«Кто, устремляя в ясную осеннюю ночь свои взоры к небу, при виде сверкающих на нем звезд не думал о том, что там, на далеких планетах, может быть, живут подобные нам разумные существа, опередившие нас в культуре на многие тысячи лет. Какие несметные культурные ценности могли бы быть доставлены на земной шар, земной науке, если бы удалось туда перелететь человеку, и какую минимальную затрату надо произвести на такое великое дело в сравнении с тем, что бесполезно тратится человеком»...
Есть такое расхожее выражение: «непризнанный гений».
Такого человека часто считают чудаком, не от мира сего, странным типом, может быть, даже не в себе. Но бывает и так, что это действительно гений, только непризнанный. А «странное и не в себе» само общество, которое не признало пророка в своем отечестве. Трагическая участь непризнанного гения и выпала на долю замечательного ученого, изобретателя первого ракетного двигателя Фридриха Артуровича Цандера.
Он родился 23 августа 1887 года в Риге. В двухлетнем возрасте мальчик потерял мать. Детей воспитывал отец, по профессии — врач, а по призванию — фантаст. Вместо вечерних сказок о мишках и зайчиках он рассказывал малышам «правдивые» истории об инопланетянах, которые живут совсем не так, как обитатели Земли. Цандер впоследствии вспоминал: «С раннего детства стремление лететь к звездам, рассказы о полетах О. Лилиенталя в Германии и запущенные отцом высоко воздушные змеи возбуждали во мне рано вопрос о том, нельзя ли будет самому добиваться перелета на другие планеты. Эта мысль меня больше не оставляла».
Любимыми книгами Фридриха стали космические романы Жюля Верна «Из пушки на Луну» и «Вокруг Луны». Но мечтой, заветной и неизменной, был Марс — Красная планета, соседка Земли.
Мальчик получил неплохое домашнее начальное образование, потом поступил в реальное училище. В 1905 году окончивший училище первым учеником Цандер был без вступительных экзаменов принят на механическое отделение Рижского политехнического института.
В институте Фридрих выступил одним из инициаторов создания «модного» в начале XX века кружка воздухоплавания. Студенты строили планеры и модели аэропланов, пропагандировали идеи полета на летательных аппаратах тяжелее воздуха и устраивали различные мероприятия.
Сам Цандер к тому времени уже был знаком с работой К. Циолковского «Исследование мировых пространств реактивными приборами» и всерьез задумывался о межпланетных полетах. В 1909 году он высказал идею о возможности использования отработавших частей ракеты в качестве топлива.
В 1914 году Фридрих окончил институт и поступил на работу на завод «Проводник». Это предприятие не имело ничего общего с космосом — оно выпускало резиновые изделия. В 1915 году в связи с приближением линии фронта завод эвакуируется в Москву. Цандер получает возможность перейти на авиационный завод «Мотор». Инженерная практика на этом предприятии дает Фридриху Артуровичу необходимый опыт для лучшего понимания сущности двигателя. Но в 1922 году инженер решает уйти с завода, чтобы заняться тем, что его интересует больше всего. В его отпускном свидетельстве написано: «Отпуск предоставляется для разработки проекта аэроплана для вылета из земной атмосферы и двигателя к нему».
Полтора года ученый нигде не работает, занимаясь расчетами ракетного двигателя. За годы работы скопить ничего не удалось, так что жить не на что. Правда, рабочие завода «Мотор», чтобы как-то поддержать изобретателя, из своей зарплаты отчислили ему сумму, равную его двухмесячному заработку. Но конечно же этого не хватает на полтора года. Постепенно Цандер относит в ломбард все, что было в доме. Заложена даже любимая астрономическая труба, в которую Фридрих Артурович смотрел на далекую Красную планету. В конце концов остается только одежда, которая на нем, бумаги с расчетами и логарифмическая линейка.
Свой аппарат Цандер видел таким: «Двигатель будет приводить в движение винты, и аэроплан взлетит с Земли… На высоте примерно 25 тысяч верст над Землей авиационный двигатель будет выключен и включен ракетный мотор с силой тяги в 1500 кг. Затем специальным механизмом мы втянем части аэроплана в котел, где они будут расплавляться, и получим жидкий алюминий, который вместе с водородом и кислородом послужит нам прекрасным горючим материалом. Скорость полета аппарата будет все более и более нарастать, одновременно будет возрастать и высота полета. На высоте приблизительно 85 верст над Землей от аэроплана уже ничего не останется, так как он весь расплавится в котле, и расплавленный металл будет использован как топливо, а останется только ракета с небольшими крыльями и рулями, а также кабина для людей.
Согласно расчетам, аэроплан будет иметь достаточную скорость для того, чтобы отлететь с Земли и перелететь на другие планеты…
Обратный спуск можно будет осуществить при помощи обратной отдачи ракетного мотора, для того чтобы замедлить полет и вновь очутиться в земной атмосфере. А дальше возможен планирующий спуск или же спуск при помощи лишь маленького двигателя».
В 1923 году вконец обнищавший, но счастливый изобретатель возвращается на «Мотор».
В 1924 году Цандер подает авторскую заявку на самолет-ракету (космический самолет) в Комитет по изобретениям. Чиновники, сочтя проект слишком далеким от реальности, отказывают ему. Лишь в 1937 году, когда Фридриха Артуровича уже не было в живых, его заявка, которая, по сути, являлась научной статьей, была опубликована в одном из сборников «Ракетная техника». При жизни же Цандера были опубликованы всего две его работы: научно-популярная статья «Перелеты на другие планеты» (1924) и книга «Проблемы полета при помощи реактивных аппаратов» (1932).
В 1926 году Фридрих Артурович устраивается на работу в Центральное конструкторское бюро Авиационного треста и через год его проект представляется на Первой Мировой выставке межпланетных аппаратов и механизмов. 8 октября того же года Цандер направляет письмо в Главнауку Народного Комиссариата просвещения РСФСР, сопроводив его расчетами и описаниями своих работ, с просьбой о выпуске книги. Название заявлено следующее: «Полеты на другие планеты: первый шаг в необъятное мировое пространство; теория межпланетных сообщений». Главнаука отдает материалы на рецензию ученику Н. Жуковского профессору В. Веточкину. Отзыв положительный. Однако какому-то чиновнику из Главнауки мнения авторитетного ученого недостаточно, и он направляет материалы на повторную рецензию. Новый рецензент, очевидно, не слишком разбиравшийся в вопросах межпланетных перелетов, рекомендует в пять раз сократить книгу и ограничить ее содержание экскурсом в недолгую историю ракетной техники. «Странные» идеи самого Цандера рецензент счел абсолютно излишними. Получив эту повторную рецензию, чиновник лишь через девять месяцев соизволил уведомить Фридриха Артуровича о том, что удовлетворить его ходатайство об издании книги не представляется возможным.
