Как стать автором
Обновить

«Реверс-инжиниринг» аппарата «Грозный» из романа Жюль Верна «Властелин Мира»

Реверс-инжиниринг *Читальный зал Научно-популярное Научная фантастика Транспорт

По статистике ЮНЕСКО, книги Жюля Верна занимают второе место по переводимости в мире, уступая лишь произведениям Агаты Кристи.

H. E. Жуковский, основатель современной аэромеханики, держал у себя в библиотеке среди работ предшественников единственную беллетристическую книгу – «Робур Завоеватель» Жюля Верна («Властелин Мира» это продолжение «Робур Завоеватель»).
Есть такие книги, которые оставляют ощущение недосказанности. «Властелин Мира» как раз одна из них. Так рецензии и отзывы о книге могут иметь разное мнение, но слабое описание происходящего и технических особенностей аппарата 3-х стихий тут выделяется больше всего.

Книга построена на рассказе детектива Строка…

И если подойти к рассмотрению этого произведения с детективными методами, те самые «технические особенности» становятся уже не такими скрытыми.

Для начала определим главный принцип устройства «Грозного». Безусловно это двойное назначение основных элементов. Колеса с спицами предназначены для «земли — воды», винты выходящие из турбины для «воды — воздуха», а корпус в форме веретена идеален для двух сред передвижения. Даже крылья в книге использовались как для вертикального взлета, так и для горизонтального полета.

Далее следует область очевидных допущений.

  • Если машина — подводная лодка? Наверняка она должна обладать полостями водного балласта для изменения плавучести? У «Наутилуса» капитана Немо эти элементы были, и даже у реальных подлодок того времени то же.
  • Если машина с колесами для движения по земле, то эти колеса могут поворачивать в разные стороны?
  • Если машина использует турбины Парсонса значит она паровая? Так как других турбин Парсонса в принципе не существует.

Для полного описания дальнейшего расследования приведу еще ряд открытий произошедших во времена последних лет жизни Жюль Верна. Как известно знаменитый фантаст никогда не скрывал что основывается в своих романах на последние достижения технической мысли, и поэтому знание «технической ауры» тут даст большую ясность последующего изложения предположений.

Рекорд электромобиля на земле




La Jamais Contente — французский электромобиль установивший рекорд скорости 29 апреля либо 1 мая 1899 в Ашере под Парижем. Женатци достиг 105,882 км/ч (65,792 миль/ч).

Летательные аппараты




Проект паролета Aerial Steam Carriage английского инженера Уильяма Сэмюэла Хенсона (1812-1888). Летательный аппарат по замыслу автора двигался за счет винтов и взмахов крыльев, но имел слишком большую массу парового привода. Всего одна построенная модель смогла пролететь 20 метров.



Крылья летучей мыши в проекте конца XIX века. Немецкий изобретатель Густав Кох в 1893 г. предлагал построить самолет-«бесхвостку» с паровым двигателем, внешне отдаленно напоминающий «Эол», но еще более необычный по конструкции. Кох намеревался установить пропеллер внутри круглого фюзеляжа, то есть создать нечто наподобие гибрида пылесоса и летучей мыши.

Подводные технологии 19 века.




В 1865 году проект оружия (или как тогда называли «самодвижущегося торпедо») предложил российский изобретатель И.Ф. Александровский. Торпеда оборудовалась двигателем, работающим на сжатом воздухе.

«Le Neptune» (1884) появился на выставке в Ницце; выстроен инженером Тозелли. Всплывал — выкачиванием водяного балласта, а более энергично, если сбросить 2 наружных свинцовых груза. Этот П. аппарат представляет прекрасно осуществлённое приспособление для пребывания людей при атмосферном давлении на очень значительной глубине.

«Le Gymnote» (1889) построена инженер-строителем французссого флота Г. Зеде по идеям Дюпюи де Лома; построен и спущен в Тулоне. Постройка её не имела в виду военных целей, и никакого вооружения эта П. лодка не носит. «Жимнот» представляет удлиненное веретено в 17 ¼ м длиной и 1,8 м в диаметре у мидель-шпангоута, величина как раз достаточная, чтобы человек, стоя на дне её, имел голову в фонаре или башенке с крепкими стеклянными иллюминаторами. Водоизмещение 30 тонн. Все действия и механизмы лодки приводятся в движение электричеством, по системе Кребса; его легковесный 16-полюсный электромотор от 204 аккумуляторов может сообщить гребному винту в 1 ½ диаметра скорость почти пропорциональную разнице потенциалов у борнов батареи, что достигается различной группировкой аккумуляторов, в сумме дающих 67300 амперо-часов. По длине П. лодка разделяется непроницаемыми перегородками на 3 части. Носовая часть доходит почти до середины П. лодки, вмещает большую часть аккумуляторов, таранный водяной отсек, за ним — резервуар сжатого до 75 атм. воздуха; наружу выходит клапан от воздушного насоса, который вентилирует и накачивает воздух, когда П. лодка всплывет на поверхность воды, и почти на середине — зрительный прибор, перископ; 2) средняя часть — от середины П. лодки до ¾ кормы, содержит главную и вспомогательные машины, командирскую башенку, через которую экипаж входит внутрь П. лодки; там же сиденье на винте, гироскоп, компас и штурвал, а сзади по обе стороны — две водяные цистерны; помпы Беренса для выкачивания балластной воды; рулевой сервомотор, манометр и электродвигатель с его аппаратами; 3) кормовое отделение — вмещает водяную цистерну для противовеса носовой; здесь по оси проходит гребной винт. Снаружи: горизонтальные и вертикальные рули, а назади гребной винт.

Первый вид пластмассы


Первая пластмасса была получена английским металлургом и изобретателем Александром Парксом в 1855 году. Паркс назвал её паркезин (позже получило распространение другое название — целлулоид). Паркезин был впервые представлен на Большой Международной выставке в Лондоне в 1862 году. Паркезин часто называли искусственной слоновой костью.

