Барокамера

Для подготовки к стратосферным полетам используется барокамера. Имитируется низкое давление и температура.

Испытываются материалы, приборы, компонентная база

Стратосферный аэростат, полет 31.10.20

… В темной машине, подпрыгивая на кочках,  в промокшей одежде пропитанной землей, полем и лесом, мы с трепетом смотрели как с флешек копируются на ноутбук файлы. И вот, наконец, увидели то, чего столько ждали: камера показала нам полет

            Аэростат взлетает: виден дождь, осенний пейзаж, аппарат обледеневает, но все же пробивает себе путь в молочно белых тучах. И, наконец — солнце! Аэростат над периной облаков. Все выше, вот уже ощущается кривизна Земного шара. И вот оболочка лопается, разлетается на фрагменты, кружащие как снежинки вокруг. Начинается вибрация, гондола падает. Но воздух становится плотнее, парашют раскрывается. Снижение, посадка …

            Теперь снимут научную аппаратуру, взятые образцы. Их будут исследовать, по результатам писать научные работы.

Идея данного полета была не внезапной. Это продолжение программы регулярных запусков стратосферных аэростатов. Но, поскольку мы пускались всего раз в год, что-то автоматизировать, поставить на конвейер и т. д., просто не возможно. Потому подготовка к запуску и его реализация всегда очень трудоемкий процесс, требующий высокой квалификации.

            Поэтому есть смысл полет использовать максимально эффективно, привлечь партнеров и плотненько упаковать полетное задание.

            На этот раз мы установили следующие группы оборудования:

  1. Навигация. Что бы определить место посадки аппарата, а также траекторию полета
  2. Датчики телеметрии. Что бы знать состояние атмосферы, высоту, пр.
  3. Радиометр для исследования радиоактивности на разных высотах
  4. Прибор отбора проб из воздуха
  5. Камеры, перед ними щиток индикации обледенения и мигающая лампа для оценки прозрачности атмосферы
  6. Сувенирные материалы

Столь богатый набор оборудования в прежние 300 грамм полезной нагрузки ну никак не вписывался. И поскольку мы располагали латексными оболочками «500», перегружать столь сильно аэростат не хотелось.

В итоге решили пускать два аэростата. У одного гондола с такелажем весила 800 грамм. У другого – килограмм. Тоже много, но уже реальней.

И вновь столкнулись со сложностями: имеющиеся легковые машины позволяли транспортировать 10-литровые гелиевые баллоны. Что ранее было вполне логично: оболочка наполнялась одним баллоном.

Но теперь нам требовалось гораздо сильнее наполнить оболочку: использовав полтора, а то и два баллона. Следовательно, их приходилось переключать по мере опустошения.

Запуск спланировали на Хэллоуин. Это не случайно: направления ветров на разных высотах были столь уникальны, что аппарат, летя, описывает растянутый вираж, петлю, приземляясь всего в 50 км. от старта. А не в 150-200 км, как обычно.

И вот настал заветный день, мы выдвигаемся в район г. Ромны. У нас был еще вариант пускаться в Золотоноше. Но тогда весьма вероятна посадка в Днепр. Плавучесть гондолы конечно предусматривалась. Но это крайне не желательно, как минимум из-за сложности подбора.

Постоянно моросил дождь, периодически усиливаясь. Однако в подготовку вложено было столько сил, что отступать нельзя. Наполнять в поле оболочку всегда сложно. Что бы свести к минимуму риск мы развернули ВЗУ – ветрозащитное укрытие: стенку из стоек и ткани, на растяжках.

Место старта выбиралось так, что бы по направлению взлета не было линий электропередач и подальше лесополоса.

            Землю перед ВЗУ застелили тентом, что бы не повредить тончайшую оболочку. У стенки положили покрышку и на нее первые два баллона: один новый, второй початый. На полный баллон навинтили редуктор с манометром и шланг. Развернули оболочку, конец шланга поместили в горловину, закрепив натуральной тесьмой на рифовый узел («бантиком»).

