Dirigibili: progettazione e costruzione
Secondo una falsa credenza popolare i dirigibili sono strutture semplici, essendo poco più che un pallone pieno di elio con un cesto appeso sotto. Niente potrebbe essere più lontano dalla verità! Per ottenere un certificato di idoneità al volo da parte delle principali autorità aeronautiche mondiali, quali l’americana Federal Aviation Administration (FAA) e la Civil Aviation Authority inglese, i dirigibili devono conformarsi alla stessa regolamentazione di ogni altra macchina volante. Se devono trasportare passeggeri paganti devono rispettare i più rigidi standard per garantire la sicurezza dei passeggeri e anche dei terzi. Oggi i vecchi dirigibili con strutture interne rigide o semirigide al fine di sostenere i carichi, vengono rimpiazzati da progetti moderni a pressione stabilizzata sviluppati fino alla perfezione da Roger Munk e dal suo team. La serie SkyCat usa il tessuto dello scafo per sostenere i carichi, grazie alla attuale disponibilità di robustissimi tessuti ottenuti da moderni materiali compositi. Molti dei più vecchi dirigibili soffrivano i difetti della rigida struttura interna a reticolo, ma i modelli non rigidi, conosciuti popolarmente come “blimp” negli Stati Uniti, hanno la capacità, se correttamente progettati, di flettersi in risposta ad improvvise e forti tensioni, caratteristica che li rende più sicuri rispetto a tutti gli altri dirigibili. La documentazione sulla sicurezza dei modelli a pressione stabilizzata dopo decine di anni di uso è impressionante.
E’ comparativamente piccola la quantità di metallo usata nella costruzione dei dirigibili della serie SkyCat. Come conseguenza la struttura è “elettronicamente trasparente”, e questo la rende ideale per ospitare grandi antenne radar, ed inoltre parzialmente invisibile in missioni di guerra. Queste caratteristiche sono particolarmente importanti per i compiti militari, governativi ed umanitari.
L’uso dei materiali compositi nella fabbricazione dei dirigibili comporta certi essenziali elementi di costo. Il primo di questi costi è il progetto stesso in funzione delle specifiche richieste, dove la necessità di ottenere importanti risparmi sul peso è vitale, perchè ogni chilogrammo sottratto al peso della struttura aumenta il ricavo per il carico pagante. Il costo di progetto è alto, dato che il numero di conoscenze ed esperienze aeronautiche dei progettisti è basso!
Dopo la fase di progetto, la costruzione del dirigibile affronta gli alti costi di produzione dei modelli e degli stampi. Questo lavoro viene fatto da tecnici di grande esperienza e abilità, molti dei quali durante la loro carriera hanno lavorato con Roger Munk. Il costo del disegno specialistico, dei materiali compositi, degli strumenti e dello sviluppo del prototipo, rappresentano un sostanziale investimento prima ancora di affrontare le spese di costruzione vere e proprie.
Il disegno dell’involucro, il grande pallone che contiene l’elio e fornisce al dirigibile la maggior parte della sua spinta verso l’alto, è forse la parte più critica dell’intero processo. Un elemento essenziale sono le specifiche del tessuto che deve essere usato. Questo è di solito un tessuto sintetico incrociato formato da strati di speciali materiali studiati per contenere il gas elio che facilmente sfugge dalle fessure, e per proteggere il tessuto dalle radiazioni ultraviolette che sono causa di deterioramento. Il tessuto con le specifiche richieste viene poi lavorato per conto della ATG da produttori specializzati e consegnato ai fabbricanti dell’involucro che hanno a disposizione il disegno realizzato al computer con programmi di autocad con i dettagli costruttivi dell’involucro.
I dati contenuti nel disegno sono convertiti in istruzioni per il taglio effettuato da macchine a controllo numerico, macchine da taglio con il laser, che segnano e tagliano alla perfezione il materiale in enormi ritagli. Questi ritagli vengono poi assemblati usando i segni marcati dal laser in modo da ottenere l’accuratezza della saldatura a caldo e realizzare una robusta e permanente giuntura in grado di contenere il gas. Anche i più piccoli errori nella costruzione dell’involucro del dirigibile possono produrre gravi inconvenienti, e per questo è essenziale un controllo costante.