Изобретение водорода, методов хранения и использования этого газа


Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках на заре становления химии как науки. Знаменитый английский физик и химик Г. Кавендиш в 1766 году исследовал этот газ и назвал его «горючим воздухом». При сжигании «горючий воздух» давал воду, но приверженность Кавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные выводы. Французский химик А. Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Таким образом он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из неё получен.

Принцип действия топливных элементов был открыт в 1839 г. английским ученым У. Гроувом, который обнаружил, что процесс электролиза обратим, то есть водород и кислород можно объединить в молекулы воды без горения, но с выделением тепла и электричества. Свой прибор, где удалось провести эту реакцию, ученый назвал «газовой батареей», и это был первый топливный элемент.



Схема сосуда Дьюара
1 — подставка; 2 — вакуумированая полость; 3 — теплоизоляция; 4 — адсорбент; 5 — наружный сосуд; 6 — внутренний сосуд; 7 — горловина; 8 — крышка; 9 — трубка для вакуумирования

Первый контейнер для хранения сжиженных газов был разработан в 1881 году немецким физиком А. Ф. Вейнхольдом. Он представлял собой стеклянный ящик с двойными стенками с откачанным из межстеночного пространства воздухом и был использован физиками К. Ольшанским и С. Врублёвским для хранения жидкого кислорода. Шотландский физик — химик сэр Джеймс Дьюар в 1892 году усовершенствовал стеклянный ящик Вейнхольда, превратив его в двустенную колбу с узким горлом для уменьшения испарения жидкости. Межстеночное пространство посеребрено и из него откачан воздух. Свой сосуд Дьюар впервые продемонстрировал перед аудиторией на публичной лекции 20 января 1893 года. Всю эту хрупкую конструкцию Дьюар подвесил на пружинах в металлическом кожухе. Благодаря своей разработке Дьюар первым смог получить и сохранить жидкий (1898) и даже пытался получить твердый водород (1899). Оригинальный сосуд Дьюара представлял собой стеклянную колбу с двойными стенками, из пространства между которыми выкачан воздух для создания ваккума. Для уменьшения потери на излучение обе внутренние поверхности колбы были покрыты отражающим слоем. Дьюар использовал в качестве отражающего покрытия серебро. Современные сосуды Дьюара конструктивно выполнены по-другому. Внутренний и внешний сосуды делают из алюминия или нержавейки. Потеря тепла материала в данном случае не очень важна, а прочность и вес играют большую роль.

Идеальный привод для махолета


Исследование полёта птиц показало, что с увеличением размеров птицы количество взмахов крыльями уменьшается. Приблизительное число взмахов для пилотируемого орнитоптера будет составлять примерно 50 взмахов в минуту. В связи с необходимостью трансформации вращательного движения в поступательное и редуцирования высоких оборотов современные ДВС не самым лучшим образом подходят для решения этой задачи, как и электромотор. Если даже «избавить» двигатель внутреннего сгорания от коленвала, сделать его тихоходным и передавать поступательное движение поршней непосредственно на рычаги крыльев, то появляется проблема возникающих инерционных сил — при попытке передачи работы расширения газа при взрыве за короткий промежуток времени для движения сравнительно больших массивных крыльев.

В то же время, например, паровой двигатель, позволяющий регулировать скорость и плавность движения поршней, подошел бы гораздо лучше для передачи энергии на машущие крылья. Сама задача постройки орнитоптера в этом случае сводится к конструированию двигателя и агрегатов к нему котел с топкой, конденсатор и прочее в соответствии с аэродинамикой и кинематикой летательного аппарата. Само свойство парового двигателя автоматически увеличивать крутящий момент при снижении оборотов, делает этот тип привода идеальным в условиях постоянно меняющегося сопротивления внешней среды при взмахе крыла.

Паровая турбина + электрогенератор




В 1884 году английский изобретатель Парсонс запатентовал многоступенчатую реактивную турбину, специально созданную им для приведения в действие электрогенератора. При меньшей скорости вращения энергия пара здесь использовалась максимально благодаря тому, что пар, проходя через 15 ступеней, расширялся постепенно.



В 1894 году был спущен на воду первый пароход «Turbinia» с приводом от паровой турбины. Вскоре паровые турбины начали устанавливать на быстроходных судах. Французский ученый Рато вывел комплексную теорию турбомашин на основе имевшегося опыта. Со временем турбина Парсонса уступила место компактным активно-реактивным турбинам. Хотя и сегодня паровые турбины в основном сохранили черты турбины Парсонса.

Тесла


Под впечатлением опытов Теслы Жюль Верн создает своего капитана Немо, а газеты венчают ученого лаврами «повелителя молний».


Вакуумные конденсаторы Теслы указаны в книге Никола Тесла. Посланник иного мира. Человек Х (Марк Ливинталь).

Многие опыты ученого не могут повторить по сей день, а его статья «Мировая система» 1900 года до удивления точно описывает информационное общество начала XXI века.

Машины переменного тока, созданные Теслой, оказались более экономичными, чем устройства постоянного тока Эдисона. С их использованием в США был пущен ряд промышленных электроустановок – в том числе и крупнейшая в те годы Ниагарская ГЭС.
В “Робуре-Завоевателе» и «Властелине мира» Ниагарская ГЕС упоминается несколько раз, и многие события разворачиваются так же вокруг нее.
В 1892 году Тесла посещает Лондон. Здесь он на глазах «почтеннейшей публики» демонстрирует зажигание лампы путем беспроволочной передачи электроэнергии. Ученый подключает себя к цепи высокочастотного переменного тока, вызывая свечение собственного тела в темноте странным голубоватым пламенем.

Вернувшись в Нью-Йорк, Никола заявил журналистам: «Я не тружусь более для настоящего, я тружусь для будущего. Будущее принадлежит мне!»



Это фото сделано в лаборатории Теслы в КолорадоСпрингс. Здесь в 1899 году изобретатель исследовал грозы и электрический потенциал Земли, мечтая создать систему беспроводной передачи энергии в любую точку планеты. За полгода Тесла провел ряд экспериментов по изучению свойств атмосферного электричества.

