DIRIGIBILE

DIRIGIBILE (fr. dirigeable; sp. dirigible; ted. Luftschiff; ingl. airship)

È quel mezzo di navigazione aerea a sostentazione statica, capace - e in questo differisce dall'aerostato - di muoversi a volontà dei piloti, secondo una qualunque direzione, in grazia di un proprio apparato moto-propulsore e di superficie stabilizzatrici e di governo (v. aeronautica, I, p. 595 segg.). Dopo l'esperienza della guerra mondiale, e in seguito allo sviluppo dell'aeroplano, il dirigibile ha perduto quasi completamente la sua importanza militare, eccetto che per i paesi che grandi distese oceaniche separano da possibili avversarî. In America, per es., si ritengono ancora eventualmente utili in guerra le grosse unità. I viaggi del Graf zeppelin hanno poi aperto nuove possibilità all'aeronautica commerciale.

Statica e dinamica del dirigibile. - Salita statica. - La statica del dirigibile non è altro che la statica dell'aerostato (v. aerostatica). Come per questo, anche per il dirigibile la salita si ottiene con mezzi statici, cioè con successivi e opportuni getti di zavorra. Alla quota massima staticamente raggiungibile il peso dell'aeronave si riduce al minimo, cioè a P_m che è la somma del peso della macchina, dell'equipaggio minimo e dei consumi di riserva. Chiamando con δ_m la densità relativa dell'aria a tale quota, con D il dislocamento o volume della carena, con f₀ la forza ascensionale unitaria a quota zero (1, 1 kg. per mc. per l'idrogeno, 1,05 kg. per mc. per l'elio) risulta

che permette di dedurre la quota di tangenza statica.

Al dirigibile peraltro è consentita, entro certi limiti ristretti, la salita con mezzi dinamici mediante l'inclinazione della carena sul vento della velocità e l'azione dei piani orizzontali.

Per la stabilità è necessaria la compartimentazione dell'involucro con diaframmi interni trasversali che evitano i movimenti dell'idrogeno da poppa a prua o viceversa durante il beccheggio dell'aeronave.

Volo orizzontale. - La dinamica del dirigibile studia il comportamento dell'aeronave in moto rispetto all'aria e in relazione alle forze che la sollecitano. Consideriamo prima i regimi e poi le manovre che servono per passare da un regime all'altro.

Tra i moti di regime il più semplice è il moto rettilineo uniforme orizzontale, il cosiddetto volo orizzontale. Ammettiamo come verificato l'equilibrio statico del dirigibile: per il suo movimento orizzontale e a velocità costante v sarà necessario che la sua resistenza R venga equilibrata da una forza propulsiva T, generata da apposito apparato motopropulsore.

dove ρ è la densità dell'aria e c il coefficiente adimensionale di resistenza dell'aeronave, riferito non alla sezione maestra di carena ma alla grandezza D ²/₃, omogenea con una superficie ma che deriva dalla sua cubatura D. Questa è la caratteristica fondamentale di un dirigibile perché determina il carico sollevabile; perciò il confronto aerodinamico tra varie forme di carene va fatto non a parità di sezione maestra, ma di dislocamento.

La potenza motrice W, necessaria alla propulsione del dirigibile, espressa in cavalli, chiamando con η il rendimento delle eliche, risulta

Esprimendo la velocità in km./ora V = 3,6 v, si ottiene

La velocità massima V_max, se è W_max la potenza massima sviluppata dai motori, si ha facilmente:

Allo scopo di ottenere con una data potenza la massima velocità, caratteristica essenziale di ogni mezzo di trasporto, conviene, a parità di carico sollevato e quindi trasportato, rendere minima la cubatura, cioè adoperare gas a elevata forza ascensionale. Rimangono così scartati l'aria calda, il gas illuminante, il metano, e la scelta cade sull'idrogeno e subito dopo sull'elio. Allo stesso scopo conviene rendere massimo il rendimento delle eliche e minimo il coefficiente di resistenza.

Per rendere molto basso il valore di c bisogna non solo scegliere una forma di carena di buona penetrazione, ma evitare soprattutto gl'ingombri esterni che nei primi dirigibili facevano all'incirca raddoppiare il coefficiente c relativo alla carena nuda. Per questa ragione nei dirigibili moderni è evitato per quanto possibile l'ingombro delle lunghe sospensioni esterne, le gabbie che una volta costituivano gl'impennaggi, la forma non penetrante delle navicelle, ecc. La carena (che è poi l'aerostato) ha preso forma allungata cercando di avvicinarsi, per quanto è compatibile con le necessità costruttive, al solido di migliore penetrazione, e gli impennaggi si sono oggi ridotti a quattro piani cruciformi, analoghi alle pinne caudali dei pesci. La superficie dell'involucro conviene sia levigatissima, perché la resistenza di attrito superficiale rappresenta un'aliquota notevole della resistenza della carena. Per i migliori dirigibili rigidi il coefficiente di resistenza oscilla tra 0,021 e 0,023; per i buoni semirigidi, non piccoli, si possono avere valori superiori del 20% circa.

Tanto le reazioni aerodinamiche - se il dirigibile è animato da una certa velocità - quanto i carichi ripartiti longitudinalmente (navicelle, impennaggi, zavorra, combustibili, ecc.), ma necessariamente concentrati, le sovrapressioni interne del gas e le reazioni dell'aria sugli organi di governo, tendono ad alterare la forma della carena.

Nei dirigibili chiamati rigidi tali azioni deformanti vengono tutte contrastate da una carcassa rigida. Nei tipi flosci e semirigidi si rimedia in buona parte mantenendo opportunamente turgido l'involucro mediante la camera d'aria o di compensazione, nella quale o ventilatori mossi dai motori o valvole che utilizzano la pressione di rigurgito a prua durante la marcia, trasmettono alla camera del gas adiacente la sovrapressione necessaria per assicurare l'indeformabilità. È questa la funzione principale della camera d'aria nel dirigibile.

