W. T. Unge, švédský průkopník v raketové technice

Britské, americké, ruské, japonské osobnosti a vojáci.

Moderátoři: Pátrač, Tkuh

Odpovědět
vodouch
nadporučík
nadporučík
Příspěvky: 936
Registrován: 15/1/2008, 23:15
Bydliště: Praha

W. T. Unge, švédský průkopník v raketové technice

Příspěvek od vodouch »

Ke vzniku článku přispěl podstatnou měrou kopapaka; znovu mu za to děkuji.

Wilhelm Teodor Unge, švédský průkopník v raketové technice
Sigvard Strandh

Obrázek

Úvod
Wilhelm Theodor Unge se narodil v roce 1845 ve Stockholmu. Technické vzdělání získal na Královském technologickém ústavu (Kungliga Tekniska Högskolan), kde absolvoval v roce 1866 jako námořní inženýr. Po ukončení studia se rozhodl pro vojenskou kariéru a nastoupil k Upplandskému pluku, kde se postupně stal důstojníkem generálního štábu. Ve své funkci se spíše zajímal o technické otázky; jednal více jako technický konzultant než jako běžný důstojník štábu. V té době vytvořil několik vynálezů včetně přístroje pro měření vzdáleností, který nazval Telemeter a který byl následně přijat jako standardní v armádách všech skandinávských zemí.
V 80. letech 19. století jej zaujala raketa; jejímu vývoji a praktickému užití věnoval zbytek svého života.

Příchod raket do Švédska
Traduje se, že první rakety, poháněné střelným prachem, tedy tuhou pohonnou hmotou, vznikly v Číně. Evropané se s nimi setkali při bojích s Araby, Mongoly a Indy; indické rakety zdokonalil Angličan William Congreve. Congreveho rakety byly přijaty armádami řady zemí; dostaly se i do hymny Spojených států amerických, písně Star-spangled Banner:
(oficiální text z Wikipedie:)
... And the rocket’s red glare, the bombs bursting in air ...
Švédové se s Congreveho raketami seznámili při britském útoku na Kodaň v roce 1807; noviny byly tehdy plné děsivých popisů "tajné zbraně" a jejích účinků, zpráv o velkých ztrátách na životech civilních osob a osobním majetku, o vzdálenosti, jakou rakety překonaly.
Technické informace o raketách přinesl Švédům jejich krajan, slavný chemik J. J. Berzelius. V létě roku 1810 náhle zemřel při vojenské přehlídce v Kvidinge blízko Lundu v jižním Švédsku korunní princ Karl August; brzy se začaly rozšiřovat pověsti, že byl otráven. Proto byl k pitvě přizván Berzelius. Cesta ze Stockholmu do Lundu mu trvala čtyři dny a po svém příjezdu zjistil, že lékařská fakulta na univerzitě v Lundu již prokázala, že korunní princ zemřel přirozenou smrtí. Berzelius se rozhodl využít příležitosti k návštěvě přátel v Kodani-stačilo mu pouze překonat Őresundský průliv. Z Kodaně si přivezl kromě vzpomínek svědků britského ostřelování různé typy pouzder Congreveho raket; ve Stockholmu analyzoval složení jak pohonné hmoty, tak zápalné látky v bojové hlavici. Následně kontaktoval švédské vojenské úřady a na jaře roku 1811 ustanovila Královská akademie vojenských věd komisi, jejímž účelem bylo zajistit testy Congreveho zápalných raket a zkoumat jejich vojenské uplatnění. I když Berzelius a jeho kolegové zlepšili výkon raket, byly velké problémy přesvědčit vojenské úřady o užitečnosti nové zbraně. To nakonec dokázal bůh války Mars-v roce 1813 se švédský raketový sbor účastnil tažení proti Napoleonovi.

