..:: De luchtvaart door middel van werktuigen, zwaarder dan de lucht ::..

De luchtvaart

← overzicht
Inhoud
Start

De luchtvaart door middel van werktuigen, zwaarder dan de lucht.

Uit: De Natuur,
Populair Geïllustreerd Maandschrift,
gewijd aan de natuurkundige wetenschappen en hare toepassingen.
15 October 1885 - 5e jaargang

   In een vroeger opstel, getiteld: "De eerste luchtreis over het kanaal", is met een kort woord gewaagd van het plus lourd que l'air, het oude vraagstuk omtrent de mogelijkheid der luchtbaart door middel van toestellen, die hun stijgkracht aan de eene of andere mechanische werking zouden ontleenen.
   Ofschoon nog nooit iemand met behulp van een dergelijk werktuig in de lucht is opgestegen en integendeel reeds menige waaghals zijn poging om met een soortgelijk middel van een zekere hoogte af te dalen, met den dood heeft moeten bekoopen, zijn er toch altijd nog velen, die de meening koesteren, dat het den mensch eindelijk wel eens gelukken zal, zich vleugels te maken, waarmede hij zich als een vogel in de lucht zal kunnen verheffen, of wel, een motor te vinden, die in staat is zware voorwerpen niet alleen in horizontale, maar ook in vertikale richting voort te bewegen.
   De uitvinding van den luchtballon heeft de oplossing van dit vraagstuk stellig niet bevorderd; de gedachten der natuur- en werktuigkundigen werden op een geheel anderen weg geleid, toen de gebr. Montgolfier door hun proeven met gassen lichter dan lucht het uitzicht hadden geopend, dat langs dezen weg de luchtvaart veeleer mogelijk zou zijn dan met de middelen, welke tot dusver beproefd waren. Slechts een gering aantal werktuigkundigen bleken nog niet aan een goeden uitslag te wanhopen; zij bleven den ouden gedachtengang volgen en wenden al hun vindingskracht aan om langs mechanischen weg door het zoogenaamd zwaardere dan de lucht het langgewenschte doel te bereiken.

   Zelfs tot op den huidigen dag wordt de strijd niet opgegeven. Een bekwaam Fransch werktuigkundige, Victor Tatin, heeft getracht door eigen proefnemingen, zij het ook slechts op kleine schaal, aan te toonen, dat de oplossing van het vraagstuk langs den ouden weg nog niet als geheel onmogelijk mag worden beschouwd. Hij heeft onlangs bij de Akademie van Wetenschappen te Parijs in den wedstrijd om den prijs Pénaud over dit onderwerp een verhandeling ingezonden en deze werd door het geleerde genootschap een bekroning waardig gekeurd, tegelijk met een verhandeling van G. Tissandier "Over de toepassingen van de elektriciteit op de luchtvaart" en een van den ingenieur Duroy de Bruignac "Over een gemengd Aëroplane."
   Men mag dus vertrouwen, dat Victor Tatin boven vele anderen in staat is over dit vraagstuk een oordeel uit te spreken, waaraan waarde te hechten is. We meenen daarom onze lezers niet beter op de hoogte te kunnen brengen van den tegenwoordigen stand der wetenschap aangaande dit onderwerp, dan door hun de volgende beschouwingen en mededeelingen, van de hand van Victor Tatin zelf, hier aan te bieden.
   De zuiver werktuigelijke oplossing van het vraagstuk is gezocht geworden door drie voorname middelen: de hélicoptères of groote schroeven met vertikale assen; de nabootsing van de natuurlijke vlucht der vogels, en eindelijk, de aéroplanes of vliegers, voortbewogen door schroeven met horizontale assen.

Fig. 1. Een hélicoptère als speelgoed, door Dandrieux vervaardigd.
De veerkracht van een kaoutchouk-draad doet de schroef draaien en den toestel eenige meters opstijgen.

De Hélicoptères. - De eerste hélicoptère, die zich in de lucht heeft kunnen verheffen of staande houden is van Lannoy en Bienvenu; hij dagteekent van 1784, toen hij aan de Akademie van Wetenschappen werd vertoond; een baleinen boog leverde hem de noodige beweegkracht. Men was toen zeer ver verwijderd van een praktische oplossing en deze toestel wachtte langer dan driekwart eeuw, op zijn volmaking. Eerst toen werd hij door een vernuftig proefnemer, A. Pénaud, op een gelukkige wijze verbeterd door in de plaats van de veer een gewrongen kaoutchoukdraad aan te brengen; deze toestel gaf een zooveel betere uitkomst dan zijn voorganger, dat hij bijna voor een nieuwe vinding kon doorgaan; maar in weerwil van de pogingen, door Pénaud en eenige andere zoekers in 't werk gesteld, was het onmogelijk eenig praktisch resultaat met den hélicoptère te bereiken; het werktuigje (fig. 1) werd een belangwekkend speeltuig en niets meer.