На заводе Цандер вынужден заниматься плановыми проектами. Ракетные проблемы он по-прежнему разрабатывает в нерабочее время. В качестве модели реактивного двигателя изобретатель приспособил паяльную лампу. В результате нечаянно получился прототип жидкостного ракетного двигателя. Автор назвал его ОР-1 (опытный ракетный первый). Он имел камеру сгорания с соплом, которое охлаждалось топливной смесью, подачу горючего и окислителя под давлением, электрическое зажигание и развивал тягу в 5 килограммов. Цандер измерил тягу с помощью рычажных весов.
Конструированием ракет Цандер занимался вполне профессионально. Инженерное образование позволяло ему использовать в трудах великолепный математический аппарат. Фридрих Артурович высказал и обосновал несколько революционных идей. Прежде всего, создание двигателя внутреннего сгорания, работающего не только на бензине, но и на жидком кислороде (это нужно для движения в безвоздушной среде), планирующий спуск при возвращении аппарата на Землю, запуск ракеты с большого аэроплана или спутника, тепловая защита аппарата при движении в плотных слоях атмосферы.
Он думал над тем, как использовать для ускорения или замедления движения ракеты гравитационные поля Солнца и планет. Эта идея была воспринята космонавтикой и получила название гравитационного или пертурбационного маневра. Американский «Вояджер-2», мчавшийся к границам Солнечной системы, получал энергию для дальнейшего полета из гравитационных полей Юпитера и Сатурна.
Фридрих Артурович высказал также мысль об использовании «солнечных парусов» — давлении солнечного ветра — в качестве движущей силы космического корабля. В 1992 году и эта идея Цандера воплотилась в жизнь. К сожалению, не у нас… Три корабля использовали солнечные паруса при полете к Луне, приуроченном к пятисотлетнему юбилею открытия Америки.
Сам Цандер мечтал слетать на Марс. Он учился задерживать дыхание: ведь в марсианском корабле запас воздуха ограничен. Он пил содовый раствор: в полете сода должна поддерживать тонус. Когда Фридрих Артурович заболел, его пришли навестить друзья. У ученого был жар, а в комнате царил страшный холод. Цандер лежал, укрытый несколькими одеялами, пальто и даже ковром, снятым со стены. Стали поправлять постель и нашли под ковром и пальто — между одеялами — несколько градусников. Исследователь, как оказалось, ставил опыты по теплопередаче: ведь освещенная солнцем поверхность корабля будет сильно нагреваться, а теневая охлаждаться.
В декабре 1930 года Цандер поступил на работу в Центральный институт авиационного моторостроения (ЦИАМ), а в следующем году по инициативе Фридриха Артуровича при Бюро воздушной техники Центрального совета Осоавиахима была создана секция реактивных двигателей, вскоре преобразованная в Группу изучения реактивного движения (ГИРД). Председателем ГИРДа был избран сам Цандер, а председателем ее технического совета — С. Королев. Группа работала в условиях постоянного дефицита материалов и инструментов, не хватало измерительных приборов, зарплата выплачивалась мизерная. В шутку ГИРД стали расшифровывать так: «Группа инженеров, работающих даром».
Несмотря на, казалось бы, успешную работу Цандера в ГИРДе, судьба его изобретений, как и прежде, была полна драматизма. Биограф изобретателя Я. Голованов писал: «В сентябре 1930 года в Гааге по инициативе Нидерландского королевского аэроклуба должен был состояться международный конгресс по воздухоплаванию, на который специальным письмом в адрес Всесоюзного авиаобъединения приглашались советские специалисты. Цандер написал доклад под названием «Проблемы сверхавиации и очередные задачи по подготовке к межпланетным путешествиям», который обсудили и одобрили в ЦАГИ. Профессор В. Веточкин дал докладу очень высокую оценку, подчеркивая оригинальность материалов Цандера. Рукопись перевели на французский язык и отправили во Всесоюзное авиаобъединение, где сосредоточивались все документы к предстоящему конгрессу. В ВАО доклад прочли и задумались. Потом отправили обратно в ЦАГИ. В письме директору ЦАГИ профессору С. Чаплыгину сообщалось, что лучше всего послать доклад в Гаагу от имени ЦАГИ, «так как ВАО, будучи промышленной организацией, не считает возможным выступать по вопросу о межпланетных сообщениях». Но и ЦАГИ космическими проблемами не занимался. Опять задумались и решили вообще никакого доклада в Гаагу не отправлять, поскольку все это как-то несерьезно, и солидную организацию все эти межпланетные «фантазии» могут только скомпрометировать».
В апреле 1932 года была создана производственная часть ГИРДа, в которую и перешел Фридрих Артурович. А в мае того же года начальником ГИРДа назначили С. Королева.
Производственная часть занималась практической доводкой двигателей. А они работали не слишком хорошо: прогорали сопла, засорялись системы, отказывало зажигание, да и тяга была ниже расчетной. Цандер работал на износ. Иногда он не уходил с рабочего места сутками, периодически подкрепляясь сухарями, сумка с которыми висела на гвозде рядом с его рабочим столом. Королев даже издал шутливый приказ, обязывающий сотрудника, покидающего здание последним, забирать с собой фанатично преданного работе Фридриха Артуровича.
А Цандер тем временем выглядел все более усталым, он очень похудел, мало ел, а если и брал что-нибудь в столовой, то самое дешевое. Королев предложил собрать деньги и тайно от Цандера заплатить за него вперед. Фридрих Артурович по-прежнему платил 7 копеек, но блюда получал на целых 35. И все не мог нарадоваться: «Насколько лучше стали кормить в нашей столовой!»