Tornando all'esame dell'equazione della potenza necessaria si vede che questa, per una data aeronave e a pari velocità, è tanto minore quanto maggiore è il rendimento delle eliche e minore il coefficiente c; quindi un miglioramento nella forma e nella propulsione consente, a parità di altre considerazioni, maggiori velocità o una minore potenza alla stessa velocità, minori consumi di combustibile e lubrificante, e quindi sensibili guadagni nel carico utile ed economia dell'esercizio. È possibile, come per l'aeroplano (v. aeronautica), il tracciamento della curva della potenza necessaria al volo orizzontale in funzione della velocità (fig.1): la curva è un ramo di parabola cubica passante per l'origine perché la potenza necessaria all'avanzamento per un dato dirigibile cresce presso a poco proporzionalmente al cubo della velocità.

La velocità massima si ottiene graficamente intersecando tale curva coo quella della potenza disponibile, relativa al propulsore, che si traccia come per l'aeroplano (v. aerotecnica). Si usa talvolta, allo scop0 d'istituire utili comparazioni, considerare la potenza specifica, ossia

potenza richiesta per ogni unità di peso sollevata, indicando sempre con F la forza ascensionale cioè f-D. Dalla (1) si ottiene:

La potenza specifica cresce dunque col cubo circa delle velocità ma in ragione diversa della radice cubica del dislocamento.

Gli aumenti di velocità impongono quindi gravosi aumenti di potenza, ma vengono in compenso facilitati dall'aumento della cubatura.

Con motori ordinarî la quota ha poca influenza sulla velocità del dirigibile, perché nell'ipotesi semplificativa che la potenza dei motori diminuisca proporzionalmente alla densità relativa dell'aria, la velocità resterebbe invariata con la quota: i motori normali in generale risentono una diminuzione di potenza con legge un po' più rapida di quella ammessa, e allora le velocità dovrebbero lievemente abbassarsi con l'aumentare della quota.

Se i motori invece fossero speciali (sovralimentati, ecc.) le velocità crescerebbero con la quota.

Indicando con μ il coefficiente di riduzione della potenza motrice si ha la velocità in quota

Per il dirigibile può essere considerato il moto retrogrado, che praticamente si realizza qualche volta in determinate manovre. La curva delle potenze necessarie al volo potrebbe in tale ipotesi essere completata con un altro ramo relativo a tale moto; manca però ogni stabilità di rotta e la ricerca ha solo interesse di curiosità scientifica.

Autonomia del dirigibile. - Una delle caratteristiche più salienti e delle qualità più preziose delle moderne grandi aeronavi è la loro elevata autonomia; è quindi opportuno un cenno sulla sua determinazione.

Ammettiamo che la velocità resti costante in navigazione e che invariata resti anche la potenza motrice, supponendo perciò che si mantenga sempre alla stessa quota. In realtà questo non si verifica in ogni caso perché per il consumo di combustibile e di lubrificante il dirigibile si alleggerisce continuamente e perciò o deve lasciare sfuggire del gas per mantenere sempre soddisfatta la condizione di equilibrio statico alla stessa quota, o deve sollevarsi, e anche in tal caso se l'involucro è pieno deve essere smaltito del gas a causa della sua dilatazione.

Si è cercato di eliminare questo dispendio di gas con varî dispositivi intesi a mantenere invariato il peso dell'aeronave durante la navigazione, nonostante il consumo per il funzionamento dei motori. Il Crocco propose il ricupero della zavorra mediante la condensazione del vapor d'acqua dai gas di scarico dei motori: gli Americani hanno già installato dei ricuperatori di zavorra di questo tipo sul loro Los Angeles con risultati soddisfacenti. I Tedeschi invece sono ricorsi all'impiego di un combustibile gassoso, il blaugas, che, pesando all'incirca quanto l'aria, non apporta alleggerimenti col suo consumo e permette la navigazione a quota costante. Con l'uso di questo combustibile diventano accettabili le ipotesi di cui sopra.

Chiamando allora con P e q rispettivamente il peso in kg. e il consumo specifico in kg. per cav./ora di combustibile e di lubrificante, risulta la durata del viaggio in ore

e la lunghezza del percorso in km.

sostituendo a W la nota espressione in funzione della velocità (1) e semplificando si ha finalmente

Se ne deduce che l'autonomia del dirigibile può accrescersi teoricamente quanto si vuole riducendo la velocità di marcia: diciamo teoricamente, perché in pratica non si potrà scendere al di sotto di determinati valori della velocità, sia per superare immancabili venti contrarî, sia perché il consumo specifico dei motori cresce quando la potenza scende sotto certi limiti. Comunque, il dirigibile si comporta in modo diverso dall'aeroplano, per il quale esiste una determinata velocità, la cosiddetta velocità economica, variabile col carico; questo va diminuendo progressivamente man mano che si consuma il combustibile e consente la massima autonomia.

L'autonomia può essere accresciuta migliorando la forma (coefficiente c) e la propulsione (rendimento η), riducendo il consumo specifico q dei motori e accrescendo il carico P trasportabile di combustibile. In relazione a quest'ultimo elemento va notato come convenga all'uopo aumentare le dimensioni del dirigibile; infatti, entro certi limiti dai quali siamo ancora oggi lontani, col crescere della cubatura diminuisce la percentuale corrispondente al peso morto dell'aeronave: ma anche se questa restasse invariata, P crescerebbe proporzionalmente al dislocamento D e quindi l'autonomia crescerebbe secondo D¹/₃ come risulta dalla (2). È questa una delle ragioni che giustifica la spiccata tendenza odierna verso le grandi cubature.

È superfluo notare come tutto quanto si è detto si riferisca alle condizioni ideali di atmosfera calma. Il vento contrario teso riduce l'autonomia nella proporzione rappresentata dal rapporto fra la velocità effettiva del dirigibile rispetto al suolo e la velocità relativa rispetto all'aria circostante; il vento favorevole l'accresce.

