Elektriskie dirižabļi 1883–1884

Raksta autors James Herne

200 izstādes dalībnieki Parīzes Starptautiskajā elektroenerģijas izstādē demonstrēja savus elektrogeneratorus, elektromotorus, baterijas un bateriju komponentes. Gads? 1881. Nevis 1981. 1881.

19. gadsimts bija pilns ar izgudrojumiem. Apskatīsim dažus no tiem:

1859 – Plantē izgudroja uzlādējamo bateriju. Viņa izgudrojums dzīvo tālāk 12 V automobiļu baterijās.
1873 – Siemens radīja pirmo komerciāli praktisko elektrogeneratoru. Tas darbojās arī kā elektromotors.
1879 – Siemens izveidoja mazu elektrisko lokomotīvi, kas varēja vilkt 3 vagonus, katrā bija sēdvietas 6 cilvēkiem.
1880 – Trouvé uzlaboja Siemens motora lietderības koeficientu.
1881 – Trouvé izgudroja elektrisko trīsriteni un laivas ārējās piedziņas elektromotoru.

Tātad, pirmos izklaides transportlīdzekļus radīja Gustave Trouvé, un tie bija elektriski. Fosilais ogles tika izmantotas tvaika mašīnām, bet fosilo naftu vēl nelietoja.

Kā redzam 1881. gada karikatūrā, Tvaika karalis un Ogles karalis bija satraukti par jaundzimušo, kuru bija nosaukuši par Elektrību:

Pēc tam, kad Gastons Tisandjē (Gaston Tissandier) 1881. gada 26. maijā Parīzē uz Sēnas upes ieraudzīja Trouvé elektrisko laivu, viņam radās ideja izveidot dirižabli ar elektromotoru. Tisandjē jau vairāk nekā desmit gadus bija lidojis ar gaisa baloniem, un tagad, nezaudējot laiku, 1881. gada 9. jūnijā viņš reģistrēja patentu “Elektrības pielietošana gaisa kuģošanā”. Tisandjē bija sācis būvēt arī 4 m garu sava sapņu dirižabļa modeļa prototipu gaidāmajai elektroenerģijas izstādei.

1881. gada Starptautiskā elektroenerģijas izstāde Parīzē bija vissvarīgākais notikums cilvēces vēsturē praktisku elektroenerģijas pielietojumu popularizēšanai. Izstāde bija atvērta katru dienu 4 mēnešus. Pasākuma spožākās zvaigznes bija elektriskās lampas, un tieši tāpēc izstāde bija atvērta no agra rīta līdz vēlam vakaram.

“Vakarā izstāde iegūs pasakainu izskatu; tā būs īsts apžilbinošs gaismas uzvedums. Sabiedrība nenogurst pētīt un apbrīnot visus zinātnes brīnumus, kas šobrīd sapulcēti šajā monumentā, ko varētu dēvēt par Elektības templi.” — žurnāls “La Nature”, 1881-08-20

Iekārtu elektroenerģijas ražošanai sauca par mašīnu (starp citu, “machine” ir franču vārds). Kad šai mašīnai pieslēdza elektroenerģijas avotu, to sauca par motoru. 1881. gadā galvenā uzmanība tika pievērsta mašīnu izmantošanai elektroenerģijas ražošanai. Izstādē bija pieejamas dažādas mašīnas: līdzstrāvas mašīna ar pastāvīgajiem magnētiem, maiņstrāvas mašīna ar pastāvīgajiem magnētiem un līdzstrāvas mašīna ar elektromagnētiem (maiņstrāvas motoru ar elektromagnētiem dažus gadus vēlāk, 1888. gadā, patentēja Nikola Tesla).

Unikāls eksponāts izstādē bija Tisandjē nākotnes elektriskā dirižabļa modelis. Šis milzīgais modelis tika uzbūvēts tikai 2 mēnešos. Modelim bija uzlādējamās Plantē baterijas. Mazais elektromotors, ko uzbūvēja Trouvé, svēra tikai 220 gramus.

Tisandjē aprēķināja, ka dirižablis, kas būtu 10 reizes lielāks par modeli, ļautu pārvadāt vairākas personas.