Vliv Congreveho raket na dobové myšlení
Ve všech zemích, kde byly používány, měly Congreveho rakety, široce propagované tiskem, značný vliv na veřejnost. Možnost dosažení značné rychlosti s pohonem prachovou náplní se stala velkým zdrojem inspirace pro techniky a vynálezce, ale i pro básníky a snílky.
Podle Congreveho raket pojmenoval "Rocket" svou lokomotivu Stephenson. Před závodem v Rainhillu v roce 1829 slíbil, že jeho lokomotiva bude schopná pohybovat se dvojnásobnou rychlostí poštovního vozu (ve 20. letech 19. stol. průměrně 10-15 km/h). Taková rychlost přiměla jednoho novináře napsat, že "může být bezpečnější jet na Congreveho válečné raketě, než svěřit své životy takovému stroji."
Rakety přijal samozřejmě i Jules Verne. Ve své knize "Ze Země na Měsíc" sice vyslal své hrdiny na cestu v dělové střele, ale na korekci její dráhy u Měsíce chtěl použít raket.

Wilhelm Unge a Alfréd Nobel
Wilhelm Unge začal nejprve zvažovat myšlenku dělostřeleckého granátu s přídavnou raketou. Raketa by byla uvedena do činnosti v okamžiku, kdy by granát po vystřelení z děla dosáhl nejvyššího bodu své trajektorie. Tímto způsobem by mohlo být docíleno značného dosahu. Unge svým projektem vzbudil zájem Alfréda Nobela; s Nobelem jako finančníkem navrhl "raketový granát" a provedl s ním několik zkoušek. Výsledky ale byly odrazující. Na vině byl nepochybně poněkud primitivní mechanický zapalovací systém rakety.

Hledá se nová raketová pohonná hmota
V 80. letech 19. stol. bylo velkým problémem použití nových vysoce účinných výbušnin-dynamitu nebo trhací želatiny-v dělostřeleckých granátech. Výbušniny tohoto typu byly citlivé na nárazy a otřesy a navzdory různým konstrukcím děl a návrhům pohonných složí se stávalo, že granát explodoval již v hlavni děla. Použitelnou metodou bylo užití stlačeného vzduchu k vymetení granátu z hlavně. Exploze granátů v hlavních těchto "dynamitových děl" byly velmi vzácné, ale účinnost systému byla špatná: nejlepší systémy poskytovaly úsťovou rychlost pouze 150 stop/s (46 m/s) a maximální dosah dvě míle (3,2 km) a jejich přesnost byla nedostatečná.
Je pravděpodobné, že celý problém, včetně zkušeností Američanů s jejich "dynamitovými děly", sloužil k zesílení Ungeho přesvědčení o budoucnosti rakety jako takové. V případě dopravy vysoce explozivní nálože má raketa jednoznačnou výhodu proti konvenčním dělům i proti dělům na stlačený vzduch; její počáteční zrychlení je pozvolné a plynulé místo prudkého a trhavého zrychlení při výstřelu. Raketa je poháněna vpřed relativně pomalu hořící prachovou náplní, která pokračuje v jejím urychlování, dokud nevyhoří. Dělový granát je poháněn pouze při pohybu v hlavni.
Unge věřil, že by raketa mohla zcela nahradit dělostřelectvo, a věnoval veškeré své úsilí k odstranění nedostatků zbraně, která už byla vojenskými úřady označena za nepoužitelnou. První problém, do kterého se pustil, bylo získání dostatečně výkonné pohonné látky pro zajištění patřičného dosahu rakety. Dlouhá série experimentů vedla ke zlepšení Nobelem dříve vynalezeného ballistitu a tato pohonná látka se ukázala být mnohem lepší než všechny předchozí. V Tekniska Museet ve Stockholmu je uchován původní raketový granát, poprvé poháněný ballistitem; podle dochovaných Ungeho poznámek to bylo 18. září 1893.

