Łączyński sterowiec, 1833

Projekt sterowca. Polska.
Sterowiec wg Łączyńskiego z 1833 r. Widok ogólny. U dołu plan gondoli. (Źródło: Technika Lotnicza i Astronautyczna nr 8/1979).

W 1833 r. Kajetan Joachim Łączyński zaprojektował sterowiec. Jego opis opublikował w tym samym roku w wy­dawnictwie C. L. Rautenberga w Mrągowie, po niemiecku i francusku w pracy Theorie der Aëronautik oder mathematische Abhandlung über die Leitung der Aërostaten durch Ruder, Segel und comprimirte Luft.

Łączyński rozpoczyna wykład od stwierdzenia, że opory aerostatu w locie poważnie zmaleją, gdy sterowiec będzie miał kształt wydłużonego wrzeciona o przekroju kołowym. Kreśląc prowizoryczny układ sferoidalnego sterowca, złożo­nego ze zbiornika gazu, gondoli oraz śmigieł, żagla i dwóch sterów rufowych, wiele uwagi poświęcił omówieniu budowy i zasad projektowania mechanizmów służących do kierowa­nia lotem w płaszczyznach pionowej i poziomej. Przeprowa­dził dokładną analizę kształtu aerostatu (wrzecionowatego), wyprowadził wiele wzorów do obliczania wytrzymałości po­włoki balonu, jej powierzchni, pojemności, siły wyporu oraz równania ruchu aerostatu i inne obliczenia dotyczące wiel­kości żagla, sterów oraz śmigieł. Wyprowadzone zależności, sformułowanej w postaci prostych wzorów matematycznych, zastosował do szczegółowego obliczania wymiarów, masy i osiągów sterowca swego pomysłu.

Miał to być sterowiec systemu miękkiego. Powłoka wy­dłużona w kształcie wrzeciona, o stosunku największej śred­nicy do długości jak 1:10, wykonana z tafty, impregnowa­na, pokryta siatką, wypełniona miała być wodorem. Metody otrzymywania tego ostatniego były wówczas doskonale znane. Wykorzystywano tutaj efekt reakcji opiłków żelaza lub cynku z rozwodnionym kwasem siarkowym lub solnym. Wo­dór otrzymywano też przepuszczając kwas przez rozgrzaną rurę żelazną wypełnioną opiłkami (Fe + H2S04 = FeS04 + H2).

Gondola o wymiarach 4,2 x 3,0 m i głębokości 2 m, wykonana z wikliny i w całości - wraz z zaostrzonymi nasadkami z przodu i z tyłu skonstruowanymi z lekkiego drewna- po­kryta z zewnątrz lakierowaną skórą, miała być połączona z balonem systemem lin oraz sztywnym szkieletem o konstrukcji drewnianej, w swej środkowej części miała mieścić załogę. Wewnątrz gondoli znajdować się miał specjalny stół nawigacyjny wraz ze stałym wyposażeniem: lunetą i kom­pasem.

Sterowiec miał dwa stery. Pierwszy ster umieszczony na gór­nej powierzchni aerostatu, w jego przedniej partii, miał utrzymywać statek powietrzny w łożu wiatru. Miał on, for­mę trójkąta prostokątnego o konstrukcji drewnianej ob­ciągniętej płótnem i utrzymywanego przez podporę i przeprzeciwciężar. Wymiary steru: wysokość- ok. 1,6 m, długość- ok. 9,7 m, powierzchnia- ok. 7,76 m2. Drugi ster- umieszczony między zbior­nikiem gazu a gondolą- miał pełnić funkcję steru kie­runku, połączony z gondolą i sterownicą liną- miał kształt trójkąta równobocznego. Wymiary steru: wysokość- ok. 1,3 m, długość- ok. 1,3 m, powierzchnia- ok. 0,84 m2.

Cztery czterołopatowe śmigła były połączone w zespół na wspólnej osi. Miały być one wprawia­ne w ruch z gondoli siłą mięśni ludzkich korbą i przekład­nią linową (średnica śmigła ok. 4,5 m, powierzchnia zespołu śmigieł ok. 14,4 m2).

Lądowanie statku powietrznego miało odbywać się przez wypuszczanie gazu nośnego. Łączyński brał pod uwagę mo­żliwość zamocowania nad gondolą poziomego śmigła (poje­dyncze czterołopatowe lub zespół) dzięki któremu, w zależ­ności od kierunku obrotu i ciągu, uzyskiwać byłoby można efekt wznoszenia lub opadania.

Bardzo interesująco rozwiązuje Łączyński problem kie­rowania lotem sterowca przez zastosowanie zespołu śmigieł. Śmigło o osi poziomej przez obrót poziomego koła może zmieniać kierunek ciągu w górę i w dół i w ten sposób sterować lotem wznoszącym. Małe śmigiełka w efekcie swej siły ciągu (jej kierunek dzia­łania zależy od kierunku obrotu śmigiełka) może zmieniać kierunek działania siły ciągu dużego śmigła w płaszczyźnie poziomej. Dzięki zespołowi śmigieł o zmiennym kierunku ciągu w różnych płaszczyznach- śmigła pełnić miały funk­cję sterów kierunku i wysokości obok swej funkcji zasadni­czej- zespołu napędowego.