Poichè lo SkyCat non ha una struttura rigida, il peso del modulo di carico, del carburante, dei motori Diesel (SkyCat 20) e dei turbopropulsori (SkyCat 200 e SkyCat 1000) deve essere perfettamente bilanciato in modo da distribuirlo con sicurezza su tutta la struttura dello scafo. Ciò è ottenuto con una serie di fasce che distribuiscono il peso su tutta la lunghezza dello scafo.
Durante il lavoro di progetto viene messa grande cura nell’assicurare che la distribuzione del carico venga realizzata lungo tutta la lunghezza dello scafo. Oggi, grazie alla possibilità di usare potenti computer, i calcoli necessari possono essere fatti con relativa facilità. La sospensione del peso dei motori e degli altri componenti essenziali, incluse alette e timoni, i motori di prua a palla e i cuscini d’aria con una struttura di tessuto flessibile, richiedono anch’essi grandi capacità di progettazione e tecniche completamente differenti da quelle in uso per i tradizionali velivoli. Di nuovo il carico deve essere distribuito il più regolarmente possibili sopra la più vasta area possibile dello scafo, e per ottenere ciò vengono impiegate fasce, inserzioni e pezze.
Un veicolo aeronautico è raramente in equilibrio, cioè bilanciato tra le condizioni comunemente descritte come “pesante” e “leggero”. Molte difficoltà di manovra dei dirigibili del passato nascevano da problemi di controllo delle fluttuazioni tra lo stato positivo e negativo della pesantezza. Roger Munk ha introdotto i caratteristici motori vettoriali ATG nei condotti dei propulsori. Questi sono una inestimabile soluzione a questo fondamentale problema, che assicura un accurato controllo dei delicati regimi di decollo e atterraggio dello SkyCat. I condotti dei propulsori disegnati da Munk e il sistema vettoriale associato che permettono una rotazione di 210 gradi, consentono al dirigibile di librarsi in aria in maniera affidabile anche in difficili condizioni atmosferiche.
Una volta era necessario un numeroso personale di terra per gestire i dirigibili sia al suolo che a terra. Con gli alti costi del lavoro di oggi ci sono tutti gli incentivi per abbandonare queste antiche pratiche. Roger Munk e il suo team, riconoscendo che il problema delle manovre a terra era accentuato dalla incapacità di controllare il naso del dirigibile quando la velocità è bassa, cioè quando le alette di controllo della coda non hanno più l’effetto aerodinamico, disegnò i brevettati motori a palla ATG che, come nelle grandi petroliere, permettono di controllare la prua in modo accurato, dispensando così dalla necessità di ricorrere al tradizionale personale di terra (nel caso dello SkyCat) di trenta uomini.
Nel tentativo di superare il problema dei fulmini e delle interferenze elettromagnetiche che colpiscono i tradizionali dirigibili, (specialmente quelli rigidi), il team di Munk perfezionò un innovativo sistema di controllo delle luci. La serie SkyCat usa fibre ottiche, immuni da interferenze elettromagnetiche, per mandare i segnali agli azionatori che controllano i motori. Questo è il primo caso in cui un sistema a fibre ottiche (chiamato Fly-By-Light) è stato certificato per un aeromobile destinato al trasporto di passeggeri. Al fine di ottenere una totale sicurezza il sistema di controllo ATG viene azionato ad aria compressa attraverso una tubazione fatta con materiali leggeri.
Il processo di assemblaggio dello SkyCat prevede un iniziale gonfiaggio dell’involucro con aria per controllare l’integrità e la tenuta del gas. Poi il controllo prosegue, vengono controllati i sistemi di sospensione e viene evacuata l’aria dall’involucro in modo che giace piatto e vuoto prima di essere riempito di elio. Adesso possono iniziare i test di volo.