Organi per la stabilità e le manovre. - Per assicurare la stabilità longitudinale e di via si adoperano gl'impennaggi, cioè dei piani sistemati opportunamente a poppa, analogamente a quanto si pratica per gli aeroplani (v. aerotecnica). Le manovre dinamiche consistono in variazioni dell'inclinazione sull'orizzonte dell'asse longitudinale dell'aeronave oppure in una variazione della sua orientazione per compiere una virata. Per poter effettuare il primo gruppo di manovre si rende mobile un parte dell'impennaggio orizzontale, chiamata timone di profondità, che inclinata opportunamente sulla direzione del moto genera un momento di rotazione nel piano verticale. Per il secondo gruppo di manovre si rende mobile una parte dell'impennaggio verticale (timone di direzione), con cui è possibile generare un momento di rotazione nel piano orizzontale, analogo a quanto si pratica nelle comuni imbarcazioni.

Per gl'impennaggi nei primi tempi furono adoperate le forme più bizzarre: tasche, scatole, coni di stoffa, ecc. Più tardi ci si fermò al tipo a gabbia che si può riscontrare su tutti i vecchi dirigibili italiani e tedeschi. Oggi sono universalmente adoperati gl'impennaggi cruciformi, studiati per la prima volta in Italia nel 1913. Essi sono simili alle pinne caudali dei pesci o alla coda degli uccelli, associati e disposti in 2 piani normali: in questo caso, come in tanti altri, le forme più semplici sono venute per ultime.

Coefficienti caratteristici. - Per qualificare la bontà d'un dirigibile si adoperano alcuni coefficienti caratteristici. I più comuni sono il coefficiente di utilizzazione (statica) e il coefficiente di penetrazione. Il primo è il rapporto fra il carico utile e la forza ascensionale totale: il carico utile è la differenza fra la forza ascensionale totale e il peso a vuoto P_v del dirigibile; quindi

Questo coefficiente sarebbe influenzato attraverso f₀ dalla natura del gas adoperato per la sostentazione; si è proposto di supporre in ogni caso f₀ = 1 kg./mc., che si discosta poco dalla forza ascensionale dell'idrogeno e dell'elio e di adottare l'espressione semplificata:

Questo coefficiente è indice della leggerezza della costruzione; più esso è alto e più grande risulta il carico che può trasportare il dirigibile e più elevata la massima quota statica raggiungibile. Esso cresce con la cubatura; cioè le grandi aeronavi risultano relativamente più leggiere. Le migliori oggi possono trasportare come carico utile anche più del 40% della loro forza ascensionale totale. Il coefficiente di penetrazione invece è

e per la (1) risulta uguale a

dipende dunque dalla forma aerodinamica (c) e dal rendimento complessivo della propulsione (η). A seconda dei dislocamenti e dei tipi, i migliori valori di K oscillano tra 1 × 10⁶ e 1,8 × 10⁶. Non bisogna dare un valore assoluto a questo coefficiente specialmente per gli errori inerenti alla non facile misura della velocità, la quale compare al cubo nell'espressione.

Le costruzioni più interessanti. - Dirigibili flosci. - Una classificazione scolastica dei dirigibili è in flosci, semirigidi e rigidi a seconda del sistema adoperato per assicurare l'indeformabilità della carena. Nel tipo floscio l'indeformabilità è assicurata dalla pressione del gas contenuto nel suo interno, pressione a sua volta mantenuta soffiando dell'aria nella camera di compensazione o mediante una manica o presa d'aria che sbocca contro la scia della elica o sulla prua del dirigibile, ovvero mediante un apposito compressore o ventilatore: opportune valvole automatiche impediscono che la pressione oltrepassi limiti pericolosi per la resistenza dell'involucro. Altre valvole comandate o le stesse rese comandabili servono a compiere la manovre statiche.

Sotto l'aspetto costruttivo la camera di compensazione, esistente anche nel tipo semirigido, può assumere diverse forme. Può costituire un'intercapedine tra l'involucro contenente il gas e un altro involucro esterno (tipo Forlanini) e allora si dice perimetrale; può esser localizzata in basso, lungo il ventre della carena del dirigibile, e formata da un abbondante diaframma longitudinale che costituisce il cielo di ballonet, dividendo così in 2 camere l'interno della carena (palloncino compensatore longitudinale: v. i tipi militari italiani), infine può anche essere trasversale (tipo Usuelli). Tale camera è sovente diaframmata. La prua, dove si hanno le massime pressioni e depressioni dovute al moto relativo, è irrigidita con un'armatura a raggiera come le stecche di un ombrello (irrigidimento di prua a stecche). Gl'involucri sono di tessuto di cotone, impermeabilizzati mediante strati di caucciù o di vernice, i cosiddetti tessuti gommati, semplici, doppî, tripli, ecc. Questi tessuti sono facilmente deteriorabili sotto l'azione concomitante del calore, della luce e dell'umidità e vengono perciò verniciati in giallo, colore antiattinico, o meglio ancora alluminati. La seta, usata una volta perché più resistente, è stata oggi abbandonata essendo troppo costosa.

Nei dirigibili flosci tutti i carichi sono contenuti in una navicella sospesa alla carena, detta anche fuso aerostatico. La sospensione, nella forma più semplice e più antica, è costituita da un sistema di funi fissate lungo una o più linee meridiane della carena esternamente e tangenzialmente a essa (sospensione tangenziale o esterna). Le funi possono anche partire da diaframmi longitudinali disposti in piani secanti nell'interno della carena (sospensione radiale o interna). È il sistema adoperato nei semirigidi quasi sempre in unione all'altro: è meno facilmente ispezionabile ma permette di ridurre le resistenze all'avanzamento dovute alla sospensione.

Le funi si collegano a una fascia cucita all'involucro con dei piè d'oca, più razionalmente con delle parabole, o con altri sistemi. Si ha infine la sospensione per appoggio quando l'involucro è avvolto da una rete alla quale trasmette appoggiandosi la spinta aerostatica: è usata negli sferici e per i palloncini a gas nei rigidi.

La navicella in alcuni vecchi tipi era costituita da una fusoliera del tipo di quelle usate per gli aeroplani; nei dirigibili destinati ad ammarare aveva forma d'imbarcazione o portava organi di galleggiamento. Essa conteneva l'apparato motopropulsore, cioè un motore a scoppio azionante un'elica e tutti gli accessorî relativi; nei tipi a fusoliera (fig. 2) l'elica era traente, mentre oggi è sempre più convenientemente sistemata a poppa della navicella. Quando si hanno due motori, essi sono portati in sbalzo ai lati della navicella da due braccia. I tipi flosci caratteristici erano il Parseval, fusiforme, sviluppato in Germania, l'Astra-Torrès, trilobato, sorto in Francia: derivati dal Parseval sono gli Zodiac francesi, gli americani tra i quali i più moderni, RE-i e TF-1, gonfiati a elio, e alcuni inglesi, ad es. il recente A. D. 1 (fig. 2).

