СВОБОДНЫЙ АЭРОСТАТ

Схема свободного аэростата.

свобо́дный аэроста́т неуправляемый (как правило) аэростат; применяется для изучения атмосферы, астрономических исследований, испытаний аппаратуры и снаряжения, переноса и сброса боевых грузов, спортивных, рекламных, разведывательных и других целей. В зависимости от назначенияС. а.могут быть с экипажем и без экипажа, совершать кратковременные или длительные полёты.С. а.с экипажем имеют устройства, регулирующие скорость взлёта и спуска, высоту полёта и располагают возможностью прекращения полёта по желанию пилота. Аналогичные устройства имеют некоторые виды беспилотныхС. а., называемые автоматическими аэростатами (АА). Шары-зонды, радиозонды, беспилотныеС. а.некоторых видов, предназначенные для пиковых высотных полётов, таких устройств не имеют. ПилотируемыеС. а.с открытой гондолой, используемые для подъёма на высоту 712 км, называются субстратостатами, а пилотируемые (с герметичной гондолой) или беспилотныеС. а.для подъема на еще большие высоты в стратосферу называют стратостатами.

С. а.(см. рис.), состоят из мягкой оболочки (или системы оболочек), наполняемой подъёмным газом, и гондолы (контейнера). К оболочке пилотируемыхС. а.подвешивается гондола, в которой размещаются воздухоплаватели, аппаратура и балласт, к оболочке беспилотныхС. а. контейнеры с аппаратурой и балластом и парашюты (см. Дрейфующий аэростат).

Оболочки большей части беспилотных и пилотируемыхС. а.предназначенных для исследовательских целей в стратосфере, изготавливаются из плёночных и ткане-плёночных материалов и рассчитаны на одноразовое применение.Оболочки спортивныхС. а.производятся из специальных тканей и рассчитаны на многоразовое применение. Многократно используются и парашютирующие оболочки АА. В качестве подъёмного газа для большинства АА и беспилотныхС. а., предназначенных для пиковых полётов, используется водород. АА, поднимающие дорогостоящую исследовательскую аппаратуру, пилотируемые исследовательские и рекордныеС. а.обычно наполняют гелием или смесью гелия с водородом. СпортивныеС. а.наполняют водородом или тёплым воздухом. Оболочки беспилотныхС. а.выполняют открытыми снизу или замкнутыми, а оболочкиС. а.с экипажем обычно делают открытого типа. В открытых оболочках после их полного выполнения (см. Зона выполнения) подъёмный газ при расширении выходит через отверстие внизу оболочки или специальный клапан. Это уменьшает массу аэростата. В замкнутых оболочках возникает внутреннее давление, под действием которого резиновые оболочки шаров-зондов и радиозондов растягиваются, увеличиваясь в объёме в 60300 раз и более, что позволяет им подниматься на высоту до 4548 км. УС. а.одноразового применения к нижнему узлу оболочки крепится стропа подвески поднимаемого груза. У спортивныхС. а.и у некоторыхС. а.с экипажем (например, стратостатов) гондола с экипажем крепится к оболочке при помощи сети или системы строп. Изменение высоты полёта наС. а.с экипажем и АА с оболочками открытого типа осуществляется сбрасыванием балласта или выпуском газа через клапан. Учитывая направление и скорость ветра, изменяя высоту полёта пилотируемых и управляемых по радио (или по программе)С. а., можно в известных пределах регулировать направление и дальность их полёта. Указанные свойстваС. а.позволяют рассматривать их как летательные аппараты с ограниченным управлением полётом по направлению.

В ряде случаев полёт высотныхС. а.может проводиться по схеме «бумеранг» с возвращением в район запуска. Для этого аэростат переводится в ветровой поток противоположного направления путём снижения или подъёма. ПолётС. а.может прекращаться выпуском газа через газовый клапан. Спуск гондолы с экипажем или перевозимого груза возможен также путём отцепления оболочки на высоте с последующим снижением на особом парашюте. При этом разгруженная оболочка взмывает кверху, достигает зоны выполнения и разрушается. Спуск аэростата с оболочкой парашютирующего типа начинается после выпуска подъёмного газа через клапан, после чего оболочка, наполняясь воздухом, превращается в парашют.

В зависимости от назначения существует несколько конструкцийС. а.Наиболее простую конструкцию имеет шар-зонд, состоящий только из резиновой замкнутой оболочки. Сложнее устроен радиозонд, поднимающий на резиновой замкнутой оболочке (с начальным диаметром до 5 м) аппаратуру для замера давления, температуры и влажности воздуха на различных высотах; показания приборов автоматически передаются по радио на пункт запуска.

