Уважаемый Anatoliy, видимо, прав в том, что "удержать" вакуум (в тонких оболочках) сложнее, чем "удержать" гелий, конкретных сравнимых данных во "всезнающем" Интернете не нашлось, но утверждение, что "конструкция дирижабля станет неподъёмной" требует обоснования (или выхода за пределы "тонких оболочек"). Мерить диаметр дирижабля в длину занятие для Никулина в Цирке, поэтому ограничение для конструкции ("3,5 кг на каждый метр длины дирижабля") кажется взятым с потолка. Даже для газовых дирижаблей такое требование невыполнимо. " Техническая проблема" совсем в другом и мне, кажется, удалось её решить. Могу пояснить, но места маловато.
Вакуумный дирижабль - возможно?
Anatoliy.
Верной дорогой идете товарищи!!!
- Откуда
- Севастополь
Понятие [highlight]"Вакуум"[/highlight]подразумевает давление атмосферы на оболочку вакуумного сосуда (у Вас это дирижабль с вакуумом внутри) с силой 1 кг на каждый квадратный сантиметр.KARABAS сказал(а):
Каждый квадратный метр поверхности сосуда внутри которого вакуум испытывает со стороны атмосферы давление в [highlight]10 тонн.[/highlight]
S
slavka33bis
Оболочка каждой сферы тоже будет иметь свой вес.Ink сказал(а):
Шарик для пинг-понга весит ........................... 2,7 грамма.
Объём этого шарика .......................................... 33,5 куб.см.
Плотность воздуха(примерно).......................... 0.0013 гр/куб.см.
Сила Архимеда на шарике ................................. 0,044 грамма (всего лишь).
Даже сам шарик, заполненный вакуумом (допустим, он не сомнётся, что маловероятно)
висеть уже не сможет.
Anatoliy.
Верной дорогой идете товарищи!!!
- Откуда
- Севастополь
Сделаем простенький рассчёт:
Удельный вес воздуха 1,2928
Удельный вес гелия 0,1785
Удельный вес водорода 0,08987
"Удельный вес" вакуума 0,0
Один кубометр гелия легче одного кубометра воздуха на 1,1143 килограмма.
Один кубометр водорода легче одного кубометра воздуха на 1,20293 килограмма.
Водород дает выигрыш по сравнению с гелием на 7,95 %
Разница не большая, но зато какая пожаробезопасность у гелия.
Стоимость гелия некоторых кусает, но жизнь дороже.
А вот вакуум хоть и дешевле водорода или гелия, но то же что то стоит.
Теоретический выигрыш по сравнению с гелием вроде бы 16 %.
Возьмем шарик с объемом 1 кубометр.
Диаметр этого шара 1,24 метра.
Площадь поперечного сечения такого шара будет равна 1,209 квадратный метров.
Сила атмосферы, сжимающая этот однокубометровый шар будет равна 12,09 тонны.
Тот теоретический выигрыш вакуума по сравнению с гелием для одного кубометра гелия равен 178,5 грамм.
Ставится задача соорудить внутри этого шара конструкцию весом 178,5 грамм которая воспримет внешнее давление равное 12,09 тонны.
Возможно ли изготовить такую конструкцию дешевле, чем стоит один кубометр гелия?
Вячеславу (33.150): именно это я и имел в виду, когда отвечал уважаемому Ink. К Вам вопросов нет. Есть сообщение, что при использовании жёсткого и прочного решётчатого каркаса и прочной герметичной плёнки может быть обеспечено нужное сочетание свойств материала каркаса, плёнки и характеристик земной атмосферы, обеспечивающее "витание" или даже подъём на какую-то высоту с каким-то дополнительным (перевозимым) грузом. Какие-то догадки об этом на этой "ветке" высказывались, но робко.
Уважаемый Anatoliy! Я не фанат и не любитель именно вакуумного дирижабля, но считаю:
1. Вакуумный дирижабль теоретически возможен и имеет право на существование в ряду вместе с газовым и тепловым дирижаблями, хотя бы как методически интересный и показательный вариант дирижабля без "подъёмных" или "несущих" газов;
2. При острой необходимости вакуумированная сфера может быть помощницей гелию, водороду или нагретому воздуху, например, при балластировке. За это придётся заплатить необходимостью возить с собой "панцирь черепахи"(прочный каркас) и немалым расходом энергии и потерей времени на создание вакуума при взлёте.
