Проект реактивного ранца А.Ф. Андреева
Реактивные ранцы являются излюбленной темой фантастов и энтузиастов-прожектеров. Без малого век инженеры всего мира пытаются создать индивидуальный летательный аппарат с реактивным двигателем, но пока не могут похвастать особыми успехами в этом деле. Даже дойдя до стадии испытаний, подобная техника не находит практического применения и даже в самых лучших случаях используется только в развлекательных целях.
Настоящий бум в области реактивных ранцев начался вскоре после окончания Второй мировой войны. Тем не менее, первый проект подобной техники появился на несколько десятилетий раньше. Самый ранний из известных проектов реактивного ранца появился еще в 1919 году. Его автором был советский инженер А.Ф. Андреев. Как и многие смелые и неординарные разработки того времени, аппарат Андреева не дошел даже до стадии сборки прототипа. Более того, со временем об этом предложении забыли на несколько десятилетий, да и само направление долгое время не привлекало внимания инженеров.
Еще в 1919 году (по другим данным, в 1921-м) инженер А.Ф. Андреев подал заявку на получение патента, в которой предлагался индивидуальный малогабаритный летательный аппарат с реактивными двигателями. Это изделие предназначалось для транспортировки человека или небольшого груза по воздуху на расстояние до 20 км. Именно такую дальность полета, по расчетам автора, должен был обеспечивать имеющийся запас топлива и окислителя. Подобное устройство, по задумке Андреева, можно было применять для переброски людей или для доставки различных боеприпасов к позициям противника.
Основным элементом реактивного аппарата конструкции Андреева, на основе которого предлагалось собирать все изделие, являлась центральная жесткая коробка с раздвижными фермами. Подобные силовые элементы следовало изготавливать из прочного металла, способного выдержать вес полезной нагрузки и тягу ракетных двигателей. В центральной коробке предусматривалось место для человека или груза. В случае с «пассажиром» коробку следовало оснащать системой привязных ремней, удерживающих всю конструкцию на уровне его грудной клетки. При использовании в армии аппарат мог бы доставлять к целям фугасные или химические снаряды допустимого веса.
Общая схема "ранца" топливной системы. Рисунок Epizodsspace.no-ip.org
За спиной пилота предлагалось крепить крупный агрегат топливного бака, который должен был напоминать ранец. Внутри общего кожуха предлагалось поместить два отдельных баллона для топлива и окислителя в сжиженной форме. Топливом должен был служить один из углеводородов, окислителем – жидкий кислород. Баллоны должны были иметь двойные стенки с вакуумом между ними, при помощи чего планировалось сохранять оптимальную температуру жидкостей. Кроме того, внутри баллонов следовало помещать систему перегородок, предотвращающую резкое перетекание жидкости при толчках.
В нижней части баллонов предусматривались выходные трубки с кранами, идущие к насосам. Под «ранцем» с баллонами должен был находиться насосный блок, отвечающий за подачу топлива и окислителя в двигатели. По задумке Андреева, это устройство должно было оснащаться двумя насосами с приводом от общей пружины. В результате насосный блок внешне должен был выглядеть, как три сопряженных цилиндра. В крупном среднем находилась пружина, в малых боковых – насосы.
От каждого насоса отводились две трубки, шедшие к обоим двигателям. Таким образом, один насос должен был снабжать оба двигателя топливом, другой – окислителем. Трубки, соединяющие насосы и двигатели, предлагалось сделать телескопическими, что было связано с особенностями конструкции боковых ферм. Для уменьшения габаритов всего реактивного аппарата Андреев предлагал сделать фермы складными. В транспортном положении фермы должны были сдвигаться к центральной коробке, уменьшая поперечные размеры устройства. Перед работой их следовало раскладывать. По этой причине в конструкции топливной системы должны были присутствовать телескопические трубки, обеспечивающие подачу компонентов топлива.