На Хабре есть описание смартфонов в представлении Теслы, боевых беспилотников, но изобретения Теслы многочисленны, и поэтому лучшее перечислено в этих фильмах.



Все эти изобретения были прорывными во времена Жюль Верна, и они отображены не только в рассказе о летающих машинах. Дальше уже на основе этих изобретений, и информации об устройстве и наблюдениях трех-стихийного аппарата, я выскажу свои версии его устройства.

Крылатое чудовище


«И если бы было светло, люди из селений и ферм могли бы заметить, как по небу пронеслась какая-то гигантская хищная птица, какое то крылатое чудовище, которое поднявшись над Грейт-Эйри, полетело на восток!» (1. Что происходит в округе)

«Ну а пламя, показавшейся из-за скал?
— О пламя, мистер Строк, это другое дело!…
Я видел его, видел собственными глазами, и даже на большом расстоянии облака были окрашены его заревом. Кроме того, с вершины доносился шум, похожий на свист выпускаемого из котла пара.» (2. В Моргантоне)


«Главный двигатель состоял из двух турбин Парсонса, расположенных продольно по обе стороны киля. Движимые с огромной скоростью этими турбинами, винты, врезались в воду, вызывали перемещение аппарата в воде, и я даже спрашивал себя не придают ли они ему так же поступательное движение в атмосфере.» (15. «Орлиное гнездо»)

«Аппарат несколько раз качнулся, потом нижние турбины быстро завертелись, и я услышал мерные взмахи могучих крыльев.» (17. «Именем закона!»)

«Оказавшись на палубе, я увидел то, чего не мог видеть во время ночного перелета от Ниагарского водопада до Грейт-Эйри — увидел, как действуют два огромных крыла, взмахивавшие у левого и правого бортов, между тем как турбины бешено вращались под платформой аппарата.» (17. «Именем закона!»)


Эти отрезки из книги о могучих крыльях часто вводили в заблуждение читателя, который все равно полагал что машина движется за счет «махания крыльев» т. е. Махолет — орникоптер. Утверждение это в корне не верно, и это станет понятно если внимательнее прочитать эти отрезки и сравнить с реальностью.

Так в начале книги и в конце нам дают понять что машина движется только после запуска турбин! Никакого самостоятельного махания крыльями для взлета нет в принципе! Далее ясно дают понять что привод в воде за счет турбин вращающих винты, и высказано предположение что и в атмосфере эти винты помогают движению, но что особенно важно — дается не однократный намек на использование пара (турбина Парсонса — паровая в «реальном мире»).

Что из этого следует дальше? А лишь только то что крылья тут играют роль стабилизатора в пространстве. Винты выполняют основную работу по созданию тяги, а пар выходит наружу из машины иногда, и тоже может служить «ускорителем». Подробнее почему так будет ниже.

Вопросов что же это за чудовище такое, как видите становиться больше чем ответов, но возникает ГЛАВНЫЙ ВОПРОС! А ЧТО ЖЕ ЯВЛЯЕТСЯ ЭНЕРГИЕЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПАРА? ОТКУДА ТАМ СТОЛЬКО ВОДЫ?

«ГРОЗНЫЙ»


«Робур стоял в той же позе. Положив одну руку на руль, другую — на регулятор, он направлял сильно взмахившую крыльями машину от тучи к туче, в самую гущу грозы, туда, где электрические разряды происходили особенно часто.» (17. «Именем закона!»)

«Отсюда следовало, что эта машина приводилась в движение электричеством и аккумуляторы ее, неизвестного типа, заключали в себе, так сказать, неиссякаемые запасы энергии.» (4. Гонки автомобильного клуба)

«Все предполагали, что она, вероятно, приводится в движение электрическим мотором, но никто не мог догадаться, от какого источника питается этот двигатель.» (4. Гонки автомобильного клуба)

«Должно быть она действовала при помощи электрической энергии необычайно высокого напряжения, источник которой, по-видимому, находился здесь же, на судне. Но в таком случае возникал другой вопрос: откуда получилось здесь электричество — из гальванических батарей, из аккумуляторов? И каким образом они заряжаются — эти аккумуляторы, эти батареи? Откуда черпают свою энергию? Где находится электрическая станция, которая ее вырабатывает? Уж не извлекают ли здесь электричество из окружающего воздуха, или из воды, применяя способы, до ныне никому, неизвестные?»


«Что касается энергии, которая поддерживала и двигала аппарат в воздухе, то ее доставлял не водяной пар или пар какой-либо иной, жидкости, не сжатый воздух или какой-то другой упругий газ. Это не была также смесь каких либо взрывчатых веществ. Нет, «Альбатрос» приводился в движение той силой, которая применяется и для многих других целей, — электричеством. Однако как и откуда черпал изобретатель электричество для того, чтобы заряжать аккумуляторы? Весьма возможно (ведь его тайна так и осталась неразгаданной), что он извлекал энергию из окружающего воздуха, всегда в большей или меньшей степени заряженного электричеством, подобно тому как знаменитый капитан Немо, погружая свой «Наутилус» вглубь океана, извлекал электричество из окружающей среды.» (16. Робур-Завоеватель)

«Она имела форму веретена; ее зеленоватая окраска сливалась с цветом морской воды.» (5. У побережья Новой Англии)


Наверно сразу это не становится очевидным, но в книге в форме сомнения высказано прямое пояснение источника питания «Грозного». Извлекать энергию в максимально большей степени в воздухе можно только во время Грозы, непосредственно вступая в контакт с заряженными грозовыми облаками.