            Тем временем, укрываясь в машинах от дождя, готовили гондолу. Первым летел аппарат, предназначенный для исследования изменения с высотой радиационного фона. Эта исследовательская программа тоже существовала у нас не первый день, ранее мы запускали сцинтиляционные датчики. Теперь же летел счетчик Гейгера. Эти инструменты обладают разными свойствами, что важно для физиков.

            В гондоле также находился GPS навигатор с передачей данных по GSM, на малых высотах, конечно, во время сеансов связи. Также координаты транслировались коротковолновым передатчиком в радио эфир на открытых частотах. И конечно, имелась аппаратура для записи давления, температуры, влажности.

            И вот, льет дождь, такелаж намокает и работать с ним все сложнее. Но, открывается газовый кран, завинчивается редуктор и наполнение начинается. Горловина со шлангом короткой тесьмой закреплена к баллону, играющий роль балласта. Два человека в мягких перчатках аккуратно расправляют оболочку. Она медленно принимает грушевидную форму и поднимается. По мере наполнения все отчетливее формируется шар. Участники стартовой команды ладонями в перчатках аккуратно придерживают оболочку, не позволяя ветру ее раскачивать. На всех очки, на случай если шар лопнет.

            Вот первый баллон опустел. В петлю тесьмы крепления продевается динамометр, измеряем свободную сплавную силу. Обнаруживаем: мало.

            Перевязываем аппендикс (трубка на оболочке для наполнения), перевинчиваем шланг с манометром-редуктором на второй початый баллон. Продолжаем наполнение, расходуя примерно половину газа, контролируя его количество по манометру.

            Вновь проверяем динамометром сплавную силу. Хватает.

            Доставляем на старт запечатанную гондолу с включенным оборудованием. Крайний раз проверяем GSM канал, получая SMS с координатами положения гондолы. Из рации слышим голосовой доклад робота о состоянии аппарата.

            Гондола выносится перед ВЗУ, проверяется такелаж, устраняются его недостатки. Разматывается пятиметровая стропа, тесьмой перевязывается горловина и отключается шланг.

            Оболочка выносится вперед, вытравливается стропа. И вот все готово к старту: последние секунды гондола удерживается руками – старт!

            Аппарат устремляется вверх. Нижний край облачности всего метров сто, аэростат быстро скрывается из виду. Прекращается сеанс связи по GSM, замолкает рация. Аппарат в автономном полете.

            Дождь льет, на старте уже образуются лужи. Но нам необходимо выпустить второй аэростат. Меняем пустой баллон на полный, разворачиваем вторую оболочку, крепим ее и вновь наполняем. Опорожняем полный баллон, остатки второго, измеряем сплавную силу – не достаточно. Тем более, что вторая гондола весит целый килограмм. Приносим следующий баллон, укладываем на покрышку – наполняем дальше, контролируя процесс по манометру.

            И вот подъемной силы достаточно, выносим гондолу. Оборудование второго аэростата сильно отличалось от первого: кроме навигатора с передачей по GSM, имелось оборудование для связи по протоколу  LoRa WAN: передача координат, индикация уровня сигнала. И конечно, запись показаний давления.

Главная научная тематика второго аэростата предполагала использование биологического оборудования для отбора проб микроорганизмов и мелких частиц из воздуха на определенной высоте в стратосфере.

Биологов интересовало как наличие определенных спор и иных частиц на большой высоте. А также велся поиск неизвестных микроорганизмов. Безопасность биологи гарантировали.

И вот, старт второго аппарата! Визуально аппарат сопровождается до тех пор, пока не скрывается в облаках. Это время фиксируется секундомером, пересчитывается в скороподъёмность (высота нижнего края облаков публикуется метеорологами). Наземная команда работает с радиоаппаратурой, получая на всенаправленную антенну информацию.

На основе полученных данных мы видим, что аппарат поднимается со скоростью 2 м/с. Очевидно, что меньше оболочки наполнять было нельзя, опасно. Ведь аэростату еще придется перенести обледенение.

На случай отказа GPS, предусмотрено слежение за летящим аппаратом с помощью направленной антенны, которой мы располагали. С отбивкой по времени фиксируется азимут и тангаж наклона антенны. Что позволяет в полярных координатах примерно определить положение аэростата.

