在通往太空的路上。层流器

今天,我们将看到1930年代祖先在距离地球20公里处首次起飞。


平流层气球“ USSR-1”的机舱:铝链,鹿毛毡制成的绝缘材料,柳杆减震器。


1.背景。为什么呢

到达平流层的主要科学目标之一是测量宇宙射线的强度。最好的条件是远离地球表面,距离越远越好。由于必须由一个人来维修当时的设备,因此自然应该有人值守飞行。

同时,鉴于即将爆发的大战,以前所未有的速度和防空炮火力所无法及的超高空航空思想在军事上闪现。

科学家和军方的利益是一致的。这些因素加上发现的浪漫和对记录的追求,导致了1930年代战略构造的短暂繁荣。

在平流层中有三个参与者:瑞士的奥古斯特·皮卡德(Swiss Auguste Piccard),苏联和美国。从1931年到1935年,这些参与者建立了十二个平流器并创造了六项世界海拔记录。


2.吊船的装置

由于平流层中的压力极低,因此那里的人需要密闭的太空舱或太空服。在1930年代,他们选择了第一个更简单的版本。

他们非常仔细地开发了吊船-例如,他们为创纪录的平流层气球“ USSR-1”的驾驶舱制作了全尺寸木制模型,制定了布局决策,在金属上进行了机舱测试,并对其进行了压力测试,然后才允许其飞行。第一批苏联平流器的

吊船在机舱下方装有柳杆减震装置(参见第一张图片)。

“篮子”以超过5 m / s的速度破裂,吸收了冲击能量。奥古斯特·皮卡德(Auguste Piccard)的




第一个“真实”平流层气球“ FNRS-1”只有个人减震器,可以这么说:


美国人走得更远-Explorer II仅配备了用于美式橄榄球的头盔。


机舱中的二氧化碳被带有氢氧化钠(氢氧化钠)的滤芯吸收,从装有液态或气态O2的钢瓶中手动添加氧气。

吊船中的空气湿度通常没有任何调节,迅速达到100%,并以露水或霜冻的形式落在墙壁上。在其中一个航班在凝结水冲走了墨水制造的仪器刻度盘上的风险之前,苏联的太空人几乎没有时间完成参数测量。后来出现了吸湿剂。有一个有趣的想法,就是通过冷却空气直到冷凝物沉淀来排出空气,但据我所知,它尚未经过测试。

下一个问题是机舱内的温度调节,因为平流层中的温度为-50 ...-60度。

FNRS-1吊船是最原始的:

一方面涂成白色,另一方面涂成黑色。根据创作者的说法,该球体朝着太阳的一个方向或另一个方向的旋转被认为可以调节吊船的温度。


4-用于机舱旋转的螺旋桨。
在实践中,该设备无法正常工作,太阳从“黑色”一侧照亮,Piccard首次飞行的内部温度升至+38。
在下一次飞行中,风扇被卸下,整个胶囊被银覆盖。它的内部变成负16。

美国设计师做了同样的事情,但是以他们自己的方式:


假设球体的上半部将反射太阳辐射,而下半部将从地球吸收热量。这个主意比前一个主意更好,但也并不出色:在吊船上飞行时,风度为+5度。

苏联的空勤人员只是简单地将金属吊船绝缘,用布覆盖它们,然后将其涂成灰色或蓝色。如实践所示,此解决方案是最成功的。


FNRS-1 Piccar的设计人员通过使阀门绳索穿过充满汞的U形管,解决了在机舱出口处密封操纵阀门控制绳索的问题。汞凭借其重量补偿了压力差,并且是一种液体密封剂,而不会阻碍阀绳的通过。
吊船内部的顶视图;在图像的上部可以看到U形管:(

这是“ Osoaviahima-1”的图片,从FNRS-1复制了U形管)

空气采样装置位于驾驶室外部。因此,在“ USSR-1”吊索上悬挂着玻璃容器,从中抽出空气。通过来自驾驶舱的信号,一小块重量的电磁体松开,它击打了脖子的末端,平流层的空气进入了血管。在随后的电流供应下,铂丝被加热并把颈部密封起来。

(“ USSR-1”是在红军空军的主持下建造的-记住军队的利益-因此,起跑队由红军士兵组成)。

美国探险者在这里,军方:


3.氢和压载

航空理论和实践说:气球以最大的速度从最大高度减小。他们承受了很大的压载-高达提升力的30%-并在下降过程中将其掉落,以使速度不会变得太高。

压载物的重要性体现在以下事实:“ Osoaviahim-1”在创纪录的22 km攀爬过程中保留的压载物非常小,以至于它再也没有安全下降的机会,因此坠毁(请参阅有关“ Osoaviahim-1”平流层灾难的文献) ”

但是,Stratostat的机舱不是气球篮,而是气密的。在紧急情况下,机组人员可能会丢掉氧气瓶和电池等低价设备,或将自己与降落伞一起扔,但在您可以打开舱口时,在相对较低的高度已经可以做到这一点。为了将镇流器重新调高,需要一种技术解决方案。

