Elektrilised õhulaevad 1883-1884

James Herne artikkel

200 eksponenti tutvustasid oma elektrigeneraatoreid, elektrimootoreid, akusid ja akukomponente Pariisi rahvusvahelisel elektrinäitusel. Aasta? 1881. Mitte 1981. 1881.

19. sajand oli täis leiutisi. Vaatame mõnda neist:

1859 – Planté leiutas laetava aku. Tema leiutis elab edasi 12 V autoakudes.
1873 – Siemens lõi esimese kommertslikult praktilise elektrigeneraatori. See töötas ka elektrimootorina.
1879 – Siemens lõi väikese elektrilise veduri, mis suutis vedada kolme vagunit, millest igaühele mahtus istuma 6 inimest.
1880 – Trouvé parandas Siemensi mootori tõhusust.
1881 – Trouvé leiutas elektrilise kolmerattalise ja elektrilise päramootori paadile.

Niisiis, esimesed lõbusad sõidukid tegi Gustave Trouvé ja need sõidukid olid elektrilised. Fossiilset kivisütt kasutati aurumootorite jaoks, aga fossiilset õli veel ei kasutatud.

Nagu näeme 1881. aasta karikatuurilt, olid Aurukuningas ja Söekuningas ärevad vastsündinu pärast, kellele oli nimeks pandud Elekter:

Pärast Trouvé elektripaadi nägemist Seine’i jõel Pariisis 1881. aasta 26. mail tekkis Gaston Tissandieril idee elektrimootoriga dirižaabli loomiseks. Tissandier oli juba üle kümne aasta lennanud kuumaõhupallidega ja nüüd ei raisanud ta hetkegi aega ning registreeris 9. juunil 1881 patendi “Elektri rakendamine õhunavigatsioonis”. Tissandier oli juba ka alustanud oma unistuste dirižaabli 4 m pikkuse mudeli ehitamist eelseisva elektrinäituse jaoks.

1881. aasta rahvusvaheline elektrinäitus Pariisis oli inimkonna ajaloos kõige olulisem sündmus, mis edendas elektri praktilist kasutuselevõttu. Näitus oli avatud iga päev 4 kuud järjest. Sündmuse säravateks tähtedeks olid elektrilambid ja seetõttu oli näitus avatud varahommikust hilisõhtuni.

“Õhtul võtab näitus muinasjutulise ilme; see on tõeliselt pimestav valgusetendus. Publik ei väsi uurimast ja imetlemast kõiki teaduslikke imesid, mis on praegu sellesse monumenti koondatud, mida võiks nimetada Elektri templiks.” — ajakiri ‘La Nature’, 20.08.1881

Elektri genereerimise seadet nimetati masinaks (muide, ‘machine’ on prantsuse sõna). Kui selle masinaga ühendati elektriallikas, kutsuti seda masinat mootoriks. 1881. aastal oli fookuses masinatega elektri tootmine. Näitusel olid saadaval erinevad masinad: püsimagnetitega alalisvoolu masin, püsimagnetitega vahelduvvoolu masin ja elektromagnetitega alalisvoolumasin (elektromagnetitega vahelduvvoolumootor patenteeriti Nikola Tesla poolt mõned aastad hiljem, aastal 1888).

Ainulaadne eksponaat näitusel oli Tissandieri tulevase elektrilise dirižaabli mudel. See suur mudel ehitati vaid 2 kuuga. Mudelil olid laetavad Planté akud. Väike Trouvé valmistatud elektrimootor kaalus vaid 220 grammi.

Tissandier arvutas, et mudelist 10 korda suurem õhulaev suudaks kanda mitut inimest.

Victor Hugo, peale 1881. aasta elektrinäituse külastamist 79-aastasena, kirjutas nii:

“Lähedal on päev, mil maakera pinda kujundatakse nii, et salvestada päikese soojust; /-/ Muundatuna elektriks jaotatakse see soojus kõikjale, valgustades öösiti avalikke teid, pannes tööle masinad ja vedades vedureid. /-/ Tulevik saab olema suurepärane, õiglane, vabastav. See saab olema ilus ja hea. Teie, kes olete noored, näete neid imesid. Mina neid ei näe, aga ma tean, et need tulevad.”