И вот, когда аэростаты находятся в автономном полете – самое время запустить ноутбук и, введя уточненные данные (по скороподъёмности как минимум), получить обновленный прогноз о траектории полета и места посадки.

Как известно, самое трудное – ждать. И вот, часа через три – пришли последовательно SMS с координатами! Аппарат снижается, GSM начинает работать километров с трех. Шлем запросы, пока аппарат не перестанет двигаться.

И едем на поиски.

Уже стемнело, найти в таких условиях гондолу возможно только точно зная его положение. Или воспользовавшись пеленгатором с направленной антенной, если группа подбора достаточно точно вышла в район посадки.

 Но даже имея эти данные, подбор гондолы это всегда приключение. Так и в этот раз: пробираемся сквозь лес, сквозь кукурузу выше человеческого роста. И наконец, находим оба аппарата!

Воздухоплавание не было ни наукой,

ни отраслью промышленности. Оно было чудом.

Сикорский И.И.

Испытания аэростата

готовимся к испытаниям нового аэростата

Аэростаты на вооружении ЗСУ

Поскольку литература по современному военному воздухоплаванию стран бывшего СССР, да и послевоенного СССР тоже, практически отсутствовала (до недавнего времени), достоверной информацией как по технике, так и организации воздухоплавательных частей, не располагают даже многие специалисты.

Что касается Украины, в интернете обнаружилась статья в которой перечислены основные типы аэростатов состоящих на 2015 год на вооружении Збройних сил. Речь идет о материале:

«Аналіз світового досвіду застосування військових аеростатних літальних апаратів та перспективи їх використання у збройних силах україни», Беляєв Д.М., Расстригін О.О., Семенюк Р.П., Бунаков В.П., Центральний науково-дослідний інститут озброєння та військової техніки ЗС України, м. Київ, https://oai.org.ua/index.php/record/view/856572

В этой статье перечислены несколько советских дрейфующих и один привязной аэростатный комплекс. Мы их ниже последовательно рассмотрим. Поскольку литературы крайне мало, фото и описания приведем по мере необходимости похожих систем.

Из книг-источников укажем:

Однако для начала покажем сводную таблицу:

Начиная разговор о дрейфующих аэростатах поясним, что оболочки изготовлялись из полиэтиленовой пленки. И являются по сути одноразовыми. Следовательно, это расходный ресурс.

АГ-6М

Семейство аэростатов АГ — первый массовый полиэтиленовый аэростат в СССР. Создавался по образу и подобию НАТО-вских аппаратов, нарушающих воздушное пространство Советского союза. Они падали, их сбивали. И изучали.

АГ-6 фото я не видел, как и четких ТТХ. А вот про АГ-1 и АГ-2 известно больше. Внешний вид характерен:

На форуме (http://www.russianarms.ru/forum/index.php?topic=3804.0)

можем посмотреть ТТХ АГ-1:

Принят на снабжение в 1959 году.
Объем оболочки — 12, м3.
Масса агитационных материалов — до 5 кг.
Высота полета — до 5000 м.
Дальность полета — до 300 км.
Продолжительность полета — до 5 часов.
Расчет подготовки запуска — 3 человека.
Возможен групповой и массовый запуск.

Если для АГ-6м заявляется нагрузка 200 кг и высота больше 10 км, следовательно он был гораздо больше. Википедия пишет, что дрейфовать он может до 7 суток

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%B0_%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%B4%D1%83%D1%88%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D1%80%D0%B0%D1%81%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%B0%D0%B3%D0%B8%D1%82%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B2

Оболочка крайне технологична. Приборы времени и сброса позволяли сбрасывать груз как при дрейфе, так и при снижении гондолы на парашюте. АГ-6м оценивается как лучший советский дрейфующий аэростат для полета на высоте тропопаузы. Дальность полета выводит это средство в стратегические беспилотные летательные аппараты.

На форуме http://poobbc-efir.ru/arhive.php?date=2016-03

можем видеть фото применения похожих аэростатов на учениях для полета на малых высотах с целью создания ложного ордера (построения кораблей), Одесский военный округ, 1988 г.

На фото аэростаты обозначены как МРШ (малоразмерный шар), но мы видим характерную узнаваемую форму.