Viktors Igo 79 gadu vecumā pēc 1881. gada elektroenerģijas izstādes apmeklējuma rakstīja:

“Diena ir tuvu, kad zemes virsma tiks veidota tā, lai uzkrātu Saules siltumu; /-/ pārvērsts elektrībā, šis siltums tiks izplatīts visur, naktīs izgaismojot ielas, darbinot mašīnas, velkot lokomotīves. /-/ Nākotne būs spoža, taisnīga, atbrīvojoša. Tā būs skaista un laba. Jūs, kas esat jauni, redzēsiet šos brīnumus. Es gan tos neredzēšu, bet zinu, ka tie nāks.”

“No visiem dabas spēkiem vislētākais un vienmērīgāk izplatītais ir vēja spēks, tomēr tas ir arī visvairāk atstāts novārtā.” — žurnāls “La Nature”, 1883-07-14

Pirms fosilās naftas ēras inženieri tikko bija raduši idejas, kā iegūt enerģiju no saules un vēja. Pat pirms automobiļa izgudrošanas tika izveidots dirižablis ar elektromotoru!

Tisandjē brāļiem nebija laika un naudas angāra būvniecībai, tāpēc lielās sava dirižabļa detaļas viņiem nācās būvēt ārā. Aerostata izmērus noteica Tisandjē zemesgabals Parīzē. Kā redzam no plāna, paredzētais dirižabļa garums bija 27 m:

Gastons Tisandjē uzņēmās elektromotora, baterijas un iekārtas balona ūdeņraža ražošanai izveidi, kamēr viņa brālis Alberts Tisandjē veltīja sevi dirižabļa būvniecībai.

1882. gadā Gastons Tisandjē pasūtīja jaudīga un vieglā bateriju bloka izveidi. Tajā laikā tas nozīmēja, ka apmēram 5 kWh bateriju bloks svēra 180 kg. Bateriju korpusā no ebonīta pārmaiņus tika ievietotas cinka un oglekļa plāksnes. Strāva tika iegūta no šķidruma, kas sastāvēja no ūdens, sērskābes (H2SO4) un kālija dihromāta (K2Cr2O7).

Pēc Gastona Tisandjē pasūtījuma Siemens Parīzē uzkonstruēja vieglu motoru. Jaunais motors svēra 55 kg. Pie bateriju bloka maksimālās jaudas 1,8 kW (40 V, 45 A) motors spēja nodrošināt 1 kW jaudu. Motora lietderības koeficients bija 55% (salīdzinājumam – mūsdienu elektromotoru lietderības koeficients ir apmēram 95%).

Motors ar 1:10 pārnesuma attiecību darbināja propelleri. Pie maksimālā motora ātruma 1800 apgr./min propelleris griezās ar 180 apgr./min. Propelleris ar 2,85 m diametru svēra 7 kg.

Sākotnēji izmēģinājumos tika izmantotas 24 atsevišķas baterijas, bet vēlāk, lai taupītu vietu gonduolā, tika izveidotas četras 6 elementu baterijas. Rotējošs slēdzis ļāva izmantot 6, 12, 18 vai 24 bateriju elementus, nodrošinot 4 dažādus propellera ātrumus.

Aprēķini parādīja, ka dirižabļa maksimālais ātrums nepārsniegs 15 km/h. Vēja ātrums ir zemāks par šo rādītāju tikai mierīgos laika apstākļos. 1883. gada janvārī Gastons Tisandjē rakstīja žurnālā “La Nature”, ka, ja tas būtu finansiāli iespējams, viņi uzbūvētu lielāku aerostatu, kas spētu nest 5 kW motoru. Franču armija klusi ņēma šo informāciju vērā.

Kad Tisandjē brāļu dirižablis bija gatavs, tā garums bija 28 metri. Ar ūdeņradi pildītajam 1060 m3 balonam bija 1250 kg celtspēja. Lai pirmais izmēģinājuma lidojums būtu vieglāks, tika nolemts, ka pacelšanās masa paliks tikai 10 kg zem celtspējas – 1240 kg. Dirižabļa svars bija 704 kg, ieskaitot motoru un baterijas. Brāļi un viņu līdzi ņemtie instrumenti svēra kopā 150 kg. Tas atstāja 386 kg izmetamajam balastam. Izmetamais balasts bija nepieciešams augstuma palielināšanai; lai nolaistos, daļa ūdeņraža tika izlaista no balona.