На боковых сторонах ферм следовало устанавливать два реактивных двигателя. Их внутреннюю часть планировалось изготавливать из жаростойких материалов, а внешнюю оболочку – из стали. В двигателях топливо должно было смешиваться с окислителем и воспламеняться, приводя к образованию реактивной тяги. Для первоначального воспламенения смеси предлагалось использовать запальные устройства «типа бензинных зажигалок».
Большой интерес представляет система управления, предлагавшаяся А.Ф. Андреевым. По его задумке, два двигателя должны были устанавливаться на фермах шарнирно и оснащаться специальными рычагами управления. При помощи этих рычагов пилоту следовало менять положение двигателей и направление вектора их тяги. За счет синхронного или асимметричного наклона двигателей реактивный аппарат должен был менять траекторию движения.
По расчетам изобретателя, аппарат в рабочем положении должен был весить около 42 кг. В баках должно было находиться 8 кг топлива и окислителя. При взлетном весе аппарата (с учетом пилота или иной полезной нагрузки) на уровне 100 кг планировалось обеспечить скорость полета на уровне 200 км/ч и дальность до 20 км на одной заправке.
Перед взлетом пилот реактивного аппарата Андреева должен был надевать на себя центральную коробку с ременной системой и производить другие операции по подготовке к полету. Далее следовало повернуть рычаги управления на определенный угол, после чего происходил запуск двигателей. После этого при помощи рычагов фермы разводились в стороны, после чего реактивные газы не должны были представлять опасность для пилота.
В начале 1921 года А.Ф. Андреев подал заявление в Комитет по делам изобретений ВСНХ. По некоторым данным, проект был готов еще в конце 1919 года, однако по неким причинам заявление было подано лишь в начале 21-го. Изобретатель предлагал не только оформить его разработку и выдать патент, но и выделить необходимые ресурсы для сборки опытного реактивного аппарата, который в дальнейшем можно было бы испытать и оценить на практике.
Тем не менее, потенциальные заказчики реактивных ранцев не заинтересовались этим предложением. Специалисты, которым поручили оценку предложения, реагировали сдержанно и без излишнего энтузиазма. Как результат, изобретатель получил патент, но остался без заказа на сборку экспериментального реактивного аппарата. По-видимому, предлагаемый проект сочли слишком сложным и бесперспективным в существующих условиях.
Чертеж из патента. Фиг. 1 и 2 - "ранец" с баками и топливные насосы, Фиг. 3 и 4 - центральная коробка, фермы и двигатели. Рисунок из книги Н.А. Рынина
Комитет по делам изобретений все же выдал изобретателю патент. Документ сроком на 15 лет вступил в силу только в сентябре 1924 года. Насколько известно, в дальнейшем Андреев не продолжал развитие этого проекта и патент фактически стал точкой в интересной разработке.
Отдельно стоит отметить то, как проект А.Ф. Андреева остался в истории. По ряду причин первый известный проект реактивного ранца мог навсегда затеряться в архивах. Тем не менее, в 1929 году он был упомянут в книге профессора Н.А. Рынина «Ракеты и двигатели прямой реакции» (цикл «Межпланетные сообщения»). В этом труде приводился текст патента с описанием конструкции аппарата. В течение длительного времени книга Рынина, к тому же изданная не слишком большим тиражом, была единственным источником информации по проекту Андреева.
Только в последние годы усилиями историков и музейных работников начинают появляться новые сведения как о самом Андрееве, так и о его работах. Тем не менее, история сохранила крайне мало сведений, а почти все имеющиеся данные об изобретателе связаны с реактивным аппаратом-ранцем.
По последним данным, решение об отказе от сборки прототипа было принято еще в 1919 году, за несколько лет до выдачи патента. Нельзя не признать, что специалисты, проводившие экспертизу проекта, были правы. Как показали последующие события, создание компактного жидкостного ракетного двигателя является весьма трудной задачей. Кроме того, работу серьезно усложняет ряд других нюансов, которые следует учитывать при разработке реактивных ранцев.
