Вакуумный дирижабль

[Карабас]

За время моего вынужденного отсутствия сделано немало просмотров, но не оставлено ни одного ответа на последнее моё сообщение. И это после агрессивного отрицания вакуумного дирижабля вообще. Мнение "специалистов в воздухоплавании" что-то задержалось, видимо, под холодным душем сопромата (кстати, это не словосочетание, а сложное слово) даже у "однажды летавшего" все мысли встали на место. И что тут скажешь: такую "цистерну не "сожмякаешь". :craZy

 

[anton19286]

Вообще любопытно, связать три карбоновые трубки крест-накрест, сплести сеть из дайнимы, сантиметров 10 ячейка, обклеить лавсаном и качнуть. Скажем, сделать куб со стороной в метр. Это получается по 10 тонн на грань? Мне кажется, реально в килограмм уложиться. Надо сесть, посчитать.

 

[Карабас]

Трубки из БОРО- (или КАРБО-)- волокнита, но предпочтительно крест-на крест из ДВУХ трубок (три трудно "перекрестить"). Уже посчитано и результат приведен. Пока имеется ТОЛЬКО расчёт, опирающийся на сведения о свойствах (плотность, прочность при сжатии и модуль упругости) материалов, приведенных в Интернете. Но результаты позволяют считать, что вакуумный дирижабль имеет право на представление в учебниках по дирижаблестроению не как курьёз, а как равноправный тип воздухоплавательного аппарата (наряду с тепловыми и газовыми). Проверять расчёты и ставить конкретные опыты следует (в обязательном порядке) на стадии конструирования конкретного аппарата с заданными лётно-техническими характеристиками. Тогда прорисуются и конкретные "перекрёстки" трубок. Я уже (в силу возраста и остатков сил и средств) не могу готовить и ставить какие-либо опыты. Да многие и не нужны: большинство конструктивных узлов уже рассмотрены в том же сопромате.

 

[anton19286]

Хотя, Андрей Геннадиевич уже посчитал. Вот только я не понял, зачем рамки по периметру, там тоже можно провис пустить.

 

[Карабас]

Где результаты расчётов этого "Андрея Геннадиевича". И что за "рамки по периметру"?

 

[anton19286]

Ответ #58 смотрите.
Вообще расчет можно сделать достаточно тривиальный.
Пусть у нас есть метровый куб, давление на стороне 100 кПа.
Пусть у нас есть карбон, прочность 1 ГПа, плотность 1.5.
Чтоб держать сторону нам надо набрать площадь сечения подпорок 1 ГПа/100 кПа = 10^-4 м^2 или 1 см^2 или 100 мм^2.
Вес, соответственно, 150 грамм или 450 на три направления.
Можно, например сделать объемную сетку из прутков с сечением 1 мм^2, расположенных через 10 см. Плюс ещё оболочка. Правда, с гибкостью 300 полный модуль совсем не получишь, лучше брать трубку, скажем тройку, стенка 0.1 и расчаливать.
Задача очень интересная в плане разработки эффективного конструктива. Можно соревнование устроить, задаваться габаритами в метр, выигрывает тот, кто получит минимальный вес после откачки по отношению к исходному. А уж как эти вакуумные бомбы взрываться будут...

Кстати, для отработки конструкции полный куб городить не нужно, можно взять кастрюльку или сковородку, врезать штуцер к вакуумному насосу или пылесосу даже, вставить опорную конструкцию из палочек и ниточек, край кастрюли обмазать герметиком, сверху закрыть плёнкой и качать. Тензодатчики вставить, вакуумметр.

 

[Карабас]

Я произвёл такой расчёт для каркаса цилиндрической формы. а не куба (из трубок, собранных в пространственную конструкцию так, что обеспечивается жёсткость при значительных габаритах каркаса). Пример расчёта (начало - подробнее) пристёгнут к моему ответу № 499. Аппарат может нести коммерческий груз на высоте 2000 м. Расчёт кажется достаточно "тривиальным", когда он уже выполнен. Вопрос возможных "взрывов" (при поклёвке птичками или столкновении с острым препятствием) мною не изучался. Думаю, что прочность ткани из кевлара не даст мгновенно увеличиться возможному отверстию в эластичной герметизирующей оболочке. Звук проникающего в оболочку внешнего воздуха может быть пугающим, но перепад давления всего 0,75 кг/см. кв. Возможно секционирование объёма внутри оболочки, чтобы избежать слишком быстрого снижения. Всё это считается при одном условии: мы признаём, что вакуумный дирижабль (аэростат) возможен.

