Dirigible

Antecedentes

Una aeronave es un gran globo de gas más liviano que el aire que se puede navegar utilizando hélices impulsadas por motor. Hay tres tipos de dirigibles:rígidos (tiene un marco de metal interno para mantener la forma del sobre); semirrígido (quillas rígidas corren a lo largo de la envoltura para mantener su forma); y no rígido (la presión interna del gas de elevación, generalmente helio, mantiene la forma de la envoltura). Este ensayo se centra en los dirigibles no rígidos (comúnmente llamados dirigibles) porque son el tipo principal de dirigible de uso general en la actualidad.

Historial

La historia de los dirigibles comienza, como la historia de los globos aerostáticos, en Francia. Después de la invención del globo aerostático en 1783, un oficial francés llamado Meusnier imaginó un dirigible que utilizaba el diseño del globo aerostático, pero que podía ser navegado. En 1784, diseñó un dirigible que tenía un sobre alargado, hélices y timón, no muy diferente al dirigible actual. Aunque documentó su idea con extensos dibujos, la aeronave de Meusnier nunca se construyó.

En 1852, otro francés, un ingeniero llamado Henri Giffard, construyó el primer dirigible práctico. Lleno de gas hidrógeno, fue impulsado por una máquina de vapor de 3 hp que pesaba 350 lb (160 kg) y voló a 6 mi / h (9 km / h). A pesar de que la aeronave de Giffard logró el despegue, no se pudo controlar por completo.

El primer dirigible navegado con éxito, La France, fue construido en 1884 por dos franceses más, Renard y Krebs. Propulsado por una hélice eléctrica de 9 hp, La France estaba bajo el control completo de sus pilotos. Voló a 15 mi / h (24 km / h).

Aeronaves militares

En 1895, el primer dirigible claramente rígido fue construido por el alemán David Schwarz. Su diseño condujo al exitoso desarrollo del zepelín, un dirigible rígido construido por el Conde Zeppelin. El zepelín utilizó dos motores de 15 hp y voló a una velocidad de 42 km / h (25 mi / h). Su desarrollo y la posterior fabricación de 20 de estos buques le dio a Alemania una ventaja militar inicial al comienzo de la Primera Guerra Mundial.

Fue el uso exitoso del zepelín por parte de Alemania para misiones de reconocimiento militar lo que impulsó a la Royal Navy británica a crear sus propias aeronaves. En lugar de duplicar el diseño del dirigible rígido alemán, los británicos fabricaron varios globos pequeños no rígidos. Estos dirigibles se utilizaron para detectar con éxito submarinos alemanes y se clasificaron como dirigibles de "Clase B británica". Es muy posible que aquí sea donde se origina el término dirigible:"Clase B" más flácido o no rígido.

Aeronaves que transportan pasajeros

Durante las décadas de 1920 y 1930, Gran Bretaña, Alemania y Estados Unidos se centraron en desarrollar aeronaves grandes y rígidas para transportar pasajeros. A diferencia de Gran Bretaña y Alemania, Estados Unidos utilizó principalmente helio para levantar sus aeronaves. Encontrado en pequeñas cantidades en depósitos de gas natural en los Estados Unidos, el helio es bastante caro de fabricar; sin embargo, no es inflamable como el hidrógeno. Debido al costo involucrado en su fabricación, Estados Unidos prohibió la exportación de helio a otros países, lo que obligó a Alemania y Gran Bretaña a depender del gas hidrógeno más volátil. Muchas de las grandes aeronaves de transporte de pasajeros que utilizan hidrógeno en lugar de helio se encontraron con el desastre y, debido a las grandes pérdidas de vidas, el apogeo de la gran aeronave de pasajeros llegó a un abrupto final.

El primer dirigible no rígido de transporte de pasajeros fue inventado en 1898 por Alberto Santos Dumount, un ciudadano de Brasil que vive en París. Bajo un globo en forma de salchicha con una bola o una bolsa de aire plegable en el interior, Dumount conectó una hélice al motor de su motocicleta. Usó aire e hidrógeno, no helio, para levantar el dirigible.

La aeronave no rígida de las décadas de 1940 y 1950

Después de los desastres de los dirigibles rígidos de las décadas de 1920 y 1930, Estados Unidos y otros países volvieron a centrar su atención en el dirigible no rígido como una herramienta científica / militar. La vigilancia aérea se convirtió en el uso más común y exitoso del dirigible. En las décadas de 1940 y 1950, los dirigibles se utilizaron como estaciones de radar de alerta temprana para las flotas mercantes a lo largo de la costa este de los Estados Unidos. También se utilizaron y todavía se utilizan en experimentos y seguimiento científico.