L'Astra-Torrès (fig. 3) aveva l'involucro formato da tre lobi longitudinali A, limitati internamente da tre diaframmi piani B, sempre tesi e perciò fatti semplicemente di tessuto di lino; ne risultavano una maggiore indeformabilità e robustezza della carena per la forma trilobata, e una diminuzione delle resistenze aerodinamiche, essendo la sospensione in gran parte interna lungo i due diaframmi inclinati. In Francia ne furono costruiti diversi e qualcuno anche in Inghilterra. Oggi però il tipo è abbandonato.

In Italia vennero costruiti sui piani e a spese di Nico Piccoli due piccoli flosci, l'Ausonia (nel 1909) e l'Ausonia bis (nel 1910); furono dei tipi a navicella lunga, sulla quale erano sistemati i timoni e l'unico motore; la carena, di forma cilindrica e con le estremità a punta, aveva allungamento prossimo a 5. Il primo era di 1800 mc. e aveva un motore SPA di 40 cav.; il secondo, più piccolo (1500 mc.) e meno allungato, con un motore SPA di 55 cav., compì felicemente nel 1911 un viaggio di 316 km. Andrebbero citati anche i tipi Usuelli, ma alcune loro caratteristiche comuni con i semirigidi li fanno piuttosto ascrivere a una categoria intermedia fra questi ultimi e i flosci. Per le piccolissime cubature il tipo floscio è preferibile per il costo modesto e la maggior facilità di trasporto, montaggio e smontaggio. Non conviene però oltrepassare cubature di qualche migliaio di mc. perché la conservazione della forma richiederebbe pressioni interne elevate non conciliabili con la resistenza dei tessuti o col loro peso; più conveniente appare per cubature superiori il tipo semirigido. Quest'ultimo sistema si è molto sviluppato in Italia ed è stato applicato con successo oltre che nel campo delle medie e piccole cubature anche per le piccolissime (fino a 1000 mc.), di solito riservate al sistema floscio.

Dirigibili semirigidi. - Nel tipo semirigido l'indeformabilità della carena è assicurata da un'apposita travatura reticolare; in misura minore vi concorre l'involucro, specie quando le azioni deformanti sono dinamiche. Perciò anche per grandi cubature sono sufficienti piccole sovrapressioni interne, con conseguenti modeste tensioni nel tessuto dell'involucro e relativa leggerezza di esso.

Quelli a trave separata dal fuso, costituenti piuttosto una categoria intermedia tra i flosci e i semirigidi, non presentano pregi salienti sia dal punto di vista aerodinamico sia da quello costruttivo. Sono ormai sorpassati e abbandonati. A tale tipo appartennero gli Usuelli e tra i meno recenti il France del Renard, i varî Santos Dumont da esso derivati e l'Italia di Almerico da Schio (il primo dirigibile costruito in Italia).

Più moderni e più perfetti sono quelli a trave aderente al fuso: tale trave può essere rigida o snodata. Le prime realizzazioni della trave rigida si ebbero nei Lebaudy, nei Forlanini e nei tipi N. A trave snodata o meglio a struttura funicolare inferiore furono invece i primi dirigibili militari italiani, i P, gli M (fig. 4) e tutti gli altri tipi derivati fino agli S. C. A. e ai P. M. In questi la vera armatura resistente è costituita dalla trave snodata, dalle funi di sospensione della navicella e da quest'ultima, onde la loro denominazione. Tale struttura, ideata dal Crocco, ha il pregio di una sufficiente semplicità costruttiva, di una deformabilità relativamente notevole sotto azioni dinamiche violente (raffiche, atterraggio brusco, ecc.), e quello non indifferente di prestarsi a una sicura indagine analitica degli sforzi nei singoli elementi resistenti. Presenta qualche svantaggio nei riguardi della finezza dell'aeronave e non conviene nel caso di grandi dislocamenti a causa del notevole ingombro della lunga sospensione. Cede allora il posto alla struttura a trave rigida, benché il Crocco avesse ideato anche un tipo a struttura funicolare superiore (dirigibile T 120) per ovviare a questi inconvenienti. La trave snodata era laminare o a foglia, cioè costituita da una serie di elementi longitudinali (travetti A) collegati da elementi trasversali (puntoni B) con controventi C in cavetti d'acciaio (fig. 4); questa specie di lamina aderiva all'involucro lungo il fuso ventrale, sposandone il profilo longitudinale (D, funi di sospensione; E, involucro).

Il travetto Crocco (fig. 5), elemento fondamentale dell'armatura metallica, in questi, come in tutti gli altri tipi militari italiani, consta di tre correnti C in tubi d'acciaio dolce riuniti da un traliccio E, costituito da tubi più piccoli ripiegati a zig-zag e collegati ai correnti mediante legatura in filo di ferro stagnato e susseguente stagnatura. Le articolazioni dei travetti e dei puntoni sono costituite da speciali snodi sferici (fig. 6).

Fra gli altri tipi posteriori, dovuti in gran parte direttamente al Crocco, o derivati dal sistema costruttivo di lui, vediamo sostituita alla trave snodata una trave rigida, come aveva fatto il Forlanini già nel suo primo dirigibile. Non è più indispensabile la lunga sospensione funicolare; la navicella può essere collegata direttamente alla trave; così diminuiscono l'ingombro verticale del dirigibile e l'altezza dell'hangar destinato a contenerlo, viene aumentata la finezza e riescono più facili le manovre a terra con vento di fianco.

Allo svantaggio nei riguardi della robustezza, di avere il carico concentrato nella zona della navicella, si ovvia distribuendo la zavorra, il combustibile, le bombe, le amache per l'equipaggio, ecc., lungo la trave; il carico di navicella, che risulta notevole in aeronavi civili, si può anche esso in certo modo distribuire ricorrendo a navicelle molto allungate e affinate, che seguono il profilo longitudinale della carena.

