История воздушного змея.
Каждый предмет имеет свою историю, порой очень запутанную,
насыщенную множеством фактов и деталей. Вот и воздушный змей не остался в
стороне, он так же имеет свою историю…
Воздушные змеи относятся к древнейшим летательным аппаратам.
Первые документы о них встречаются еще за несколько веков до начала нового
летоисчисления. В китайских рукописях рассказывается, что воздушные змеи в
форме птиц, рыб, бабочек, жуков, человеческих фигур, которые раскрашивали в
самые яркие цвета.
Наиболее распространенным типом китайского змея был дракон —
фантастический крылатый змей. Огромный дракон, поднимаемый в воздух, являлся
символом сверхъестественных сил. В ряде местностей Китая до недавнего времени
сохранились следы обычая массового запуска воздушных змеев в девятый день
девятого месяца — день змея.
Летающий дракон конструктивно сложен. Два-три десятка легких
бумажных конусов образовывали длинное круглое тело чудовища, живописно
извивающегося в полете. Змей-дракон имел крупную голову с оскаленной пастью.
Сквозь пасть ветер проникал в пустое туловище и, надувая его, поддерживал в
воздухе. Иногда вместо конусов в конструкцию остова дракона входили постепенно
уменьшающиеся круглые диски, которые были связаны между собой шнурами. Каждый
диск пересекался тонкой бамбуковой планкой, на конце которой укреплялись
большие перья.
Для усиления эффекта была придумана специальная «змеиная
музыка», напоминающая завывания ветра в дымовой трубе. Приспособление, издающее
эти звуки, изготавливали из сухих головок мака, в которые вставляли камышовые
свирельки. К пасти дракона прикрепляли леер, а к хвостовой части — две длинные
шелковые ленты, которые извивались в воздухе вместе со змеем.
Интересное зрелище представляли фонарики, изготовлявшиеся из
тонкой цветной бумаги, и фейерверки, прикреплявшиеся к змеям.
В Китайском фольклоре много историй о том, что воздушные
змеи запускали как для удовольствия, так и для дела. Наиболее часто воздушные
змеи применяли в военных целях. Китайцы использовали воздушные змеи для того,
чтобы измерить расстояние между своей армией и стенами замка противника. В небо
поднимали разведчиков - наблюдателей. Существует легенда о том, что в 202 году
до нашей эры генерал Хуан Тенг и его армия были окружены противниками, и им грозило
полное уничтожение. Говорится, что случайный порыв ветра сорвал с головы
генерала шляпу, и тогда к нему пришла идея создания большого количества
воздушных змеев, снаряженных звуковыми устройствами. Воздушные змеи были
сделаны из бамбука, бумаги и шелка. Глубокой ночью эти воздушные змеи летали
прямо над головами армии противников, которые, услышав загадочные завывания в
небе, запаниковали и убежали.
Широкое распространение воздушные змеи получили в Корее.
Вначале их применение носило чисто религиозный характер, а затем запуск змеев
стал увлекательным видом занятий и зрелищ.
На древних японских рисунках также можно встретить
изображение воздушных змеев, по форме значительно отличавшихся от китайских.
В Японии воздушные змеи приобрели популярность. Стали появляться
воздушные змеи в виде красочно раскрашенных полотен. Воздушные змеи служили как
бы связующим звеном между человеком и богами. Воздушные змеи запускали для
того, чтобы отпугнуть злые силы, защититься от несчастий, обеспечить хороший
урожай и здоровье. Современные Японские воздушные змеи - настоящие произведения
искусства. На них изображаются благородные самураи, народные герои, священные
животные и птицы.
Типичный малайский воздушный змей имеет форму криволинейного
симметричного треугольника. Каркас его состоит из трех пересекающихся прутьев,
обтяжка — из грубой ткани.
Изобретение змея, независимо от существовавшего в странах
Востока, европейские историки приписывают древнегреческому ученому Архиту
Тарентскому (IV в. до н. э.).