Об источнике ясно, но вот насчет аккумулятора уже догадки. В то время не могли не знать об свойствах воды разлагаться под воздействием сильного напряжения(электролиз), и знали еще о возможности создания топливных элементов на обратном принципе. Проводились первые эксперименты по снижению сопротивления проводника охлаждением до низких температур…

Соединяя эти догадки можно предположить что энергию электрических грозовых разрядов преобразовывали, и частично накапливали с помощью вакуумных конденсаторов, чтобы затем проводить электролиз воды с последующим получением водорода для сжижения. Проводники до и после конденсатора в вакууме могли охлаждаться тем же водородом, что значительно снижало сопротивление. Необходимость в конденсаторах всего одна — мгновенно принять весь заряд молний. Возможно электротехника на «Грозном» могла работать на сверхвысоком напряжении за счет того же охлаждения проводников жидким водородом (или другими газами входящими в каскадный способ получения жидких газов). Как известно наиболее высокопроизводительные генераторы имеют именно такое охлаждение
.

Еще одним плюсом водородной теории была бы возможность на борту аппарата Робура хранить топливо способное при сгорании преобразовываться в пар (для турбин Парсонса), и иметь запас кислорода для режима «подводной лодки».
Тема крионики в книгах Жюль Верна была раскрыта в романе “Пятсот миллионов бегумы» в 1879 году, где по сюжету использовались снаряды с жидкой углекислотой. Эта книга упоминается в первой книге о Робуре «Робур-Завоеватель».
Хранить большой запас в случае сверхпроводника-аккумулятора то же возможно в теории, но до момента написания книги это свойство проводника не было открыто, и Жюль Верн не мог знать об этом. Впрочем, возможно при общении с учеными он все таки мог предположить и сверхпроводимость.

Теперь немного о расположении этих накопителей в процессе получения энергии…

Корпус «Грозного» по словам Строка был из алюминия, но вот описание аппарата в воде говорит о том что он «позеленел», а это уже реакция другого металла. Следуя логике получения энергии из воздуха логично было бы снизить сопротивление проходящему току по корпусу, и тогда скорее всего использовали «серебрение алюминия». Что касается накопителя энергии, то скорее всего речь идет о конденсаторах, которые были расположены в обшивке корпуса «Грозного» в вакууме. Подобная конструкция позволяла превратить частично весь корпус аппарата в «сосуд Дьюара», что способствовало хранению полученного водорода в жидкой или твердой фазе внутри по центру машины. Серебрение алюминия тут так же было и внутреннее, так как у оригинального «сосуда Дъюара» этот процесс выполняет и защитную функцию барьера для водорода (серебро не насыщается водородом).

Эпизод с крушением корабля тогда можно объяснить поломкой машины от перезаряда, что вызвало сначала разрушение конденсаторов в вакууме обшивки (по «Грозному прошла легкая дрожь по всему корпусу прим. Из книги), а затем потерю термоустойчивости жидкого водорода из-за этого, что вызвало взрывной выход его в виде газа через турбину Парсонса и другие элементы. Разрушение было стремительным, и плавного возгорания водорода не произошло именно потому что этот газ обладает крайне высокой летучестью, и ушел быстрее чем мог загореться в стремительном потоке воздуха, и сразу после взрыва горения не было. Ключевым моментом в выходе водорода через корпус корабля стало его воздействие на металлы. Давно известно что охлаждение металла до низких температур способствует хладноломкости — явлению растрескивания металлов. Именно из-за этого быстрого охлаждения в центре «Грозного и произошел разлом корпуса, так как именно в центре по логике компоновки и должен был находиться бак (корпус машины — веретено, и поэтому больше всего места для бака именно в центре). Разрушение механизмов махания крылом то же произошло по причине прохода охлаждающего газа в паровой механизм привода крыльев. В целом внутри «Грозного» помимо механизмов из металла находилась и вода в определенном количестве, и поэтому быстрое замерзание именно этого вещества могла запустить реакцию разрушения (лед при замерзании увеличивается в несколько раз, и в добавок становится очень твердым при сильном минусе ). Опять же стоит учесть что механизм складывания крыльев так же находился по центру, и значит это было самое слабое место в конструкции из-за большого количества точек напряжения.

Обшивка «Грозного» была по прочности огромна, но, как и у подлодок современных она не спасает от внутреннего взрыва вызывающего аналогичный разлом корпуса.

Это лишь одна из версий поломки, но будет и вторая. Эта версия «сложная», так как я исхожу из того что принцип двойного использования с большой вероятностью использовался в этой конструкции. Не использовать вакуум между стенками для конденсаторов — значит увеличить размеры и без того сложной машины, а вот использовать это риск (на что Робур шел всегда охотнее, так как на «Альбатросе» как мы помним он не предусмотрел НИ ОДНОГО ПАРАШЮТА!)

Немного о названии «Грозный»


Как известно, Жюль Верн всегда старался подбирать названия для своих аппаратов исходя из их среды обитания и функции. Наутилус (подводная лодка) назван в честь морского животного наутилуса, «Альбатрос» был отсылкой к птице Альбатрос (которая совершает полеты на большие расстояния сутками), а вот «Грозный» это к чему? По моей версии это как вы уже узнали скорее характеристика принципа получения энергии. Поэтому название машины это прилагательное, а не существительное, по примеру названий «бензиновый», «дизельный», «паровой» и т. д. (а какое название вы бы придумали, если бы не было вариантов среди животного мира и даже современных на то время аналогов?)

При использовании моей версии противоречий не возникает, так как это слово так же отображает суть аппарата, как и название остальных. Конечно может возникнуть версия что это своего рода угроза в названии, но если сравнивать аппарат с «Альбатросом» он не выглядит таким «грозным». Предыдущий аппарат Робура хоть и не обладал способностью к перемещению по воде и земле, но был серьезно вооружен, и даже участвовал в атаке на короля Дагомеи. «Грозный» же даже не стал отбиваться от нападавших в бухте Блек — Рок! А может ему и нечем было отбиваться кроме тех пистолетов что были в руках у его сообщников? В любом случае «Грозный» в «Властелине Мира» не сделал ничего противоправного и угрожающего по сравнению с «Альбатросом».

Еще один аргумент в пользу «грозовой» теории.

«Остается выяснить, какой материал употребил инженер Робур для своего воздушного корабля: кстати, название «корабль» вполне подходит «Альбатросу». Что ж это был за материал — столь прочный, что острый нож Фила Эванса не мог его даже поцарапать, а дядюшке Пруденту не удалось разгадать его природу? Всего-навсего бумага!