Sebbene in passato il team di Munk avesse costruito i dirigibili in hangar fabbricati allo scopo, adesso si sono evolute nuove tecniche che consentono di costruire il più grande SkyCat all’aria aperta, rendendo così superflua la costruzione degli enormi hangar per dirigibili del passato. Essere in grado di evitare la costruzione di queste costose strutture comporta immensi benefici commerciali e rappresenta ancora un altro aspetto della pionieristica tecnologia aeronautica della ATG. Il pensiero laterale ha portato a sviluppare tecnologie rivoluzionarie nel progetto, costruzione e controllo dei dirigibili, con grandi effetti benefici sui costi e sulle prestazioni.
FONTE:
Advanced Technologies Group
www.airship.com
E’ comparativamente piccola la quantità di metallo usata nella costruzione dei dirigibili della serie SkyCat. Come conseguenza la struttura è “elettronicamente trasparente”, e questo la rende ideale per ospitare grandi antenne radar, ed inoltre parzialmente invisibile in missioni di guerra. Queste caratteristiche sono particolarmente importanti per i compiti militari, governativi ed umanitari.
L’uso dei materiali compositi nella fabbricazione dei dirigibili comporta certi essenziali elementi di costo. Il primo di questi costi è il progetto stesso in funzione delle specifiche richieste, dove la necessità di ottenere importanti risparmi sul peso è vitale, perchè ogni chilogrammo sottratto al peso della struttura aumenta il ricavo per il carico pagante. Il costo di progetto è alto, dato che il numero di conoscenze ed esperienze aeronautiche dei progettisti è basso!
Dopo la fase di progetto, la costruzione del dirigibile affronta gli alti costi di produzione dei modelli e degli stampi. Questo lavoro viene fatto da tecnici di grande esperienza e abilità, molti dei quali durante la loro carriera hanno lavorato con Roger Munk. Il costo del disegno specialistico, dei materiali compositi, degli strumenti e dello sviluppo del prototipo, rappresentano un sostanziale investimento prima ancora di affrontare le spese di costruzione vere e proprie.
Il disegno dell’involucro, il grande pallone che contiene l’elio e fornisce al dirigibile la maggior parte della sua spinta verso l’alto, è forse la parte più critica dell’intero processo. Un elemento essenziale sono le specifiche del tessuto che deve essere usato. Questo è di solito un tessuto sintetico incrociato formato da strati di speciali materiali studiati per contenere il gas elio che facilmente sfugge dalle fessure, e per proteggere il tessuto dalle radiazioni ultraviolette che sono causa di deterioramento. Il tessuto con le specifiche richieste viene poi lavorato per conto della ATG da produttori specializzati e consegnato ai fabbricanti dell’involucro che hanno a disposizione il disegno realizzato al computer con programmi di autocad con i dettagli costruttivi dell’involucro.
I dati contenuti nel disegno sono convertiti in istruzioni per il taglio effettuato da macchine a controllo numerico, macchine da taglio con il laser, che segnano e tagliano alla perfezione il materiale in enormi ritagli. Questi ritagli vengono poi assemblati usando i segni marcati dal laser in modo da ottenere l’accuratezza della saldatura a caldo e realizzare una robusta e permanente giuntura in grado di contenere il gas. Anche i più piccoli errori nella costruzione dell’involucro del dirigibile possono produrre gravi inconvenienti, e per questo è essenziale un controllo costante.
Poichè lo SkyCat non ha una struttura rigida, il peso del modulo di carico, del carburante, dei motori Diesel (SkyCat 20) e dei turbopropulsori (SkyCat 200 e SkyCat 1000) deve essere perfettamente bilanciato in modo da distribuirlo con sicurezza su tutta la struttura dello scafo. Ciò è ottenuto con una serie di fasce che distribuiscono il peso su tutta la lunghezza dello scafo.