Главной проблемой проекта А.Ф. Андреева был использованный двигатель. Жидкостные ракетные двигатели того времени не отличались высокими характеристиками и надежностью. Кроме того, проект требовал использовать малогабаритную силовую установку. Не меньшую проблему представляла и топливная система. В двух баках должны были находиться сжиженные газы. Также следовало использовать герметичные топливопроводы телескопической конструкции. Вряд ли такая техника могла быть построена при использовании технологий столетней давности.
Даже в случае успешного завершения сборки реактивный аппарат Андреева вряд ли мог показать высокие характеристики. Главной проблемой в этом случае становилась управляемость. Системы управления аппарата состояли из двух рычагов, которые должен был контролировать пилот. Нетрудно представить, насколько сложно было бы управлять аппаратом с подвижными реактивными двигателями требуемой тяги. Малейшее неверное движение могло ввести аппарат в непредсказуемый маневр. Также к подобным последствиям мог привести запуск двух двигателей с небольшим интервалом.
Реактивный аппарат конструкции А.Ф. Андреева получился слишком сложным для своего времени. Его конструкция почти не соответствовала возможностям промышленности начала двадцатых годов, а эксплуатация была связана с рядом серьезнейших трудностей, делавших ее невозможной. Как результат, специалисты проанализировали проект и не рекомендовали реализовывать его. Изобретатель получил патент и бросил многообещающее направление.
Уровень развития технологий в течение длительного времени не позволял изобретателям вплотную заняться созданием работоспособных и пригодных к эксплуатации реактивных ранцев. «Второе рождение» подобной техники произошло только в конце сороковых годов за рубежом. Позже зарубежные разработки достигли некоторых успехов. Тем не менее, первенство в разработке и получении патента на реактивный ранец принадлежит именно отечественному конструктору.
По материалам:
http://epizodsspace.no-ip.org/
Рынин Н.А. Межпланетные сообщения. Ракеты и двигатели прямой реакции (история, теория и техника). – Л.: Изд. Н.А. Рынина, 1929
Настоящий бум в области реактивных ранцев начался вскоре после окончания Второй мировой войны. Тем не менее, первый проект подобной техники появился на несколько десятилетий раньше. Самый ранний из известных проектов реактивного ранца появился еще в 1919 году. Его автором был советский инженер А.Ф. Андреев. Как и многие смелые и неординарные разработки того времени, аппарат Андреева не дошел даже до стадии сборки прототипа. Более того, со временем об этом предложении забыли на несколько десятилетий, да и само направление долгое время не привлекало внимания инженеров.
Еще в 1919 году (по другим данным, в 1921-м) инженер А.Ф. Андреев подал заявку на получение патента, в которой предлагался индивидуальный малогабаритный летательный аппарат с реактивными двигателями. Это изделие предназначалось для транспортировки человека или небольшого груза по воздуху на расстояние до 20 км. Именно такую дальность полета, по расчетам автора, должен был обеспечивать имеющийся запас топлива и окислителя. Подобное устройство, по задумке Андреева, можно было применять для переброски людей или для доставки различных боеприпасов к позициям противника.
Основным элементом реактивного аппарата конструкции Андреева, на основе которого предлагалось собирать все изделие, являлась центральная жесткая коробка с раздвижными фермами. Подобные силовые элементы следовало изготавливать из прочного металла, способного выдержать вес полезной нагрузки и тягу ракетных двигателей. В центральной коробке предусматривалось место для человека или груза. В случае с «пассажиром» коробку следовало оснащать системой привязных ремней, удерживающих всю конструкцию на уровне его грудной клетки. При использовании в армии аппарат мог бы доставлять к целям фугасные или химические снаряды допустимого веса.