АРП-АГМ

Аэростат постановки помех и сброса агитационных материалов в заданном районе.

Объем 325 метров кубических. Оболочка открытого типа. То есть, во время полета имеется открытый шланг для выхода избытка несущего газа при подъеме до зоны равновесия или перегрева несущего газа от солнца.

Продолжительность полета — до суток. Штатная высота полета: при массе полезной нагрузки 100 кг в начале 6500 м., после полного сброса 9500 м. А при весе 50 кг — 8900 м в начале и 12000 в конце.

Высота оболочки в выполненном состоянии 9,2 м. Диаметр по миделю — 8,8 м. Вес: 20-22 кг.

Верх и низ оболочки заделывался дюралевыми зажимами. К нижнему крепилась подвеска. Гондола представляет собой систему подвески на которой крепится блок управления (в составе таймера и барометра), баластницы и контейнеров с полезной нагрузкой. Контейнеры подвешивались на нитках, а механизм являет собой механизм с ножом и электродвигателем, по таймеру перерезающим эти нити.

Барометр же выдвал сигнал на ссыпание части баласта при снижении аэростата до определенной высоты, обеспечивая таким образом движение аппарата на определенном эшелоне.

Что бы избежать переохлождения аппаратуры, укладывают теплоаккумуляторы: нагретые сосуды с дистилированной водой.

На форуме https://forums.airbase.ru/2016/12/t29971_22—epr-i-radiozametnost-aerostatov.1340.html

можем видеть фото запуска подобного аэростата с палубы десантного корабля

В 1970 г. на войсковых учениях «Днестр» состоялись групповые запуски с применение 60 аэростатов АРП-АГ для создания облака помех. Для выполнения задачи привлекли 126 воздухоплавателей.

АН-С, АН-В

Аэростат-носители средневысотный и высотный соответственно. Относятся к третьему поколению военной воздухоплавательной техники. Инфы о них еще меньше чем про рассказанные выше.

Объем оболочки по всей видимости 1600 метров кубических для средневысотного, для высотного еще больше., 130000 в выполненном состоянии. Тут нужно пояснить: это цифры максимального объема оболочки. Но на старте газа заправляют в разы меньше (для высотного раз в десять), что бы ему было куда расширяться с набором высоты.

Это самые большие и сложные аппараты из рассмотренных. Поскольку по ним инфы практически нет, имеет смысл как модель рассмотреть современную вариацию этих стратостатов, производящихся в России. Тем более, что создавало и при СССР и сейчас эти аппараты то же предприятие: ДКБА. И называется данное изделие ВАЛ («Высотный аэростат-лаборатория»), https://dkba.ru/projects/high-altitude-aerostat-laboratory-val

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОТНОГО АЭРОСТАТА-ЛАБОРАТОРИИ «ВАЛ»

Объем оболочки 180000 м3
Начальный объем газа (водорода) 1950 м3
Полезный вес аэростата 1785 кг
Максимальный вес полезной нагрузки 900 кг
Максимальный расчетный вес подвески 1400 кг
Высота первой зоны равновесия 30 км
Высота зоны равновесия без балласта 33,5 км

 

Продолжительность полета (при весе балласта 825 кг)
— в теплый период года
— в холодный период года
13 суток
9 суток
Вертикальная скорость приземления на парашюте подвески весом 600 кг 7 м/с
Высота начала ссыпа балласта 23 км
Температура окружающей среды -60…+50 °С
Влажность воздуха (при t=30°С) до 98%
Давление (при to, соответствующей Н=35км) до 5 мм рт.ст.
Сохраняет работоспособность после воздействия ударных нагрузок с ускорением до 3g

Таким образом мы видим, что при должном планировании такие аппараты способны преодолевать тысячи км. Осуществляя маневр по высоте, меняя эшелон и попадая таким образом в воздушные течения необходимого направления, аэростат может быть выведен в нужный район. Даже на другом континенте.

На этом с дрейфующими аэростатами ЗСУ придется поставить точку, так как данные исчерпаны. Отметим только, что данных о реальных полетах таких аппаратов на Украине никто пока не опубликовал..