Secondo la stessa tendenza anche i motori sono distribuiti lungo la trave; vengono cioè sospese a questa le varie navicelle motrici, perfettamente carenate, generalmente con elica poppiera, sufficientemente lontane dall'involucro per sicurezza contro i pericoli d'incendio e per il più conveniente funzionamento degli attuali propulsori.

Diverse innovazioni razionali presentò il grande T34 costruito nel 1920 in Italia da Crocco, Usuelli, Prassone e Nobile e venduto agli Stati Uniti. Il tipo successivo, ulteriormente perfezionato, fu l'N 1 di 18.500 mc. In questo la trave è prismatica a sezione triangolare disposta con uno spigolo in basso; le due facce laterali formano un diedro molto aperto, si raccordano all'involucro e vengono poi ricoperte dalle cosiddette gualdrappe; gli elementi della trave sono i soliti travetti in tubi d'acciaio. La cabina, disposta avanti per ragione di visibilità, costituisce un'espansione della trave che in corrispondenza ad essa diventa trapezoidale. Dalla cabina si accede a un corridoio che corre da poppa a prua internamente alla trave, il corridoio di chiglia, lungo il quale è disposta una parte del carico. Alla trave inoltre sono sospese tre navicelle motrici, due laterali e una centrale, a cui si accede dal corridoio di chiglia. Infine la trave s'innesta anteriormente all'irrigidimento di prua a doppia cupola (figura 7) e a poppa a un irrigidimento di poppa. La forma di questo dirigibile è stata molto curata; a bassa quota esso ha raggiunto una velocità di 110 km./h. e la razionale disposizione dei carichi gli ha consentito un carico utile del 47% della forza ascensionale totale (ci riferiamo al tipo alleggerito della nota spedizione polare).

Di costruzione più recente fu il tipo sperimentale Mr., di circa 1000 mc., il più piccolo semirigido costruito.

Tra i primi e maggiori maestri di questa scuola va ricordato, insieme col Crocco, il Forlanini, il quale a capo della società "Leonardo da Vinci" iniziò le sue geniali costruzioni dal 1906. Al dirigibile F 1 che compì la sua prima ascensione tre anni dopo, ne seguirono altri fino all'F 6 di 13.800 mc., che partecipò con successo alla guerra mondiale. L'attività aeronautica di questa società cessò dopo la guerra.

Un carattere specialissimo dei dirigibili Forlanini era la camera di compensazione perimetrale costituita dall'intercapedine tra due involucri (fig. 8). L'involucro esterno, in seta verniciata a semplice tenuta d'aria, risultava molto leggiero, e assumendosi le sollecitazioni dinamiche esterne permetteva anche l'alleggerimento dell'involucro a gas, che nello stesso tempo rimaneva protetto dall'azione degli agenti atmosferici. Risultava anche limitato l'inquinamento e quindi diminuito il consumo di gas. L'involucro interno a gas, di seta doppia gommata e verniciata, era diaframmato trasversalmente e longitudinalmente mediante setti longitudinali non impermeabili a raggiera; essi, in corrispondenza all'asse dell'aeronave, si riunivano in una robusta fascia di sospensione, sulla quale si scaricavano le azioni statiche del gas e le azioni dinamiche esterne del vento. A questa fascia era sospesa la trave con una serie di piccole parabole e di funi molto inclinate.

Pregi indiscutibili di questo caratteristico sistema di sospensione erano il grande frazionamento della massa gassosa, che ne impediva la fluttuazione, la conservazione perfetta della forma, e una notevole robustezza del complesso; a questi vantaggi va contrapposta la maggiore complicazione costruttiva e un aggravio di peso.

Dirigibili rigidi. - Il dirigibile a carena rigida è nato in Germania e ha avuto colà un grande sviluppo per opera delle due famose case costruttrici Zeppelin e Schütte-Lanz. Nel 1913, per promuovere la tecnica del rigido che all'estero aveva già ottenuto notevoli successi, fu decisa anche in Italia la costruzione di un grande dirigibile di tale sistema. Il Crocco nel 1914 aveva già ultimato il progetto accurato di questa aeronave, il G di 40.000 mc., e vi aveva introdotte molte geniali innovazioni specialmente negl'impennaggi, nelle navicelle motrici e nella struttura della carcassa. La guerra impedì l'attuazione di questo progetto e arrestò in Italia il sorgere di questo nuovo tipo, preceduto giá da una messe promettente di studî e ricerche sperimentali dovute al Crocco e ai suoi collaboratori.

Nel rigido la forma è mantenuta da un'armatura generalmente metallica che avvolge completamente l'insieme delle camere del gas e dell'aria. Quest'armatura è una trave poligonale restringentesi a poppa e a prua in modo da darvi luogo a due cupole ogivali, la prima appuntita e l'altra arrotondata. Gli elementi principali di essa sono le centine o anelli trasversali a forma di poligoni regolari di molti lati, le quali ne costituiscono le sezioni secondo i paralleli, e i correnti longitudinali, disposti secondo i varî meridiani, che collegano i vertici delle centine e formano le nervature longitudinali dell'ossatura. Alcune di queste centine, chiamate principali, vengono irrigidite generalmente con fili che ne connettono i vertici; le facce determinate dai correnti longitudinali e dai lati degli anelli trasversali sono rese anch'esse indeformabili mediante diagonalatura. Oggi però vengono seguiti anche altri sistemi per irrigidire le centine. Comunemente anche i punti medî dei lati delle centine sono collegati da travetti, costituenti i correnti longitudinali secondari.

Ne risulta un grande guscio reticolare suddiviso dalle centine principali in tanti scompartimenti o cellule, sulle cui pareti sono tese reti che servono di appoggio internamente ai palloni del gas, alloggiati in ciascuna cellula, ed esternamente all'involucro di protezione del dirigibile. Questo rivestimento esterno di stoffa, ricoperta da speciali vernici che ne rendono levigata la superficie e impediscono l'assorbimento di umidità da parte del tessuto, causa di appesantimento e di deterioramento, ha il compito di ridurre le resistenze di attrito e di forma nonché quello di resistere alle azioni dinamiche del vento. Gl'involucri dei palloni interni devono presentare essenzialmente la dote dell'impermeabilità per rendere minime le fughe e l'inquinamento del gas che contengono.