Любопытны старинные записи о первых практических применениях
воздушных змеев в одной из них говорится, что в IX в. византийцы якобы
поднимали на воздушном змее воина, который с высоты бросал в неприятельский
стан зажигательные вещества. В 906
г. киевский князь Олег воспользовался воздушными змеями
при взятии Царьграда. Летопись говорит, что над неприятелем в воздухе появились
«кони и люди бумажны, вооружены и позлащены». А в 1066 г. Вильгельм
Завоеватель использовал воздушные змеи для военной сигнализации при покорении
Англии.
Но, к сожалению, о форме древних европейских змеев, об их
конструктивных и летных свойствах не сохранилось никаких данных.
Долгое время ученые Европы недооценивали значение воздушного
змея для науки. Только с середины XVIII в. воздушный змей начинает применяться
при работах. В 1749 г.
А. Вильсоном (Англия) змей дал использован для подъема термометра с целью
определения температуры воздуха на высоте. В 1752 г. ученый-физик В.
Франклин воспользовался воздушным змеем для исследования молнии. Открыв при
помощи змея электрическую природу молнии, Франклин изобрел молниеотвод.
Воздушные змеи применялись для изучения атмосферного
электричества великим русским ученым М. В. Ломоносовым и английским физиком И.
Ньютоном.
Змей начинает оказывать науке ценные услуги. Поэтому
неудивительно, что в 1756 г.
знаменитый математик Л. Эйлер написал следующие строки: «Воздушный змей, эта
игрушка для детей, презираемая учеными, может, однако, заставить глубоко над
собой задуматься».
Значительное усовершенствование змея произвел австралийский
ученый Л. Харграв в 90-х гг. прошлого столетия. Воспользовавшись работами
первого планериста, немецкого инженера О. Лилиенталя, Харграв впервые применил
в качестве воздушного змея две сквозные коробки, соединенные друг с другом.
Лилиенталь, конструируя свои планеры, заметил, что такие аппараты имеют хорошую
устойчивость в воздухе. Харграв терпеливо искал выгодные пропорции своих
коробок. В конце концов появился первый коробчатый воздушный змей, уже не
требующий хвоста для устойчивости в полете.
Летающие коробки Харграва явились не только большим толчком
для развития змейкового дела, но и, несомненно, помогли при конструировании
первых самолетов. Это положение подтверждается сходством с двухкоробчатым
воздушным змеем бипланов Вуазена, Сантос-Дюмона, Фармана и аппаратов других
первых авиаконструкторов.
Первый подъем человека на коробчатых воздушных змеях был
осуществлен также Харгравом. Пассажир был поднят на четырех змеях общей
площадью 22 м².
Начиная с 1894
г., воздушный змей систематически применяется для
изучения верхних слоев атмосферы. В
1895 г.
при Вашингтонском бюро погоды была организована первая змейковая станция. В 1896 г. в Бостонской
обсерватории была достигнута высота подъема коробчатого змея, равная 2000 м, а в 1900 г. там же змей был поднят
на высоту 4600 м.
В 1897 г.
начаты работы с воздушными змеями и в России. Они велись в Павловской
магнито-метеорологической обсерватории, где в 1902 г. было открыто
специальное змейковое отделение.
Широкое применение воздушный змей нашел в метеорологических
обсерваториях Германии, Франции и Японии. 3мей поднимался на очень большую
высоту. Например, в обсерватории Линдерберга (Германия) добились подъема
воздушного змея более чем на 7000
м.
Первая радиосвязь через Атлантический океан была налажена с
помощью коробчатого воздушного змея. Итальянский инженер Г. Маркони запустил в 1901 г. на острове
Нью-Фаундлен большой воздушный змей, который летал на проволоке, служившей
приемной антенной.
Коробчатым змеем Харграва заинтересовалось английское
военное ведомство. Лейтенант английской армии Коди видоизменил змей Харграва.
Он увеличил его площадь путем добавления боковых крылышек, размещенных на всех
углах коробок, усилил прочность конструкции и ввел совершенно новый принцип
сборки и разборки змея. На таких змеях стали подниматься в воздух военные
наблюдатели.