Уже много лет изготовление такого рода бумаги приняло широкие размеры. Наклееная бумага, листы которой пропитаны декстрином и крахмалом, а затем пропущены через гидравлический пресс, образует материал твердый, как сталь. Изготовленные из нее блоки, рельсы, колеса для вагонов — прочнее, чем изделия из металла, но зато куда легче. Именно эту прочность в соединении с легкостью и решил использовать Робур при создании своей летательной машины. Корпус, палуба, рубки, каюты — все было изготовлено из соломенной бумаги, превратившейся под прессом чуть ли не в металл; бумага эта приобрела еще одно свойство — невоспламеняемость, — особенно важное для воздушного корабля, движущегося на большой высоте. Различные составные части подъемных аппаратов и аппаратов тяги — оси и лопасти винтов — были изготовлены из желатинированной фибры, одновременно прочной и гибкой. Материал этот, способный принимать любую форму, не растворяющейся в большинстве газов и жидкостей, в частности в кислотах и спиртах, не говоря уже о его изоляционных качествах, был просто незаменим в машинном отделении «Альбатроса».» (отрывок из книги «Робур-Завоеватель»)

«Альбатрос» был сделан из легкой обработанной бумаги невиданной прочности, а «Грозный» состоял из алюминиевого корпуса, что все же тяжелее бумаги, так почему был выбран металл? Единственный плюс металла в этом случае способность проводить ток! Чего композит из бумаги был лишен.

Размеры машины Робура


Примерные габариты «Грозного» примерно становить несложно. Достаточно знать основную цифру — не более 10 метров и форму машины. Отталкиваясь от этого параметра далее можно определить высоту и ширину исходя из того что дороги в США в описанное время были шире 2 — 4 метров. Форма веретена в данном случае нам поможет установить соотношение ширины к высоте, так как скругленный корпус означает что высота не может сильно отличатся ширины, и к этому стоит прибавить и высоту колес (как минимум половину высоты колеса).

Получились примерные, но очень важные данные для дальнейшего «расследования».

Вопрос крыльев сложнее всего. Тут уже область догадок шире, так как придется исходить из соотношений длины тела и крыльев у птиц (которые часто упоминаются в рассказе), но очевидно, что это может быть не верно. Привод в воздухе как я уже писал, обеспечивался вовсе не крыльями, а значит размеры крыльев могли не зависеть от необходимой пропорции для подъема аппарата. В описании крыльев нет точных данных, и примерных то же, но учитывая часто встречаемое описание именно природных явлений воплощенных в механике, можно сделать вывод что за основу взято крыло летучей мыши ( упоминание летучей мыши есть в «Робуре-завоевателе»). Дополнительный довод в эту сторону — в описании машины никогда не упоминалось о наличии хоть какого нибудь хвоста сзади «Грозного», а крылья описаны как раскладные (у птиц крыло устроено проще, и многоступенчатой «раскладываемости» нет).


Наиболее массовыми самолетами ХХ века стали легкие 2-4-х местные спортивные По 2 и подобные ему в среднем 8 метров длины.
Следовательно, применив пропорции самолета в полученным приблизительным данным можно сузить предполагаемый диапазон объема аппарата. Длину крыльев можно взять как «не меньше» чем у среднего 4-х местного самолета. Конечно остается фактор веса, но тут уже надо учитывать грузоподъемность и энергоемкость «Грозного». При достаточно высоком запасе сохраненной энергии на борту фактор веса может играть меньшую роль.

Но все же почему крыло летучей мыши, а не птицы? Читаем отрывок…

«К бокам судна были пригнаны дощатые приспособления вроде тех, какие бывают на голландских галеотах: назначение их было мне непонятно.» (13. На борту «Грозного»)

В последствии рисуя «Грозный» иллюстраторы книг рисовали эти «приспособления» всегда в одной манере.



За исключением ошибок вроде дополнительных крыльев, разных колес и хвоста (о котором нет ни слова в книге) все верно.

А теперь взглянем и сравним руку человека, птицы и летучей мыши.



Как видим «дощатые приспособления» это скорее всего пальцы летучей мыши, по аналогии с пальцами человека. Птицы же в принципе не обладают какими либо «досками» и конструктивно гораздо проще.

Это были все предположения, а как же факты?

Вот ряд «железных» фактов в пользу «летучей».

Рукокрылые — самые маневренные летуны, известные на сегодняшний день. Они обладают аэродинамикой и маневренностью, превосходящими таковые у птиц и насекомых. Крыло имеет кисть с сильно удлинёнными пальцами с большим количеством суставов и тонкой перепонкой между ними. Кожа перепонок очень эластична и способна растягиваться без разрыва в четыре раза больше первоначальных размеров.



За повышенную эластичность и управляемость крыла кроме мышц возле костей отвечают и расположенные в крыле нитевидные мышцы (на вид как полоски по всему крылу).

Вы все еще верите что «дощатые приспособления» были без гибкой «кожи» в местах соединения «досок»? А как же аэродинамика такой конструкции? Ведь пробелы между досками надо чем то заполнять, иначе это будет просто хаотическое движение палок в пространстве, которое своими вихрями обнулит эффект взмаха крыла. У птиц все просто — пространство крыла полностью заполнено не «дощатым», а гибким «мясом с перьями» и есть лишь одна «палка-кость на которой все держится.

Делаем вывод — «дощатыми» могли быть только крылья летучей мыши, так как даже крылья насекомых не попадают под это определение.
Физика полёта летучей мыши

Принцип полёта рукокрылых существенно отличается от принципа полёта птиц. Главная особенность заключается в гибкости и податливости крыла рукокрылых. Сильный изгиб крыла во время его хода вниз даёт гораздо большую подъёмную силу и сокращает затраты энергии, если сравнивать рукокрылых с птицами.

