенит. |
| Часы в секундах: | ||||||||||
| Без вибрации суточный ход | -11 | -15 | -38 | + 7,4 | - 2,8 | - 3 | -8 | -4 | +9 | -1,3 |
| При вибрации суточный ход | -8 | -18 | -27,9 | -19,5 | +21,9 | +1 | -4,5 | -2 | +11,7 | +11,2 |
| Расхождение | 3 | 3 | 10,1 | 26,9 | 19,1 | 4 | 3,5 | 2 | 2,7 | 12,5 |
| Высотомер «Пионер» с приборной доски в метрах; | ||||||||||
| До вибрации | +5 | +20 | +50 | +25 | +3 | -15 | — | — | — | — |
| После вибрации | +7 | +28 | +62 | +59 | +36 | +44 | — | — | — | — |
| Высотомер «Авиаприбор» в метрах: | ||||||||||
| До вибрации | +20 | +30 | +45 | +50 | +45 | +25 | +25 | +25 | — | — |
| При вибрации | +25 | +50 | +70 | +75 | +65 | +25 | -15 | -20 | — | — |
| Высотомер «Авиаприбор» в метрах: | ||||||||||
| До вибрации | -25 | 0 | +15 | +25 | +45 | +40 | +35 | +25 | — | — |
| При вибрации | -20 | +10 | +45 | +35 | +30 | +50 | +75 | +65 | — | — |
Для уменьшения девиации компасов от вибрации на существующих самолетах производился подбор соответствующей амортизации. Так, например, в одном из перелетов на самолете Р-1 была обнаружена девиация от вибрации у компасов АЛ-1 и АН-1. Снятые с самолета компасы и отправленные в лабораторию для исследования, показали девиацию того же порядка, при работе на вибрационной установке. После этого у компаса АЛ-1 была поставлена более жесткая амортизация, у компаса АН-1 под зажимное кольцо кожуха из упругой губчатой резины также была установлена более жесткая амортизация. После соответствующих лабораторных испытаний компасы были установлены на самолет и испытаны ;в полете. Девиация от вибрации обнаружена не была. Компасы работали исправно.
В практике строевых частей в 1 931 году был случай выполнения полета за облаками на самолете Р-1. При наборе высоты на полных оборотах мотора, еще при видимости земли, было обнаружено, что в передней кабине от сильной вибрации компаса картушка стала быстро отходить вправо в пределах 20—25°, в то время, как главный компас АН-1 в задней кабине работал исправно и самолет летел без уклонения от заданного курса. Немедленно в полете летчик-наблюдатель дал на компас добавочную амортизацию при помощи простой резины от автокамеры. Петлей одного конца добавочной амортизации был прихвачен за штуцер патрона электрической лампочки компаса АЛ-1, вторым концом — за борт кабины. Вибрация компаса прекратилась и показания′ его при сличении с компасом АН-1 были одинаковы; летчик-наблюдатель, считая, что добавочной амортизацией создал перекос котелка компаса, решил второй резинкой оттянуть компас в противоположную сторону, то есть парировать перекос по величине равной 1-2 . Однако оказалось, что добавочная амортизация была лишняя и компас АЛ-1 снова начал вибрировать, картушка компаса—быстро отходить вправо. После удаления второй резинки компас АЛ-1 давал показания безукоризненные. Приближался первый контрольный ориентир, который являлся исходным пунктом резать облака для выполнения неотложного, особо важного задания- Задание — полет за облаками, с засечкой с наземных пунктов — был выполнен.
Произведенные лабораторные и полетные испытания показали, что величина вибрации лежит примерно в следующих пределах: частота от 300—3 000 импульсов в минуту, амплитуда от 0,25 до 0,8—1,0 миллиметров.
Ознакомившись с причинами, вызывающими вибрацию, а также с величиной, вибрации, перейдем к рассмотрению методов уничтожения влияния вибрации, на работу аэронавигационных приборов. Можно указать несколько способов:
- Добиться возможно большей уравновешенности отдельных деталей механизмов винтомоторной группы.
- Произвести установку мотора на специальных амортизаторах, препятствующих передаче толчков от мотора к гондоле дирижабля.
- Установка приборной доски на амортизаторах.