В начале XX в. работу над змеями Коди продолжил капитан
французской армии Сакконей. Он создал еще более совершенную конструкцию
воздушного змея, являющуюся одной из лучших и по настоящее время. Сакконей, пользуясь
богатыми субсидиями военного ведомства, имел возможность широко поставить свои
опыты. Он основательно разработал принцип буксирного подъема змеев: одна группа
змеев поднимала в воздух основной леер (трос), другая — буксировала по тросу
груз. Сакконей установил первые рекорды высоты и грузоподъемности воздушных
змеев.
Работы Сакконея нашли своих продолжателей во многих армиях
Европы. В России полковником Ульяниным был создан для армии специальный
воздушный змей. Ценным и остроумным новшеством в змеях его конструкции были
шарнирные крылья, автоматически увеличивающие площадь змея при ослабевании
ветра. Кроме Ульянина, змеями увлекались Кузнецов, Прахов и др., создавшие
удачные конструкции. Во время русско-японской войны 1904—1905 гг. в русской
армии были специальные змейковые подразделения.
Параллельно с работами Коди в Европе, главным образом во
Франции, проводили свои эксперименты и другие конструкторы. Из них следует
упомянуть Поттера, который изменил место крепления уздечки и создал змей с
килевыми плоскостями, увеличивающими грузоподъемность.
Интересную конструкцию оригинального однокоробчатого змея
предложил французский инженер Лекорню. Он создал змей, коробка которого
напоминает пчелиные соты. Идею постройки своего змея Лекорню обосновал, наблюдая
полет птиц. Если смотреть на летящую птицу, то можно заметить что плоскости
корпуса и крыльев образуют некоторый угол. Такой же установочный угол в 30°
Лекорню сделал у горизонтальных плоскостей змея.
Во время первой мировой войны войска различных стран и
особенно Германии применяли для наблюдательных постов привязные воздушные шары,
высота подъема которых, в зависимости от условий боя, достигала 2000 м. Они давали
возможность наблюдать расположение противника в глубь фронта и через телефонную
связь направлять огонь артиллерии. Когда же ветер становился слишком сильным,
вместо воздушных шаров применяли коробчатые змеи. В зависимости от силы ветра
составлялся поезд из 5—10 больших коробчатых змеев, которые прикрепляли к тросу
на определенном расстоянии друг от друга на длинных проволоках. К тросу
привязывали корзину для наблюдателя. При сильном, но довольно равномерном ветре
наблюдатель поднимался в корзине на высоту до 800 м.
Такой способ наблюдения имел то преимущество, что он
позволял подойти ближе к передовым позициям противника. Воздушные змеи не так
легко расстреливались, как воздушные шары, представлявшие собой очень большую
мишень. Кроме того, выход из строя отдельного змея отражался на высоте подъема
наблюдателя, но не вызывал его падения. Попадания же в шар одной зажигательной
ракеты было достаточно для его гибели, так как он наполнялся
легковоспламеняющимся водородом.
Воздушные змеи во время первой мировой войны использовали
также для защиты важных военных объектов от нападения самолетов противника путем
устройства заграждений, состоявших из маленьких привязных воздушных шаров и
воздушных змеев, поднимавшихся до высоты 3000 м. С шаров и змеев спускались проволочные
тросы, которые создавали для самолета противника большую опасность. Германия
применила такие заграждения для защиты верфи подводных лодок и ангаров в
Бельгии.
Для змейковых заграждений ангаров у Брюсселя были
изготовлены змеи больших размеров в виде привязных самолетов. Змеи копировали
очертания самолетов различных конструкций (монопланов, бипланов) с целью ввести
в заблуждение летчиков противника.
Весной 1915
г. в Германии произошел интересный случай, когда привязной
самолет ввел в заблуждение не летчиков
противника, а собственную зенитную батарею. Однажды рано утром в воздух был
поднят привязной самолет-биплан. Вскоре после подъема он скрылся в облаках.