Это моё сообщение Вячеславу, если ему интересно (и Вам тоже?), то могу развернуть это сообщение.
Проведя более сложный расчёт (тоже вручную) можно оценить ВОЗМОЖНОСТЬ создания вакуумного дирижабля (а потом здесь или в другой теме, но имея исходные данные из расчёта), (вернее, отвакуумированной сферы, способной "витать" или даже взлететь).
1. Вакуумный дирижабль теоретически возможен и имеет право на существование в ряду вместе с газовым и тепловым дирижаблями, хотя бы как методически интересный и показательный вариант дирижабля без "подъёмных" или "несущих" газов;
2. При острой необходимости вакуумированная сфера может быть помощницей гелию, водороду или нагретому воздуху, например, при балластировке. За это придётся заплатить необходимостью возить с собой "панцирь черепахи"(прочный каркас) и немалым расходом энергии и потерей времени на создание вакуума при взлёте.
Это моё сообщение Вячеславу, если ему интересно (и Вам тоже?), то могу развернуть это сообщение.
Проведя более сложный расчёт (тоже вручную) можно оценить ВОЗМОЖНОСТЬ создания вакуумного дирижабля (а потом здесь или в другой теме, но имея исходные данные из расчёта), (вернее, отвакуумированной сферы, способной "витать" или даже взлететь).
S
slavka33bis
KARABAS сказал(а):
Владимир, сколько Вам потребуется времени для подготовки расчёта, который чисто теоретически подтвердит возможность существования такого дирижабля?
Сколько Вы даёте времени и места? Если очень коротко: я заглянул в "Справочник машиностроителя" т.3 (для многих очень древний: 1962 года) выбрал готовую формулу для толщины сплошной жёсткой оболочки сферы под внутренним давлением (указано, что можно оценить так же и при наружном давлении). Там же есть формула для оценки критического внешнего давления, позволяющая убедиться, что для обеспечения устойчивости формы сферы требуется более толстая оболочка. Видимо, поэтому невозможность создания лёгкой оболочки посчитали невозможным ещё в 1915 году (что-то об этом есть в статье "Вакуумный дирижабль" Википедии. Но это для сплошной герметичной прочной и устойчивой оболочки. Как бы разделить эти функции! На догадку у меня ушло не меньше года (с её обоснованием). Придя на Ваш форум, я увидел полный разброд и нежелание принимать всерьёз вакуумный дирижабль. Редкие мысли о решётчатом каркасе, покрываемом герметичной прочной и достаточно гибкой (мои требования) плёнкой. О расчётах никто и не заикался. Только "страшилки". Но, определив нужную толщину стенки сферы для внешнего давления (подставляя допустимое давление СЖАТИЯ для материала каркаса при заданном радиусе сферы), я решил рассмотреть устойчивость отдельного кольца шириной 1 м если каркас выполнен в виде решётчатой пространственной конструкции (например, из трубок, скрепляемых в углах каким-то образом).Найденная требуемая по прочности толщина, помноженная на ширину 1 м даёт площадь всех трубок, образующих поперечное сечение выделенного отдельного кольца. В том же "Справочнике" есть формулы для оценки устойчивости кольца, нагруженного равномерно распределёнными внешними силами. Это заданный вакуум (перепад давления при заданном вакууме).... Перекур размять пальцы (возраст требует).
S
slavka33bis
Площадка в Вашем распоряжении.KARABAS сказал(а):
Попробуйте рассчитать на прочность и устойчивость элемент (часть "трубы". внешнее "кольцо" корпуса) корпуса дирижабля, допустим:-
длиной в один метр и диаметром пять метров (объём вытесняемого воздуха получается 19,635 куб.м.).
Так будет проще, так как, на это кольцо будет действовать чётко определяемая равномерно распределённая сила от внешнего давления, равная 1 кг/кв.см.
ТТЗ
Требуется, что бы этот объём хотя бы просто "повис в воздухе".
То есть, при температуре окружающего воздуха +15 градусов вес всей этой конструкции не должен превысить 24 кг.