“Kõigist looduslikest jõududest on kõige odavam ja kõige ühtlasemalt jaotunud tuule jõud, kuid see on ka kõige enam eiratud.” — ajakiri ‘La Nature’, 14.07.1883

Enne fossiilõli ajastut olid insenerid just leidnud ideed, kuidas kasutada päikese ja tuule energiat. Juba enne auto leiutamist loodi elektrimootoriga õhulaev!

Tissandieri vendadel polnud raha ja aega angaari ehitamiseks, mistõttu nad pidid oma dirižaabli suuremad osad ehitama õues. Aerostaadi suuruse määras Tissandieri krunt Pariisis. Nagu plaanilt näha, planeeriti õhulaeva pikkuseks 27 m:

Gaston Tissandier oli hõivatud elektrimootori, aku ja õhupalli jaoks vesiniku tootmise seadeldise ehitamisega, samal ajal kui tema vend Albert Tissandier pühendas end õhulaeva valmistamisele.

Aastal 1882 tellis Gaston Tissandier võimsa ja kergekaalulise akupaki ehitamise. Tollel ajal tähendas see, et umbes 5 kWh akupakk kaalus 180 kg. Eboniidist valmistatud akukorpusse paigutati vaheldumisi tsingist ja süsinikust plaadid. Voolu tekitas vedelik, mis koosnes veest, väävelhappest (H2SO4) ja kaaliumdikromaadist (K2Cr2O7).

Gaston Tissandieri tellimusel ehitas Siemens Pariisis kergekaalulise mootori. Uus mootor kaalus 55 kg. Akupaki maksimaalvõimsuse 1.8 kW (40 V, 45 A) juures suutis mootor välja anda 1 kW. Mootori tõhusus oli 55% (võrdluseks, kaasaegsete elektrimootorite tõhusus on umbes 95%).

Mootor liigutas propellerit läbi 1:10 suhtega hammasratasülekande. Mootori maksimumpööretel 1800 p/min pöörles propeller 180 p/min. 2.85 m läbimõõduga propelleri kaal oli 7 kg.

Algselt kasutati testimiseks 24 eraldi akut, kuid siis ehitati neli 6-elemendiga akut, et säästa gondlis ruumi. Pöördlüliti võimaldas kasutada 6, 12, 18 või 24 akuelementi, mis andis 4 erinevat propelleri kiirust.

Arvutused näitasid, et õhulaeva maksimaalne kiirus ei saa ületama 15 km/h. Tuule kiirus on sellest väiksem ainult rahuliku ilmaga. 1883. aasta jaanuaris kirjutas Gaston Tissandier ajakirjas ‘La Nature’, et kui see oleks rahaliselt võimalik, ehitaksid nad suurema aerostaadi, mis suudaks kanda 5 kW mootorit. Prantsuse armee pani selle infokillu kõrva taha.

Kui vendade Tissandieride õhulaev valmis sai, oli selle pikkuseks 28 meetrit. Vesinikuga täidetud 1060 m3 õhupalli tõstevõime oli 1250 kg. Esimese katselennu lihtsustamiseks otsustati, et stardikaal peaks jääma vaid 10 kg allapoole tõstevõimest, ehk olema 1240 kg. Õhulaeva kaal koos mootori ja akudega oli 704 kg. Vendade ja nende poolt kaasavõetud instrumentide kaal oli kokku 150 kg. See jättis äravisatava ballasti jaoks 386 kg. Äravisatavat ballasti oli vaja tõusu reguleerimiseks. Laskumiseks on vaja lasta osa vesinikku õhupallist välja.

