Elektriniai dirižabliai 1883–1884

Straipsnis, autorius James Herne

200 dalyvių Paryžiaus Tarptautinėje elektros parodoje demonstravo savo elektros generatorius, elektros variklius, baterijas ir baterijų komponentus. Metai? 1881. Ne 1981. 1881.

XIX amžius buvo kupinas išradimų. Pažvelkime į kai kuriuos iš jų:

1859 m. Planté išrado įkraunamą (akumuliatorinę) bateriją. Jo išradimas gyvuoja 12 V automobilių akumuliatoriuose.
1873 m. Siemens sukūrė pirmąjį komerciškai praktišką elektros generatorių. Jis taip pat veikė kaip elektros variklis.
1879 m. Siemens sukūrė mažą elektrinį lokomotyvą, kuris galėjo tempti 3 vagonus, kiekviename buvo sėdimos vietos 6 žmonėms.
1880 m. Trouvé pagerino Siemens variklio našumą.
1881 m. Trouvé išrado elektrinį triratį ir elektrinį išorinį (pakabinamą) valties variklį.

Taigi, pirmuosius pramoginius (smagius) transporto priemones sukūrė Gustave’as Trouvé, ir jos buvo elektrinės. Iškastinis anglis buvo naudojamas garo mašinoms, bet iškastinė nafta dar nebuvo pradėta naudoti.

Kaip matome iš 1881 m. karikatūros, Karalius Garas ir Karalius Anglis nerimavo dėl gimusio kūdikio, kuriam buvo duotas vardas Elektra:

1881 m. gegužės 26 d. Paryžiuje, Sena upėje, pamatęs Trouvé elektrinę valtį, Gaston Tissandier gavo idėją sukurti dirižablį su elektros varikliu. Tissandier daugiau kaip dešimt metų skraidė karšto oro balionais ir, nedelsdamas, 1881 m. birželio 9 d. užregistravo patentą „Elektros pritaikymas oro navigacijai“. Tissandier taip pat pradėjo statyti 4 m ilgio savo svajonių dirižablio mastelinį modelį būsimai elektros parodai.

1881 m. Tarptautinė elektros paroda Paryžiuje buvo svarbiausias įvykis žmonijos istorijoje, skatinęs praktinį elektros naudojimą. Paroda buvo atidaryta kiekvieną dieną 4 mėnesius. Ryškiausios renginio žvaigždės buvo elektros lempos, ir būtent todėl paroda veikė nuo ankstyvo ryto iki vėlyvo vakaro.

„Vakare Paroda įgaus pasakos pavidalą; tai bus tikras akinantis šviesų reginys. Visuomenei niekada neatsibosta tyrinėti ir žavėtis visais moksliniais stebuklais, šiuo metu surinktais šiame monumente, kurį galima pavadinti Elektros šventykla.“ – žurnalas „La Nature“, 1881-08-20

Įrenginys elektros energijai gaminti buvo vadinamas mašina (beje, „machine“ yra prancūziškas žodis). Kai prie šios mašinos buvo prijungiamas elektros šaltinis, mašina buvo vadinama varikliu. 1881 m. pagrindinis dėmesys buvo skiriamas mašinoms, skirtoms elektrai gaminti. Parodoje buvo pristatytos įvairios mašinos: nuolatinės srovės mašina su nuolatiniais magnetais, kintamosios srovės mašina su nuolatiniais magnetais ir nuolatinės srovės mašina su elektromagnetais (kintamosios srovės variklį su elektromagnetais Nikola Tesla užpatentavo po kelerių metų, 1888 m.).

Unikalus parodos eksponatas buvo būsimojo Tissandier elektrinio dirižablio modelis. Šis didžiulis modelis buvo pastatytas vos per 2 mėnesius. Modelyje buvo įkraunamos Planté baterijos. Nedidelis, Trouvé pagamintas elektros variklis svėrė vos 220 gramų.

Tissandier apskaičiavo, kad dešimt kartų už modelį didesnis dirižablis leistų gabenti kelis žmones.