Łączyński obliczał, że maksymalna prędkość lotu sterowca będzie wynosiła ok. 22 km/h. Sądził, że w poważnej mierze uniezależni to statek powietrzny od warunków atmosfe­rycznych (wiatrów) i umożliwi kierowanie jego lotem. Wiel­kość ta była optymistyczna i wynikała z przyjętych przez Łączyńskiego założeń dotyczących wartości oporu powietrza na sterowiec w locie. W rzeczywistości prędkość lotu nie przekroczyłaby zapewne kilku km/h.

Łączyński rozważał także możliwość zastąpienia zespołu śmigieł aerostatu lub ich uzupełnienia działaniem maszyny pneumatycznej i kierowania lotem wyrzutem powietrza w określonym kierunku. Powietrze sprężone za pomocą pompy w zbiornikach uchodziłoby przez dy­sze, a siłę wypływu strumienia można by regulować z gondoli przez sterowanie zaworami dysz. Kierunek odrzutu powietrza regulowany byłby za pomocą rozwiązania ana­logicznego do rozwiązania konstrukcji kół obrotowych zmie­niających kierunek ciągu śmigieł. Efektywność pracy tego urządzenia, podobnie jak i żagla, z czego nie zdawał sobie sprawy Łączyński, byłaby w rzeczywistości bliska zeru. Kon­struktor uległ stereotypom i schematom myślowym epoki w jakiej działał. Uważano wówczas, że można rozwiązać problem kierowania lotem statku powietrznego tak jak w że­gludze morskiej. Balony zaopatrywano w urządzenia właści­we statkom: wiosła, żagle itd. Stosowanie żagli w balonach kulistych Łączyński słusznie uważał za nieskuteczne.

Projekt Łączyńskiego zawierał nowe, oryginalne elementy: racjonalny aerodynamicznie układ sterowca, konstrukcja zespołu śmigłowego umożliwiająca zarówno nadanie aerostatowi prędkości postępowej lotu, jak i kierowanie nim przez zmianę kierunku ciągu śmigieł, stosowanie silnika od­rzutowego zamiast śmigieł, kierowanie lotem przez zmianę kierunku działania wyrzucanego strumienia powietrza.

Zasadniczy mankament koncepcji Łączyńskiego polegał na tym, że nie rozwiązywał on właściwie żadnego z istotnych problemów (nadanie aerostatowi odpowiedniej, większej od wiatru, prędkości lotu i kierowanie nim). Wynika to zarówno z przyjęcia błędnych założeń odnośnie do wiel­kości oporu powietrza, jak i braku odpowiedniej siły pocią­gowej sterowca.

Propozycja Łączyńskiego stanowi pierwszą i racjonalną w kształcie wizję sterowca wysuniętą przez Polaka. Wiele jej elementów wyrastało ponad epokę, wiele z nich wskazuje równocześnie jak mocno była w niej osadzona. Nic nie wska­zuje na to, aby Łączyński kiedykolwiek zamierzał zrealizo­wać swój projekt. Był teoretykiem, obce mu były ekspery­menty techniczne, ale znał doskonale problemy, z jakimi borykało się lotnictwo pierwszej połowy XIX wieku, pro­blemy rozwiązane połowicznie dopiero na przełomie wieków XIX i XX. Charakterystyczne jest to, że projekt powstał w wyniku rozwinięcia matematycznych formuł dotyczących zasad budowy i projektowania optymalnych układów aero­statów wyprowadzonych przez Łączyńskiego, a taki typ my­ślenia inżynierskiego długo jeszcze należeć będzie do rzad­kości. Pod tym względem dzieło jego prezentuje na wskroś nowoczesny tok myślenia.

Dane techniczne sterowiec Łączyńskiego (wg [1]): Długość balonu- ok. 52 m, średnica max balonu- ok. 5,2 m, powierzchnia balonu- ok. 1747 m2, pojemność balonu- ok. 5380 m3, masa powłoki- 118 kg, siła wyporu balonu- 375 daN.
Długość całkowita gondoli- ok. 21,0 m, szerokość gondoli- ok. 3,0 m, głębokość gondoli- ok. 2,0 m.
Prędkość max (przewidywana)- ok. 22 km/h.

Galeria

  • Konstrukcja zespołu śmigieł o zmiennym kierunku ciągu. U dołu konstrukcja i układ silnika odrzutowego na sprężone po¬wietrze. (Źródło: Technika Lotnicza i Astronautyczna nr 8/1979).
  • Balon kulisty wg Łączyńskiego z gondolą i śmigłem lub ze¬społem śmigieł dwułopatowych. Układ napędowy śmigła. (Źródło: Technika Lotnicza i Astronautyczna nr 8/1979).

Źródło:

[1] Januszewski S. "Sterowiec Kajetana Łączyńskiego z 1833 r". Technika Lotnicza i Astronautyczna nr 8/1979.
blog comments powered by Disqus