Další problém k řešení: stabilita
Vojenské rakety byly stejně jako rakety ohňostrojové stabilizovány v letu tyčí. Ale mechanická vibrace tyče v kombinaci se změnou těžiště systému raketa-tyč měla za následek neurčitou trajektorii. Stabilitu letu ovlivňovalo i nepravidelné spalování prachové náplně. Výsledkem byla špatná přesnost a raketa byla proto považována spíš za strach nahánějící zbraň.
V polovině devatenáctého století se objevila nová metoda stabilizace letu rakety. V roce 1846 se Američan William Hale pokoušel aplikovat pro raketu stejný princip jako pro stabilizaci dráhy letu kulky z drážkované pušky, tj. uvedení rakety do rotace podle podélné osy. Toho docílil vložením šikmo nastavených kovových lopatek do výstupní trysky. Byl to velký pokrok a myšlenka se v té době rychle šířila i přes přetrvávající výhrady k raketové zbrani. V Anglii byla Haleho raketa zlepšena a tento systém byl používán až do roku 1905.
Brzy se objevilo, že Haleho rotující raketa nevedla k výraznému zlepšení přesnosti; Unge prohlašoval, že to bylo prostě proto, že rychlost rotace byla příliš nízká. Proto vyvinul "raketové dělo", v němž byla raketa roztočena před odpálením a následně se rychlost rotace zvýšila prostřednictvím vylepšené verze Haleho šikmých lopatek. Dělo bylo vybaveno vnější hlavní, upevněnou na lafetu. V ní byla uložena vnitřní pohyblivá hlaveň, která se otáčela na ose, procházející zadním koncem vnější pevné hlavně. Unge patentoval několik různých verzí pohonu rotující vnitřní hlavně. Jednou z nich byla "raketová turbína", v podstatě ohňostrojové kateřinské kolo (kolo s raketami, připevněnými tečně k jeho obvodu). Byla také vyzkoušena pružinou poháněná verze, kdy byla vnitřní hlaveň soustředně umístěna ve spirálové pružině, která byla ručně natažena a v okamžiku odpálení uvolněna. Pro námořní lodě a pevnosti připravil Unge parou poháněné raketové dělo s kladkou připojenou na vnitřní hlaveň. Věnoval hodně času a myšlenek na nalezení vhodného zdroje energie pro dělo; spalovací motor byl ještě v rané fázi vývoje a měl četné zřejmé nevýhody proti parnímu stroji.
Speciálně pro zkušební výstřely navrhl Unge zajímavý pohonný mechanismus, kde použil kombinaci stlačeného vzduchu a kapaliny. Voda byla čerpána do hermeticky uzavřené nádoby a stlačila vzduch v nádobě obsažený značným tlakem; potom byl proud vody otevřením ventilu vpuštěn na rotor vodní turbíny, spojený s vnitřní pohyblivou hlavní. Tento pneumatický (nebo spíše hydropneumatický) systém dával mimořádně dobré výsledky, pokud jde o rychlost otáčení a provozní spolehlivost. Byl také vybaven automatickým odpalovacím zařízením, skládajícím se z odstředivého relé, které zapnulo elektrický odpalovací obvod, když bylo dosaženo požadované rychlosti otáčení. Různé verze rotujícího děla byly patentovány v mnoha zemích v letech 1893 až 1896.
Rotující dělo vedlo ke značnému zlepšení stability dráhy rakety, ale raketa pořád ještě nemohla konkurovat konvenčnímu dělostřelectvu co se týče přesnosti. Přijatelné výsledky poskytovaly pouze nejvyšší rychlosti otáčení hydropneumatického raketového děla a to pouze za podmínky, že raketové palivo shořelo nejpříznivějším způsobem. Zkušební odpaly byly velmi odrazující a Unge byl skoro připraven vzdát se tváří v tvář zdánlivě neslučitelným problémům.
Mezi časem se nicméně zabýval projektováním záchranné rakety a zde měl určitý úspěch. Možná tím ovlivněný se pustil do dalšího zoufalého pokusu o vyřešení nepolapitelného problému stability, tentokrát návratem k principu stabilizace rakety tyčí. Vyzkoušel několik verzí, ale byl nakonec nucen konstatovat, že to také nebylo řešení.
Proto se Unge opět pustil do zápasu s otázkou stability, tentokrát ve dvou konkrétních směrech; nejprve hledáním nové metody pro zvýšení rychlosti rotace a za druhé snahou podrobně stanovit, jaké změně symetrie a těžiště byla raketa za letu vystavena. Navrhl nový typ turbíny, který s pomocí výfukových plynů výrazně zvýšil rychlost rotace. Dále použil zvláštní náplň k iniciaci rotace, která také zapálila pohonnou látku. Hlaveň raketového děla byla přepracována tak, aby přímo umožnila průchod výfukových plynů raketové pohonné hmoty přes turbínu pro co nejvyšší urychlení rotace; byla zjednodušena do několika válcově uspořádaných vodicích tyčí. Zkušební výstřely s novým palebným systémem dávaly povzbudivé výsledky, ale raketa nebo vzdušné torpédo, jak ji nazval Unge, měla ještě tendenci měnit za letu náhle rychle směr. Unge na to byl připraven z předchozích pokusů v této době, protože si byl vědom důvodu. Vysvětlení pro zjevně vrtošivé odchylky rakety se ukázalo být naprosto jednoduché: v hlavni nebo vypouštěcím přístroji se raketa musela držet geometrické středové osy, ale jakmile opustila nucené vedení, začala se otáčet kolem své vlastní středové čáry, procházející těžištěm. Posun těžiště mimo geometrickou osu vyvolávalo nesymetrické rozložení hmotnosti rakety. Tyto dvě centrální osy se shodovaly zřídkakdy a jejich výměna měla za následek prudké výkyvy, které byly tím větší, čím vyšší byla rychlost rotace. Unge nyní našel metodu koordinace obou os otáčení, zatímco raketa stále zrychlovala ve vrhači. Umístil v rovině rovnováhy kolem rakety vyrovnávací prstenec. Tento prstenec se mohl volně otáčet kolem pouzdra rakety. Byl vyroben z relativně měkkého materiálu, mědi nebo mosazi, a klínovitý profil prstence byl během vzletu odřený tak, že ztráta hmoty způsobila úplnou shodu geometrické osy otáčení s těžištěm rakety v době, kdy raketa opustila vrhač.