Durante il lavoro di progetto viene messa grande cura nell’assicurare che la distribuzione del carico venga realizzata lungo tutta la lunghezza dello scafo. Oggi, grazie alla possibilità di usare potenti computer, i calcoli necessari possono essere fatti con relativa facilità. La sospensione del peso dei motori e degli altri componenti essenziali, incluse alette e timoni, i motori di prua a palla e i cuscini d’aria con una struttura di tessuto flessibile, richiedono anch’essi grandi capacità di progettazione e tecniche completamente differenti da quelle in uso per i tradizionali velivoli. Di nuovo il carico deve essere distribuito il più regolarmente possibili sopra la più vasta area possibile dello scafo, e per ottenere ciò vengono impiegate fasce, inserzioni e pezze.
Un veicolo aeronautico è raramente in equilibrio, cioè bilanciato tra le condizioni comunemente descritte come “pesante” e “leggero”. Molte difficoltà di manovra dei dirigibili del passato nascevano da problemi di controllo delle fluttuazioni tra lo stato positivo e negativo della pesantezza. Roger Munk ha introdotto i caratteristici motori vettoriali ATG nei condotti dei propulsori. Questi sono una inestimabile soluzione a questo fondamentale problema, che assicura un accurato controllo dei delicati regimi di decollo e atterraggio dello SkyCat. I condotti dei propulsori disegnati da Munk e il sistema vettoriale associato che permettono una rotazione di 210 gradi, consentono al dirigibile di librarsi in aria in maniera affidabile anche in difficili condizioni atmosferiche.
Una volta era necessario un numeroso personale di terra per gestire i dirigibili sia al suolo che a terra. Con gli alti costi del lavoro di oggi ci sono tutti gli incentivi per abbandonare queste antiche pratiche. Roger Munk e il suo team, riconoscendo che il problema delle manovre a terra era accentuato dalla incapacità di controllare il naso del dirigibile quando la velocità è bassa, cioè quando le alette di controllo della coda non hanno più l’effetto aerodinamico, disegnò i brevettati motori a palla ATG che, come nelle grandi petroliere, permettono di controllare la prua in modo accurato, dispensando così dalla necessità di ricorrere al tradizionale personale di terra (nel caso dello SkyCat) di trenta uomini.
Nel tentativo di superare il problema dei fulmini e delle interferenze elettromagnetiche che colpiscono i tradizionali dirigibili, (specialmente quelli rigidi), il team di Munk perfezionò un innovativo sistema di controllo delle luci. La serie SkyCat usa fibre ottiche, immuni da interferenze elettromagnetiche, per mandare i segnali agli azionatori che controllano i motori. Questo è il primo caso in cui un sistema a fibre ottiche (chiamato Fly-By-Light) è stato certificato per un aeromobile destinato al trasporto di passeggeri. Al fine di ottenere una totale sicurezza il sistema di controllo ATG viene azionato ad aria compressa attraverso una tubazione fatta con materiali leggeri.
Il processo di assemblaggio dello SkyCat prevede un iniziale gonfiaggio dell’involucro con aria per controllare l’integrità e la tenuta del gas. Poi il controllo prosegue, vengono controllati i sistemi di sospensione e viene evacuata l’aria dall’involucro in modo che giace piatto e vuoto prima di essere riempito di elio. Adesso possono iniziare i test di volo.
Sebbene in passato il team di Munk avesse costruito i dirigibili in hangar fabbricati allo scopo, adesso si sono evolute nuove tecniche che consentono di costruire il più grande SkyCat all’aria aperta, rendendo così superflua la costruzione degli enormi hangar per dirigibili del passato. Essere in grado di evitare la costruzione di queste costose strutture comporta immensi benefici commerciali e rappresenta ancora un altro aspetto della pionieristica tecnologia aeronautica della ATG. Il pensiero laterale ha portato a sviluppare tecnologie rivoluzionarie nel progetto, costruzione e controllo dei dirigibili, con grandi effetti benefici sui costi e sulle prestazioni.
FONTE:
Advanced Technologies Group
www.airship.com
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