Во время каждого движения крыла вниз у передней кромки образуется завихрение воздуха, которое обеспечивает до 40 % подъёмной силы крыла. Поток воздуха начинается у передней кромки крыла, а затем обходит его и снова возвращается во время движения крыла вверх. Таким образом, давление воздуха над крылом снижается этим потоком, позволяя рукокрылым эффективнее использовать мускулатуру крыльев. Контроль завихрений, возможно, достигается за счёт чрезвычайной гибкости крыла. Изгиб его позволяет держать завихрение вблизи поверхности крыла.

Выполняя махи, рукокрылые прижимают крылья к себе значительно сильнее, чем другие летающие существа. Это сокращает сопротивление воздуха, то есть улучшает их аэродинамику. Гибкость крыла значительно увеличивает количество способов использования его в полёте и позволяет, в частности, совершить разворот на 180° на дистанции меньше половины размаха крыла.
В описании «Грозного» как раз говорится об «удивительной управляемости» этого аппарата в воздухе.

После всего перечисленного легко найти ответ на вопрос — «зачем там внизу турбины с винтами?».

Предназначение винтов в данном случае — создавать «вихри» — тягу вперед, и контролировать их интенсивность. Без «завихрений» это подобие «летучей мыши» просто не способно летать!

И вы еще верите что «Грозный» был орнитоптером так как махал крыльями?

Конечно в наше время научились делать рукокрылых роботов, без описанного мной способа создания вихрей.

Например беспилотник Bat Bot .

Ключевой момент тут размеры данного аппарата и его эффективность в сравнении с «летучей». Имитация полета еще не означает получение всех преимуществ «оригинала». Даже Робур в своем выступлении говорил о необходимости не полного копирования природы, а лишь подражания ей в действительно выгодных моментах. К несчастью масштабирование многих природных процессов в механике часто оказывается провальным, и приходится придумывать некие «костыли»-заменители процессов на увеличенной копии «подражателей природы».

Такой же процесс я полагаю и был использован на «Грозном». Таким же образом Робур описывал и появление винта вместо крыльев в технике в «Робуре-Завоевателе».

Теперь разобравшись с источником энергии и размерами аппарата стоит перейти к второстепенным элементам, и истории развития сюжета.

На земле…


Начало своего пути на земле у «Грозного» у многих критиков вызывает ряд вопросов. Один из первых — «как он мог быть невидимым глазу на скорости 250 км/ч и возможно даже больше, если в наше время уже доказано что это не так?», и второй вопрос «как могла такая машина оставить легкий след на дороге, согласно неверному объяснению что масса машины становится легче в зависимости от скорости?»

Первый вопрос лежит в области понимания состояния дорог и мира современного человека, но не вызывает удивления если знать какие дороги были в США в 1900 годах (в остальном мире в общем так же было, но речь тут идет именно о дорогах США). А дороги эти были в большинстве своем грунтовые, и редко когда с твердым покрытием на отдельных участках. Шебень, песок и в наше время используется для ремонта дорог и можно убедится что эффект «невидимости» тоже очень заметен.


Как видим на видео скорость явно не 250 км/ч, а машины уже с хорошим «хвостом» из пыли едут.

Отдельно стоит еще упомянуть что после разбора источника питания я думаю понятно что к пылевой завесе в движении вполне могло добавиться и облако пара?

«Внезапно, когда часы на городской площади в Прейри-ду-Шин пробили половину десятого, за две мили от этого городка раздался ужасный шум: что-то катилось в густом облаке пыли, с ревом, похожим на вой морской сирены.» (4. Гонки автомобильного клуба)

«Она исчезла в одно мгновение, подняв длинную полосу белой пыли, похожую на ленту пара, которая тянется за паровозом курьерского поезда.» (4. Гонки автомобильного клуба)


Из этих отрывков видно что это было именно так. Отдельно тут стоит упомянуть что появление машины произошло за городом «внезапно», и как мы знаем способность к полету была первой у этой машины, и поэтому логично предположить что машина именно приземлилась с воздуха.

Второй вопрос — уже из области аэродинамики, а именно раздела о прижимной силе. Даже в наше время чтобы нормально передвигаться на скоростях выше 100 км нужно учитывать необходимость создания дополнительной прижимной силы за счет формы автомобиля или анти-крыла. Это дополнительное давление на шины компенсирует силы стремящийся к отрыву автомобиля от поверхности и способствуют лучшему сцеплению на высокой скорости (что крайне важно для маневрирования). Еще одним принципиальным моментом является сама возможность движения за счет сцепления колес с дорогой, что обеспечивается этим прижатием с необходимым усилием. В начале века уже пытались решить эту проблему по самолетному — сделав источником тяги и маневра на скорости воздушный пропеллер, а шины использовать лишь для маневра на небольших скоростях. Теперь давайте вспомним что из себя представляет «Грозный» — машина чье движение в пространстве обеспечивается за счет турбин, крыльев т. е. Манипуляций с окружающей воздушной — водной средой, и из этого следует что прижимная сила для колес ему не нужна! Движение по твердой поверхности тех времен сложно назвать комфортным из-за неровностей дороги и неоднородного сцепления колес с грунтом, и поэтому это лишь добавляет уверенности в утверждении что машина использовала колеса в основном для поддержания машины на определенной высоте над дорогой, но как основные тяговые они не использовались. Возможно лопатки на колесах могли быть использованы для маневра за счет создания боковой тяги, но в принципе машина Робура выбирала всегда прямые участки дорог (что не удивительно так как на 250 км/ч трудно совершить какой-либо манёвр).
В книге ясно говорится что водителя не было видно при движении автомобиля, и его не смогли рассмотреть даже участники гонок, когда он обогнал их. Напомню что скорость — 250 км/ч! И как Робур мог на такой скорости управлять машиной в облаке пыли и пара, и сильном набегающем потоке воздуха? Рубка управления находлась на корме! Ответ дан далее в книге — это перископ (установленный на носу аппарата)!

В воде, и под водой…


Вода… Это наверно именно та среда для которой «Грозный» подходил особенно хорошо. При веретеннообразном корпусе и двух паровых турбинах с винтами эта машина могла двигаться в воде, и под водой подобно торпеде.