Obrázek

Konečný úspěch vzdušného torpéda
Nesmírně obtížný problém byl nyní vyřešen, jednoduše a brilantně. Vyrovnávací prstenec v kombinaci s rychlou rotací výfukové turbíny představuje skutečný vznik Ungeho vzdušného torpéda. Při zkušebních odpalech bylo zjištěno, že přesnost rakety byla skvělá; Unge v přednášce o svém vynálezu hrdě a zcela oprávněně zdůraznil, že přesnost jeho vzdušného torpéda a raketových zbraní devatenáctého století je ve stejném poměru jako přesnost moderního děla a starověkého válečného katapultu.
V rámci postupného zlepšování pohonných látek docílil Unge dosahu přes pět mil (8 km) a přesnosti, odpovídající tehdy existujícímu konvenčnímu dělostřelectvu.

Vzdušné torpédo v sériové výrobě
Jakmile dovedl vzdušné torpédo k dokonalosti, zahájil Unge jeho výrobu v podniku Mars Co., který založil. Se zahájením výroby byla zahájena jednání se zajímavými a potenciálními kupci. Zprávy o revolučních kvalitách a výkonnosti vzdušného torpéda se rychle šířily a Ungeho brzy začaly kontaktovat země, zajímající se o jeho vynález, zejména ze střední Evropy. Vzdušná torpéda byla prodána například do Řecka, Anglie, Indie a Austrálie. Ale Ungeho vlast, Švédsko, zůstávala opět úplně lhostejná a nepomohlo ani to, že Švédské sdružení vynálezců podalo na ministerstvo národní obrany rozhořčený protest proti jeho nedostatku iniciativy.
Vzdušná torpéda byla standardizována ve třech rážích: 10 cm, 20 cm a 30 cm.

Ráže..........Délka..........Bojová hlavice..........Celková váha..........Délka vrhače..........Váha vrhače
10 cm........0,9 m..........2 kg..........................17 kg.......................2,5 m.....................64 kg
20 cm........1,55 m........12 kg........................134 kg.....................3,7 m.....................235 kg
30 cm........2,45 m........40 kg........................420 kg.....................7 m........................710 kg