Aunque como empresa ya no fabrica dirigibles, Goodyear es un nombre que se asocia con la fabricación de dirigibles. Durante la primera mitad del siglo XX, Goodyear fabricó más de 300 dirigibles, más que cualquier otro fabricante de dirigibles. Los dirigibles Goodyear fueron utilizados principalmente por el Ejército y la Marina de los EE. UU. Para la vigilancia aérea.

Resurgimiento moderno de la aeronave no rígida

Hoy en día, los dirigibles no rígidos son más conocidos por su poder de marketing que por sus capacidades de vigilancia. Los dirigibles se han utilizado comercialmente en los Estados Unidos desde aproximadamente 1965. Los dirigibles publicitarios miden aproximadamente 150.000 pies cúbicos (4.200 metros cúbicos). Dado que los dirigibles pueden desplazarse sobre un espacio y se pueden ver en una gran extensión con muy poca perturbación por ruido, son excelentes medios para la publicidad en grandes eventos al aire libre.

El uso de vallas publicitarias nocturnas en dirigibles ha sido una moda publicitaria. El letrero es un mate de lámparas incandescentes multicolores fijadas permanentemente a los lados del sobre del dirigible, y se puede programar para deletrear diferentes mensajes. Originalmente, las señales fueron desarrolladas por relé electromecánico. Ahora se almacenan en cinta magnética, desarrollada componiendo equipos en el suelo, que se alimentan a un lector aéreo. La información grabada se reproduce a través de una computadora a los circuitos del controlador de la lámpara. Los mensajes mostrados se pueden ver a largas distancias. A fines de la década de 1980, el uso de dirigibles publicitarios se disparó. Su popularidad no parece haber disminuido.

Materias primas

El sobre generalmente está hecho de una combinación de materiales artificiales:Dacron, poliéster, Mylar y / o Tedlar unidos con Hytrel. La película de plástico de alta tecnología resistente a la intemperie está laminada a una tela de poliéster antidesgarro. La tela del sobre también protege contra la luz ultravioleta. Por lo general, el sobre es más pequeño que la vejiga para garantizar que el sobre tome la carga cuando el dirigible esté completamente inflado. La vejiga está hecha de una fina película de plástico de poliuretano resistente a fugas.

Los ballonets suelen estar hechos de una tela más ligera que la del sobre porque solo retienen la estanqueidad al gas y no tienen que soportar las presiones normales del sobre principal. Las palas de aire canalizan el aire hacia los ballonets.

Los dirigibles obtienen gran parte de su sustentación de gases más ligeros que el aire, más comúnmente helio, dentro de la envoltura.

La mayor parte del metal utilizado en el dirigible es aluminio de aviación remachado.

Los coches anteriores eran armazones de tubos cubiertos de tela. Las góndolas de hoy están hechas de diseño monocasco de metal.

El cono de la nariz está hecho de listones de metal, madera o plástico, atados al sobre.

Diseño

El cuerpo principal del dirigible está formado por una capa interior, la vejiga, y una capa exterior, el sobre. La vejiga contiene el helio. Debido a que la vejiga no es resistente a los pinchazos, está protegida por el sobre.

Dentro del sobre hay cortinas de catenería, que soportan el peso del automóvil distribuyendo las cargas impuestas por la aeronave en la tela del sobre principal. Todas las cortinas de catenería consisten en sistemas de cables conectados al automóvil, que terminan en las cortinas de tela.

La forma de la envoltura se mantiene regulando la presión interna del gas helio en el interior. Dentro de la vejiga hay una o más celdas de aire / globos llamados ballonets. Estos están llenos de aire (a diferencia del resto de la vejiga que está llena de helio) y están adheridos a los lados o al fondo del dirigible. Los ballonets se expanden y contraen para compensar los cambios en el volumen de helio debido a las variaciones de temperatura y altitud. El piloto tiene control directo de los ballonets a través de válvulas de aire.

El cono de la nariz tiene dos propósitos. Proporciona el punto de unión para el amarre del mástil y agrega rigidez a la nariz (que encuentra las mayores cargas de presión dinámica en vuelo). En el suelo, el dirigible inflado se fija a un poste fijo llamado mástil de amarre. El plato de nariz rígido está unido al mástil de amarre. El dirigible asegurado puede moverse libremente alrededor del mástil con cambios de viento. Existen líneas de morro unidas al plato de morro que utiliza el personal de tierra para maniobrar el dirigible durante despegues y aterrizajes.

Las superficies de la cola del dirigible vienen en tres configuraciones:la cruciforme (+), la X y la Y invertida. Estas colas están formadas por una superficie principal fija y una superficie más pequeña controlable en el extremo de popa. Estas superficies pesan solo 0,9 lb por pie cuadrado (4,4 kg por metro cuadrado). Las aletas traseras controlan la dirección del vuelo. Están anclados en la parte trasera del barco y están sostenidos por cables guía. Los elevadores y timones también ayudan a guiar el movimiento del dirigible y están montados en los bordes de la aleta con bisagras.