Когда к полудню облака рассеялись, в их разрыве внезапно показался этот
самолет. У немецких наблюдателей создалось впечатление, что облака неподвижны,
а биплан летит с довольно большой скоростью. Вскоре он исчез в облаке с тем,
чтобы тут же снова появиться в следующем разрыве. Посты воздушного наблюдения и
связи сообщили: «Вражеский самолет». Зенитные батареи открыли заградительный
огонь. Вокруг аэродрома гремели пушки, стараясь уничтожить воздушного врага.
Самолет то исчезал в облаках, то снова показывался, и заградительный огонь
продолжался до тех пор, пока немцы, наконец, не поняли, что обстреляли
собственный привязной самолет. Последний не был сбит лишь потому, что при
стрельбе делалась поправка на мнимую скорость движения самолета и снаряды
неизменно оказывались впереди неподвижной мишени.
Змейковое дело в Европе достигло наивысшего расцвета к концу
войны, в 1918 г.
После этого интерес к воздушным змеям ослабел. Бурное развитие авиации начало
вытеснять змей из военного дела.
Многие конструкторы, ранее увлекавшиеся змейковым делом,
перешли к работе над самолетами. Но их опыт постройки змеев не прошел
бесследно. Он, безусловно, сыграл свою роль в истории авиации на первой стадии
развития самолета.
В Советском Союзе увлечение воздушными змеями началось почти
одновременно с авиамоделизмом. Уже на первых всесоюзных состязаниях летающих
моделей в 1926 г.,
были представлены довольно хорошо летавшие коробчатые змеи, построенные
киевскими авиамоделистами под руководством И. Бабьюка. Одиннадцать полотняных
змеев с общей рабочей площадью 42,5
м² были запущены на стальном тросе толщиной 3 мм со специальной
аэростатной лебедки. Конструкция этих змеев — видоизменный классический тип
Сакконея.
Количество поездов из коробчатых змеев, представляемых на
всесоюзные авиамодельные состязания, увеличивалось. В состязаниях 1935 г. участвовало 8
поездов. Тогда впервые наиболее полно было показано разнообразное применение
воздушных змеев. По лееру вверх и вниз бегали «воздушные почтальоны», при
помощи которых прыгали куклы-«парашютисты», сбрасывались «бомбочки» и листовки,
демонстрировалась дымовая завеса. Куклы-«парашютисты» совершали затяжные прыжки
вслед за сброшенным живым «десантом» — белыми мышами в клетке. Сбрасывание со
змеев моделей планеров стало обычным явлением. С высотного старта улетало за
несколько километров немало моделей планеров.
В пионерских лагерях воздушные змеи все чаще и чаще
применяли для сигнализации во время военных игр. Нередко зимой можно было
видеть легко скользящего по снегу лыжника, буксируемого воздушным змеем.
Змейковое дело стало одним из разделов первоначальной
авиационной подготовки пионеров и школьников, а воздушные
змеи — полноправными летательными аппаратами наряду с
моделями самолетов и планеров.
После Великой Отечественной войны соревнования не
проводились.
В наши дни строительство змеев не может иметь ни оборонного,
ни научного значения. Однако, как простейшее, весьма доступное и увлекательное
занятие, создание и запуск воздушных змеев не потеряли и не потеряют своего
значения.
За рубежом, прежде всего в социалистических странах,
воздушные змеи чрезвычайно популярны среди детей и молодежи. Особенно ими
увлекаются на Кубе. Часто можно видеть, как кубинские дети, даже находясь на
пляже, не расстаются со своим любимым занятием — в воздухе над морем парят змеи
самой разнообразной конструкции, самых ярких цветов.
Змей «Монах»
Воздушный змей мягкого типа, называемый «монахом»,
изготовляется почти из одной бумаги. Материалом для него служит лист плотной
писчей или тонкой чертежной бумаги размером приблизительно 250×250 мм. Чем
плотнее бумага, тем большие размеры может иметь будущий змей, а значит, лист
бумаги должен иметь большие размеры. Лист складывают пополам по диагонали АВ.