Общая схема "ранца" топливной системы. Рисунок Epizodsspace.no-ip.org
За спиной пилота предлагалось крепить крупный агрегат топливного бака, который должен был напоминать ранец. Внутри общего кожуха предлагалось поместить два отдельных баллона для топлива и окислителя в сжиженной форме. Топливом должен был служить один из углеводородов, окислителем – жидкий кислород. Баллоны должны были иметь двойные стенки с вакуумом между ними, при помощи чего планировалось сохранять оптимальную температуру жидкостей. Кроме того, внутри баллонов следовало помещать систему перегородок, предотвращающую резкое перетекание жидкости при толчках.
В нижней части баллонов предусматривались выходные трубки с кранами, идущие к насосам. Под «ранцем» с баллонами должен был находиться насосный блок, отвечающий за подачу топлива и окислителя в двигатели. По задумке Андреева, это устройство должно было оснащаться двумя насосами с приводом от общей пружины. В результате насосный блок внешне должен был выглядеть, как три сопряженных цилиндра. В крупном среднем находилась пружина, в малых боковых – насосы.
От каждого насоса отводились две трубки, шедшие к обоим двигателям. Таким образом, один насос должен был снабжать оба двигателя топливом, другой – окислителем. Трубки, соединяющие насосы и двигатели, предлагалось сделать телескопическими, что было связано с особенностями конструкции боковых ферм. Для уменьшения габаритов всего реактивного аппарата Андреев предлагал сделать фермы складными. В транспортном положении фермы должны были сдвигаться к центральной коробке, уменьшая поперечные размеры устройства. Перед работой их следовало раскладывать. По этой причине в конструкции топливной системы должны были присутствовать телескопические трубки, обеспечивающие подачу компонентов топлива.
На боковых сторонах ферм следовало устанавливать два реактивных двигателя. Их внутреннюю часть планировалось изготавливать из жаростойких материалов, а внешнюю оболочку – из стали. В двигателях топливо должно было смешиваться с окислителем и воспламеняться, приводя к образованию реактивной тяги. Для первоначального воспламенения смеси предлагалось использовать запальные устройства «типа бензинных зажигалок».
Большой интерес представляет система управления, предлагавшаяся А.Ф. Андреевым. По его задумке, два двигателя должны были устанавливаться на фермах шарнирно и оснащаться специальными рычагами управления. При помощи этих рычагов пилоту следовало менять положение двигателей и направление вектора их тяги. За счет синхронного или асимметричного наклона двигателей реактивный аппарат должен был менять траекторию движения.
По расчетам изобретателя, аппарат в рабочем положении должен был весить около 42 кг. В баках должно было находиться 8 кг топлива и окислителя. При взлетном весе аппарата (с учетом пилота или иной полезной нагрузки) на уровне 100 кг планировалось обеспечить скорость полета на уровне 200 км/ч и дальность до 20 км на одной заправке.
Перед взлетом пилот реактивного аппарата Андреева должен был надевать на себя центральную коробку с ременной системой и производить другие операции по подготовке к полету. Далее следовало повернуть рычаги управления на определенный угол, после чего происходил запуск двигателей. После этого при помощи рычагов фермы разводились в стороны, после чего реактивные газы не должны были представлять опасность для пилота.
В начале 1921 года А.Ф. Андреев подал заявление в Комитет по делам изобретений ВСНХ. По некоторым данным, проект был готов еще в конце 1919 года, однако по неким причинам заявление было подано лишь в начале 21-го. Изобретатель предлагал не только оформить его разработку и выдать патент, но и выделить необходимые ресурсы для сборки опытного реактивного аппарата, который в дальнейшем можно было бы испытать и оценить на практике.
Тем не менее, потенциальные заказчики реактивных ранцев не заинтересовались этим предложением. Специалисты, которым поручили оценку предложения, реагировали сдержанно и без излишнего энтузиазма. Как результат, изобретатель получил патент, но остался без заказа на сборку экспериментального реактивного аппарата. По-видимому, предлагаемый проект сочли слишком сложным и бесперспективным в существующих условиях.