В кратчайшие сроки был создан «опытный ракетный второй» (ОР-2). В нем были использованы инженерные решения, не имевшие аналогов в мировой практике. Впоследствии именно ОР-2 стал прототипом для двигателя немецкой ракеты «ФАУ-2».
В 1933 году две первые советские ракеты пронзили подмосковное небо. На одной из них был установлен двигатель Цандера. Он работал в течение 22 секунд и развил тягу 70 килограммов. Ракета называлась ГИРД-Х.
Фридрих Артурович совсем немного не дожил до этого радостного дня. Переутомленный ученый по настоянию коллектива отправился отдыхать в Кисловодск. По дороге он заразился брюшным тифом и 28 марта 1933 года на сорок шестом году жизни скончался. Его похоронили в Кисловодске.
Последнее письмо Фридриха Артуровича друзьям на Садово-Спасскую кончалось так: «Вперед, товарищи, и только вперед! Поднимайте ракеты все выше и выше, ближе к звездам...»
Когда в ГИРД пришла телеграмма из Кисловодска, все словно оцепенели. Королев плакал и не скрывал слез. Потом спросил тихо:
- Останется ли теперь ГИРД?..
Почему-то думают, что Королев не мог быть слабым. Мог. И бывал. И это прекрасно. На траурном митинге Сергей Павлович говорил о том, как много сделал Цандер для ракетной техники, о том, что работы его имеют непреходящее значение.
На траурных митингах всегда так говорят, но эти слова не были данью обычаю. В мировой плеяде пионеров космонавтики Ф. А. Цандер занимает особое место. Может быть, среди этих людей по возрасту и устремлениям ближе всего к нему стоял Роберт Годдард. Но сами американцы пишут о нем: «Нельзя установить прямую связь между Годдардом и современной ракетной техникой. Он на том ответвлении, которое отмерло». Цандер на том, которое живет. В 1967 году академик А. А. Благонравов сказал:
- Труды Цандера до сих пор являются такими работами, в которых исследователи и конструкторы находили возможность черпать новые для себя идеи. Его наследие до сих пор помогает заглянуть вперед, использовать то, что он писал, о чем думал, для дальнейшего развития ракетной техники.
После него остались рукописи, графики, чертежи, расчеты… Его дети носили космические имена: Меркурий и Астра.
Именем Цандера назван кратер на обратной стороне Луны.
Высоко в небе сияет Красная планета — Марс. Труды Фридриха Артуровича Цандера сделали ее ближе...
http://www.friendship.com.ru/scientist/62.shtml
PS
В 1924 г. у Цандера появилась идея издать научно-популярную книгу под заглавием: «Полёты на другие планеты и на Луну» — В 1926 г. он намечает издать ещё теоретическую работу под названием. «Перелёты на другие планеты; первый шаг в необъятное мировое пространство; теория межпланетных сообщений». Однако по ряду причин задуманные книги в этот период не были изданы. И только в 1932 г. вышла из печати его книга под названием: «Проблема полёта при помощи реактивных аппаратов». Это одна из первых книг в мировой литературе, в которой полёт при помощи ракетных двигателей рассматривался не только с теоретической точки зрения, но и с практической, инженерной стороны. Цандер также доказал выгодность использования при подъёме, в пределах атмосферы, воздушно- реактивного или поршневого особого двигателя, работающего на смеси чистого кислорода и бензина.
В результате своей многолетней деятельности Цандер разработал новые тепловые циклы для ракетных двигателей и особенно для воздушных ракетных двигателей. Ему же принадлежит идея применять металл в качестве топлива для ракетных двигателей. Ещё до 1927 г. Ф. А. Цандер написал теоретическую работу «Применение металлического топлива в ракетных двигателях». Однако она увидела свет только в 1936 г., в 1-м выпуске сборника «Ракетная техника», а его вторая статья «Вопросы конструирования ракеты, использующей металлическое топливо» была опубликована в 1937 г. в сборнике «Ракетная техника», № 5. Исключительный интерес представляют его статьи «Тепловой расчёт ракетного двигателя на жидком топливе». В них даются расчёты температур стенок камер сгорания и необходимые объёмные величины камер для полного сгорания компонентов топлива. Кроме ряда теоретических выводов, здесь очень ценны расчёты ракетных двигателей по энтропийным диаграммам, широко применяемым в настоящее время, а также расчёты теплопередачи, показывающие возможность осуществления цельнометаллического ракетного двигателя без применения керамики...
PPS
- В Риге, на улице названной именем Фридриха Цандера, стоит дом, принадлежавший семье учёного. Из-за смены собственника, находившийся там музей перенёс экспозицию в здание Латвийского университета.
- Улица Цандера есть в Останкинском районе Москвы. Также улицы, названные в честь Цандера, есть в Кисловодске, Алма-ате, Кривом роге, Донецке.
- Именем Цандера назван кратер на обратной стороне Луны.
- В романе А. Беляева «Прыжок в ничто» один из главных героев — Лео Цандер, инженер-ракетостроитель, ученик Циолковского.
- В 1964 году в СССР была выпущена почтовая марка, посвящённая Ф. А. Цандеру (ЦФА (ИТЦ) #3021; Скотт #2887-2889).
- В Москве на доме № 12 по Медовому переулку, где Ф. А. Цандер жил с 1926 года, расположена в память о нём мемориальная доска.
Комментарии
Книгу Ярослава Голованова «Марсианин: Ф. А. Цандер» можно прочитать здесь:
http://www.testpilot.ru/espace/bibl/golovanov/marsianin/obl.html
благодарю за интересную статью
В Кисловодске был музей Цандера и в парке был музей космонавтики. Интересно сохранилось ли что нибудь.
Увы. В настоящее время музей разрушен, также демонтированы аттракционы, территория и постройки парка длительное время (уже 12 лет) находятся в запустении...
Космонавт Березовой о музее космонавтики в Кисловодске
Недавно исполнилось 80 лет со дня гибели в Кисловодске выдающегося ученого Фридриха Цандера. Это был выдающийся советский учёный и изобретатель, один из пионеров ракетной техники. Цандер был создателем первой советской ракеты на жидком топливе "ГИРД-X", он не увидел старта своей ракеты. Цандер заболел и умер от тифа в Кисловодске за несколько месяцев до старта своей ракет. Похоронен в Кисловодске на Старом Военном кладбище. Макет ракеты установлен на могиле ее автора в Кисловодске. Благодаря Сергею Королеву и его личным средствам в 1959 году открыт гранитный памятник выдающемуся ученому. В 1932 году, незадолго до смерти, Цандер опубликовал свой труд "Проблема полета при помощи реактивных аппаратов", вошедший в золотой фонд сочинений о ракетной технике. В ознаменование заслуг Цандера его имя присвоено одному из кратеров на обратной стороне Луны.