V roce 1896 zemřel Nobel a Unge přišel oblasti jednak o svého finančníka, jednak o zázemí v oblasti výbušnin; musel se v této oblasti angažovat sám. V této době řešil problém, jak zabránit smršťování pohonné hmoty raket a zajistit co nejpravidelnější spalování. Pokud náplň pohonné hmoty popraská, v trhlinách náhle vzroste prostor spalování. To má za následek zrychlovací účinky v letu nebo dokonce výbuch rakety. Unge nakonec objevil organickou látku, která po smíchání s látkou pohonnou zajistila, že pohonná hmota se nesmršťovala a nepraskala. To znamenalo, že vzdušná torpéda mohla být uložena léta pod širým nebem, aniž by došlo k poškození pohonné hmoty. Složení této konečné pohonné hmoty bylo několik let drženo v tajnosti.
Problémy týkající se možnosti raketového motoru na pevné palivo hořet rovnoměrně a stále bez náhlých zrychlovacích sil nebo exploze upoutaly od té doby pozornost mnoha konstruktérů raket. Údajně se například výrobce raket pro slavné experimenty Fritze von Opela v Německu s raketovým pohonem vozidel (1928-1929) setkal se stejným typem problémů. Autor von Opelových raket, F. W. Sander, který také zhruba třicet let pracoval se signálními a záchrannými raketami, došel ke stejnému závěru jako Unge, tj. že náplň pohonné hmoty musí být velmi pevně slisovaná a smíchaná s pojivem, které brání vysychání a praskání.

Univerzální zbraň
Asi v této době se začala objevovat vzducholoď a o něco později motorová letadla a Unge si brzy uvědomil, že tyto stroje by mohly mít velký prostor ve válčení. Zvažoval, že vzdušné torpédo by bylo skutečně vhodné jako protiletadlová zbraň a aby poskytl své raketě maximální pohyblivost, rozhodl se namontovat vrhač na motorová vozidla; další novinka věku. Byl toho názoru, že nejvhodnější kalibr pro protiletadlové účely bude 10 cm a méně. Přemýšlel také o použitelnosti vzdušného torpéda jako zbraně vzdušného válčení, tedy pro boj mezi jednou a druhou vzducholodí, poukazoval na nadřazenost rakety tím, že byla téměř úplně bez zpětného rázu. Přesto, jak dobře víme, to nebylo dříve než v pozdějších etapách poslední války, že byly rakety použity pro protiletadlové účely.
Unge rovněž vypracoval kompletní plány torpédových člunů se vzdušnými torpédy, použitelných k útoku na jiné námořní jednotky, probíjení pancířů a útoky na izolované pozemní cíle. Unge argumentoval, že vzhledem k minimální hmotnosti vrhačů by palebná síla těchto plavidel byla mnohem větší než palebná síla odpovídajících lodí ozbrojených konvenčními námořními děly.
Pro pozemní bojiště navrhl Unge různé typy vrhačů namontované na podvozcích. Pro rakety menší ráže byla tato střelecká zařízení nenáročná na přepravu, jednoduchá na míření a přesná.

Krupp má zájem
O Ungeho vzdušná torpéda projevil zájem i zbrojní magnát Friedrich Krupp z Essenu v Německu. Ungemu se po ztrátě Nobelových finančních zdrojů zdál tento zájem výhodný. Po rozsáhlých jednáních v roce 1908 Kruppův koncern koupil Ungeho patenty a zbývající zásoby torpéd a zařízení. Po určitých změnách vrhače byly vykonány testovací odpaly na Kruppově testovacím území v Meppenu a je pravděpodobné, že experimenty s Ungeho torpédy pokračovaly v následujících letech, ale Krupp nikdy nezačal s jejich skutečnou výrobou. To by mohlo mít jednoduché vysvětlení. Jak se blížila první světová válka, vyvinulo se skvěle podnikání v "konvenčnějších" zbraních a zdálo se, že nemá smysl zasahovat ani do výrobního programu, ani do stávajícího obchodu s Kruppem zavedenými výrobky.
Unge a jeho společníci v Mars Co. se opakovaně pokoušeli získat jasnou představu o Kruppových plánech, ale bez úspěchu. Pravděpodobně se hlavně zajímali o vyřešení svého finančního podnikání s Kruppem, protože byla provedena pouze předběžné platba dohodnuté kupní částky od doby, kdy Krupp převzal patentová práva. V roce 1910 (?) Krupp připustil, že jeho koncern přestal experimentovat s Ungeho vzdušným torpédem, důvodem bylo, že se zbraní nelze dosáhnout požadované přesnosti. Unge byl dost přirozeně sotva nakloněn tomu věřit a jeho skepse byla dále posílena, když se ukázalo, že jen několik měsíců předtím získal Krupp řadu německých patentů na změny Ungeho návrhů. Unge byl stále více přesvědčen, že Krupp koupil jeho patenty především za účelem zneškodnění případného technického konkurenta klasického polního děla. Tento krok byl sotva neobvyklý ve velkých intrikách obchodní politiky, ale muselo být hořkou pilulkou pro Wilhelma Ungeho vidět své životní dílo pohlcené a smazané tímto způsobem.
Avšak vše nasvědčuje tomu, že Kruppovi technici pokračovali v práci na Ungeho základních myšlenkách dlouho poté, co byl projekt oficiálně opuštěn. Je pravděpodobné, že tyto experimenty ustaly během první světové války, ale později byly obnoveny. V průběhu 20. let 20. století přední specialista na balistiku u Kruppa, profesor Otto von Eberhard, uvedl ve svých poznámkách, že pokračovali v pokusech se stabilitou a problémy trajektorie a že Ungeho nápady stále platily. Kromě toho si člověk může dobře představit, že musela být úzká spolupráce mezi Kruppovými raketovými inženýry a těmi skupinami raketových nadšenců, které se objevily v Německu na konci 20. let. Jedním z ukazatelů je možná to, že první rakety testované na Raketenflugplatz v Berlíně byly poháněny ballistitem, bezdýmnou dvoubázovou pohonnou hmotou zavedenou Williamem Ungem a Alfredem Nobelem na začátku 90. let 19. století.
Je docela možné, že průkopnické úspěchy Wilhelma Ungeho v raketové technice zde šly-ne-li přímo, pak křivolakými cestami-přes skupinu na Raketenflugplatz a Peenemünde na Kennedyho mys na Floridě v USA.