«Я заметил только, что эта быстроходная лодка оставляла за кормой длинную плоскую струю.» (13. На борту «Грозного»)




Разве не похоже на след от торпеды?


Современные аналоги то же используют пар.

Учитывая что ускорение торпед до сих пор происходит за счет парообразования такое точное описание процесса движения на воде не оставляет сомнений.

Под водой же движение наверняка было обеспечено за счет тяги колес с лопатками. Об возможности использования колес для маневра под водой в книге то же говорится, и что примечательно — для движения под водой! Это означает что колеса в данном случае поворотные, и просто превращаются в пропеллеры при развороте относительно корпуса.

Кислород для дыхания? Ну мы же помним что вода при разложении дает кислород? Конечно сравнивая с 20 тыс. лье под водой предполагать что на таком небольшом судне-самолете-авто нет запаса сжатого (или жидкого?) кислорода глупо.

Паровой привод-ускоритель тут то же не просто так. Кроме избавления от пара под высоким давлением возможно и заполнение полости водой для погружения? Управление плавучестью за счет заполнения водой в случае подводной лодки обязательно, а если учитывать что эту воду можно еще и нагреть до состояния пара…

Возможно что «подняв длинную полосу белой пыли, похожую на ленту пара, которая тянется за паровозом курьерского поезда.» это всего-навсего обычная… соль? Которая выпала в осадок при выходе перегретого пара когда «Грозный» ускорялся на земле?

Теперь понятно почему механизм погружения под воду у Робура сломался? Все таки кипятить морскую воду, а потом пресную в озере, и надеется что это не повредит ТЕНы (или другие теплообменники) очень недальновидно. Понять почему все таки эти тесты были проведены можно с точки зрения испытания максимальных режимов «Грозного», чем по сути и занимался Робур, поэтому поломки в данном случае были обычным делом. Авария с тараном корабля в озере то же могла нарушить устойчивость ряда механизмов, и именно поэтому люк в машинное отделение был открыт (возможно так избавлялись от небольших утечек водорода).

В воздухе…


Полеты в воздухе «Грозного» интересны не самим фактом полета и частичного использования принципа летучей мыши рассмотренного выше. Скорее больший интерес вызывает схема аппарата, которая сейчас называется «самолет-крыло». Недостаток этой схемы именно в сложности поддержания устойчивого полета, из-за отсутствия «стабилизаторов» как на обычных самолетах.



Слева американский Northrop B-2 Spirit, а справа его «дедушка» — немецкий проект «летающего крыла».


Самолет-крыло считается перспективной схемой, которая была реализована на истребителях Стеллс, но на этом виде самолета за стабилизацию в полете отвечает электроника (манипулируя тягой, закрылками и т. д.), а в случае «Грозного» стабилизация достигнута за счет активного движения всего крыла (преимущество махолета в том что он сам может регулировать процесс воздействия на среду, а не пассивно реагировать на набегающий поток воздуха)!

О приводе крыльев


Вопрос использования парового привода крыльев может вызвать сомнения… Ведь кроме нагрева воды до состояния пара ее надо еще как то охлаждать? Пускай не всю воду, а лишь часть, так как используя водород на выходе получаем всегда воду, но этой жидкости явно не достаточно для привода такого мощного механизма (особенно если ее просто выбрасывать)?

Именно поэтому на помощь в решении этой задачи можно опять взять пример… летучих мышей!

Дело в том что живые летучие мыши то же имеют проблемы с терморегуляцией, и используют для охлаждения крови крылья в которые охлаждаются набегающим потоком воздуха. Такой же естественный радиатор может использовать и «Грозный» размахивая своими крыльями для охлаждения перегретого пара. В дальнейшем пар мог проходить через турбины и уже полностью возвращаться в бак-»ускоритель».

В том же баке или баках могли храниться кроме пара и прочие газы, или жидкости при отсутствии необходимости к подводному движению.

Наличие «испарителя» переводящего жидкий водород в газообразное состояние то же могло содействовать охлаждению пара, но все таки этого было бы явно не достаточно при сильной нагрузке.

Режимов полета и посадки то же было два!


«Внезапно, когда часы на городской площади в Прейри-ду-Шин пробили половину десятого, за две мили от этого городка раздался ужасный шум: что-то катилось в густом облаке пыли, с ревом, похожим на вой морской сирены. Она исчезла в одно мгновение, подняв длинную полосу белой пыли, похожую на ленту пара, которая тянется за паровозом курьерского поезда.» (4. Гонки автомобильного клуба)

«Ну а пламя, показавшейся из-за скал?
— О пламя, мистер Строк, это другое дело!…
Я видел его, видел собственными глазами, и даже на большом расстоянии облака были окрашены его заревом. Кроме того, с вершины доносился шум, похожий на свист выпускаемого из котла пара.» (2. В Моргантоне)


«Котловина имела форму почти правильного овала, тянущегося с Юга на Север. Она была окружена стеной скал, но судить о том, какова была высота этих скал и строение хребта, я не мог: над нами стоял густой туман, еще не растаявший от лучей солнца.» (15. «Орлиное гнездо»)

«Местами широкие полосы испарений доходили до песчаного грунта» (15. «Орлиное гнездо»)

«Время от времени туманная пелена наверху разрывалась, и я видел силуэты громадных птиц, чьи хриплые крики нарушали глубокую тишину. Как знать, быть может, появление этого гигантского крылатого чудовища напугало пернатых, — ведь они не могли бы соперничать с ним не в силе, ни в высоте полета.» (15. «Орлиное гнездо»)

«В эту минуту сильный порыв ветра пронесся с востока, и небо мгновенно очистилось от тумана. Яркие лучи солнца, еще не достигшие зенита, залили площадку.» (15. «Орлиное гнездо»)


Туман в гнезде горы? А не искусственный он, как и посадка за городом с выделением пара, и первый взлет который видел ….? Для взлета вертикально по аналогии с современными самолетами вертикального взлета выходил пар под высоким давлением создавая реактивную тягу (такой же процесс для посадки в «точку»). Крылья в данном случае дополнительно получают более плотный «воздух» под крылом, что так же облегчает их работу.