В Кисловодске в 1974 году был создан музей истории космонавтики имени Цандера. В создании музея в Комсомольском парке Кисловодска принимал большое преемник Сергея Королева на посту генерального конструктора советских ракет академик Василий Мишин. Космонавт Евгений Хрунов посадил рядом с музеем первую серебристую ель, положив здесь начало Аллее космонавтов. Позднее каждый советский космонавт, проходивший реабилитацию в Кисловодске, высаживал там серебристую ель. Пополнялась экспозиция, а ежегодно Музей истории космонавтики посещало более 30 тысяч школьников, студентов, отдыхающих, ученых, конструкторов...
Сегодня Музей истории космонавтики им. Цандера в Кисловодске разрушен, часть экспонатов разворована, а Аллея космонавтов вырублена. Какое-то варварское отношение в Кисловодске к историческому наследию страны.
Коллективное письмо космонавтов
Совершен варварский акт: уничтожен единственный в России музей одного из пионеров космонавтики — Фридриха Артуровича Цандера, который умер в 1933 году и похоронен в Кисловодске.
Музей был открыт 26 сентября 1974 г. на территории кисловодского парка культуры и отдыха. Занесен в «Энциклопедию по космонавтике». С большой любовью собирались его экспонаты. Знаменитые музеи Москвы и других городов присылали из своих фондов материалы, которые широко освещали жизнь и деятельность Ф.А. Цандера.
Стали традицией посещения музея космонавтами, проходившими в Кисловодске послеполетную реабилитацию. Их подарки — фотографии с автографами и сувениры, побывавшие в космосе, — тоже становились музейными экспонатами. Далее совершался торжественный ритуал посадки каждым космонавтом своего деревца. Таким образом родилась Аллея космонавтов, которой очень гордились кисловодчане.
Этот парк был любимым местом отдыха жителей города. В музее дети могли посидеть в настоящем кресле космонавта, надеть шлем. Посетители знакомились с богатой литературой, посвященной космосу, с редкими изданиями книг самого Цандера, Циолковского, Королева, Келдыша и других создателей космической науки. Когда работал парк культуры и отдыха, вместе с ним охранялся и музей.
Но 1 августа 2002 года парк закрыли. И началось разграбление и разрушение музея. Вырубили Аллею космонавтов. Тут возникает первый, может быть, главный вопрос: кому это было нужно? Поскольку городская администрация на него не отвечает, напрашивается естественное предположение: а не нужна ли территория под застройку особняков или модных ресторанно-торговых комплексов?
Директор музея Сергей Степанович Лузин начал бить тревогу сразу же. Написал в Управление культуры Ставрополья, в городскую администрацию. Но власти либо молчали, либо отправляли ответ: «ищите помещение». А где у полунищих энтузиастов-бессребреников деньги на новое помещение?
Возмущенная таким варварским актом, Ассоциация музеев космонавтики (АМКОС), которую возглавляет космонавт Попович, подготовила письмо к губернатору Ставропольского края Черногорову. Его содержание: музей Цандера должен быть возрожден, средства на это надо выделить либо из бюджета города, либо из бюджета края. Власти должны искупить свою вину перед общественностью.
Надеемся на положительный ответ.
Космонавты СССР и России:
Г.М. Гречко, В.В. Аксенов, А.П. Александров, А.Ю. Калери, В.П. Савиных, П.Р. Попович, И.П. Волк, А.А. Серебров, А.С. Иванченков, А.Ф. Полещук, А.И. Лавейкин.
в датах по тексту где-то напутали..
1.....в 1922 году инженер решает уйти с завода,....
2....Полтора года ученый нигде не работает,...
3..В 1921 году вконец обнищавший, но счастливый изобретатель возвращается на «Мотор».
Спасибо за найденную неточность. Исправил (текст собирался из двух источников, пропустил неправильную дату, каюсь).
... 15 июня 1923 года Ф. А. Цандер вернулся из годового отпуска и приступил к работе на заводе «Мотор». http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/znan/1987/03/3-tsander.html
Кстати, в книге Г.М.Салахутдинова "ФРИДРИХ АРТУРОВИЧ ЦАНДЕР" есть интересные иллюстрации его разработок.
*****
Основная идея, положенная Ф. А. Цандером в основу его проекта, заключалась в следующем. Полет в плотных слоях атмосферы он предлагал осуществлять с помощью аэроплана, снабженного специальным поршневым двигателем высокого давления, работающим на нефтяном горючем и жидком кислороде. В своих последующих работах он указывал на возможность применять для этих целей также и двигательные установки, «приспособленные к летанию в воздухе», то есть достаточно широкий класс двигателей, использующих в, рабочем процессе атмосферный воздух (жидкостный двигатель с насадками Мело; воздушно-реактивный двигатель, специально сконструированные ученым так называемые реактивные двигатели с обратным конусом).
Полет в достаточно разряженных слоях атмосферы должен был осуществляться с помощью жидкостного ракетного двигателя, дополнительным горючим которого служат ставшие ненужными части аэроплана. Последние предполагалось подавать в специальный котел, расплавлять и направлять в камеру сгорания. В результате в космос выводилась сравнительно небольшая крылатая ступень, предназначенная для дальнейшего полета и возвращения на Землю. В космосе она должна была передвигаться за счет «даровых» сил давления света или, как принято сейчас говорить, под действием «солнечного паруса». Возвращаемая ступень после торможения и входа в атмосферу осуществляла посадку на аэродром как обычный самолет.
В соответствии с проектом этот корабль-аэроплан состоял из корпуса J (рис. 1), представляющего собой собственно ракету. К нему крепятся крылья D большого складываемого аэроплана с подставкой L и поршневым двигателем особой системы А. Двигатель приводит в движение пропеллеры Н. Сзади к корпусу ракеты прикреплены рули Е большого аэроплана, которые также, как и крылья с пропеллерами, могут втягиваться внутрь корпуса. В большом аэроплане размещается аэроплан меньших размеров, имеющий крылья F, рули G, пропеллер N, двигатель Т.
