Elektriske luftskip 1883–1884

Artikkel av James Herne

200 utstillere viste frem sine elektrisitetsgeneratorer, elektromotorer, batterier og batterikomponenter på Den internasjonale elektrisitetsutstillingen i Paris. Året? 1881. Ikke 1981. 1881.

1800-tallet var fullt av oppfinnelser. La oss se på noen av dem:

1859 – Planté oppfant den oppladbare batteriet. Hans oppfinnelse lever videre i 12 V bilbatterier.
1873 – Siemens laget den første kommersielt praktiske elektrisitetsgeneratoren. Denne fungerte også som en elektromotor.
1879 – Siemens laget et lite elektrisk lokomotiv som kunne trekke 3 vogner, hver med sitteplasser til 6 personer.
1880 – Trouvé forbedret virkningsgraden til Siemens-motoren.
1881 – Trouvé oppfant den elektriske trehjulssykkelen og den elektriske påhengsmotoren for en båt.

Så, de første morsomme kjøretøyene ble laget av Gustave Trouvé, og disse kjøretøyene var elektriske. Fossilt kull ble brukt til dampmaskiner, men fossil olje var ennå ikke tatt i bruk.

Som vi kan se av karikaturen fra 1881, var Kong Damp og Kong Kull engstelige for den nyfødte, som hadde fått navnet Elektrisitet:

Etter å ha sett Trouvés elektriske båt på Seinen i Paris 26. mai 1881, fikk Gaston Tissandier en idé om å lage etluftskip med elektromotor. Tissandier hadde fløyet varmluftsballonger i over ti år, og nå, uten å kaste bort tid, registrerte han 9. juni 1881 et patent for «Anvendelse av elektrisitet til luftnavigasjon». Tissandier hadde også begynt å bygge en 4 m lang skalamodell av drømmeluftskipet sitt til den kommende elektrisitetsutstillingen.

Den internasjonale elektrisitetsutstillingen i 1881 i Paris var den enkeltstående viktigste begivenheten i menneskehetens historie for å fremme praktisk bruk av elektrisitet. Utstillingen var åpen hver dag i 4 måneder. Stjernene under arrangementet var de elektriske lampene, og det var grunnen til at utstillingen var åpen fra tidlig morgen til sent på kvelden.

«Om kvelden vil utstillingen få et eventyraktig preg; den vil være et virkelig blendende lysshow. Publikum blir aldri lei av å studere og beundre alle de vitenskapelige underverkene som for tiden er samlet i dette monumentet, som man kan kalle Elektrisitetens tempel.» — tidsskriftet «La Nature», 1881-08-20

Innsretningen for å generere elektrisitet ble kalt en maskin (for øvrig er «machine» et fransk ord). Når en kilde til elektrisitet ble koblet til denne maskinen, ble maskinen kalt en motor. I 1881 lå hovedfokuset på å bruke maskinene til å generere elektrisitet. På utstillingen var ulike maskiner tilgjengelige: likestrømsmaskin med permanente magneter, vekselstrømsmaskin med permanente magneter og likestrømsmaskin med elektromagneter (vekselstrømsmotor med elektromagneter ble patentert av Nikola Tesla noen år senere, i 1888).

En unik utstilling på messen var en modell av Tissandiers framtidige elektriske luftskip. Denne enorme modellen ble bygget på bare 2 måneder. Modellen hadde oppladbare Planté-batterier. Den lille elektromotoren, bygget av Trouvé, veide bare 220 gram.

Tissandier beregnet at et luftskip som var 10 ganger større enn modellen, ville gjøre det mulig å frakte flere personer.

Victor Hugo, 79 år gammel, skrev etter å ha besøkt elektrisitetsutstillingen i 1881:

«Dagen er nær da jordens overflate vil bli innrettet for å lagre solvarme; /-/ Omformet til elektrisitet vil denne varmen bli distribuert overalt, lyse opp offentlige gater om natten, drive maskiner, trekke lokomotiver. /-/ Fremtiden vil bli strålende, rettferdig, frigjørende. Den vil være vakker og god. Dere som er unge vil få se disse underverkene. Når det gjelder meg, vil jeg ikke se dem, men jeg vet at de vil komme.»

«Av alle naturkreftene er den som koster minst og er jevnest fordelt, vindkraften, men den er også den mest neglisjerte.» — tidsskriftet «La Nature», 1883-07-14

Før fossiltolje-epoken hadde ingeniørene så vidt begynt å finne ideer til hvordan man kunne utnytte energi fra sol og vind. Selv før bilen ble oppfunnet, ble et luftskip med elektromotor skapt!

Brødrene Tissandier hadde verken tid eller penger til å bygge en hangar, så de måtte bygge de store komponentene til luftskipet utendørs. Størrelsen på aerostaten ble bestemt av Tissandiers tomt i Paris. Som vi kan se av planen, var den planlagte lengden på luftskipet 27 m:

Gaston Tissandier tok seg av å bygge elektromotoren, batteriet og apparatet for å produsere hydrogen til ballongen, mens broren Albert Tissandier viet seg til å bygge selve luftskipet.

I 1882 bestilte Gaston Tissandier byggingen av en kraftig og lett batteripakke. På den tiden betydde det at den rundt 5 kWh store batteripakken veide 180 kg. Sink- og karbonplater ble plassert annenhver inne i et batterihus laget av ebonitt. Strømmen ble generert av en væske bestående av vann, svovelsyre (H2SO4) og kaliumdikromat (K2Cr2O7).