- В особых случаях установка каждого прибора в отдельности на специальной амортизации.
- Подбор соответствующего материала для приборной доски (дерево, пертинакс, гэтинакс и другие пластинчатые массы).
- Выбор места для установки прибора (конечно, в первую очередь учитывая условия эксплуатации прибора и тактико-боевое требование к нему).
Рассмотрим более подробно некоторые из этих способов, предварительно ознакомившись с главными условиями амортизации приборов, приборных досок и прочие. Необходимо амортизационные приспособления делать таким образом, чтобы не было металлического контакта между корпусом гондолы дирижабля и приборной доской, с одной стороны, и между приборной доской и корпусом прибора, с другой стороны (для часов, статоскопа и другие). Кроме того необходимо чтобы зазор между отдельными частями корпуса гондолы дирижабля, приборной доской и приборами в месте крепления амортизации был достаточным и не менее 1,5—2 миллиметров.
При применении резиновой губчатой амортизации необходимо обеспечивать невозможность попадания в поры губчатой резины влаги и ее дальнейшего замерзания′ (зимой или при полетах на большую высоту), так как в противном случае амортизация не будет работать. Значительно облегчается работа по амортизации приборов, если линия соединения точки опор крепления прибора приходится через центр тяжести прибора.
Теперь вернемся к методам уничтожения влияния вибрации на работу приборов.
Для амортизации приборов и приборных досок до сего времени применялись самые различные материалы, как-то: различного вида пружины, войлок, сукно, резина, кожа и ряд других. Одним из лучших материалов можно назвать резину и сукно (специальное сукно из чистой шерсти, толщиной 7—15 миллиметров.). В нашей практике чаще всего применяют губчатую резину. С внешних поверхностей резины прикрепляется специальная пленка, не пропускающая влагу. Такого сорта резина изготовляется Резинотрестом. Иногда же выгодно применять резину не губчатую, а более жесткую, пластинчатую, трубчатую, мягкую и твердую или какую-либо другую, например оболочку резиновых мячиков, как дутых, так и литых. Войлок рекомендовать нельзя, так как он обладает способностью слеживаться, и амортизация на войлоке через некоторое время отказывает в работе.
При амортизации всей приборной доски необходимо учитывать, что вся приборная доска должна быть легкосъемной с возможностью легкой замены приборов при отказе (для форсирования монтажа и демонтажа приборов). Для амортизации приборной доски можно применить резиновый амортизатор в виде толстостенной трубки с залитой в толщу ее нагартованной латунной спиралью. Такой амортизатор, благодаря наличию нагартованной латунной пружины, выдержит при малом весе значительные нагрузки, резина же придает ему свойственные ей качества поглощения работы удара.
4. Требования к вспомогательному оборудованию дирижабля
а) Шторки для закрытия стекол гондолы управления
Шторки для закрытия стекол гондолы управления — это приспособление для тренировки экипажа учебного дирижабля в полетах без видимости горизонта и земных ориентиров. Шторки должны быть внутри гондолы и легкосъемными. Экипаж дирижабля — пилот, штурвальные и штурман должны свободно закрывать шторками стекла для тренировки в «слепом полете», и при необходимости также легко и свободно открывать их для нормального управления дирижаблем. Детали приспособления не должны стеснять членов экипажа в счислении показаний приборов и мешать управлению дирижаблем.
При закрытом положении шторки не должны загораживать приборы на приборных досках. Освещение приборов должно быть обеспечено через просветы в задней части гондолы дирижабля. Наружные части дирижабля и земные ориентиры члены экипажа дирижабля не должны видеть. Инструктор должен иметь возможность свободно общаться с тренирующимися членами экипажа — пилотом, штурвальными и штурманом.
б) Сумка для карт
Сумка для карт применяется для размещения на дирижабле комплекта карт, навигационных приборов и инструмента.