Рис. 1. Схема корабля-аэроплана Ф. А. Цандера
В ракете помещаются баки К для топлива, котел В для расплавления втягиваемых частей аэроплана и ракетный двигатель, в котором «работают сгоревшие газы и сгоревший металл». Под котлом размещается топка О. Жидкие компоненты топлива направляются из баковК для охлаждения камеры двигателя и места у котла, затем поступают в топку О, где сгорают и расплавляют ставшие ненужными части ракеты (большой аэроплан). После этого они направляются в камеру ракетного двигателя.
Расплавленный в топке металл по трубе под действием насоса (либо «инжекторным действием») также направляется в двигатель, где и сгорает вместе с жидкими компонентами топлива. Для подачи в котел частей большого аэроплана в корпусе аппарата были предусмотрены специальные цели от Q до Q′. Маленький аэроплан устанавливается на поставку R.
Кроме предусмотренного в проекте биплана, Ф. А. Цандер считал возможным использовать аэропланы и других схем.
Проект Ф. А. Цандера отличался большой оптимальностью конструкции с энергетической точки зрения. На каждом участке полета предполагалось использовать наиболее эффективный вид двигателя (поршневой двигатель, ракетный или «солнечный парус»), в качестве горючего применялись элементы металлоконструкции аппарата, максимально использовалось его аэродинамическое качество.
*****
В 1932 году Ф. А. Цандер опубликовал еще один проект, названный им «центральной ракетой, окруженной множеством боковых ракет и сосудов для горючего и кислорода». Сущность предложения ученого состоит в следующем. Одна центральная ракета (рис. 2, а) имеет двигатель, работающий на жидком кислороде и металлическом (металлизированном) горючем. Эта ракета окружена рядом других, боковых ракет (рис. 2, б), работающих на том же топливе, а также баками (рис. 2, в) с жидким кислородом. Боковые ракеты и баки располагаются на ветвях спиралей, служащих одновременно и трубопроводами для подачи топлива. Ф. А. Цандер отмечал, что «если нанизывать все большее число боковых ракет и сосудов на ветви спирали, то и высота полета все больше увеличивается».
Рис. 2. Схема одной центральной ракеты, окруженной множеством боковых ракет и топливными баками
После опорожнения баков их конструкция используется в качестве горючего (два бака показаны на рис. 2, а уже находящимися внутри центральной ракеты для своего расплавления). Ученый считал, что возможно достаточно большое количество вариантов такой схемы. В частности, он предлагал использовать пакет «центральных» ракет, которые в процессе полета втягиваются в одну «наиболее центральную ракету», расплавляются в ней и используются в качестве горючего.
Таким образом, Ф. А. Цандер в зародышевой форме высказал идею пакетной схемы ракет, нашедшей широкое практическое применение в ракетно-космической технике. Эта идея была развита М. К. Тихонравовым, предложившим использовать такую схему не для удобства сжигания ставших ненужными частей ракеты, а для обеспечения на борту необходимого запаса энергетики, то есть для решения несколько иной задачи по сравнению с решавшейся Ф. А. Цандером. Примером пакетной схемы ракеты может служить советская ракета-носитель «Восток», с которой связан начальный этап развития советской космонавтики.
*****
Ф. А. Цандер был первым, кто попытался создать методику расчета такого охлаждения. Задача эта была трудной, существовавшие в то время эмпирические формулы были получены для расчетов тепловых потоков в условиях, резко отличавшихся от характерных для камер жидкостных ракетных двигателей. При отсутствии каких-либо других предпосылок ученый основал свою методику на этих формулах. Правда, расчеты по ней были столь неточны, что не могли служить в качестве инструмента для выбора конкретных параметров системы охлаждения.
Однако на основе методики Цандера исследователи могли лучше понять особенности распределения теплового потока по длине камеры двигателя, характер влияния отдельных параметров на процесс теплопередачи. Эта методика, не давая точных по своей абсолютной величине значений тепловых потоков, могла с успехом использоваться при сравнительном анализе таких важных аспектов, как выбор наиболее эффективного топлива с точки зрения проблемы охлаждения, выбор формы (или размера) камеры, при которой решение этой проблемы оказывается проще, и т. д.
Ф. А. Цандер провел обширные теоретические исследования по проблеме использования металлизированного топлива. Он в целом правильно представлял себе физическую основу преобразования энергии топлива в кинетическую энергию струи и особенности истечения продуктов сгорания при применении такого топлива. Он считал, что в продуктах сгорания металлизированного топлива должны присутствовать «летучие» вещества, которые будут увлекать твердые частицы и воспринимать их энергию. При этом скорости «летучих» и конденсированных (жидких частиц или твердых частиц окислов) будут различны, и их поток будет динамически неравновесным.
Ученый также считал, что теплота от частиц к газу может переходить только в результате теплообменных процессов, а значит, и температуры частиц и газа различны. Следовательно, потоки продуктов сгорания будут также и термически неравновесны. Из-за всего этого возникают некоторые потери в экономичности двигателя по сравнению с однородной струей при той же калорийности топлива. Ф. А. Цандер показал, что степень отставания по скорости частиц от газа зависит от размеров и удельной массы частиц: чем они мельче и легче, тем меньше будет отставание, а значит, меньше будут и потери в скорости истечения.
Кроме того, он обратил внимание и на тот факт, что отставание частиц от газа оказывается меньше в случае более длинного сопла. К сожалению, изучение вопроса о тепловой неравновесности Ф. А. Цандер прервал, не доведя его до логического конца. Его исследования по металлизированному топливу имели пионерский характер и нашли свое развитие на современном этапе.
Большой интерес вызвала у современных специалистов « идея ученого об использовании на ракетных и реактивных двигателях устройства, названного им «обратным конусом». О принципе действия последнего он писал: «…воздух или в общем случае какие-либо газы подогреваются под определенным давлением, затем расширяются адиабатически, политропически или, следуя какому-нибудь другому закону, ускоряют движение в раструбе (сопле. – Г. С.), причем ими достигается весьма низкое давление. Затем газы опять сжимаются, замедляя движение в другом раструбе. Процесс происходит опять по какому-либо закону: в частности, он может быть изотермическим или почти адиабатическим. Основное при этом, что во время сжатия от газов должно отводиться весьма большое количество теплоты».