El coche de dirigible, o góndola, es similar a la construcción de aviones convencionales. La góndola contiene una serie de bolsas de perdigones de plomo que se ajustan constantemente según el análisis de la tripulación. La góndola está unida al dirigible mediante una cortina de carga interna o externamente, unida a los lados del sobre.

Dentro de la góndola, hay una serie de controles:el panel de control superior que contiene controles para comunicaciones, combustible y sistemas eléctricos; aceleradores para regular la velocidad del motor y controles de paso de la hélice para regular los ángulos en los que las palas de la hélice "muerden" el aire; controles de mezcla de combustible y calor para regular el grado en que el combustible se mezcla con el aire en el motor; controles de temperatura para evitar la formación de hielo; controles de presión envolvente para regular la presión del aire de helio y ballonet; equipos de comunicacion; panel de instrumentos principal; pedales de timón para controlar la dirección derecha / izquierda del dirigible; ruedas elevadoras para controlar la dirección ascendente / descendente del dirigible; instrumentos de navegación; y radar meteorológico en color.

El
proceso de fabricación

Sobre

• 1 El sobre está hecho de patrones de paneles de tela. Se impregnan dos o tres capas de tela con un elastómero. Una de estas capas se coloca en una dirección sesgada con respecto a las demás. Las piezas del sobre se pueden juntar de varias formas. Se pueden cementar y coser juntos, o soldar con calor (termosellar).
• 2 El exterior del sobre está recubierto con pintura aluminizada para protegerlo de la luz solar. El sobre tendrá la forma requerida cuando se llene de gas.
• 3 Las cortinas de catenería se adjuntan al sobre principal propiamente dicho de manera similar.
• 4 La vejiga está formada por tiras que se sueldan entre sí.
• 5 La construcción de la cola consiste principalmente en vigas estructurales de metal liviano cubiertas con tela dopada. Se sujetan al sobre mediante cables que distribuyen la carga en parches de tela cementados o soldados con calor al sobre propiamente dicho. No se adhieren directamente al sobre en el proceso de fabricación, sino que se colocan cuando se infla el dirigible.

Góndola

• 6 El marco de la góndola está hecho de un material similar a la construcción de la cola, cubierto con tela dopada.

Inflación

La erección del dirigible lleva poco tiempo. (El siguiente es solo un método de inflación. Hay variaciones en este método).

• 7 El sobre se extiende sobre el piso del hangar del dirigible, con una red colocada sobre él. Esta red está sujeta por sacos de arena. El gas se alimenta a la envoltura desde los vagones cisterna, cada uno de los cuales contiene 200.000 pies cúbicos (5.700 metros cúbicos) de helio puro al 99,9% comprimido a 2100 psi (14,5 megapascales). Se permite que la red se eleve lentamente, con el sobre debajo.
• 8 Las aletas, el cono de nariz, los listones, las válvulas de aire y las válvulas de helio se colocan mientras el sobre aún está cerca del suelo. Después de colocar estas piezas, se permite que el sobre se eleve lo suficiente para permitir que la góndola ruede por debajo. Una vez que se adjunta la góndola, se quita la red y se prepara la aeronave para el vuelo.

Envío

• 9 Cuando se transportan, los sobres de tela desinflados se pueden doblar, enviar y almacenar en un espacio que ocupa menos del 1% de su volumen inflado. Esta característica hace que el dirigible no rígido sea más práctico que uno rígido.

Control de calidad

Un dirigible requiere una gran tripulación, especialmente en tierra. Los pilotos deben estar certificados en aviones o helicópteros y someterse a un entrenamiento especial de piloto más ligero que el aire. La FAA requiere una licencia separada para comandar un dirigible. En 1995, solo había unos 30 pilotos dirigibles activos en el mundo. Muchos dirigibles requieren un seguimiento de 24 horas. El sobre y lastre se revisan cada hora para asegurarse de que se mantenga el equilibrio adecuado.

El futuro

La eficiencia de propulsión se mejorará mediante el uso de motores diésel de aviación de dos tiempos ligeros, turbinas de gas o energía solar. Se desarrollarán nuevos propulsores de proa y popa para mejorar la maniobrabilidad. Los nuevos plásticos ligeros pueden cambiar el diseño del casco. Es probable que se desarrollen materiales más livianos y de alta resistencia que inevitablemente mejorarán el diseño general y la función de la aeronave. El Pentágono y la Marina de los EE. UU. Han renovado su interés en desarrollar dirigibles para diversos fines de defensa, vigilancia de misiles, plataformas de vigilancia por radar y reconocimiento.