1883. gada 8. oktobrī pienāca lielā diena. Tisandjē pagalmā sapulcējās skatītāji un vēroja, kā paceļas pirmais ar elektrību darbinātais dirižablis. To vadīja Gastons Tisandjē (1843–1899) un Alberts Tisandjē (1839–1906).

Pie maksimālajiem propellera apgriezieniem 180 apgr./min dirižablis spēja noturēties pret vēju ar ātrumu 3 m/s (10 km/h). Vējš pastiprinājās un aiznesa dirižabli līdzi, padarot neiespējamu atgriešanos mājās. Viņi nosēdās ārpus Parīzes. Kļuva pilnīgi skaidrs, ka dirižablim nepieciešama lielāka jauda.

Franču armijas kapteiņi Renārs un Krebs cieši sekoja tam, ko brāļi Tisandjēri bija apguvuši, būvējot elektrisko dirižabli. Balstoties uz šo informāciju, viņi slepeni uzbūvēja elektrisko dirižabli Francijas armijai. Militārā gaisa balonu bāze Chalais-Meudon atradās tikai 6,5 km attālumā no brāļu Tisandjēru darbnīcas Parīzē.

Akumulatora komponentes armija turēja noslēpumā. Tika atklāts tikai tas, ka akumulators bija sadalīts četrās sekcijās, kuras varēja savienot paralēli garākam lidojumam vai virknē ātrākam lidojumam. Pie maksimālās 8,2 kW jaudas no akumulatoru bloka motora jauda bija 5,7 kW. Tādējādi motora lietderības koeficients bija 70%.

Pie maksimālās jaudas propellers ar 7 m diametru veica 46 apgriezienus minūtē.

Renāra–Krebsa dirižablis bija pirmais lidaparāts ar propelleri priekšgalā. Pat pirmajam lidmašīnai, brāļu Raitu 1903. gada “Flyer”, nebija propellera priekšā.

Dirižablis “La France” (Renāra–Krebsa dirižablis) bija gandrīz divreiz lielāks nekā Tisandjēru dirižablis. Balons bija 50 m garš. 1864 m3 ūdeņraža nodrošināja celšanas spēku apmēram 2100 kg.

Pirmreizējā lidojumā 1884. gada 8. augustā 1884 Renārs un Krebs ar savu elektrisko dirižabli spēja atgriezties bāzē. Veikuši dažus manevrus uz priekšu un atpakaļ, neveikli kā tvaikonis, viņi nosēdās pie angāra Y Meidonā, kur dirižablis tika būvēts (angārs joprojām pastāv, skat. https://hangar-y.com). Tas bija pirmais pilnībā kontrolētais lidojums vēsturē.

Dirižablis “La France” veica vairākus izmēģinājuma lidojumus 1884.–1885. gadā. Vājā Renāra–Krebsa konstrukcijas vieta bija tā, ka nolaižoties varēja tikt bojāts propellers.

“Personību jautājumiem jāatkāpjas, kad likme ir zinātnes intereses, un mēs vienmēr aplaudēsim savu atdarinātāju panākumiem.” — Gastons Tisandjērs (savas grāmatas “Mes ascensions, 1868–1888” lappusēs)

1880. gadu pirmā puse bija svētīgs brīdis cilvēces vēsturē, jo nākotne šķita elektriska. Tad nāca ar fosilo kurināmo darbināmie dzinēji. 1885. gads bija tas, kad gan Benza, gan Daimlera–Maibaha šķidrās degvielas iekšdedzes dzinēji bija gatavi praktiskai izmantošanai.

Lai saprastu, cik nepareizi viss aizgāja — rakstnieks Karls Augusts Hindrejs 1927. gadā par svaigu gaisu rakstīja, ka tas “šķiet debesīgs pēc Parīzes benzīna un dūmu izgarojumiem”. Simts gadus vēlāk cilvēki joprojām rada pārmērīgu CO2 bez īsta iemesla.

Fosilā kurināmā industriju, salīdzinot ar tīru elektrību, var pielīdzināt zvejas traulerim un zemniekam, kuriem jākonkurē līdzvērtīgos apstākļos, kamēr viens vienkārši ekspluatē dabu, bet otrs dara smagu darbu, kas ir būtisks, lai glābtu planētu mūsu pēctečiem.

Mums vajadzētu mīlēt Elektrību, mums vajadzētu atbalstīt bērnu, kas glābj mūsu pasauli!