Elektriske luftskibe 1883-1884

Artikel af James Herne

200 udstillere viste deres elgeneratorer, elmotorer, batterier og batterikomponenter på den Internationale Elektricitetsudstilling i Paris. Året? 1881. Ikke 1981. 1881.

1800-tallet var fyldt med opfindelser. Lad os se på nogle af dem:

1859 – Planté opfandt den genopladelige batteri. Hans opfindelse lever videre i 12 V bilbatterier.
1873 – Siemens skabte den første kommercielt praktiske elgenerator. Denne fungerede også som en elmotor.
1879 – Siemens skabte et lille elektrisk lokomotiv, der kunne trække 3 vogne, hver med siddepladser til 6 personer.
1880 – Trouvé forbedrede virkningsgraden på Siemens-motoren.
1881 – Trouvé opfandt den elektriske trehjulet cykel og den elektriske påhængsmotor til en båd.

Så de første sjove køretøjer blev lavet af Gustave Trouvé, og disse køretøjer var elektriske. Fossilt kul blev brugt til dampmaskiner, men fossil olie var endnu ikke i brug.

Som vi kan se på karikaturen fra 1881, var Kong Damp og Kong Kul bekymrede for den nyfødte, som havde fået navnet Elektricitet:

Efter at have set Trouvés elektriske båd på Seinen i Paris den 26. maj 1881 fik Gaston Tissandier en idé om at skabe etluftskib med elmotor. Tissandier havde fløjet varmluftballoner i over ti år, og nu, uden at spilde tid, registrerede han den 9. juni 1881 et patent på “Anvendelse af elektricitet til luftnavigation”. Tissandier var også begyndt at bygge en 4 m lang skalamodel af sit drømmeluftskib til den kommende elektricitetsudstilling.

Den Internationale Elektricitetsudstilling 1881 i Paris var den enkelt vigtigste begivenhed i menneskehedens historie til at fremme praktisk brug af elektricitet. Udstillingen var åben hver dag i 4 måneder. Stjernerne i showet var de elektriske lamper, og det er grunden til, at udstillingen var åben fra tidligt om morgenen til sent om aftenen.

“Om aftenen vil Udstillingen få et eventyragtigt udseende; den vil være en sand, blændende lysforestilling. Publikum bliver aldrig trætte af at studere og beundre alle de videnskabelige vidundere, der i øjeblikket er samlet i dette monument, som man med rette kan kalde elektricitetens tempel.” — magasinet ‘La Nature’, 1881-08-20

Apparatet til at generere elektricitet blev kaldt en maskine (i øvrigt er ‘machine’ et fransk ord). Når en kilde til elektricitet blev tilsluttet denne maskine, blev maskinen kaldt en motor. I 1881 var hovedfokus på at bruge maskinerne til at generere elektricitet. På udstillingen var forskellige maskiner tilgængelige: jævnstrømsmaskine med permanente magneter, vekselstrømsmaskine med permanente magneter og jævnstrømsmaskine med elektromagneter (vekselstrømsmotor med elektromagneter blev patenteret af Nikola Tesla nogle år senere, i 1888).

En unik udstilling på udstillingen var en model af Tissandiers fremtidige elektriske luftskib. Denne enorme model blev bygget på bare 2 måneder. Modellen havde genopladelige Planté-batterier. Den lille elmotor, bygget af Trouvé, vejede kun 220 gram.

Tissandier beregnede, at et luftskib, der var 10 gange større end modellen, ville gøre det muligt at medtage flere personer.

Victor Hugo, 79 år gammel, skrev efter at have besøgt elektricitetsudstillingen i 1881:

“Dagen er nær, da jordoverfladen vil blive indrettet til at lagre solvarme; /-/ Forvandlet til elektricitet vil denne varme blive fordelt overalt, oplyse de offentlige gader om natten, drive maskiner, trække lokomotiver. /-/ Fremtiden vil være strålende, retfærdig, frigørende. Den vil være smuk og god. I, som er unge, vil se disse vidundere. Hvad mig angår, vil jeg ikke se dem, men jeg ved, at de vil komme.”

“Af alle naturkræfter er den, der er mindst kostbar og mest jævnt fordelt, vindens kraft, og alligevel er det også den mest forsømte.” — magasinet ‘La Nature’, 1883-07-14

Før den fossile olie-æra havde ingeniørerne lige fundet idéer til, hvordan man kunne udnytte energien fra solen og vinden. Selv før bilen blev opfundet, blev et luftskib med elmotor skabt!

Brødrene Tissandier havde ikke tid og penge til at bygge en hangar, så de måtte bygge de store komponenter til deres luftskib udendørs. Størrelsen på aerostaten blev afgjort af Tissandiers grund i Paris. Som vi kan se af planen, var den planlagte længde på luftskibet 27 m:

Gaston Tissandier tog sig af at bygge elmotoren, batteriet og apparatet til at fremstille hydrogen til ballonen, mens hans bror Albert Tissandier helligede sig opførelsen af luftskibet.

I 1882 bestilte Gaston Tissandier konstruktionen af en kraftig og let batteripakke. På det tidspunkt betød det, at den cirka 5 kWh store batteripakke vejede 180 kg. Zink- og kulplader blev anbragt skiftevis inde i et batterihus lavet af ebonit. Strømmen blev genereret af en væske bestående af vand, svovlsyre (H2SO4) og kaliumdichromat (K2Cr2O7).