Generalmente la carena in corrispondenza del fuso ventrale presenta una grande costola d'irrigidimento, la trave di chiglia, rassomigliante a quella dei semirigidi, destinata alla comunicazione; su essa si distribuiscono, per quanto è possibile, i varî carichi. Aderente a essa si ha verso prua la cabina comando e passeggeri, ovvero solamente una piccola cabina di comando, nel qual caso i passeggeri sono sistemati in due o più piani entro la carena. Le navicelle motrici centrali e laterali vengono sospese rigidamente all'armatura e distribuite longitudinalmente lungo la zona ventrale del dirigibile. Gl'impennaggi sono portati in sbalzo dalla carcassa nella zona poppiera.

Come si è già accennato, non esiste in questo tipo una vera e propria camera di compensazione e mancano quindi i dispositivi per mantenerla in pressione: funge da camera perimetrale l'intercapedine tra l'involucro esterno e i palloni del gas, messa in comunicazione con l'ambiente esterno mediante apposite aperture.

Pregi indiscutibili di tale tipo sono le eccellenti qualità aerodinamiche e la possibilità di realizzazione di cubature grandissime con conseguente aumento della percentuale di carico utile; si contrappongono gli svantaggi seguenti: costo elevato, difficoltà notevole di montaggio e di trasporto, non grande resistenza alle sollecitazioni locali e peso proprio eccessivo per le medie cubature.

I dirigibili zeppelin. - Nel 1900 il conte Zeppelin costruì il primo dirigibile rigido, l'L. Z.1, di 11.300 mc.; più tardi, per opera di questo grande pioniere, sorse la società omonima, la cui attività veramente notevole si compendia nella costruzione di oltre 120 aeronavi (di cui 90 durante la guerra mondiale). Dopo alcuni anni di sosta forzata, durante i quali però non languirono gli studî e le ricerche, ad onta di alcuni scoraggianti disastri e delle conquiste sempre più salde del "più pesante", da questo grande stabilimento sono sorte recentemente le ultime due grandi aeronavi L. Z. 126 e L. z. 127. Questi dirigibili, il Los Angeles e il Graf Zeppelin, hanno rispettivamente la cubatura di 70.000 mc. e 105.000 mc. Il confronto delle loro caratteristiche dimostra il progresso compiuto in circa trent'anni dalla tecnica dirigibilistica tedesca. Esso è dovuto soprattutto al perfezionamento accurato della forma della carena, delle navicelle, degl'impennaggi e alla loro più acconcia sistemazione, poi al miglioramento dell'impianto e dei gruppi motore per la propulsione, infine ai continui perfezionamenti della struttura, sia per la scelta più opportuna del materiale, sia per lo studio più razionale delle forme costruttive dell'armatura in relazione alla crescenti esigenze di sicurezza.

Come si è già accennato, sull'L. Z. 127 il problema della costanza del peso del dirigibile in navigazione è stato risolto adoperando come combustibile il blaugas; però i motori possono funzionare indifferentemente a gas o a benzolo, del quale si porta a bordo una piccola riserva che potrebbe eccezionalmente servire anche come zavorra.

Questo gas, dovuto ai lavori del Lempertz e del Blau e chiamato perciò blaugas, sembra che contenga il 40% d'idrocarburi saturi e il 60% d'idrocarburi non saturi; è un po' più leggiero dell'aria e quindi ha una lieve forza ascensionale a 0,120 kg./mc. a 0° e 760 mm. In Germania lo si prepara industrialmente e viene a costare all'incirca quanto il benzolo. Ha un potere calorifico del 25% circa superiore a quello della benzina: offre quindi il non trascurabile vantaggio accessorio di aumentare l'autonomia dell'aeronave per un dato carico commerciale o questo ultimo per un determinato percorso. Sul Graf Zeppelin i palloncini del blaugas sono in numero di 12 e occupano la parte inferiore dei 12 scompartimenti mediani della carena. Sono in tessuto pergamenato, non portano valvole e comunicano solamente con un collettore che serve contemporaneamente al loro riempimento e all'alimentazione dei motori: questa è ottenuta per semplice aspirazione.

Non vanno infine taciuti altri vantaggi secondarî di tale sistema: la riduzione degli sforzi statiei nell'armatura in seguito alla soppressione quasi completa del carico di combustibile, la diminuzione delle fughe e dell'inquinamento dell'idrogeno per la minore quantità che di esso esiste a bordo (70.000 mc. nell'L. Z. 127, della cubatura di 105.000 mc.).

Gli Americani sul Los Angeles hanno invece installato i ricuperatori di zavorra a condensazione dei gas di scarico dei motori; pare però che si sia riscontrato un non trascurabile aumento di resistenza all'avanzamento oltre al maggior peso e alla maggiore complicazione costruttiva. Sembra quindi più conveniente il sistema tedesco. Non manca anche chi preconizza un sistema misto, cioè di combustibili gassosi insieme con ricuperatori di-zavorra.

Per quanto riguarda la parte costruttiva, notiamo che negli Zeppelin si hanno più elementi sostentatori, costituiti dai palloncini alloggiati in ciascun scompartimento della carcassa, in numero variabile da 10 a 20, del volume di alcune migliaia di metri cubi ognuno. Gl'involucri, in tessuto pergamenato, trasmettono le azioni statiche alla carcassa attraverso una doppia rete tesa lungo le pareti degli scompartimenti, più fitta la prima in funicelle di cotone e a maglie di una ventina di centimetri di lato, in fili metallici la seconda. Il materiale metallico adoperato per gli elementi dell'armatura fu dapprima una lega di zinco-alluminio, oggi è invece il duralluminio, continuamente migliorato nelle sue qualità meccaniche. I travetti hanno generalmente forma prismatica triangolare con gli spigoli costituiti da cantonali e le facce da tralicci in elementi di lamiera stampati; i collegamenti sono fatti con chiodi di duralluminio (fig. 9). I travetti poi sono collegati tra loro rigidamente, mediante piastre o cantonali chiodati. Le centine sono costituite da una serie di travetti disposti secondo i lati di poligoni regolari. Il contorno d'ogni centina principale (fig. 10) è costituito generalmente da traviarmate con contafisso, che nelle ultime aeronavi hanno preso la forma di losanghe molto allungate. Dai vertici di articolazione delle successive travi armate partono una serie di fili, alcuni radiali e altri di collegamento diretto tra i vertici stessi: Le centine secondarie non sono diagonalate, hanno il contorno costituito da semplici travetti e non sono fornite di puntoni di collegamento con la trave di chiglia: l'area racchiusa nel loro perimetro resta così completamente libera e può essere interamente occupata dal corrispondente palloncino.