Подведем итог в нескольких Mind map.







Робур «создал» настолько уникальную машину, что наверно дать какое-то общее определение тут сложно.

Не зря Жюль Верн был поклонником общества «аппаратов тяжелее воздуха», так как смог соединить причудливым способом махолет — самолет и паровую ракету!

Сюжет книги то же исходя из понимания элементов машины выглядит по другому.

Вывод о книге, как и впечатление от прочитанных тех. Особенностей устройства уже формируют другую картину происходящего. Робур уже не «псих», а просто инженер испытывающий свою технику, и сюжет теперь выглядит так.

Первый этап испытаний Робур провел непосредственно в горах и дым т. е. Пар это в данном случае испытания на месте (по аналогии с тестами каждой новой машины на беговой дорожке перед выпуском).

Второй этап — проверка в движении всех систем. На этом этапе уже возникли проблемы, и к ним еще добавилась вероятность обнаружения базы в горах (Поэтому Робура так задело это путешествие Строка к его базе).

Третий этап это уже полноценное, но вынужденное испытание на дальние дистанции, но еще это очевидно конкретное движение к постоянному источнику энергии молний — озеру Марокайбо в Венесуэлле.

Дело в том что ловить заряды молний лишь эпизодически, это была проверка системы на минимальных нагрузках, и естественно для большей силы «Грозному» нужен был более постоянный источник заряда.

Проблема была лишь в том что ремонт явно не устранил утечки водорода в машинном отделении, и поэтому в книге так часто упоминается постоянное хождение туда.

Причина финала «Грозного» заложена в самой конструкции — предназначении аппарата.

В данном случае можно сравнить «Альбатрос» и «Грозный».

«Альбатрос» по книге «Робур-Завоеватель» это машина без возможности получения внешнего источника энергии, о чем там прямо и указано. Аппарат-мульткоптер был предназначен только для передвижения по воздушной стихии, и скорее всего летал на водородных топливных элементах (Упоминаемые аккумуляторы это необходимый «буфер» для сглаживания роста потребления тока, так как топливные элементы не способны резко изменять выходные параметры силы тока).

В том же «Робуре-Завоевателе» есть эпизод где «Альбатрос» чуть не упал из-за грозового электричества, которое навело на АКБ «ступор» и перекрыло доступ тока к винтам (Эпизод над Каспийским морем). Момент с забором воды то же забавный, так как для работы аккумуляторов открытого типа нужно много воды… и именно дистиллят от реакции водорода и доливают в них, а не ту питьевую о которой все подумали (обычная вода не пригодна для АКБ!).

Но вернемся к «Грозному». Совершенство этого аппарата заключается не только в его трех-стихийности, но и в возможности принимать грозовой заряд, и тут же его перерабатывать в запас жидкого (а может и твердого?) водорода. Принцип топливных элементов тут был отвергнут из-за его неустойчивости к атмосферному электричеству, и поэтому тут идет процесс сжигания газа. Как иногда говорят «лучшее враг хорошего», и с «Грозным» получилось так же.

Как известно из трагедии «Гинденбурга» и других дирижаблей электричество + водород очень опасная концентрация в закрытом объеме. На «Альбатросе» такой проблемы не было из-за постоянной вентиляции и скорости, а «Грозный» же перед трагедией буквально вынырнул из воды и взмыл в воздух. Разумеется люк машинного отделения был закрыт (ведь его починили?), но если там все же была небольшая утечка, то опасная ситуация дополнилась самым неблагоприятным фактором! Процессом зарядки от молний и работой на повышенных нагрузках!

Итак, «Грозный» не завершил свою миссию… но в книге не утверждается что экипаж точно погиб, да и сам Строк выжил! Значит есть все шансы что и как в «Робуре-Завоевателе» главный герой выжил.

Поэтому продолжение истории вполне могло бы быть. Тем более что в книге есть ряд намеков на дальнейшие действия Робура.

После прочтения моей статьи советую еще раз прочитать книги «Робур-Завоеватель» — «Властелин Мира», и по другому взглянуть на это произведение. Тогда чувство недосказанности и нелогичности сюжета уйдет.

P.S. — В попытке разгадывания технических особенностей машины Робура я столкнулся с рядом так и не выясненных моментов, на которые нет пока однозначного ответа. Надеюсь читатели Хабра смогут найти объяснение этим техническим загадкам.

Вот они:

«Тернер спустился в машинное отделение, и я заметил, что оно было освещено электрическими лампочками, свет которых, однако, не проникал наружу»

Что это был за свет?

«С этой стороны очертания их были очень причудливы: некоторые скалы образовывали пики, другие — острые шпили, странный силуэт одного из утесов напоминал огромного орла, готового улететь в небесный простор»

“Так или иначе, — заметил Гарри Горн, — обвал, как видно, произошел здесь, а между тем в этой части стены незаметно никакого пролома»

«Между тем мы продолжали обход скалистой стены, до того похожей на правильный крепостной вал, что она казалась творением рук человеческих, а не созданием природы»


Гора обработана чем? И зачем?

«Палуба и борта судна были сделаны из неизвестного мне металла.»

Неизвестный металл — металл ли? Если в прошлом “Альбатрос” был из бумажного композита? Может пластик выглядеть и ощущаться как металл? Судя по дальнейшему описанию может сложиться впечатление что палуба полностью открытого типа, но так ли это на самом деле?

“Я ломал красные восковые печати на конверте, сделанном из очень толстой бумаги. Эти печати изображали нечто вроде щита, украшенного тремя звездами.»

Что означал этот символ?

Статья написана для сайта habr.com. При копировании просьба ссылаться на исходник. Автор статьи Ефименко Д. С.
Теги:
Хабы:
Всего голосов 24: ↑20 и ↓4 +16
Просмотры 8.7K
Комментарии 15
Комментарии Комментарии 15

Публикации

Истории