АЗ-55

В таблице, которую мы приводили в начале, единственным привязным аэростатом состоящим на вооружении значится АЗ-55. Аэростат заграждения. Наверное самый массовый привязной советский аэростат после Второй мировой войны. Аэростат балонетного типа, объемом 745 метров кубических.

Машина довольно древняя, оболочки из прорезиненной ткани. Из-за чего наполнять гелием экономически не целесообразно. При базировании для стационарных креплений требуется вырыть яму. Что, кстати говоря, не позволило его использовать при ликвидации аварии на ЧАЭС.

Однако, несмотря на почтенный возраст (а спроектирован был еще пятидесятые), он долго оставался актуален. К примеру, двумя этими аэростатами снабдили Сирию во время войны в 1982 г. (аппаратура связи). Кстати, к этому были привлечены воздухоплаватели с Украинской части. Упоминается Одесская воздухоплавательная эскадрилья. Но, честно говоря, слышу ней впервые.

В каком состоянии сейчас находятся эти аэростаты не знаю. Но следует учитывать естественное старение резины.

На этом обзор аэростатов из списка находящихся на вооружении исчерпан.

Отметим, что Чугуевский авиаремонтный завод (https://charz.com.ua/) заявляет о выпуске привязного аэростата:

Однако подробных данный о комплексе и том, изготавливает ли само предприятие оболочки, нет.

Также над Мариуполем поднимался аэростат системы «хеликайт».

По данным:

https://news.guru.ua/news/428582/V_nebe_nad_Mariupolem_letaet_meteozond.html

Использовался он для РХБЗ. Однако подробных данных об этом комплексе, опять же, нет.

Также в интернете можем найти фото применения сферического привязного аэростата:

Но опять таки подробности не опубликованы

Аэростаты при ликвидации аварии ЧАЭС

Фото применения аэростатов в Чернобыле всегда вызывали у публики несказанное удивление. И даже неверие. Тем более, что инфы про это до недавнего времени не было практически никакой.

К счастью в интернете доступна стали книги:

которые в целом прояснили этот вопрос.

Изначально был замысел использовать аэростатные комплексы для:

  • Транспортировки и сбрасывания песка на аварийный объект (что бы вертолетчикам не приходилось хватать дозу летая над энергоблоком)
  • Периодически поднимать дозиметрические приборы
  • Поднимать прожекторную установку, что бы можно было работать ночью.

На практике главной оказалась третья задача.

Для этого привлекли организации:

  • ДКБА, Долгопрудный, когда-то назывался Дирижаблестрой — главная организация в СССР по созданию летательных аппаратов легче воздуха
  • ВНИЦ с полигоном в Вольске — главный в СССР центр испытания военной воздухоплавательной техники
  • Отдельная Воздухоплавательная эскадрилья, г. Вознесенск, Николаевская область
  • Один аэростат доставили из Балаклавы
  • Гелий в сороколитровых баллонах подвозился из Оренбурга

Из России, Крыма, силы и средства доставили в Борисполь бортами транспортной авиации, откуда те выдвинулись в Чернобыль. А из Николаевской области воздухоплаватели добрались своим ходом.

Планировалось использовать комплексы двух типов: АЗ-55 и «Угорь-АБ».

АЗ-55 — аэростат заграждения. Наверное самый массовый привязной советский аэростат после Второй мировой войны. Аэростат балонетного типа, объемом 745 метров кубических.

Проблема этого комплекса в том, что наземная часть требует стационарного закрепления в грунте, для чего нужно вырыть яму 2 * 2 метра. Что оправдано, так как размещение аэростатов заграждения мыслилось в полевых условиях в прямом смысле этого слова.

Но, поскольку место применения аэростатов в ЧАЭС являло собой асфальт — бетон, привлекли аэростатную часть комплексов береговой связи ВМФ типа «Угорь». Аэростат имел объем 1850 метров кубических, длина 35 м. Лебедка и причальная мачта смонтированы на КРАЗ-255Б.