È bene rilevare ancora che in America si è iniziata la costruzione di due dirigibili militari tipo Zeppelin: lo Z. R. S. 4 e lo Z. R. S. 5 del dislocamento di circa 184.000 mc. Gonfiati a elio, essi dovranno sollevare un carico utile di 84 tonn. e realizzare una velocità massima di 135 km./h., ottenuta con otto motori della potenza complessiva di 4500 cav., contenuti nella carena e azionanti, mediante alberi di trasmissione, eliche portate all'esterno da appositi sostegni. Un hangar per 5 aeroplani di scorta sarà contenuto nell'aeronave; questi, attraverso una porta ricavata sul pavimento saranno calati e lanciati e poi ripresi mediante apposito sistema di agganciamento già sperimentato sul Los Angeles.

I dirigibili Schütte-Lanz. - L'attività di questa casa costruttrice durò dal 1911 alla fine della guerra mondiale. Gli ultimi esemplari non risultano molto differenti nelle linee generali dagli Zeppelin più recenti; notevoli invece sono le differenze dai primi tipi. Va rilevato che nei primi Schütte-Lanz si vedono già realizzati molti concetti e procedimenti costruttivi che furono adottati poi sugli Zeppelin ed ebbero piena sanzione dall'esperienza.

Nonostante le loro ottime qualità di forma, la razionale disposizione dell'impianto di propulsione, le perfette e complete installazioni di bordo, questi dirigibili non ebbero fortuna: ciò va imputato alla scelta poco felice del materiale. Infatti l'armatura, simile a quella degli Zeppelin, era realizzata con travetti reticolari di legno, costituiti da listelli e da fogli di compensato con fori di alleggerimento, uniti a incastro e incollati: i travetti erano poi collegati tra loro, con larghe piastre di lamiera chiodate, portanti anche gli attacchi per i fili di controventamento. La struttura, completamente in legno sottile, s'impregnava facilmente di umidità e si appesantiva notevolmente. L'umidità produceva talvolta scollamenti parziali, contorcimenti, e più rilevanti erano le deformazioni elastiche subite dalla carcassa di tal materiale. In conclusioue, l'appesantimento e le deformazioni della struttura facevano perdere quasi tutti i vantaggi relativi alla forma e alla propulsione.

I rigidi inglesi. - Le prime costruzioni inglesi di dirigibili non differiscono da quelle tedesche già esaminate. Speciale menzione invece meritano le recenti realizzazioni, l'R 101 e l'R 100, che se ne sono allontanati in varî punti. Si tratta dei più grandi dirigibili finora costruiti, rispettivamente di 141.600 mc. e 148.600 mc.; caratteristico il loro piccolo allungamento (rapporto fra lunghezza e diametro) prossimo a 5.5. Inoltre, allo scopo di ridurre le resistenze, sono stati collocati, completamente dentro la carena, anche i locali di servizio per i passeggeri, distribuiti in più piani e forniti di tutte le comodità, mentre è rimasta sporgente soltanto una piccola navicella di comando, raccordata accuratamente alla carena.

Sull'R 101, andato poi distrutto con quasi tutto l'equipaggio, erano installati motori speciali Beardmore a olio pesante, più economici nell'esercizio per il minor costo e il minor consumo di combustibile; benché fossero risultati notevolmente pesanti, pure questi consentivano un aumento di autonomia o di carico commerciale: consumavano infatti il 30% in meno degli equivalenti motori a benzina. Caratteristica di questa aeronave è la struttura. Vi si notano solamente 16 centine principali, collegate nei vertici da 15 travi longitudinali. Mancano centine secondarie, ma esistono invece 15 travi longitudinali secondarie intermedie; manca pure una vera e propria trave di chiglia destinata a contenere i carichi, i quali sono sospesi direttamente alle centine. La centina è costituita da una trave reticolare prismatica a sezione triangolare piegata a foggia di anello poligonale di 15 lati (fig. 11). Le varie facce di questa centina a sezione triangolare vengono diagonalate mediante fili d'acciaio; mancano invece le solite raggiere che nei tipi tedeschi impediscono l'ovalizzazione della centina (fig. 12). Nel nuovo tipo inglese risulta dunque completamente sgombra la sezione trasversale della carcassa e vengono evitati gli sforzi derivanti negli anelli trasversali dall'eventuale sgonfiamento di qualche pallone a gas e dalle conseguenti tensioni nei fili di controventatura delle centine tipo tedesco. Così dovrebbero essere anche le centine dei nuovi rigidi americani, dei quali si è già fatto cenno.

Nella costruzione del travetto elementare, rimasto sempre a forma di prisma triangolare, al profilo a Usi è sostituito il tubo. Completamente in tubi d'acciaio - oltre le crociere in filo - sono le travi longitudinali e le costole longitudinali delle centine già citate.

Nell'R. 100 (fig. 13), per quanto riguarda le caratteristiche costruttive, ci si avvicina di più alla tecnica tedesca. In tutto simili a quelli degli Zeppelin sono i 15 palloni a gas e il loro sistema di sospensione per appoggio su rete metallica.

La carcassa è costituita da 15 centine trasversali collegati nei loro vertici da 16 travi longitudinali; inoltre, al posto del vecchio cavo, esiste una trave assiale corrente da prua a poppa, che attraversa ciascun pallone e verso la coda collega le ultime centine cruciformi per il sostegno degl'impennaggi. Le centine sono diagonalate secondo il sistema usuale. I travetti elementari sono triangolari, ma gli spigoli di essi sono costituiti da tubi speciali, ricavati da lamiera di duralluminio avvolta a elica e chiodata ai bordi.