På bestilling fra Gaston Tissandier ble det konstruert en lett motor av Siemens i Paris. Den nye motoren veide 55 kg. Ved batteripakkens makseffekt på 1,8 kW (40 V, 45 A) var motoren i stand til å levere 1 kW. Virkningsgraden til motoren var 55 % (til sammenligning er virkningsgraden til moderne elektromotorer rundt 95 %).

Motoren drev propellen gjennom en utveksling på 1:10. Ved en maksimal motorturtall på 1800 o/min roterte propellen med 180 o/min. Propellen, med en diameter på 2,85 m, veide 7 kg.

Til å begynne med ble 24 separate batterier brukt til testing, men deretter ble fire 6-cellers batterier bygget for å spare plass i gondolen. En roterende bryter gjorde det mulig å bruke 6, 12, 18 eller 24 battericeller, noe som ga 4 forskjellige propellturtall.

Beregninger viste at topphastigheten til luftskipet ikke ville overstige 15 km/t. Vindhastigheten er lavere enn det tallet bare i stille vær. I januar 1883 skrev Gaston Tissandier i tidsskriftet «La Nature» at hvis det ville være økonomisk mulig, ville de bygge en større aerostat som kunne bære en 5 kW motor. Den franske hæren merket seg stille denne informasjonen.

Da luftskipet til brødrene Tissandier var ferdig, var det 28 meter langt. Den 1060 m3 store ballongen fylt med hydrogen hadde en løftekraft på 1250 kg. For at den første testflyvningen skulle bli enkel, ble det bestemt at startvekten skulle holdes bare 10 kg under løftekraften, på 1240 kg. Luftskipet veide 704 kg inkludert motor og batterier. Brødrene og instrumentene de tok med seg, veide til sammen 150 kg. Dette ga 386 kg til kasteballast. Kasteballast var nødvendig for å regulere stigningen. For nedstigning ble noe av hydrogenet sluppet ut fra ballongen.

Den 8. oktober 1883 kom den viktige dagen. Tilskuere samlet seg på Tissandiers gårdsplass og så på at det første elektrisk drevne luftskipet lettet. Det ble styrt av Gaston Tissandier (1843–1899) og Albert Tissandier (1839–1906).

Ved maksimalt propellturtall på 180 omdreininger per minutt var luftskipet i stand til å holde seg mot en vind på 3 m/s (10 km/t). Vinden tok seg opp og førte luftskipet av gårde, slik at det ble umulig å returnere hjem. De landet utenfor Paris. Det ble overtydelig at luftskipet trengte mer kraft.

De franske hærkapteinene Renard og Krebs fulgte nøye med på hva brødrene Tissandier hadde lært mens de bygde et elektrisk luftskip. Basert på denne informasjonen bygde de i all hemmelighet et elektrisk luftskip for den franske hæren. Den militære ballongbasen Chalais-Meudon lå bare 6,5 km fra brødrene Tissandiers verksted i Paris.

Batterikomponentene ble holdt hemmelige av hæren. Det ble bare avslørt at batteriet var delt i fire seksjoner som kunne kobles parallelt for en lengre flyvning eller i serie for en raskere flyvning. Ved maksimale 8,2 kW fra batteripakken var motoreffekten 5,7 kW. Dermed var virkningsgraden til motoren 70 %.

Ved maksimal effekt roterte propellen med 7 m diameter 46 omdreininger per minutt.

Luftskipet til Renard og Krebs var det første luftfartøyet som hadde en propell foran. Selv det første flyet, brødrene Wrights 1903 Flyer, hadde ikke en propell foran.

Luftskipet «La France» fra Renard og Krebs var nesten dobbelt så stort som Tissandier-luftskipet. Ballongen var 50 m lang. 1864 m3 hydrogen ga en løftekraft på rundt 2100 kg.

På jomfruturen 8. august 1884 klarte Renard og Krebs å vende tilbake til basen med sitt elektriske luftskip. Etter noen manøvre frem og tilbake, klønete som en damper, landet de ved Hangar Y i Meudon, der luftskipet var bygget (hangaren eksisterer fortsatt, se https://hangar-y.com). Dette var den første fullt kontrollerte flyvningen i historien.

Luftskipet «La France» gjennomførte flere testflyvninger i 1884–1885. Den svake delen av Renard-Krebs-konstruksjonen var at propellen kunne bli skadet ved landing.

«Spørsmål om personlighet må vike når vitenskapens interesser står på spill, og vi vil alltid applaudere suksessen til våre etterlignere.» —Gaston Tissandier (i boken sin «Mes ascensions, 1868-1888»)

Første halvdel av 1880-årene var et velsignet øyeblikk i menneskehetens historie, da fremtiden så elektrisk ut. Så kom motorene som gikk på fossilt brensel. 1885 var året da de flytende drivstoffdrevne forbrenningsmotorene fra både Benz og Daimler-Maybach var klare til praktisk bruk.

For å forstå hvor galt det gikk — forfatteren Karl August Hindrey skrev i 1927 om frisk luft at den «kjennes himmelsk etter bensin- og røykoset i Paris». Hundre år senere skaper folk fortsatt unødvendige mengder CO2 uten noen reell grunn.

Fossilbrenselindustrien kan sammenlignes med ren elektrisitet som en fisketråler og en bonde som må konkurrere på samme vilkår, mens den ene simpelthen utnytter naturen og den andre gjør det harde arbeidet som er avgjørende for å redde planeten for våre etterkommere.

Vi burde elske Elektrisiteten, vi burde støtte barnet som redder verden vår!