Спортивные аэростаты, наполняемые водородом, имеют оболочку сферической формы из прорезиненной ткани, к которой при помощи катенарных поясов (см. Катенария) или лап крепятся стропы из стальных тросов или верёвок, на которых подвешивается гондола. В гондоле размещаются экипаж, аппаратура управления и радиосвязи, балласт в виде песка или дроби. Для выхода газа при взлёте выше зоны выполнения и при разогреве газа в зоне равновесия внизу оболочки имеется отверстие с патрубком (так называемый аппендикс), а вверху установлен клапан, открываемый из гондолы. Наполнение оболочки газом проводится через нижний аппендикс или особый аппендикс в верхней части оболочки. Для удержания оболочки в процессе газонаполнения имеются поясные стропы. Для смягчения удара при спуске с гондолы свешивается длинный тяжёлый канат гайдроп. Для быстрого выпуска газа из оболочки после приземления на ней имеется разрывное устройство. Спортивные аэростаты, наполняемые тёплым воздухом, имеют оболочку, изготавливаемую из прочного термостойкого материала. К нижней части оболочки на стропах крепится гондола для экипажа и аппаратуры нагрева воздуха (см. Тепловой аэростат).

ОболочкиС. а.могут иметь различную конструкцию в зависимости от назначения и задаваемого профиля полёта. Для высотных полётов с экипажем и высотных полётов АА в основном применяются оболочки открытого типа из малорастяжимых материалов. Подобного же типа оболочки применяются для рекордных (по дальности и продолжительности) полётов с экипажем и для длительных полётов (дрейфов) АА с тяжёлой исследовательской или специальной аппаратурой. Для полётов на постоянной барометрической высоте применяются замкнутые оболочки из малорастяжимых материалов, имеющие сферическую форму.

Оболочки замкнутого типа из малорастяжимых материалов применяются в некоторых случаях и для кратковременных (пиковых) полётов с экипажем. При длительных и высотных полётах АА с тяжёлой аппаратурой и при полётах с экипажем в основном используются оболочки открытого типа, имеющие так называемую оптимальную (естественную) форму с меридиональным каркасированием вдоль стыка полотнищ. В выполненной части таких оболочек (там, где находится подъёмный газ) между усилительными элементами образуются выпучины с поперечными радиусами кривизны в несколько раз меньшими поперечных радиусов кривизны некаркасированные оболочки. В каркасированных оболочках продольные усилия воспринимаются каркасом, а поперечные натяжения малы, что позволяет изготавливать полотнища оболочки из лёгких синтетических плёнок толщиной 1260 мк (из полиэтилена, майлара и др.). Для меридионального каркасирования полотнищ используются ленты из прочных материалов с небольшим удлинением (вискозы, стекловолокна, нитей кевлара), воспринимающих основные усилия при газонаполнении и в полёте. Во Франции для кратковременных (пиковых) полётов АА применяются оболочки замкнутого типа, имеющие форму тетроида. Верхняя часть такой оболочки образуется гранью, принимающей при наполнении газом выпуклую форму. К нижнему узлу тетроидной оболочки крепится подвесная система. При достижении потолка оболочка разрывается от внутреннего давления, а груз спускается на парашюте.

Для запускаС. а.проводится комплекс мероприятий, включающий подготовку места и материальной частиС. а.к полёту, газонаполнение, снаряжение и выпуск в воздух. Выпуск в воздух спортивных аэростатов объёмом до 3000 м³(поднимающихся обычно на высоту не более 4000 м) производится с открытых площадок при скорости ветра не более 68 м/с. При газонаполнении спортивные аэростаты удерживаются стартовой командой за специальные устройства (поясные), а перед вылетом и за гондолу. СтартС. а., поднимающихся на высоту более 4000 м, затрудняется из-за большой парусности, усложняясь тем больше, чем больше объём аэростата. Для облегчения старта и безопасности взлётаС. а.старт проводят с использованием специальных укрытий (здания, заборы, овраги, каньоны) или применяя особые устройства для удержания оболочки в процессе газонаполнения и облегчения запуска аэростата, что позволяет проводить старт высотных аэростатов грузоподъёмностью до нескольких тонн при скорости ветра до 1012 м/с.

Я. В. Пятышев.

свободный аэростат—free balloon...Русско-английский технический словарь
свободный аэростат—aerostato libero...Русско-итальянский политехнический словарь
свободный аэростат—с экипажемem Freiballon...Русско-немецкий политехнический словарь
свободный аэростат—voln baln...Русско-чешский словарь
свободный аэростат—Свободный аэростат неуправляемый как правило аэростат применяется для изучения атмосферы астрономических исследований испытаний аппаратуры и снаряжения переноса и сброса ...Энциклопедия техники