Sono molto comode le installazioni per i passeggeri, con saloni da pranzo, da trattenimento, passeggiate con ampie finestre per la vista del panorama, cabine letto simili a quelle dei piroscafi, cucina elettrica, illuminazione e riscaldamento elettrico.

Dirigibili completamente metallici. - La prima idea di un dirigibile completamente metallico si può far risalire al padre Lana, ma la prima realizzazione pratica si ebbe nel 1897 per opera dello Schwartz. Il suo dirigibile con involucro di lamiera d'alluminio volò effettivamente ma s'infranse nella prima ascensione per imperfezioni nell'impianto motore e nei sistemi di manovra e governo.

In America sono stati recentemente costruiti due tipi di dirigibili sperimentali a involucro metallico, che dovrebbero superare le altre costruzioni classiche per la maggiore resistenza alle intemperie, la quasi perfetta impermeabilità dell'involucro e il minor peso, a parità di robustezza. Un primo tipo dovuto all'Upson, lo Z. M. C. 2 è di circa 5800 mc. L'involucro è costituito da sottili fogli di alclad (duralluminio ricoperto da uno strato di alluminio contro le corrosioni), uniti tra loro da triplice ribaditura, che insieme con speciale verniciatura assicura l'impermeabilità delle giunzioni. All'interno sull'involucro sono chiodate a guisa di costole d'irrigidimento delle travi longitudinali e trasversali. Le più piccole sono a V con angoli smussati e con larghi fori di alleggerimento, le più grandi invece sono a traliccio (fig. 14). Nel piano delle costole trasversali esistono dei fili di diagonalatura analogamente a quanto si pratica in altri tipi già esaminati. Va ancora notato in questo tipo la forma molto tozza della carena: allungamento 3,2 che dovrebbe, in base a esperienze eseguite negli Stati Uniti, dare buoni risultati aerodinamici. Certamente valori così bassi dell'allungamento, anche se praticamente convenienti nei riguardi delle penetrazione e della stabilità e governo, presentano per aeronavi molto grandi l'inconveniente di richiedere hangar esageratamente alti. Caratteristico è pure l'impennaggio, costituito da otto piani ripartiti simmetricamente attorno al corpo del dirigibile a poppa; e ciò allo scopo di distribuire su una zona più ampia gli sforzi relativamente concentrati dovuti agl'impennaggi e poter così alleggerire le armature di poppa.

Simile risulta l'altro tipo, dovuto allo Slate, dalla cubatura di circa 9500 mc. Ne differisce nell'involucro che è in fogli ondulati di duralluminio; le ondulazioni, longitudinali, dovrebbero assicurare una certa deformabilità sotto l'azione delle pressioni interne e fungere da costole d'irrigidimento o travi longitudinali. Difatti mancano in tale struttura queste travi; sono rimaste solo le centine sulle quali sono fissati i fogli di lamiera e alle quali è collegata l'unica navicella. L'impermeabilità delle giunzioni è assicurata mediante un coprigiunto a Ω in duralluminio riempito di gomma speciale. Come nel tipo precedente non esistono diaframmi trasversali, ma un setto longitudinale di tela per delimitare la camera di compensazione. Gl'impennaggi sono del tipo solito.

Si può pronosticare che la struttura completamente metallica che si è imposta nelle grandi costruzioni navali e si va generalizzando nei velivoli moderni sarà certamente la più conveniente anche per grandissime aeronavi che potranno essere progettate in un prossimo avvenire.

Bibl.: Per la storia dei dirigibili cfr. specialmente: L. Crosara, Cronologia aeronautica, Roma 1922; De La Vaulx, P. Tissandier, Ch. Dolfus, L'aéronautique des origines à 1922, Parigi 1922. Notizie storiche si trovano anche in alcune delle seguenti opere, di carattere più strettamente tecnico: M. Panetti, Dirigibili. Lezioni svolte al corso di costruzioni aeronautiche (litografia), Torino 1922; id., Corso di costruzioni aeronautiche (litografia), Torino 1923); Engberding, Luftschiff und Luftschiffahrt in Vergangenheit, Gegenwart u. Zukunft, Berlino 1926; J. Schütte, Der Luftschiffbau Schütte-Lanz 1909, Monaco 1926; P. Warner, Aerostatics, New York 1926; L. Dürr, Fürfundzwanzig Jahre Zeppelin Luftschiffbau, Berlino 1926; S. Bassi, Lezioni di aerotecnica e di costruzioni aeronautiche, I, Milano 1927; L. Blakermore e W. Watters Pagon, Pressure airships, New York 1927; C. P. Burgess, Airship design, New York 1927; A. Crocco, Teoria e costr. dei dirigibili (litogr.), Roma 1928; E. H. Lewitt, The rigid airship, Londra 1928; D. Calia, Costr. degli aerei, II (litogr.), Caserta 1929.

Principali periodici che hanno dedicato o dedicano ai dirigibili notizie storiche, tecniche e descrittive: Rendiconti dell'Istituto centrale aeronautico (1911-1917), poi Rendiconti dell'Istituto sperimentale aeronautico (1920-23), indi rendiconti tecnici della Direzione Superiore del genio e costruzioni aeronautiche (1923-1927); Rivista aeronautica, Roma; Notiziario tecnico di aeronautica, Roma; L'aerotecnica, Roma; L'ala d'Italia, Milano; Aeronautica, Milano; L'Aéronaute (poi La Technique aéronautique), Parigi; L'Aérophile, Parigi; l'Aéronautique, Parigi; Flight, Londra; The Aeroplane, Londra; Technical Reports of the Aeronautical Research Committee, Londra; Aviation, New York; Techn. Rep. of the National Advisory Committee, Londra; Aviation, New York; Techn. Rep. of the National Advisory Committee for Aeronautics, Washington; Zeitschrift für Flugtechnik und Moptorluftschiffahrt, Monaco; Technische Berichte der Flugzeugmeiterei: quest'ultima ha cessato le pubblicazioni dopo la guerra mondiale.