Чертеж из патента. Фиг. 1 и 2 - "ранец" с баками и топливные насосы, Фиг. 3 и 4 - центральная коробка, фермы и двигатели. Рисунок из книги Н.А. Рынина
Комитет по делам изобретений все же выдал изобретателю патент. Документ сроком на 15 лет вступил в силу только в сентябре 1924 года. Насколько известно, в дальнейшем Андреев не продолжал развитие этого проекта и патент фактически стал точкой в интересной разработке.
Отдельно стоит отметить то, как проект А.Ф. Андреева остался в истории. По ряду причин первый известный проект реактивного ранца мог навсегда затеряться в архивах. Тем не менее, в 1929 году он был упомянут в книге профессора Н.А. Рынина «Ракеты и двигатели прямой реакции» (цикл «Межпланетные сообщения»). В этом труде приводился текст патента с описанием конструкции аппарата. В течение длительного времени книга Рынина, к тому же изданная не слишком большим тиражом, была единственным источником информации по проекту Андреева.
Только в последние годы усилиями историков и музейных работников начинают появляться новые сведения как о самом Андрееве, так и о его работах. Тем не менее, история сохранила крайне мало сведений, а почти все имеющиеся данные об изобретателе связаны с реактивным аппаратом-ранцем.
По последним данным, решение об отказе от сборки прототипа было принято еще в 1919 году, за несколько лет до выдачи патента. Нельзя не признать, что специалисты, проводившие экспертизу проекта, были правы. Как показали последующие события, создание компактного жидкостного ракетного двигателя является весьма трудной задачей. Кроме того, работу серьезно усложняет ряд других нюансов, которые следует учитывать при разработке реактивных ранцев.
Главной проблемой проекта А.Ф. Андреева был использованный двигатель. Жидкостные ракетные двигатели того времени не отличались высокими характеристиками и надежностью. Кроме того, проект требовал использовать малогабаритную силовую установку. Не меньшую проблему представляла и топливная система. В двух баках должны были находиться сжиженные газы. Также следовало использовать герметичные топливопроводы телескопической конструкции. Вряд ли такая техника могла быть построена при использовании технологий столетней давности.
Даже в случае успешного завершения сборки реактивный аппарат Андреева вряд ли мог показать высокие характеристики. Главной проблемой в этом случае становилась управляемость. Системы управления аппарата состояли из двух рычагов, которые должен был контролировать пилот. Нетрудно представить, насколько сложно было бы управлять аппаратом с подвижными реактивными двигателями требуемой тяги. Малейшее неверное движение могло ввести аппарат в непредсказуемый маневр. Также к подобным последствиям мог привести запуск двух двигателей с небольшим интервалом.
Реактивный аппарат конструкции А.Ф. Андреева получился слишком сложным для своего времени. Его конструкция почти не соответствовала возможностям промышленности начала двадцатых годов, а эксплуатация была связана с рядом серьезнейших трудностей, делавших ее невозможной. Как результат, специалисты проанализировали проект и не рекомендовали реализовывать его. Изобретатель получил патент и бросил многообещающее направление.
Уровень развития технологий в течение длительного времени не позволял изобретателям вплотную заняться созданием работоспособных и пригодных к эксплуатации реактивных ранцев. «Второе рождение» подобной техники произошло только в конце сороковых годов за рубежом. Позже зарубежные разработки достигли некоторых успехов. Тем не менее, первенство в разработке и получении патента на реактивный ранец принадлежит именно отечественному конструктору.
По материалам:
http://epizodsspace.no-ip.org/
Рынин Н.А. Межпланетные сообщения. Ракеты и двигатели прямой реакции (история, теория и техника). – Л.: Изд. Н.А. Рынина, 1929
Информация