   De eenige toestel van dezen aard, welke sedert dien tijd vervaardigd werd en een tamelijk belangrijken uitslag gegeven heeft, is de hélicoptère van Forlanini. De proefneming geschiedde op eenigszins grootere schaal; de veeren werden vervangen door een zeer lichte stoommachine, waarvan de ketel bestond uit een vat, gevuld met zeer heet water. Het woog in 't geheel 3 kilogram en steeg in de lucht op, terwijl de machine een vierde paardekracht, dus één paardekracht per 12 kilogram ontwikkelde. Trots al het belang van zulk een proefneming, kan men niet nalaten op te merken, dat het beschikbare gewicht vrij gering was met betrekking tot den aanzienlijken arbeid, van de machine gevorderd. In strijd met de meening van velen, zullen wij gemakkelijk kunnen bewijzen, dat men met een schroef een veel gunstiger uitwerking kan verkrijgen. De proeven, waarop ons oordeel rust, geschiedden evenals die van G. Tissandier, met schroeven, welke door haar constructie het maximum van draagkracht niet bezaten; zij waren anders gebouwd als bij den toestel van Forlanini.
   Elke schroef toch moet zorgvuldig bestudeerd worden met het oog op hetgeen men van haar verwacht; daar de schroef bij de hélicoptère tevens het draagvlak uitmaakt, moet zij overeenkomen met een vlak, dat zich horizontaal beweegt en waarbij dus de weerstand tegen de beweging tot de stijgkracht zal staan als de sinus tot den cosinus van den hoek tusschen dit vlak en den horizon.
   Als men zulk een schroef met geringen spoed en groot oppervlak vervaardigde, zou men theoretisch een onbepaald gewicht met de geringste kracht kunnen opheffen; alleen de passieve weerstanden en de wrijving zouden hieraan grenzen stellen.
   Hoe het ook zij, de hélicoptère schijnt ons toe weinig toekomst te hebben, wegens de buitengemeene lichtheid waarmede verbazend groote constructies, bij welke bijna alle deelen bewegelijk moeten zijn, tot stand gebracht zouden moeten worden.
   Bovendien kunnen wij vragen, welke snelheid in de voortgaande beweging men zou kunnen bereeiken, want men zou hier slechts één middel kunnen gebruiken, bestaande in de helling der omwentelingsassen van de schroeven; het gebruik van hulpschroeven zou blijkbaar een samenstelling worden met het aëroplane. En wat zou de betrekkelijke onbewegelijkheid van de schuit zijn, als zij hing aan de assen van twee in tegenovergestelden zin draaiende schroeven? Deze kwesties zijn niet opgelost.

   Mechanische vogels. De nabootsing van de natuur heeft den mensch altijd het redelijkste middel moeten toeschijnen om kunstmatig dezelfde vraagstukken op te lossen, welke door haar zijn opgelost; wij vinden er het bewijs van in sommige oude mythologische fabelen, welker oorsprong zich in den nacht der tijden verliest.
   Onder de later gedane proefnemingen is er geen, die een wezenlijk resultaat opleverde, en wij zijn heden nog weinig verder dan ten tijde van Archytas van Tarente.¹