Затем каждую из его половинок складывают вновь пополам по линии АС, но в
обратную сторону листа, и, наконец, отгибают уголки по линии СД.
Не следует змей «монах» делать больших размеров, так как он
может легко сложиться. Не нужно делать его и очень маленьким: у такого змея
отношение массы к площади слишком велико и летает он плохо.
В концах сгибов В и Д вклеивают небольшие отрезки ниток для
крепления уздечек и хвоста. После этого иглой прокалывают отверстия и
прикрепляют уздечки и хвост.
Уздечкой для «монаха» служит обыкновенная катушечная нитка.
Хвост изготовляют из узкой полоски ткани или мочалы, на которой навязывают
несколько узлов. Его длина находится в пределах от 1 до 1,25 м и регулируется при
пробных взлетах змея.
Летает «монах», несмотря на его простоту, довольно хорошо.
Пускать его следует на катушечных нитках в слабый ветерок, так как сильный
ветер легко его сомнет.
Плоский змей
Каркас широко распространенного плоского прямоугольного
воздушного змея делают из тонких сосновых планочек (дранок), обтяжкой служит
бумага, для хвоста используют нитки или мочало с грузом.
Небольшой змей (площадью до 0,5 м² можно запускать на
катушечных нитках. Плоские змеи больших размеров запускают на крепких суровых
или капроновых нитках.
Змей имеет всего три планки: две из них служат диагоналями
(«крестом»), а третья находится вверху и скрепляет диагонали. Иногда при
сравнительно больших размерах змея добавляют еще одну планку посередине (на
чертеже показана пунктиром). Длина планок: крестовых — 750 мм, верхней — 450 мм.
Изготовление змея несложно. Крестовою планки скрепляют под
нужным углом нитками. К этим планкам привязывают верхнюю планку. По контуру
будущего змея натягивают прочную нить, соединяющую все уголки, и наклеивают
обтяжку из бумаги.
После того как змей высохнет, верхнюю планку нужно слегка
стянуть ниткой в дугу. Такой змей более устойчиво держится в воздухе.
Уздечку змея делают из трех ниток. Верхняя (двойная) часть
уздечки должна быть такой длины, чтобы она точно уложилась по диагонали, а
вершина ее, где делается узел, легла в центр змея. Нижняя часть уздечки должна
быть такой, чтобы, если ее положить на змей, узел попал точно в середину
верхней планки змея.
Змей Поттера.
Из всех коробчатых змеев простотой в изготовлении при
хороших летных качествах отличается змей конструкции Поттера.
Для изготовления змея конструкции Поттера требуются
следующие материалы.
Рейки квадратного или круглого сечения толщиной не менее 15 мм делают из сухой
прямослойной сосны без сучков. Ткань или бумага для обтяжки, нитки и клей. Для
уменьшения массы змея рейки к концам постепенно сужаются, так как основная
нагрузка приходится на середину рейки. Рейки тщательно отделывают рубанком и
шкуркой. Для предохранения от влаги желательно пропитать их олифой.
Весь процесс постройки складывается из трех главных
операций: изготовления каркаса, изготовления обтяжки, а также монтажа частей и
установки расчалок и уздечки.
Для облегчения обработки лонжеронов и распорных реек нужно
взять прямослойную доску. Толщина ее должна соответствовать сечению реек. Если,
например, нужны рейки сечением 15×15 мм то берут доску толщиной 15—20 мм. Ее
распиливают поперек на куски равные длине лонжеронов и распорных реек. Затем
куски распиливают вдоль.
Если под руками нет лесоматериала достаточной длины, то для
получения рейки срезают «на ус» два более коротких куска и соединяют их по
месту среза, обматывая нитками.