Рис. 3. Диаграмма ракетного двигателя с обратным конусом
Другими словами, если расширяющаяся часть сопла перейдет в сужающуюся («обратный конус»), то скорость истечения газов из последней будет выше, чем без «обратного конуса». При этом необходимо только интенсивно охлаждать этот конус, и, чем глубже охлаждение, тем лучше. На диаграмме PV (рис. 3) для случая теоретически идеального термодинамического цикла ракетного двигателя его работа при использовании обратного конуса будет выражаться площадью ABCEFD, которая больше площади ABCD (работа без обратного конуса) на величину CEF (эффект обратного конуса). На участке EF происходит интенсивный отвод тепла от обратного конуса.
На основе этих представлений Ф. А. Цандер разработал проект струйного нагнетателя (рис. 4) для получения сжатого воздуха. По трубе H под большим давлением подается некоторый нагретый газ, скажем, продукты сгорания топлива двигателя или специально сожженного топлива. В закритической части сопла J этот газ расширяется, а в обратном конусе L сжимается до давления атмосферного воздуха. В пространстве между трубой Н и окружающим ее кожухом А движется атмосферный воздух.
Рис. 4. Схема струйного двигателя
На участке AC он подогревается от трубы, затем расширяется (в J) и, наконец, сжимается в обратном конусе и через отверстие О покидает нагнетатель. Последний снабжен либо охлаждающими ребрами Р, либо каким-нибудь иным устройством для отвода тепла. В конце цикла воздух оказывается сжатым до нужного давления, что и требовалось обеспечить.
Ф. А. Цандер обратил внимание на то обстоятельство, что его нагнетатель представляет собой своего рода реактивный двигатель, тяга которого создается, во-первых, во внутреннем контуре горячими газами, а, во-вторых, в контуре внешнем – воздухом. Он разработал два варианта такого двигатели, не имевших принципиального отличия от струйного нагнетателя.
Расчеты идеальных процессов показывали, что выигрыш в экономичности двигателей за счет использования обратного конуса может быть значительным. Однако исследования, проведенные для условий, максимально соответствующих имеющим место на практике, показали, что, к сожалению, всевозможные потери, связанные с использованием внешнего регенеративного Охлаждения «обратного конуса», компенсируют выигрыш, предсказанный расчетом идеальных процессов. Поэтому это устройство до сих пор не находит практического применения.
Вместе с тем, некоторые исследователи считают, что обратный конус будет эффективным, если его охлаждение осуществлять путем добавления в продукты сгорания веществ, поглощающих много тепла. Дело за дальнейшими исследованиями.
*****
Ученый предполагал издать также и еще одну книгу: «Расчет реактивных двигателей и их комбинаций с двигателями других видов» и даже заключил договор с издательством, но преждевременная смерть помешала ему осуществить свои планы.
Начавшиеся в 1931 году работы по созданию ОР-2 протекали успешно. По замыслу этот двигатель должен был развивать тягу в 980 ньютонов при давлении в камере 0,7 – 0,8 мегапаскалей и работать непрерывно в течение 60 секунд, используя бензин и жидкий кислород. В ходе работ было решено создать сначала двигатель с уменьшенной тягой (до 490 ньютонов), а затем (в случае успеха) увеличить ее.
Рис. 7. Схема двигателя ОР-2: 1 – бензиновый бак; 2 – предохранительный клапан; 3 – кислородный бак; 4 – испаритель; 5 – камера сгорания; 6 – кран; 7 – помпа; 8 – водяной бачок; 9 – дополнительный нагрев; 10 – трос; 11 – ролик; 12 – азот под давлением; 13 – испаритель; 14 – цилиндр с горячей водой; 15 – азотный компенсатор (двойной линией показана циркуляция топлива, одиночной линией – воды, пунктирной линией – азота)
Этот ЖРД (рис. 7 и 8) состоял из цилиндрической камеры сгорания с коническим сверхзвуковым соплом имел вытеснительную систему подачи топлива, включавшую в качестве основных элементов азотный компенсатор – емкость с жидким азотом, служившим для вытеснения топлива из баков, и два испарителя для газификации жидкого кислорода. На головке камеры были предусмотрены струйные форсунки для впрыскивания топлива. Воспламенение осуществлялось от электросвечи. Тяга двигателя могла меняться по желанию пилота за счет изменения расхода топлива.
Рис. 8. Внешний вид двигателя ОР-2
Камера сгорания охлаждалась газообразным кислородом, сопло – водой. Вода, выходя из рубашки охлаждения, поступала в специальный бак, где отделялась от пара; затем она разделялась на три части, одна из которых шла к азотному компенсатору для газификации жидкого азота, а две другие поступали соответственно к испарителям, где газифицировался жидкий кислород, использовавшийся далее для наддува бака окислителя.
Работа двигателя ОР-2 должна была протекать следующим образом. В начальный момент азот под давлением собственных паров поступал через азотный компенсатор в бак горючего, создавал там избыточное давление, что и обеспечивало подачу бензина в камеру, сгорания. Окислитель подавался из бака под давлением собственных паров. После запуска двигателя вода, пройдя по тракту охлаждения сопла, нагревала далее азотный компенсатор и испарители. В результате жидкие азот и кислород газифицировались, и получавшийся газ использовался для вытеснения топлива из баков.
Азотный компенсатор представлял собой сосуд с жидким азотом, в котором размещался другой сосуд с теплой водой, поступавшей в него из рубашки охлаждения сопла. Если в системе подачи топлива давление падало, сосуд с водой с помощью специального механизма погружался в азотный бачок, что приводило к более интенсивной газификации азота и, следовательно, к повышению давления в баке горючего. При повышении этого давления больше определенной величины сосуд с водой, наоборот, извлекался из азотного бака, и давление понижалось.
