Dirigível

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Antecedentes

Um dirigível é um grande balão de gás mais leve que o ar que pode ser navegado usando hélices movidas a motor. Existem três tipos de dirigíveis:rígidos (possui uma estrutura metálica interna para manter a forma do envelope); semirrígido (quilhas rígidas percorrem o comprimento do envelope para manter sua forma); e não rígidos (a pressão interna do gás de levantamento, geralmente o hélio, mantém a forma do envelope). Este ensaio concentra-se em dirigíveis não rígidos (comumente chamados de dirigíveis) porque são o principal tipo de aeronave de uso geral atualmente.

História

A história dos dirigíveis começa, como a história dos balões de ar quente, na França. Após a invenção do balão de ar quente em 1783, um oficial francês chamado Meusnier imaginou um dirigível que utilizava o design do balão de ar quente, mas era capaz de ser navegado. Em 1784, ele projetou um dirigível que tinha um envelope alongado, hélices e um leme, não muito diferente do dirigível de hoje. Embora ele tenha documentado sua ideia com desenhos extensos, a aeronave de Meusnier nunca foi construída.

Em 1852, outro francês, um engenheiro chamado Henri Giffard, construiu o primeiro dirigível prático. Preenchido com gás hidrogênio, ele era movido por uma máquina a vapor de 3 hp pesando 350 lb (160 kg) e voava a 6 mi / h (9 km / h). Mesmo que o dirigível de Giffard tenha alcançado a decolagem, ele não pôde ser completamente controlado.

O primeiro dirigível navegado com sucesso, La France, foi construído em 1884 por mais dois franceses, Renard e Krebs. Impulsionado por um parafuso de 9 hp eletricamente acionado, La France estava sob o controle total de seus pilotos. Ele voou a 15 mi / h (24 km / h).

Dirigíveis militares

Em 1895, o primeiro dirigível claramente rígido foi construído pelo alemão David Schwarz. Seu projeto levou ao desenvolvimento bem-sucedido do zepelim, um dirigível rígido construído pelo Conde Zepelim. O zepelim utilizou dois motores de 15 HP e voou a uma velocidade de 25 mi / h (42 km / h). Seu desenvolvimento e a subsequente fabricação de 20 dessas embarcações deram à Alemanha uma vantagem militar inicial no início da Primeira Guerra Mundial

Foi o uso bem-sucedido do zepelim pela Alemanha para missões de reconhecimento militar que estimulou a Marinha Real Britânica a criar seus próprios dirigíveis. Em vez de duplicar o projeto do dirigível rígido alemão, os britânicos fabricaram vários pequenos balões não rígidos. Esses dirigíveis foram usados ​​para detectar com sucesso submarinos alemães e foram classificados como dirigíveis da "Classe B britânica". É bem possível que seja daí que se origina o termo dirigível - "Classe B" mais mole ou não rígido.

Aeronaves de transporte de passageiros

Durante as décadas de 1920 e 1930, a Grã-Bretanha, a Alemanha e os Estados Unidos se concentraram no desenvolvimento de aeronaves grandes e rígidas para transporte de passageiros. Ao contrário da Grã-Bretanha e da Alemanha, os Estados Unidos usaram principalmente hélio para dar sustentação a seus dirigíveis. Encontrado em pequenas quantidades em depósitos de gás natural nos Estados Unidos, o hélio é muito caro de se fazer; no entanto, não é inflamável como o hidrogênio. Por causa do custo envolvido em sua fabricação, os Estados Unidos proibiram a exportação de hélio para outros países, forçando a Alemanha e a Grã-Bretanha a depender do gás hidrogênio, mais volátil. Muitas das grandes aeronaves de transporte de passageiros que usavam hidrogênio em vez de hélio sofreram desastres e, por causa dessas grandes perdas de vidas, o apogeu da grande aeronave de passageiros chegou ao fim abruptamente.

A primeira aeronave não rígida para transporte de passageiros foi inventada em 1898 por Alberto Santos Dumount, cidadão brasileiro residente em Paris. Sob um balão em forma de salsicha com um balão ou air bag dobrável dentro, Dumount prendeu uma hélice ao motor de sua motocicleta. Ele usou ar e hidrogênio, não hélio, para erguer o dirigível.

O dirigível não rígido dos anos 1940 e 1950

Após os desastres de dirigíveis rígidos das décadas de 1920 e 30, os Estados Unidos, bem como outros países, voltaram sua atenção para os dirigíveis não rígidos como uma ferramenta científica / militar. A vigilância aérea se tornou o uso mais comum e bem-sucedido do dirigível. Nas décadas de 1940 e 50, os dirigíveis eram usados ​​como estações de radar de alerta precoce para frotas mercantes ao longo da costa leste dos Estados Unidos. Eles também foram usados ​​e ainda são usados ​​em experimentos e monitoramento científico.