Victoras Hugo, būdamas 79 metų, po apsilankymo 1881 m. elektros parodoje parašė:

„Artėja diena, kai Žemės paviršius bus sutvarkytas taip, kad kauptų saulės šilumą; /-/ Paversta elektra, ši šiluma bus paskirstyta visur, naktimis apšvies viešąsias gatves, varys mašinas, temps lokomotyvus. /-/ Ateitis bus nuostabi, teisinga, išlaisvinanti. Ji bus graži ir gera. Jūs, kurie esate jauni, pamatysite šiuos stebuklus. O aš jų nepamatysiu, bet žinau, kad jie ateis.“

„Iš visų gamtos jėgų mažiausiai kainuoja ir tolygiausiai pasiskirsčiusi yra vėjo jėga, tačiau ji taip pat yra labiausiai apleista.“ – žurnalas „La Nature“, 1883-07-14

Prieš iškastinės naftos erą inžinieriai ką tik buvo atradę idėjas, kaip panaudoti saulės ir vėjo energiją. Dar net neįinventavus automobilio, buvo sukurtas dirižablis su elektros varikliu!

Tissandier broliai neturėjo laiko ir pinigų angarui pastatyti, todėl didžiąsias savo dirižablio dalis turėjo gaminti lauke. Aerostato dydį nulėmė Tissandier sklypas Paryžiuje. Kaip matome iš plano, numatytas dirižablio ilgis buvo 27 m:

Gaston Tissandier rūpinosi elektros variklio, baterijos ir įrenginio vandeniliui balionui gaminti kūrimu, o jo brolis Albertas Tissandier atsidėjo dirižablio gamybai.

1882 m. Gaston Tissandier užsakė pastatyti galingą ir lengvą baterijų bloką. Tuo metu tai reiškė, kad maždaug 5 kWh talpos baterijų blokas svėrė 180 kg. Baterijos korpuse iš ebonito pakaitomis buvo sudėtos cinko ir anglies plokštės. Srovę generavo skystis, sudarytas iš vandens, sieros rūgšties (H2SO4) ir kalio dichromato (K2Cr2O7).

Gastonui Tissandier užsakius, Paryžiaus Siemens gamykloje buvo pagamintas lengvas variklis. Naujas variklis svėrė 55 kg. Esant didžiausiai baterijų bloko galiai 1,8 kW (40 V, 45 A), variklis galėjo išvystyti 1 kW. Variklio naudingumo koeficientas buvo 55 % (palyginimui, šiuolaikinių elektros variklių efektyvumas yra apie 95 %).

Variklis suko sraigtą per 1:10 pavarų santykį. Esant didžiausiam variklio greičiui – 1800 aps./min, sraigtas sukosi 180 aps./min. 2,85 m skersmens sraigtas svėrė 7 kg.

Iš pradžių bandymams buvo naudojamos 24 atskiros baterijos, bet vėliau gondoloje taupant vietą buvo pagamintos keturios 6 elementų baterijos. Besisukantis jungiklis leido naudoti 6, 12, 18 arba 24 baterijų elementus, o tai suteikė 4 skirtingus sraigto sukimosi greičius.

Skaičiavimai parodė, kad didžiausias dirižablio greitis neviršys 15 km/h. Vėjo greitis yra mažesnis už šią reikšmę tik ramiu oru. 1883 m. sausį Gaston Tissandier žurnale „La Nature“ rašė, kad jei tai būtų finansiškai įmanoma, jie pastatytų didesnį aerostatą, galintį gabenti 5 kW variklį. Prancūzijos kariuomenė tyliai atkreipė dėmesį į šią informaciją.

Kai Tissandier brolių dirižablis buvo baigtas, jo ilgis siekė 28 metrus. Vandeniliu pripildytas 1060 m3 balionas turėjo 1250 kg keliamąją galią. Kad pirmasis bandomasis skrydis būtų lengvesnis, nuspręsta, jog kilimo masė turi būti tik 10 kg mažesnė už keliamąją galią – 1240 kg. Dirižablio svoris buvo 704 kg, įskaitant variklį ir baterijas. Broliai ir jų atsivežti prietaisai kartu svėrė 150 kg. Tai paliko 386 kg išmetamosios balasto masės. Išmetamas balastas buvo reikalingas aukščiui didinti. Leidžiantis dalis vandenilio buvo išleidžiama iš baliono.