   Het is alweder A. Pénaud, die de eerste belangrijke uitkomsten langs dezen weg verkreeg, den moeielijksten, dien men kiezen kan om te slagen met toestellen zwaarder dan de lucht, en waarop men het meest achterlijk is. Toen Pénaud door het gebruik van gewrongen kaoutchouk het vliegen van een kleine machine verkregen had, wekte dit ook onzen naijver op en wij waren misschien het ijverigst in het najagen van een beslissende uitkomst. In den loop onzer nasporingen, die vele jaren duurden, hebben wij een groot aantal mechanische vogels gemaakt van allerlei zwaarte en verschillenden vorm, van 6 gram tot meer dan een kilogram gewicht, in het laatste geval een vlucht van meer dan 2 meter bereikende. Bij onze kleine modellen, werd steeds de veer van kaoutchouk gebruikt, maar wij hebben tot in 't oneindige den vorm en de betrekkelijke uitgebreidheid der vleugels, het aantal en de grootte der slagen gewijzigd; wij hebben de voor- en nadeelen van het gebruik van verschillende soorten van vleugels vergeleken, kortom wij hebben uitkomsten verkregen, die nooit overtroffen of bereikt zijn, maar altijd slechts door een kracht, die veel te groot was met betrekking tot de verkregen werking.
   Wij hebben ons zelf vervolgens zoo goed mogelijk rekenschap trachten te geven van het bedrag dezer bovenmatige krachtsaanwending door machines met samengeperste lucht te maken, die het kaoutchouk moesten vervangen. Dit waren de grootste toestellen, die wij beproefd hebben en hun buitengewone lichtheid stelde ons in staat aan een mechanischen vogel tot bijna 10 malen zijn gewicht in kilogrammeter per secunde te geven.
   Na tallooze wijzigingen en geheele of gedeeltelijke vernieuwingen, waren de uitkomsten zoo armzalig, dat wij den strijd, ten minste langs dezen weg, hebben moeten opgeven. Wil dit zeggen, dat een mechanische vogel onmogelijk gemaakt kan worden?
   Geenszins; wij mogen uit onze mislukte pogingen niet besluiten, dat het niet beter zou kunnen gedaan worden, maar wij zullen niemand aanraden het te beproeven met het oog op een voor de luchtvaart praktisch resultaat. De zeer samengestelde bewegingen van een vogelvleugel, gedurende het vliegen, zijn zeer moeielijk mechanisch na te bootsen en als de natuur daarvan gebruik maakte, geschiedde het omdat de organen dezer dieren zich niet best zouden leenen tot andere en eenvoudiger bewegingen, waarover de werktuigkunde beschikt, de draaiende beweging, bijvoorbeeld. Voor het overige zal men misschien meenen, dat wij een slecht werktuigkundige geweest zijn; wij nemen dit gaarne aan, maar thans zijn wij door de kracht van tijd en van geld tot de overtuiging gekomen, dat het nabootsen der natuur geen ander belang heeft dan ons de middelen beter te doen begrijpen, van welke zij gebruik gemaakt heeft. Het schijnt ons onaannemelijk toe een mechanischen vogel te bouwen om de luchtvaart te beoefenen. Onze voorouders hebben evenmin getracht de locomotief te bouwen naar het type van den haas of de antilope om de snelheid dezer dieren na te bootsen.

   De aéroplanes. - Dezen naam geeft men aan toestellen, welker uitvinding van den jongeren tijd is, want het eerste ontwerp van dien aard is eerst in 1842 door Henson bekend gemaakt. Na dezen tijd is het type steeds hetzelfde gebleven.
   Het beginsel van dezen toestel bestaat hierin, dat een uitgestrekt vlak, waaraan schroeven een snelle voortgaande beweging mededeelen, in de lucht wordt opgehouden.
   Niemand, voor zoover wij weten, had vóór Pénaud goede uitkomsten met aéroplanes verkregen; hij gebruikte weder gewrongen kaoutchouk om deze verwonderlijk eenvoudig samengestelde toestelletjes in beweging te brengen. Ongelukkig heeft deze vernuftige onderzoeker slechts kleine typen van aéroplanes vervaardigd. De ziekte, die hem ons ontrukte, heeft ongetwijfeld zijn onderzoek gestoord. Nog eenige jaren voor zijn dood had hij met een onzer gemeenschappelijke vrienden, den ingenieur P. Gauchot, een plan ontworpen van een aéroplane van groote afmetingen; de dood van Pénaud kwam de volvoering storen. Zij zou zeker vrij groote uitgaven gevorderd hebben, maar wij gelooven, dat zij overtuigend bewijs zou geleverd hebben van de voortreffelijkheid van den aëroplane boven alle hierboven beschreven toestellen.
   Ten tijde dat Pénaud zich bepaaldelijk hechtte aan het gebruik van den aëroplane als aan het beste middel om tot praktische resultaten te komen, waren wij zelf nog steeds bezig met het scheppen van toestellen, gegrond op de nabootsing van de vlucht der vogels.

   Eindelijk openden zich onze oogen en wij betraden den weg, dien wij daarna niet weder hebben verlaten. Wij hadden al spoedig reden om ons over deze verandering te verheugen, want van onze eerste proeven af, waren de uitkomsten zeer voldoende.

Fig. 2. De aëroplane van Victor Tatin, met motor en schroeven.