Embora como empresa não fabrique mais dirigíveis, a Goodyear é um nome relacionado à fabricação de dirigíveis. Durante a primeira metade do século XX, a Goodyear fabricou mais de 300 dirigíveis, mais do que qualquer outro fabricante de dirigíveis. Os dirigíveis da Goodyear foram usados ​​principalmente pelo Exército e pela Marinha dos EUA para vigilância aérea.

Ressurgimento moderno do dirigível não rígido

Hoje, os dirigíveis não rígidos são conhecidos mais por seu poder de marketing do que por sua capacidade de vigilância. Os dirigíveis têm sido usados ​​comercialmente nos Estados Unidos desde cerca de 1965. Os dirigíveis publicitários medem cerca de 150.000 pés cúbicos (4.200 metros cúbicos). Uma vez que os dirigíveis podem pairar sobre um espaço e podem ser vistos em uma grande extensão com muito pouco ruído, eles são excelentes meios para anunciar em grandes eventos ao ar livre.

O uso do outdoor noturno em dirigíveis tem sido uma grande moda publicitária. O sinal é um fosco de lâmpadas incandescentes multicoloridas permanentemente fixadas nas laterais do envelope do dirigível e pode ser programado para soletrar diferentes mensagens. Originalmente, os sinais eram desenvolvidos por relé eletromecânico. Agora eles são armazenados em fita magnética, desenvolvida a partir de equipamentos de composição no solo, que são alimentados em um leitor aerotransportado. As informações gravadas são reproduzidas por meio de um computador para os circuitos do driver da lâmpada. As mensagens exibidas podem ser vistas a longas distâncias. No final da década de 1980, o uso de dirigíveis na publicidade explodiu. Sua popularidade não parece ter diminuído.

Matérias-primas

O envelope é geralmente feito de uma combinação de materiais feitos pelo homem:Dacron, poliéster, Mylar e / ou Tedlar ligado com Hytrel. O filme plástico de alta tecnologia resistente às intempéries é laminado em um tecido de poliéster anti-rompimento. O tecido do envelope também protege contra a luz ultravioleta. Normalmente, o envelope é menor que a bexiga para garantir que o envelope receba a carga quando o dirigível estiver totalmente inflado. A bexiga é feita de um filme plástico fino de poliuretano resistente a vazamentos.

Os balonetes são geralmente feitos de um tecido mais leve do que o do envelope porque eles apenas retêm a estanqueidade ao gás e não precisam suportar as pressões normais do envelope principal. As lâminas de ar canalizam o ar para os balonetes.

Os dirigíveis obtêm muito de sua sustentação de gases mais leves que o ar, mais comumente o hélio, dentro do envelope.

A maior parte do metal usado no dirigível é alumínio rebitado para aeronaves.

Os carros anteriores eram estruturas de tubos cobertas por tecido. As gôndolas de hoje são feitas de design monocoque de metal.

O cone do nariz é feito de metal, madeira ou ripas de plástico, amarradas ao envelope.

Design

O corpo principal do dirigível é formado por uma camada interna, a bexiga, e uma camada externa, o envelope. A bexiga mantém o hélio. Como a bexiga não é resistente a perfurações, ela é protegida pelo envelope.

Dentro do envelope estão cortinas catenárias, que suportam o peso do carro, distribuindo as cargas impostas pela aeronave no tecido do envelope principal. Todas as cortinas da catenária consistem em sistemas de cabos conectados ao carro, que terminam nas cortinas de tecido.

A forma do envelope é mantida regulando a pressão interna do gás hélio dentro. Dentro da bexiga estão uma ou mais células / balões de ar chamados balões. Eles são preenchidos com ar (ao contrário do resto da bexiga, que é preenchida com hélio) e são fixados nas laterais ou na parte inferior do dirigível. Os balonetes se expandem e contraem para compensar as mudanças no volume do hélio devido à variação da temperatura e altitude. O piloto tem controle direto dos balonetes por meio de válvulas de ar.

O cone do nariz tem dois propósitos. Ele fornece o ponto de fixação para amarração do mastro e adiciona rigidez ao nariz (que encontra as maiores cargas de pressão dinâmica em vôo). No solo, o dirigível inflado é preso a um mastro estacionário chamado mastro de amarração. O nariz rígido é preso ao mastro de amarração. O dirigível seguro pode se mover livremente ao redor do mastro com as mudanças de vento. Há linhas de nariz conectadas à antena de nariz usadas pela equipe de solo para manobrar o dirigível durante decolagens e pousos.