Efter ordre fra Gaston Tissandier blev en let motor konstrueret af Siemens i Paris. Den nye motor vejede 55 kg. Ved batteripakkens maksimale effekt på 1,8 kW (40 V, 45 A) var motoren i stand til at levere 1 kW. Motorens virkningsgrad var 55 % (til sammenligning er virkningsgraden for moderne elmotorer omkring 95 %).

Motoren drev propellen gennem et gearforhold på 1:10. Ved en maksimal motomhastighed på 1800 o/min roterede propellen med 180 o/min. Propellen, med en diameter på 2,85 m, vejede 7 kg.

I begyndelsen blev 24 separate batterier brugt til test, men derefter blev fire 6-cellede batterier bygget for at spare plads i gondolen. En drejekontakt gjorde det muligt at bruge 6, 12, 18 eller 24 battericeller, hvilket gav 4 forskellige propelhastigheder.

Beregninger viste, at luftskibets tophastighed ikke ville overstige 15 km/t. Vindhastigheden ligger kun under dette tal i stille vejr. I januar 1883 skrev Gaston Tissandier i magasinet ‘La Nature’, at hvis det økonomisk var muligt, ville de bygge en større aerostat, der kunne bære en 5 kW motor. Den franske hær noterede sig stille denne oplysning.

Da brødrene Tissandiers luftskib blev færdigt, målte det 28 meter i længden. Den 1060 m3 store ballon, fyldt med hydrogen, havde en bæreevne på 1250 kg. For at den første testflyvning skulle være let, besluttede man, at startvægten skulle ligge lige 10 kg under bæreevnen, altså på 1240 kg. Luftskibet vejede 704 kg inklusive motor og batterier. Brødrene og de instrumenter, de tog med, vejede i alt 150 kg. Dette efterlod 386 kg til kastbar ballast. Kastbar ballast var nødvendig for at regulere opstigningen. Til nedstigning ville noget af hydrogenet blive lukket ud af ballonen.

Den 8. oktober 1883 kom den vigtige dag. Tilskuere samledes i Tissandiers gård og så, hvordan det første elektrisk drevne luftskib lettede. Det blev fløjet af Gaston Tissandier (1843–1899) og Albert Tissandier (1839–1906).

Ved de maksimale propelleromdrejninger på 180 pr. minut var luftskibet i stand til at holde stand mod en vind på 3 m/s (10 km/t). Vinden tog til og førte luftskibet med sig, så det blev umuligt at vende hjem. De landede uden for Paris. Det stod lysende klart, at luftskibet havde brug for mere kraft.

De franske hærkaptajner Renard og Krebs fulgte nøje, hvad brødrene Tissandier havde lært, mens de byggede et elektrisk luftskib. På baggrund af denne viden byggede de i hemmelighed et elektrisk luftskib til den franske hær. Den militære ballonbase Chalais-Meudon lå kun 6,5 km fra brødrene Tissandiers værksted i Paris.

Batterikomponenterne blev holdt hemmelige af hæren. Det blev kun afsløret, at batteriet var opdelt i fire sektioner, som kunne forbindes parallelt for en længere flyvning eller i serie for en hurtigere flyvning. Ved maksimale 8,2 kW fra batteripakken var motoreffekten 5,7 kW. Dermed var motorvirkningsgraden 70%.

Ved maksimal effekt drejede propellen med 7 m diameter 46 omdrejninger pr. minut.

Luftskibet Renard-Krebs var det første luftfartøj med en propel foran. Selv det første fly, brødrene Wrights Flyer fra 1903, havde ikke en propel foran.

Luftskibet Renard-Krebs “La France” var næsten dobbelt så stort som luftskibet Tissandier. Ballonen var 50 m lang. 1864 m3 brint gav en løftekraft på omkring 2100 kg.

På deres jomfrurejse den 8. august 1884 var Renard og Krebs i stand til at vende tilbage til basen med deres elektriske luftskib. Efter nogle manøvrer frem og tilbage, kluntede som en damper, landede de nær Hangar Y i Meudon, hvor luftskibet var bygget (hangaren eksisterer stadig, se https://hangar-y.com). Dette var den første fuldt kontrollerede flyvning i historien.

Luftskibet “La France” foretog flere testflyvninger i 1884-1885. Den svage del af Renard-Krebs-designet var, at propellen kunne blive beskadiget ved landing.

“Spørgsmål om personligheder må forsvinde, når videnskabens interesser står på spil, og vi vil altid bifalde vores efterligneres succes.” —Gaston Tissandier (i sin bog “Mes ascensions, 1868-1888”)

Den første del af 1880’erne var et velsignet øjeblik i menneskehedens historie, da fremtiden så elektrisk ud. Så kom motorerne, der kørte på fossile brændsler. 1885 var året, hvor de flydende brændstofdrevne forbrændingsmotorer fra både Benz og Daimler-Maybach var klar til praktisk brug.

For at forstå, hvor galt det gik — forfatteren Karl August Hindrey skrev i 1927 om frisk luft, at den “føles himmelsk efter benzin- og røgosene i Paris”. Hundrede år senere skaber folk stadig alt for meget CO2 uden nogen reel grund.

Fossilbrændstofindustrien kan sammenlignes med ren elektricitet som en fisketrawler og en landmand, der skal konkurrere på samme vilkår, mens den ene blot udnytter naturen, og den anden udfører det hårde arbejde, som er afgørende for at redde planeten for vores efterkommere.

Vi bør elske Elektricitet, vi bør støtte det barn, der redder vores verden!