在FNRS-1和Osoaviahime-1上,铅馏分形式的重量负载在吊舱内。如有必要,飞行员用一把勺子铲起一枚子弹,将其倒入接收漏斗中,关闭顶部的起重机,打开底部的一枚-子弹溢出,使吊篮保持气密。

9-压载物排放装置



在USSR-1平流层气球上,袋子中的馏分在吊舱下方,在我们已经知道的减震器内。


袋子用别针固定;指挥官扭动手柄(在图中,位置22),将电缆缠绕在滚筒上,并依次拔出销钉。被下端绑在缓冲篮上的袋子翻倒了,一小部分从其上端倾倒。这样,就消除了如果将枪击入袋中可能发生的事故。选择电缆的长度,以便在轴旋转半圈时拔出一个销钉。如果飞行员想放下例如三袋镇流器,则必须将手柄转动1.5圈。


一分钟内可以丢弃整吨镇流器,因此这种方案被认为更先进。

为了使飞行员有机会控制镇流器的供应,在苏联1型吊船的两个窗户外安装了两个镜子,飞行员借助这些镜子看到了悬挂在胶囊下方的袋子。
缆车内。您会看到:压载物释放手柄,氧气瓶,舷窗上的应急塞子:


为了比较“美国人”的内部:


美国人将机舱的压载物袋和电池从机舱的外部悬挂下来,但也将它们从内部放下,拉出相应的销钉。


实际上,倾倒压舱物并打开壳体顶部的排气阀都是控制平流器的工具。我们要向上-我们将压载物放下-我们要从壳体释放气体。
排气阀:

通过拉吊船上的相应绳索来打开阀。

飞机降落时,立即响起了另外一条绳索,上面刻着红色的绳索-一条破布的绳索。着陆时,位于外壳顶部的大块织物使从氢气中快速释放外壳成为可能。
黑色圆圈是排气门,黑色三角形是破裂板。


有时,爆破板不起作用:

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外壳由橡胶棉或丝绸制成,上部比底部密实。在这里您可以清楚地看到:


4.开始!

平流器的启动时间与航天飞机的发射将在50年后推迟的次数一样多。

他们等了几个月的天气。记录平流器的高度超过一百米,起步时需要保持平稳,因为否则风将吹拂填充壳。尤其是,这就是为什么美国人从峡谷,然后在更远的时候从航空母舰的甲板上发射车辆的原因,这可以用自己的力量补偿风。

出于同样的原因,起初,苏联3号平流层气球巨大壳的下部与上部气球绑在一起,从而减小了其高度。爬了几百米之后,“托架”被释放,但炮弹的下部接触到了撕裂的布的绳子,绳子打开了,Stratostat从700-800 m的高度塌陷:

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就像风一样,雾也是不能接受的。在1933年9月23日的首次发射时,“ SSSR-1”在机壳上收集了半吨水分,根本无法起飞-氢被排出,发射被推迟。

通常,开始时间是在清晨的温暖季节。晚上,外壳通过主附件(套管)充满气体,然后将其捆扎。阀门的附件和爆破板的绳索穿过外壳的其他附件保持打开状态:通过它们,外壳内部与大气自由连通。

加油探险家:




也有细微差别。填写“ USSR-2”:

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通常,氢由于其爆炸性而引起许多问题。仅有的一种平层稳压器-美国的“ Explorer II”飞上了氦气。

在填充外壳的同时,对吊船进行称重,密封气象仪器,并发射气象侦察无线电探空仪(如果有的话)。

在发射前检查跳线对SSSR-1外壳的影响

发出“启动静音!”命令时,跳线爬到外壳的顶部,地勤人员拉动排气门的绳索,然后跳线通过耳朵确保排气门已打开。

可以看出,壳没有完全充满氢。由于在20 km的高度上空气密度为0.09 kg /立方米,而在海平面上则为1.2 kg /立方米,因此壳体的体积增加了10到15倍:


20公里就是这个高度,周围有很多记录在努力。 1934年的情况(Explorer II的最终结论是22066 m):

在一个黑框中-死于Osoaviahima-1的Fedoseenko,Vasenko和Usyskin。

总的来说,平流层稳压器呈各种规律性下降,尤其是不幸的是苏联。因此,“探险者I”(炮弹破裂)“坐下了”:


出于同样的原因,但不是那么迅速,苏联的“ USSR-1-bis”坠落了。在这两种情况下,人们都是通过跳伞而得救的,但总的来说,平流层上的生命更多,甚至比太空还多。

5.后记

第二次世界大战后,平流器用于测试宇航服和救援系统,他们试图发射用于间谍活动和太空观察的火箭,明天他们承诺从平流层分发互联网。

6.应用

a)常见问题解答:为什么每个平流层气球都有自己的“天花板”?一年中的什么时候飞往平流层更好?为什么他们通常会在平流层下降时释放一条长绳(导向装置),并沿地面拖动?等- Prianishnikov VI “有趣的世界研究问答”(1939年)

b)在关于Osoaviahim-1关于Explorer II的电影中可以看到新闻

c)图片和技术说明主要取自Martens的书籍。技术百科全书。补充卷(1936)平流层研究全联盟会议论文集(1935年)

d)最近一次在平流层气球上进行的载人飞行是尾巴项目,机上有一个肌肉男。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN388917/


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