As superfícies da cauda do dirigível vêm em três configurações:a cruciforme (+), o X e o Y invertido. Essas caudas são compostas por uma superfície principal fixa e uma superfície menor controlável na extremidade posterior. Essas superfícies pesam apenas 0,9 lb por pé quadrado (4,4 kg por metro quadrado). As barbatanas de cauda controlam a direção do vôo. Eles são ancorados na parte traseira do navio e são suportados por fios-guia. Os elevadores e lemes também ajudam a orientar o movimento do dirigível e são montados nas bordas das barbatanas com dobradiças.

O carro dirigível, ou gôndola, é semelhante à construção de uma aeronave convencional. A gôndola contém vários sacos de chumbo que são constantemente ajustados com base na análise da tripulação. A gôndola é fixada ao dirigível por uma cortina de carga interna ou externamente, sendo fixada nas laterais do envelope.

Dentro da gôndola, há uma série de controles:o painel de controle superior contendo controles para comunicações, combustível e sistemas elétricos; aceleradores para regular a velocidade do motor e controles de passo da hélice para regular os ângulos em que as pás da hélice "mordem" o ar; mistura de combustível e controles de calor para regular o grau em que o combustível é misturado com o ar no motor; controles de temperatura para evitar a formação de gelo; controles de pressão do envelope para regular a pressão do ar do hélio e do balão; equipamento de comunicação; painel de instrumentos principal; pedais de leme para controlar a direção direita / esquerda do dirigível; rodas de elevador para controlar a direção para cima / para baixo do dirigível; instrumentos de navegação; e radar meteorológico colorido.

O processo de fabricação

Envelope

• 1 O envelope é feito de padrões de painéis de tecido. Duas ou três camadas de tecido são impregnadas com um elastômero. Uma dessas camadas é colocada em uma direção enviesada em relação às outras. As peças do envelope podem ser colocadas juntas de várias maneiras. Eles podem ser cimentados e costurados juntos ou soldados a quente (selados a quente).
• 2 A parte externa do envelope é revestida com tinta aluminizada para proteção da luz solar. O envelope terá o formato necessário quando preenchido com gás.
• 3 As cortinas da catenária são fixadas no envelope principal de maneira semelhante.
• 4 A bexiga é formada por tiras que são soldadas entre si.
• 5 A construção da cauda consiste principalmente de vigas estruturais de metal leve cobertas com tecido dopado. Eles são presos ao envelope por cabos que distribuem a carga em remendos de tecido cimentados ou soldados por calor ao próprio envelope. Eles não são presos diretamente ao envelope no processo de fabricação, mas são colocados quando o dirigível é inflado.

Gôndola

• 6 A estrutura da gôndola é feita de material semelhante à construção da cauda, ​​forrada com tecido dopado.

Inflação

A ereção do dirigível leva apenas um curto período de tempo. (O seguinte é apenas um método de inflação. Existem variações neste método.)

• 7 O envelope está espalhado no chão do hangar do dirigível, com uma rede colocada sobre ele. Essa rede é presa por sacos de areia. O gás é alimentado no envelope dos vagões-tanque, cada um contendo 200.000 pés cúbicos (5.700 metros cúbicos) de hélio puro de 99,9% comprimido a 2100 psi (14,5 megapascais). A rede pode subir lentamente, com o envelope por baixo dela.
• 8 Barbatanas, cone de ponta, talas, válvulas de ar e válvulas de hélio são colocadas enquanto o envelope ainda está próximo ao solo. Depois que essas peças são fixadas, o envelope pode subir o suficiente para permitir que a gôndola role por baixo dele. Depois que a gôndola é fixada, a rede é removida e o dirigível é preparado para voar.

Frete

• 9 Quando transportados, os envelopes de tecido não inflado podem ser dobrados, despachados e armazenados em um espaço que ocupe menos de 1% do seu volume inflado. Esse recurso torna o dirigível não rígido mais prático do que um rígido.

Controle de qualidade

Um dirigível requer uma grande equipe, especialmente no solo. Os pilotos devem ser certificados em aviões ou helicópteros e passar por treinamento especial de piloto mais leve que o ar. A FAA requer uma licença separada para comandar um dirigível. Em 1995, havia apenas cerca de 30 pilotos de dirigíveis ativos no mundo. Muitos dirigíveis requerem monitoramento 24 horas. O envelope e o reator são verificados a cada hora para garantir que o equilíbrio adequado seja mantido.

O Futuro

A eficiência propulsiva será melhorada com o uso de motores a diesel leves de dois tempos, turbinas a gás ou energia solar. Novos propulsores de proa e haste serão desenvolvidos para melhorar a manobrabilidade. Novos plásticos leves podem mudar o design do casco. Provavelmente serão desenvolvidos materiais mais leves e de alta resistência, o que inevitavelmente melhorará o design geral e a função do dirigível. O Pentágono e a Marinha dos EUA renovaram o interesse em desenvolver dirigíveis para vários fins de defesa, vigilância de mísseis, plataformas de vigilância por radar e reconhecimento.