Een kleine aëroplane (fig. 2) van ongeveer 0,7 vierkante meter oppervlak, werd voortbewogen door twee in tegengestelden zin draaiende schroeven; de motor bestond uit een machine met samengeperste lucht, overeenkomend met een kleine stoommachine, welker ketel vervangen was door een betrekkelijk groot van van 8 liter inhoud; ondanks het geringe gewicht, waarover wij mochten beschikken, konden wij toch dit vat zoo stevig maken, dat het aan meer dan 20 atmosferen weerstand kon bieden; bij onze proeven was de drukking nooit grooter dan 7 atmosferen; zijn gewicht bedroeg slechts 700 gram. De kleine machine, welke een beweegkracht van ongeveer 2,6 kilogrammeter per secunde ontwikkelde, woog 300 gram. Het geheele gewicht van den toestel op rolletjes was 1,75 kilogram; deze toestel verliet den grond met een snelheid van 8 meter per secunde, ofschoon de schadelijke weerstanden bijna gelijk waren aan die, welke ontstonden door de opening van den hoek tusschen de vlakken boven den horizon.

Fig. 3. Proefneming met den aëroplane, in 1879, te Chalais-Meudon.

   De proef is gedaan in 1879 in het militair établissement van Chalais-Meudon.
   De aëroplane, met een koordje aan een ronden houten vloer verbonden, draaide om het paaltje, en kon zich boven den grond verheffen en ging zelfs eenmaal over het hoofd van een toeschouwer heen (fig. 3). Wij kunnen hier slechts onzen dank herhalen, dien we reeds aan de H.H. Renard en Krebs gebracht hebben voor hun bijzondere welwillendheid en hun belangstelling in onze proeven.
   Na deze uitkomst hadden wij het plan gevormd om met onzen toestel de voor- en nadeelen te bestudeeren van het gebruik van meer of minder uitgebreidde vlakken, van meer of minder geopende hoeken, en eindelijk van verschillende snelheden in elk van deze gevallen; maar onze hulpmiddelen, toen reeds meer dan uitgeput door zulke langdurige, en kostbare werkzaamheden, lieten dit niet toe en tot onzen grooten spijt, moesten wij ons van nu af tevreden stellen met de aanwijzing van het program onzer proefnemingen, zonder dit zelf te kunnen uitvoeren.
   De proef, die wij beschreven, versterkte overigens onze meening en wij gelooven thans de hoofdtrekken van een aëroplane te kunnen opmaken, zonder vrees van grove fouten te begaan.
   Bij een aëroplane neemt evenals bij een luchtballon de weerstand tegen de voortbeweging toe met het vierkant van de snelheid; de beweegkracht zal dus ook hier moeten toenemen als de derde macht van die snelheid, maar aangezien voor een gegeven, onveranderlijk onderstelden hoek, de draagkracht en de weerstand tegen de beweging altijd in dezelfde verhouding zullen staan, zal het beschikbare gewicht met het vierkant van de snelheid toenemen, zoodat men zich hier in een voordeeliger toestand bevindt dan bij het gebruik van ballons.
   Men moet daarentegen ook opmerken, dat de constructie in het groot bij den aëroplane alleen het voordeel zal geven, dat men betrekkelijk lichtere en voordeeliger motoren kan verkrijgen.
   Het is duidelijk, dat de eerste proeven met den aëroplane slechts kort konden duren. Laat ons vooreerst bescheiden zijn. Laat een luchtmachine maar eens één uur, of een half uur slechts werken met een snelheid van een 15-tal meter per secunde, dan zullen de gemaakte vorderingen reeds verbazend wezen; men zal dan zelfs kunnen zeggen, dat het vraagstuk geheel is opgelost. Na deze eerste schrede zullen spoedig de verbeteringen volgen, welke de ondervinding zal aanwijzen; de nieuwe motoren zullen het doel worden van onderzoekingen, die weldra vruchten zullen dragen en de menschheid zal uiteindelijk in het bezit komen van het machtigste werktuig, dat zij ooit bedacht heeft.

   Tot hiertoe onze schrijver Victor Tatin. We kunnen ons wel voorstellen, dat iemand, die zoovele jaren aan de oplossing van een vraagstuk niet geheel vruchteloos gewijd heeft, den moed niet opgeeft en de hoop blijft voeden, dat zoo al niet hij zelf, dan toch een opvolger het middel ter oplossing vinden zal; maar als we letten op de vele pogingen daartoe van de oudste tijden af door de vernuftigste geesten in het werk gesteld en dan de povere uitkomst aanschouwen, welke op den huidigen dag nog slechts verkregen is, dan kost het moeite om met den schrijver in te stemmen en te gelooven, dat het werkelijk éénmaal gelukken zal, het moeielijk vraagstuk langs dezen weg tot een praktische oplossing te brengen.

¹ De Pythagoreër Archytas van arente was een tijdgenoot van Plato. Volgens de sage zou hij door mechanische krachten een houten duif vleugels gegeven en haar levend gemaakt hebben.

↑