На этом двигателе Ф. А. Цандером был предусмотрен ряд интересных конструктивных решений, многие из которых не применялись в то время другими пионерами ракетной техники. Так, например, прогрессивным для самолетных двигателей было дросселирование тяги, удачной была цилиндрическая форма камеры, интересно была решена проблема автоматического поддержания заданного уровня давления в камере, газификации жидкого кислорода перед подачей в камеру. Выбранные Ф. А. Цандером компоненты топлива были плохими хладагентами. Кроме того, камеры, имеющие такую малую тягу, при неорганизованном внутреннем охлаждении не удается охладить с помощью одного какого-либо компонента топлива, так как его расхода не хватает, чтобы обеспечить общий теплосъем с поверхности камеры. Поэтому, безусловно, целесообразным следует считать охлаждение сопла водой, хотя камеру сгорания, по-видимому, следовало бы охлаждать не газообразным кислородом, а бензином.
*****
В сентябре-октябре был создан четвертый вариант двигателя (рис. 9), на котором появились некоторые нововведения. Вместо бензина стал использоваться 75%-ный водный раствор спирта, жидкий кислород дополнительно вводился в охлаждающий тракт в конце (от сопла) камеры сгорания. Последнее решение было нецелесообразным, так как уменьшало интенсивность охлаждения сопла. Кроме того, использование в качестве ^хладагента водного раствора спирта было бы более эффективным по сравнению с жидким кислородом. В процессе работы над двигателем, дополнительный ввод кислорода в охлаждающий тракт камеры был ликвидирован, и она стала охлаждаться кислородом, вводившимся в этот тракт только со стороны сопла. Этот вариант двигателя был признан наиболее удовлетворительным. Его тяга составляла, 690 – 735 ньютонов: при давлении в камере 1 мегапаскаль и времени непрерывной работы свыше 20 секунд. Этот ЖРД и был установлен на ракете «ГИРД-Х».
Рис. 9. Схема камеры четвертого варианта двигателя 010
Ракета имела пять отсеков. В головной ее части (первый отсек) размещался парашют с выбрасывающим устройством; второй отсек занимал бак с жидким кислородом; третий – баллон со сжатым воздухом, служившим для наддува баков, и пусковая арматура; в четвертом отсеке размещался бак с горючим и, наконец, в пятом отсеке был смонтирован двигатель. Стартовая масса ракеты составляла 29,5 килограмма, из которых 8,3 килограмма приходилось на топливо, 2 килограмма – на полезную нагрузку.
После смерти Ф. А. Цандера руководителем первой бригады ГИРД стал Л. К. Корнеев. Большой вклад в работу по ракете «ГИРД-Х» внёс А. И. Полярный.
Запуск ракеты состоялся 25 ноября 1933 года. В подготовительных работах принимали участие Л. С. Душкин, Л. Н. Колбасина, Л. К. Корнеев, А. И. Полярный, К. К. Федоров. Двигатель запустился благополучно, и ракета, медленно сойдя с направляющих, стала подниматься вертикально вверх. На высоте 75 – 80 метров из-за возникших повреждений в креплении двигателя она изменила направление полета и упала в 150 метрах от места старта. Это был запуск первой советской ракеты, работавшей на жидких компонентах топлива и нашедшей свое развитие в созданных в Дальнейшем более совершенных ракетах.
Взято здесь:
http://epizodsspace.airbase.ru/bibl/znan/1987/03/3-tsander.html
а вот еще интересный момент.. прокомментируйте, если есть информация по этому поводу..
хотя понятно что тогда не секретили (или секретили но не все) данные по ракетным разработкам, а немцы занимались промышленным шпионажем..
Некто А.Сасов, в статье "Творческое наследие инженера Ф. А. Цандера" пишет, что фигня это всё, да и Ф.Цандер - так, популяризатор-одиночка, и разработки его гроша ломаного не стоят. Цитата:
... " Что можно об этом сказать, сегодня в начале двадцать первого века? Во-первых, трофейные ракеты ФАУ-2 никоим образом «не были связаны» с развитием отечественного ракетостроения и лично с карьерой С.П. Королева! Во-вторых, за всю свою жизнь, занимаясь инженерной деятельностью, Ф. А. Цандер опубликовал одну научно-популярную статью: на трех страницах - «Перелеты на другие планеты» в журнале («Техника и жизнь», 1924, № 13, стр.13 - 15) и опять таки же, научно-популярную книгу в семьдесят пять страниц: «Проблемы полёта при помощи реактивных аппаратов». М., Госавиац. и автотрактизд., 1932. — 75 с.. Итого в сумме, семьдесят восемь страниц научно-популярного текста. Поэтому называть лектора – популяризатора Ф.А. Цандера ученым, мне просто в голову не приходит. Это будет кощунством ставить его имя рядом с профессорами, докторами наук В.П. Ветчинкиным, Б.С. Стечкиным, В.П. Глушко, М.К. Тихонравовым, Ю.А. Победоносцевым и другими реальными, фактическими основателями отечественной космонавтики."...
http://www.proza.ru/2013/05/30/1463
Но вот как-то нет доверия таким "авторам". Боюсь, что это обычная зависть. А по ФАУ-2, слухи, конечно, но и другие авторы их упоминают:
... "Говорят, чертежи Цандера выкрали немецкие спецслужбы, и ОР-2 стал прототипом двигателя для германской ракеты «Фау-2». А еще В. фон Браун использовал Цандеровскую идею и разрабатывал крылатую космическую ступень системы А9 — А10 для удара по Нью-Йорку."...
http://www.proza.ru/2014/06/18/389
Про первые немецкие разработки можно прочитать здесь:
http://poxod.eu/2008-04-20-14-45-36/scientifictheories/280-ракеты-как-все-начиналось
и здесь:
http://topwar.ru/298-tajny-rakety-fau-2-chudo-oruzhie-nacistskoj-germani...
http://militaryarms.ru/boepripasy/rakety/fau/
Я не знаю, были ли контакты наших инженеров с немцами. Хотя, если вспомнить плотное сотрудничество авиационщиков, в 30-е годы, вполне возможно. И то, что ракет, как таковых тогда попросту не было, а были лишь попытки создать нечто новое, методом проб и ошибок, это вполне вероятно. Вероятно, не как промшпионаж, а как обмен идеями.
Кстати, нелишним будет вспомнить, что и прототипом королёвской Р-1 была брауновская ФАУ-2. Но выходные характеристики у нас оказались лучше. Хотя это стоило нам сверхусилий.
... "Сложность копирования состояла не только в воссоздании чертежей и их технологическом внедрении на производстве. У СССР и Германии были разные машиностроительные стандарты. Громадной проблемой стала разница между имевшимися в стране материалами, и материалами, из которых была изготовлена немецкая ракета.