Строгать рейки лучше всего таким способом: положить ее на
длинный и ровный стол, придерживая переднюю часть левой рукой, и затем от
середины начать обстругивание. После строгания рейки тщательно зачищают мелким
рашпилем и шкуркой. Очень важно, чтобы все лонжероны и распорные рейки имели
одинаковое сечение и массу.
Для змея нужно заготовить рейки нескольких размеров:
- четыре
рейки для лонжеронов длиной 1016 мм и сечением 10×10 мм (можно
заготовить и круглые рейки диаметром 12 мм); - две
большие распорные рейки длиной 990 мм и сечением - 8×8
мм (или 9×9 мм); - две
малые распорные рейки длиной 660 мм и сечением 8×8 мм (или 9×9 мм).
На концах всех распорных реек делают лапки. Для этого
наклеенные на них тонкие планки обматываю прочной ниткой, которую затем
пропитывают клеем.
Дерево способно впитывать в себя влагу, изменять свою массу
и коробиться. Чтоб предотвратить коробление, лонжероны и распорные рейки
пропитывают олифой. Для этого берут кусочки ваты, обертывают марлей и опускают
в олифу, которую втирают в поры дерева до тех пор, пока рейки не станут почти
сухими.
После изготовления лонжеронов распорных реек из ткани ли бумаги делают
обтяжку для каркаса змея. Как видно на рисунке, нижняя коробка змея по своей
величине равна верхней, что дает возможность сделать общие выкройки для нижней
и верхней коробок. Для изготовления выкроек оставляют припуск в 10 мм со всех сторон по длине
и ширине для сгиба при креплении к нитке (ликтросу), которую вклеивают в кромки
для создания большей прочности. Концы ее на углах выходят за обтяжку на 60—70
мм для прикрепления к лонжеронам. Ликтрос следует вклеивать так, чтобы он не
приклеился к обтяжке, иначе после просушки края будут иметь морщины.
Для крепления лонжеронов с обтяжкой их обматывают на углах
концами ликтросов, а места соединения промазывают столярным или другим клеем.
Чтобы установить распорные рейки, сначала на одном конце
каждой рейки делают лапку, затем распорную рейку обрезают по длине так, чтобы
она плотно легла по диагонали в коробку. После этого укрепляют лапку на другом
конце. Под углом к первой распорной рейке ставят вторую, меньшей длины. Рейки
равной длины верхней и нижней коробках должны иметь одинаковую массу. Для
большей жесткости каркаса змея каждую пару распорных реек в центре перевязывают
нитками.
После сборки к змею прикрепляют уздечку, конструкция которой
хорошо видна на рисунке.
Для того чтобы изготовить змей Поттера различных размеров,
приведем соотношение его сторон.
Если принять высоту одной коробки змея за единицу, то его
высота будет составлять 3,5 единицы, т. е. будет иметь соотношение 1:3,5. А
общая длина периметра ромба равна 8,4 единицы. Диагонали ромба относятся как
2:3. Вместо соотношения достаточно проставить нужные размеры, и змей можно с
успехом изготовить.
Запуск одиночного змея.
Запускают змей несколькими способами. При запуске в одиночку
змей ставится передней плоскостью против ветра. Запускающий отходит назад,
постепенно раскручивая леер и удерживая змей в вертикальном положении. Отойдя
на 10—15 м, следует потянуть змей на себя и пробежать некоторое расстояние. При
наличии ветра змей быстро поднимается кверху.
Лучше и легче всего запускать змей вдвоем. Для этого один из
запускающих остается со змеем, держа его над головой за задние лонжероны,
другой же с леером отходит против ветра на 80—100 м. Для момента подъема
существует сигнализация: стоящий с катушкой и леером поднятием руки вверх
предупреждает стоящего со змеем, чтобы последний приготовился. Резкое поднятие
руки вверх является сигналом для запуска змея.
Когда змей поднимется на достаточную высоту, можно постепенно
отпускать (травить) имеющийся в запасе леер. В случае внезапного порыва ветра
леер несколько отпускают и тем самым ослабляют давление ветра на змей. При
стихании ветра змей надо немедленно подтянуть к себе.