Продолжу: ...помноженный на ширину кольца. даже при глубочайшем вакууме имеем 100 кг/см. периметра кольца. Небольшая заморочка с расчётным радиусом кольца и средним радиусом площади сечения решается несколькими итерациями. По формуле на стр. 340 определяем величину необходимого момента инерции всего сечения располагаем трубки так, чтобы обеспечить нужное значение. Теперь можно определить вес трубок, обеспечивающих нужное сечение, умножаем его вдвое (такие кольца предполагается иметь по экваторам и по меридианам) и добавляем вес трубок, выбранных для силовой фиксации трубок сечения между собой. Получаем вес 1 м кв. поверхности обечайки, куда нужно приплюсовать вес 1 м кв покрывающей каркас плёнки. Остались мелкие сопроматные нюансы, Поскольку радиус сферы мы приняли (или посчитали предварительно), то осталось согласовать с аэростатикой. Общее уравнение: А=С+М+В+Г. Здесь А - сила Архимеда на заданной высоте полёта; С - вес остатков воздуха в оболочке (или других газов для "флуда"); М - вес самой оболочки (плёнка и каркас; В - необходимая "всплывная" сила; Г- добавляемый груз (полезный перевозимый и постоянный, закрепляемый на борту). Теперь мучаемся, подбирая радиус сферы, обеспечивающий равенство при задаваемых В и Г (для "самодостаточной" сферы они могут быть равными нулю). Пробуя различные материалы, получаем разные результаты (из дюраля каркас не получается вовсе, из углепластика - большой разброс в И-нете по мех. характеристикам - 50 - 60 м, для сплава алюминия с литием - для МИГов - того же порядка, т. к. плотность великовата, а модуль упругости -маловат). Можно подобрать оптимальное сочетание параметров некоего гипотетического материала (нос от того,усы от другого), к которому могут стремиться материаловеды. Но я считаю, что для России такая задача неактуальна (гелия у нас должно хватать!). Больше интересна теоретическая часть, ставящая вакуумный дирижабль в общий ряд с остальными дирижаблями по принципу полёта (при этом сразу видна надуманность таких терминов как "несущий" газ. До определённой высоты, а там виси как хочешь). Ну вот вкратце вот так. Я успел к сроку?
Вячеславу: мне кажется дирижабль должен быть составлен из от дельных вакуумируемых сфер заводского изготовления, что может снизить их стоимость (себе- и людям). Да и , как Вы видели, до изготовления может и не дойти: недостатков 2 и большие. См. мои реплики раньше.
S
slavka33bis
Хорошо.KARABAS сказал(а):
Допустим, запланировали Вы большой дирижабль, который будет состоять из небольших баллонов, диаметром пять метров.
Считайте только прочность и устойчивость того колечка, которое будет являться частю сверы вот по таким условиям: -
Считать надо и нагрузки от действия радиальных сил (157 тонн) и от сил, возникающих от двух полусфер, которые сжимают это кольцо (196,35 тонн), шириной 1 метр.slavka33bis сказал(а):
S
slavka33bis
Ветку почистил.
Оставил только то, что непосредственно касается
темы
статического вакуумного дирижабля.
Оставил только то, что непосредственно касается
темы
статического вакуумного дирижабля.
Ну посчитаю. И что? Нужно: плотность и прочность при растяжении герметичной, желательно нерастяжимой плёнки на оболочку; плотность, допускаемое напряжение при сжатии и модуль упругости материала трубок каркаса; сортамент этих трубок в пределах 20 -40 мм по наружному диаметру и толщине стенок 2-6 мм (по ГОСТ?); получим наличие какой-то подъёмной силы (или её недостаточность для "витания" в 1 мм над площадкой), если обговорим ещё и максимально допустимый вакуум. Вам только результат или и сам процесс? И когда? Вряд ли сегодня. Сам процесс лучше по эл. почте, если нужно.
S
slavka33bis
Ну Вы сначала посчитайте...
Наружное давление в расчёте принимайте, как ровное 1 кг/кв.см.
Процесс расчёта выкладывать не обязательно.
Вы посчитайте, а тут выкладывайте результат расчётов.
Во времени ни кто Вас тут не ограничивает.
Хоть неделя.
S
slavka33bis
На Ваш выбор.KARABAS сказал(а):
Но естественно, выбирать надо из существующих на сегодняшний день с максимальновозможной удельной прочностью, информация о всех физических свойствах которых хорошо известна.
Как вариант, композиты.