Немцы использовали при производстве своей ракеты 86 различных марок стали. Наша промышленность в 1947 году, когда началась подготовка к выпуску опытных образцов, была способна заменить аналогичными по свойствам сталями только 32 марки. По цветным металлам дело обстояло еще хуже — для 59 марок подобрали лишь 21 аналог. Наибольшие пробелы оказались в группе неметаллов: резины, прокладки, пластмассы, уплотнения, изоляция. Требовалось иметь 87 видов неметаллов, а наши заводы и институты способны были дать только 48.
Пришлось существенно повышать чистоту обработки деталей, уменьшать допуски и посадки. Даже повышать качество алюминиевого литья. Корпус рулевых машин оказывался пористым, при высокой температуре масло проникало через поры. Долго подбирали нужное масло. Первые несколько вариантов оказались слишком вязкими, при больших отрицательных температурах они настолько загустевали, что электродвигатель, вращавший вал, начинал дымиться.
Проблемы возникали буквально с каждым материалом, с каждой технологической операцией, включая сварку. Сказывалась и не слишком высокая технологическая дисциплина. И пришлось потратить не менее двух лет, чтобы заставить работать новую отрасль как часовой механизм."...
http://svpressa.ru/post/article/105022/
Ну и ещё.
Учитывая, что сегодняшняя тема о ПЕРВЫХ, которые дали толчок развитию космонавтике и ракетостроению, рекомендую интересный материал:
Антон Первушин. Битва за звезды-1. Ракетные системы докосмической эры
http://www.e-reading.club/bookreader.php/134028/Pervushin_-_Bitva_za_zve...
Битва за звезды-2. Космическое противостояние (часть I)
http://www.e-reading.club/book.php?book=85671
Битва за звезды-2. Космическое противостояние (часть II)
http://www.e-reading.club/book.php?book=86954
И вообще у него много интересного о космосе:
http://www.e-reading.club/bookbyauthor.php?author=12132
Спасибо ...интересный круговорот идей получается , ежели так было..
Цандер разработал идею - немцы выкрали (позаимствовали), Браун воплотили технологически - идея (технологически проработанная) вернулась обратно в СССР Королеву..
Технологической проработки разных идей, в том числе и бредовых-сумасшедших (для данного времени), и на хорошем уровне - вот чего катастрофически не хватает в нашей стране.
Это да. У нас всегда было много изобретателей-одиночек. Но очень немногие смогли пробиться через бюрократическую волокиту.
Хотя, и "городских сумасшедших" тоже хватало...
И тут стоит упомянуть ещё один аспект. У американцев с ракетостроением тоже было туго. Но деньги и Вторая мировая им сильно помогли.
... Как в США забирали лучших нацистских ученых, почему СССР не сопротивлялся этому и кто победил в этом противостоянии, рассказывает «Газета.Ru».
Многие люди из числа лучших умов Германии в 1941 году отправились на фронт наравне с рядовыми нацистами. К 1943 году, когда сталинградский котел замкнулся, а маршал Паулюс капитулировал, руководству Третьего рейха стало ясно, что наступил момент что-то менять. И это произошло: многих немецких ученых вернули на родину, чтобы те попытались разработать технологии, которые помогли бы переломить ход уже не победоносной войны. Возвратились с войны преимущественно «технари» — «гуманитарии» остались гнить в окопах. Кроме того, был сформирован так называемый список Озенберга, в который вошли имена тех исследователей, которых нацисты считали благонадежными и идеологически грамотными.
В марте 1945 года в одном из унитазов Университета Бонна были обнаружены листы с этим списком. Вскоре информация оказалась у спецслужб США и Великобритании, которые выделили из списка имена лучших. К маю 1945 года американцы сформулировали план по проведению операции «Беспросветность», которая подразумевала переброску в США ведущих немецких ученых-ракетчиков, работавших над «Фау-2» под руководством Вернера фон Брауна. Главная задача операции была сформулирована довольно просто: не позволить СССР получить в свое распоряжение немецких ученых, а по возможности и доставить их на территорию США. При этом сама операция являлась нарушением не только Женевской конвенции, но и неформальных договоренностей, к которым Сталин, Черчилль и Рузвельт пришли в ходе Ялтинской, а затем и Потсдамской конференций. В частности, речь шла о том, что многие немецкие исследователи, захваченные американцами, в том числе Вернер фон Браун, некоторое время проводили в застенках секретных тюрем. Особо активно американцы проявляли себя на территориях, которые к июлю-августу 1945 года должны были стать советской оккупационной зоной. Первоначально многих исследователей даже просто переселяли на занятые союзниками земли. Всего были эвакуированы порядка 1800 ученых. Из их около 1500 были отправлены в США, хотя законы этой страны запрещали въезд членам НСДАП, коими и являлись многие исследователи.
Действительно, многие из тех, кто был завербован американцами, имели репутацию, мягко говоря, довольно неоднозначную. Так, например, Курт Бломе, заражавший узников концлагерей чумой и туберкулезом, стал разрабатывать биологическое оружие уже для США. При этом Нюрнбергский процесс для него завершился оправдательным приговором. А Вернер фон Браун, ставший отцом американской космической программы, прежде не чурался активно использовать труд узников Бухенвальда.
Тем не менее нельзя сказать, что СССР остался ни с чем: в тот же Пенемюнде, где Вернер фон Браун разрабатывал «Фау-2», был командирован Сергей Королев, которому удалось восстановить часть наработок немца и даже создать на основе этих технологий ракету «Р-1». Помогал ему в этом Гельмут Греттруп — правая рука Вернера фон Брауна. Этот ученый, как и его коллеги, сначала попал к американцам, но был повторно похищен уже советскими солдатами. Затем немца отправили на остров Городомля в Тверской области, где он и трудился вплоть до смерти Сталина. Создать полномасштабную альтернативу операции «Беспросветность», которая к тому моменту уже называлась «Скрепкой», СССР попытался лишь к концу 1946 года, когда стало очевидным, что работающие в оккупационной зоне СССР ракетчики могут быть похищены американцами. Однако было уже поздно: большинство специалистов иных профилей американцы уже вывезли, что, впрочем, не помешало Советскому Союзу первым запустить в космос спутник и человека.
Источник: http://softcraze.com