Сумка имеет вид обычного портфеля, сшитого из двухслойного перкаля, брезента или дермантина размером 250×350 миллиметров. На передней стенке сумки нашиваются карманы для транспортира, масштабной линейки, ножа и двух карандашей. Размер карманов должен быть такой, чтобы навигационные приборы и инструменты входили в них с небольшим трением. Крепится сумка болтами или заклепками к обшивке гондолы дирижабля своей задней стенкой. Под болты или заклепки на край сумки нужно ставить пластинки по всей длине сумки, шириною около 30 миллиметров. Сумка прикрепляется девятью болтами, которые располагаются по три на правом, левом и верхнем краях задней стенки сумки. Одна сумка прикрепляется возле штурманского столика, вторая — правее штурвала глубины на дирижабле малого объёма. На дирижабле большого объёма вторая сумка прикрепляется возле столика командира корабля.
в) Сумка для астрографиков
Сумка для астрографиков делается такого же размера, как и сумка для карт. В сумке размещаются таблицы сомнеровых линий с набором бланков для обработки астрономических наблюдений, протрактор, комплект астрографиков, бортовая карта звездного неба и астрономический календарь. На внешней стороне сумки необходимо нашить один карман для таблицы сомнеровых линий и бланков и второй карман для астрономического протрактора.
Сумка для астрографиков прикрепляется рядом возле установки для секстанта.
г) Установка для секстанта
Установка для ящика секстанта прикрепляется вблизи места дирижабля, с которого производятся астрономические наблюдения {люк или шахта на верхней части оболочки дирижабля). Установка должна иметь приспособление для крепления ящика секстанта на время полета. При вынимании секстанта из ящика и вкладывании его в ящик не должно встречаться препятствий, о которые он мог ударяться. Сам футляр должен быть укреплен на установке неподвижно.
д) Штурманский столик
Типовой планшет для штурмана помещается в типовой кожаной сумке с целлулоидной стенкой и специальными карябинами на обратной стороне. Карабинами кожаная сумка с планшетом укрепляется на борт гондолы дирижабля с таким расчетом, чтобы можно было удобно пользоваться картой в полете. Для производства на карте различных пометок и навигационных построений планшет вынимается из кожаной сумки и вся эта работа производится на планшете, который лежит на штурманском столике.
При выборе места для штурманского столика, необходимо:
- Обеспечить штурману обзор по горизонту;
- Предоставить наилучшие условия для использования приборов с рабочего места;
- Карта в планшете, положенная на столик, должна быть видна при нормальном положении штурмана;
- Столик не должен стеснять свободы движения оптическим и бортовым визирами.
В штурманском столике необходимо сделать выдвижной ящик для рабочей карты с планшетом и для размещения входящих в снаряжение штурмана навигационных приборов и принадлежностей- Ящик в столике должен хорошо закрываться на крючок или защелку.
е) Установка для аэронавигационной бомбы
Назначение аэронавигационных бомб - создание искусственных визирных точек на поверхности моря днем и ночью, а также земли в темную ночь.
Установка для аэронавигационных бомб состоит из специальной кассеты для хранения на борту дирижабля большого объёма запаса бомб и специального сбрасывателя двух бомб с интервалом между бомбами от 1—2 секунд. Бомбы, находящиеся в кассете, должны быть предохранены от толчков, тряски и вибрации дирижабля в полете, а также и при резких толчках во время взлета и посадки дирижабля. Установка должна быть водонепроницаема, дабы защитить ее от заливания водой и постепенного скопления в ней влаги при полетах в неблагоприятных метеорологических условиях и другие обстоятельствах.
В случае возникновения пожара от разбития аэронавигационной бомбы установка должна иметь приспособление для быстрой локализации огня и возможности в полете сбросить бомбы залпом.
Установка должна быть портативна, проста в обращении и рассчитана для каждого типа дирижабля из расчета расхода двух бомб в один час полета. При сбрасывании бомбы должны выпадать из кассеты в нормальном положении, то есть продольная ось бомбы должна быть параллельна оси дирижабля и носок бомбы должен быть обращен в направлении полета дирижабля.
Управление бомбосбрасывателем должно выполняться от руки или ноги штурмана, не требуя отрыва глаза от визира.
ж) Кассеты для графиков поправок к приборам
Кассеты для графиков девиации компасов и поправок указателя скорости и высотомера изготовляются из листового металла толщиной 0,5 миллиметров по размеру стандартного графика и сверху закрываются целлулоидом толщиной 0,5—1,0 миллиметров. Кассеты заклепками приклепываются к приборной доске штурмана.