Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2006 № 07

Тетраэдр долго наполняли горячим дымом от огромного костра. Сначала дым выходил через поры ткани, но постепенно она прокоптилась и стала непроницаемой. Однако костер все же оказался маловат, и к нему добавили мощь двух газовых горелок. Аэростат взлетел. Дым в оболочке быстро остывал, но все же его тепла хватило для подъема на высоту 400 м. Нет сомнения, что на уровне древнеперуанской технологии можно было создать газодымонепроницаемую пропитку для ткани и построить специальную печь для наполнения таких аэростатов.

Дж. Вудмэн и Джулиан Нотт — опытные аэронавты XX века, привыкшие к надежным аэростатам с газовой горелкой на борту. Совершая полеты на аэростате древней конструкции, они постоянно находились на грани катастрофы.

Вполне возможно, что опасности заставили Вудмэна вспомнить предание о том, что все Верховные Правители инков, носившие высокий титул Сына Солнца, после смерти возвращались к солнцу. Не исключено, что тела скончавшихся правителей при соблюдении всех соответствующих обрядов погребальный воздушный экипаж уносил в небо. С наступлением ночи ветер уносил его в сторону Тихого океана, где он остывал, терял подъемную силу и исчезал в пучине вод за многие километры от берега…

Однако техника древних перуанцев вполне могла создать аэростат с горящей жаровней на борту, как это было на первом тепловом аэростате конструкции братьев Монгольфье. 21 ноября 1783 года он пролетел над Парижем с двумя пилотами на борту (это были Пилатр де Розье и маркиз Д.Арманд) и, пробыв в воздухе 45 минут, плавно опустился в городе.

Повторить эксперимент Вудмэна вы можете на модели. К сожалению, о его аэростате известно мало. Однако из опубликованных данных путем вычислений можно почерпнуть полезные сведения.

Аэростат имел объем 1800 м 2. Допустим, что температура воздуха, наполняющего аэростат, не превышала 100 °C, а температура окружающего воздуха равнялась 15 °C. Тогда каждый кубический метр его должен создавать подъемную силу 0,28 кг, а весь воздух, наполняющий аэростат, — 524 кг. Лодка, два пассажира и балласт могли весить около 300 кг. Тогда на вес оболочки приходится не более 224 кг. Площадь оболочки аэростата (площадь поверхности тетраэдра с ребром 25 м) равна 1000 м 2. Получается, что один квадратный метр ткани, из которой был сделан аппарат, весил не более 224 г. Столько весит прорезиненная ткань или клеенка. Поэтому, если вам не вздумается воспроизвести древнюю ткань перуанцев, то трудностей с материалами у вас не будет.

Далее Вудмэн придал своему аэростату форму тетраэдра. Некоторые комментаторы сравнивают ее с перевернутой пирамидой (а пирамиды, как известно, также встречаются в Перу). Однако аэростаты такой формы известны давно. Делают их такими лишь по соображениям простоты раскроя и изготовления. Но шар значительно выгоднее. Ведь эта геометрическая фигура имеет при том же объеме наименьшую площадь поверхности. Аэростат того же объема (1800 м 3) имел бы диаметр 15 м и площадь поверхности на 30 % меньше. При этом его оболочка только за счет выбора формы оказалась бы легче на 86 кг. (Можно было бы взять в полет еще одного человека!) Но шар в изготовлении сложнее и состоит обычно не менее чем из восьми криволинейных долей.

При постройке модели у нас появится специфическая проблема, вызванная ее масштабом. Чем меньше геометрическая фигура, тем больше площадь ее поверхности, отнесенная к единице объема. Так у описанного аэростата на 1 м 3объема приходилось 0,6 м 2поверхности.

Пластиковый пакет для мусора объемом 100 л, имеет толщину 0,022 мм и весит 20 г. Он должен взлетать, будучи наполнен воздухом при 100 °C. Получить воздух с нужной температурой можно от обычного фена для сушки волос.

Более совершенную модель, оснащенную макетом лодки с фигурками сидящих в ней древних аэронавтов, можно сделать из черного полиэтилена, выпускаемого в рулонах-рукавах шириною два метра. На рисунке дан раскрой аэростата-тетраэдра с ребром 1,5 м. Он состоит из деталей, образующих горловину для наполнения теплым воздухом, и верхней замыкающей, образующей «крышу» аэростата.

Раскрой аэростата-тетраэдра с ребром 1,5 м.