1883 m. spalio 8 d. atėjo svarbioji diena. Į Tissandier kiemą susirinkę žiūrovai stebėjo, kaip pakilo pirmasis elektrinis dirižablis. Jį pilotavo Gaston Tissandier (1843–1899) ir Albert Tissandier (1839–1906).

Esant didžiausiam, 180 apsisukimų per minutę, sraigto greičiui dirižablis galėjo išsilaikyti prieš 3 m/s (10 km/h) vėją. Vėjas sustiprėjo ir nunešė dirižablį, todėl grįžti namo tapo neįmanoma. Jie nusileido už Paryžiaus ribų. Tapо visiškai aišku, kad dirižabliui reikia daugiau galios.

Prancūzų armijos kapitonai Renard ir Krebs atidžiai stebėjo, ko Tissandier broliai išmoko konstruodami elektrinį dirižablį. Remdamiesi šia informacija, jie slapta pastatė elektrinį dirižablį Prancūzijos kariuomenei. Karo aerostatų bazė Chalais-Meudon buvo vos už 6,5 km nuo Tissandier brolių dirbtuvių Paryžiuje.

Baterijos elementus kariuomenė laikė paslaptyje. Buvo tik atskleista, kad baterija buvo padalyta į keturias sekcijas, kurias galima sujungti lygiagrečiai ilgesniam skrydžiui arba nuosekliai greitesniam skrydžiui. Esant didžiausiai 8,2 kW galiai iš baterijų bloko, variklio galia buvo 5,7 kW. Taigi variklio naudingumo koeficientas buvo 70%.

Esant maksimaliai galiai, 7 m skersmens sraigtas suko 46 apsisukimus per minutę.

Renard-Krebs dirižablis buvo pirmasis orlaivis su sraigtu priekyje. Net pirmasis lėktuvas, Wright brolių 1903 m. „Flyer“, neturėjo sraigto priekyje.

Renard-Krebs dirižablis „La France“ buvo beveik du kartus didesnis nei Tissandier dirižablis. Balionas buvo 50 m ilgio. 1864 m3 vandenilio suteikė apie 2100 kg keliamąją jėgą.

Pirmojo skrydžio metu 1884 m. rugpjūčio 8 d. Renard ir Krebs su savo elektriniu dirižabliu sugebėjo grįžti į bazę. Po kelių manevrų pirmyn ir atgal, gremėzdiškų it garlaivis, jie nusileido prie Y angaro Meudone, kur buvo pastatytas dirižablis (angaras vis dar stovi, žr. https://hangar-y.com). Tai buvo pirmasis visiškai valdomas skrydis istorijoje.

Dirižablis „La France“ atliko kelis bandomuosius skrydžius 1884–1885 m. Silpnoji Renard-Krebs konstrukcijos vieta buvo ta, kad nusileidžiant galėjo būti pažeistas sraigtas.

„Asmenybių klausimai turi išnykti, kai svarstomi mokslo interesai, ir mes visada plosime mūsų mėgdžiotojų sėkmei.“ —Gaston Tissandier (iš jo knygos „Mes ascensions, 1868–1888“)

Devintojo dešimtmečio (1880–1889 m.) pradžia buvo palaimintas žmonijos istorijos momentas, kai atrodė, kad ateitis bus elektra varoma. Tuomet pasirodė iškastiniu kuru varomi varikliai. 1885-ieji buvo metai, kai tiek Benz, tiek Daimler-Maybach skystu kuru varomi vidaus degimo varikliai tapo tinkami praktiniam naudojimui.

Norint suprasti, kaip klaidingai viskas pasisuko—rašytojas Karl August Hindrey 1927 m. apie gryną orą rašė, kad jis „atrodo dangiškas po benzino ir dūmų garų Paryžiuje“. Po šimto metų žmonės vis dar be realios priežasties kuria perteklinį CO2.

Iškastinio kuro pramonę, palyginti su švaria elektra, galima prilyginti žvejybiniam trauleriui ir ūkininkui, kurie priversti konkuruoti tomis pačiomis sąlygomis, nors vienas tiesiog eksploatuoja gamtą, o kitas atlieka sunkų darbą, būtina siekiant išsaugoti planetą mūsų palikuonims.

Turėtume mylėti Elektrą, turėtume palaikyti vaiką, kuris gelbsti mūsų pasaulį!