Wilhelm Unge, první průkopník raketové techniky
Wilhelm Unge byl ve své době v mnoha ohledech daleko vpředu. Byl zcela zaujat nápadem zdokonalit raketu starověku. Díky jeho vynikajícím technickým znalostem a jeho houževnatému odhodlání překonat všechny možné překážky obdivuhodně uspěl při řešení svých problémů a dosažení svého cíle. Byla to jen jeho nešťastná snaha o spolupráci s Kruppem, která vyústila v zapomenutí jeho průkopnických příspěvků potomstvem.
Unge zemřel ve Stockholmu v roce 1915 a koncern Mars byl následně rozpuštěn, a to navzdory úsilí různých členů správní rady pokračovat v jeho práci.
Bohužel na rozdíl od mnoha svých patentových dokumentů Unge ale málo publikoval. Například nevíme nic o jeho názorech na civilní použití raket kromě skutečnosti, že se tento sen dotkl říše science fiction. Společnost Mars Co. nepochybně odvodila své jméno od Boha války, ale člověk si může dobře představit, že Unge měl na paměti vesmír a planety, i když jeho technický realismus ho odrazoval od veřejného spekulování o těchto záležitostech. Ale z toho, co o něm víme, není naprosto pochyb o tom, že byl ve stejné kategorii jako vědci a projektanti, kteří jsou běžně považováni za průkopníky moderní raketové techniky. Unge byl více nebo méně současný s Rusem Konstantinem Ciolkovským a více než 20 let před Američanem Robertem Goddardem.
Tak složitá a různorodá oblast jako moderní raketová technika může být sotva vztažena nebo přisouzena k jedné určité osobě a stejně jako Ciolkovský a Goddard poskytli své vlastní specifické příspěvky, totéž udělal Wilhelm Unge svou průkopnickou prací.

Příspěvek byl napsán v podstatě na základě jednoho zdroje, částečně byl použit další uvedený zdroj a řada informací z příspěvku byla hledána na webu. Z důvodu absence více podkladů berte příspěvek spíš jako zajímavost.

Další zdroje:
F. A. Talbot: Aeroplanes and Dirigibles of War
Obrázek
Uživatelský avatar
kopapaka
6. Podplukovník
6. Podplukovník
Příspěvky: 3837
Registrován: 26/1/2008, 20:47
Bydliště: kósek od Prostějova

Příspěvek od kopapaka »

vodouch píše:Ke vzniku článku přispěl podstatnou měrou kopapaka; znovu mu za to děkuji.
Ale no tak, vždyť to nic nebylo...
ObrázekObrázek Obrázek
"Válka je Mír, Svoboda je Otroctví a Nevědomost je Síla!"
Odpovědět

Zpět na „Osobnosti, vojáci, příběhy“