8. oktoobril 1883 saabus tähtis päev. Pealtvaatajad kogunesid Tissandieri hoovi ja nende silme all tõusis õhku esimene elektrimootoriga õhulaev. Seda juhtisid Gaston Tissandier (1843–1899) ja Albert Tissandier (1839–1906).

Propelleri maksimaalse pöörlemiskiirusega 180 pööret minutis suutis õhulaev seista vastu 3 m/s (10 km/h) tuulele. Tuul tõusis ja kandis õhulaeva kaasa, mistõttu ei olnud võimalik koju naasta. Maanduti väljaspool Pariisi. Sai täiesti selgeks, et õhulaev vajab rohkem võimsust.

Prantsuse armee kaptenid Renard ja Krebs jälgisid tähelepanelikult, mida Tissandieri vennad olid õppinud elektrimootoriga õhulaeva ehitamise käigus. Selle info põhjal ehitasid nad salaja elektrilist õhulaeva ka Prantsuse armee jaoks. Sõjaväe õhupallibaas Chalais-Meudon asus vaid 6,5 km kaugusel Tissandieri vendade töökojast Pariisis.

Aku komponendid jäeti armee saladuseks. Oli vaid teada, et aku jagati neljaks sektsiooniks, mida sai ühendada paralleelselt pikema lennu jaoks või järjestikku kiirema lennu jaoks. Akupaki maksimaalse 8,2 kW juures oli mootori võimsus 5,7 kW. Seega oli mootori efektiivsus 70%.

Maksimaalse võimsuse juures pöörles 7 m läbimõõduga propeller 46 pööret minutis.

Renard-Krebs’i õhulaev oli esimene õhusõiduk, millel oli propeller ees. Isegi esimesel lennukil, vendade Wrightide 1903. aasta Flyeril, ei olnud propeller ees.

Renard-Krebs’i õhulaev ‘La France’ oli peaaegu kaks korda suurem kui Tissandieri õhulaev. Õhupall oli 50 m pikk. 1864 m3 vesinikku andis umbes 2100 kg tõstejõu.

Esimesel lennul 8. augustil 1884 suutsid Renard ja Krebs oma elektrilise õhulaevaga baasi tagasi naasta. Peale mõningaid edasi-tagasi manööverdamisi, kohmakalt nagu aurik, maandusid nad Hangar Y lähedal Meudonis, kus õhulaev ehitati (angaar on siiani olemas, vt https://hangar-y.com). See oli ajaloo esimene täielikult kontrollitud lend.

Õhulaev ‘La France’ tegi aastatel 1884-1885 mitmeid katselende. Renard-Krebs’i disaini nõrk külg oli, et maandumisel võis propeller kahjustada saada.

“Isiksuseküsimused peavad kaduma kui teaduse huvid on kaalul, ja me aplodeerime alati oma jäljendajate edu korral.” —Gaston Tissandier (oma raamatus “Mes ascensions, 1868-1888”)

1880ndate aastate esimene pool oli inimkonna ajaloos õnnistatud hetk, kuna tulevik paistis elektriline. Siis tulid fossiilkütustel töötavad mootorid. 1885 oli aasta, mil nii Benzi kui ka Daimler-Maybachi vedelkütusega sisepõlemismootorid olid praktiliseks kasutamiseks valmis.

Selleks, et mõista, kui valesti asjad läksid — kirjanik Karl August Hindrey kirjutas 1927. aastal värske õhu kohta, et see “peale Pariisi bensiini- ja suitsuauru paradiislikult mõjub”. Sada aastat hiljem tekitavad inimesed jätkuvalt liigselt CO2 ilma tõelise põhjuseta.

Fossiilkütuste tööstust võib puhta elektriga võrrelda nagu kalatraalerit ja põllumeest, kes peavad võistlema samadel tingimustel, samas kui üks kasutab loodust lihtsalt ära ja teine ​​teeb rasket tööd, mis on hädavajalik planeedi säästmiseks meie järeltulijatele.

Me peaksime armastama Elektrit, peaksime toetama last, kes päästab meie maailma!