Работа была сложнейшая, ибо:

  • Площадки для подъемов очень маленькие, рядом со строительными конструкциями и линиями ЛЭП
  • Аэростат приходилось перебазировать, что бы поднимать в разных местах у аварийного энергоблока
  • Рабочая высота до 200 м., а часто и до 100 м. То есть в зоне турбулентности
  • Радиация. Со всеми вытекающими
  • Относительно высокая газопроницаемость оболочки

О последнем факторе скажем особо. В то время оболочки делали из прорезиненной ткани. Этот материал мягко говоря не герметичен, оболочку приходилось часто пополнять несущим газом. Поскольку военные работали в основном на дешевом водороде, проблема острой не была.

Но в Чернобыле добавлять риска никто не стал и решили использовать гелий. Экономическую сторону опустим. Но тут другое: пополнение как регулярная эксплуатационная процедура сама по себе не простая и более-менее длительная. В условиях же малого пространства и радиации она еще более затруднена.

Это провело к тому, что аэростат переполняли, что бы реже приходилось «дозаправлять». Кроме того, доставлять сороколитровые баллоны в зону работ и с них пополнять было, естественно, не целесообразно. А перелить газ прямо в заправщик нельзя. В результате газ выпускали из баллонов в мягкий газгольдер и уже из него сжимали в машину-газозаправщик. Она и ехала к аэростату.

Аэростат оказался единственным доступным средством для подъема мощной и тяжелой прожекторной установки (40 кВт, вес 1 т). Проблема в том, что аэростата-осветителя на то время не существовало. Как-то даже в голову не приходило, что такое может понадобится. Поэтому «люстру» и систему подвески пришлось изготавливать на месте кустарно. А главное быстро.

Больше месяца люди вахтовым методом обеспечивали работу аэростатного комплекса

Очередной запуск стратосферного шара

Запуск 11.01.20, оболочка «500»

Радиозондовые исследования при весе гондолы до 100 г.

Как-то обратились за консультацией коллеги: какую оболочку можно применить, если удастся ужать массу полезной нагрузки до 100, а то и 20 грамм?

Причем в это должна поместится фиксация и передача как минимум температуры и GPS координат …

Конечно, я подивился, как далеко зашел прогресс 🙂

И подумал: ведь действительно, если масса нагрузки снизится до 0,1 кг, а то и вообще приблизится по весу к веревочке 😉 это будет означать возможность использовать меньшие по размеру оболочки. А если уделять больше внимание методике эксплуатации, а не наполнять «по умолчанию» — то гораздо меньшие.

Конечно, до совсем небольших шаропилотов не дойдет. Эх, ностальгия:

шаропилотные наблюдения

Но, скажем, 100 граммовая оболочка сможет «запулить» такое километров на пятнадцать. А двухсотграммовая в общем-то сравняется по возможностям с применяемыми ныне. И при весьма экономном расходе газа.

Интересно, если удастся это реализовать.

Малообъемный стратостат EMZ-3

Сегодня мы запустили третий аппарат по программе EMZ.

Смысл программы состоит в оценке возможностей и перспективы создания универсальной стратосферной платформы (как суммы организационных возможностей) для разнообразных научно-практических задач, средства доставки полезной нагрузки на требуемые высоты и в районы исследований.

Радиозондовая оболочка «400» подняла гондолу массой 0,45 кг. на высоту около 30 км. (по предварительной оценки).

Затем контейнер с бортовым оборудованием приземлился на парашюте, передав координаты места посадки.

Предварительно (примерно за сутки), на основе компьютерного моделирования был спрогнозирован район посадки.

Кроме образовательных задач, полезная нагрузка и соответственно комплекс задач включали:

1. Навигационная аппаратура обеспечения. По сравнению с прошлой версией внесены изменения, поэтому ее также включаем в список полезной нагрузки
2. Проводится эксперимент по применению для зондирования нескольких типов датчиков. Применение их в условиях стратосферы относится к недокументированным возможностям, соответственно требуются реальные данные
3. Эксперимент по использованию сцинтилляционного датчика отечественной разработки для стратосферных исследований.

На данный момент обрабатываются полученные данные

Аппарат построен участниками астрономического кружка гимназии №59, г. Киев.

Техническое консультирование по проекту осуществлял Миронов Н.И.

Запуск реализован на базе ЦГО