 

[anton19286]

вроде теоретически возможен на пределе. надо конкретно рисовать конструктив и обсчитывать. если получается килограмм на куб - делать и выкладывать на ютуб.

 

[Карабас]

Есть расчёты и не обязательно на пределе (2000 м высота, достаточная для полётов над Сибирью). Общая грузоподъёмность тоже неплохая. Как "выкладывать на ютуб" - не знаю: внуки только недавно показали как "пристёгивать" файлы из "Документов" в компьютере.

 

[anton19286]

не нужен дирижабль сразу. хотя бы для начала получите -200 грамм к весу пятикилограммовой конструкции.

 

[Карабас]

Такие игрушки интересны только для газовых (гелий, водород,метан, аммиак) аэростатов. Вакуумный аэростат должен поднять хотя бы себя, потом уже грузиться коммерческим грузом. Такое "начало" я уже проходил и понял, что вакуум работает при радиусе каркаса (предпочтительно не в виде сферы) не менее 2 м.

 

[Карабас]

Попытаюсь "пристегнуть" расчёт грузоподъёмности цилиндрического корпуса с внешним радиусом 0,25 м и длиной 2,5 м. Игрушка излишне миниатюрна, но порядок расчёта в целом может быть одинаковым и для больших размеров.

 

[anton19286]

считайте сферу, должна легче колбасы выйти, чуть не в 2 раза

 

[Карабас]

Сфера для ВАКУУМНОГО аппарата получается тяжелее из-за реальных размеров опорных колец из стержней или трубок (а не просто их осей) на полюсах глобуса-каркаса. Колбаса реальнее и проще по конструкции и расчёту.

 

[anton19286]

там и не нужны кольца, мне кажется, лучше какой-нибудь многогранник применить, икосаэдр, например, он довольно объемный. кстати, в сжатой балке можно нагрузку сжатия приложить к растянутому поясу?

 

[Карабас]

Нужно не "мне кажется", а посчитать и попробовать "порисовать". Сплошная несущая оболочка для сферы с вакуумом внутри уже исследована математиком в 1915-м году. В условиях Земли она не годится. Всякие многогранники - это сжатые ПРЯМЫЕ стержни, теряющие устойчивость по Эйлеру. Проверял по каркасу из нескольких сот 3-угольников: прочно, но не взлетает. Сжатое по периметру кольцо - прочнее и легче. А "колбасу" можно подбирать разной длины. Для обеспечения "аэродинамичности".

 

[anton19286]

Стержни надо делать в виде фермочек из трёх трубок. А кольцо всё равно будет балкой.

 

[Карабас]

По "Справочнику машиностроителя" (раздел "Устойчивость круговых колец...") не ограничена форма сечения, а для случая сохранения плоской формы всего опорного кольца (за счёт стержней, соединяющих все опорные кольца через 40 - 50 см) достаточно двух даже сплошных стержней с нужной суммарной площадью сечения (можно и трубочки на ту же площадь). Кольцо можно считать и балкой, но по формуле я получаю нужный момент инерции всего составного сечения, элементы которого сжаты и, возможно изгибаются основной нагрузкой в виде равномерно распределённых по периметру сил (кг/см), направленных к центру. Фермочки были у Цеппелина, но они не круглые и из алюминия (и на заклёпках).

 

[Карабас]

Количество просмотров растёт, но ответов никто не пишет. Значит ли это, что любопытные ещё есть а любознательные уже узнали всё, что хотели? Не знаю. Желающие получить дополнительные разъяснения могут обратиться "в личку". Возможно, мне удастся собрать все свои наработки по этому вопросу вместе и упросить молодое поколение снабдить их картинками. Тогда я смогу держать всё это компактно в "Документах". Хватило бы оставшегося времени...

 

[гульков]

Количество просмотров растёт, но ответов никто не пишет. Значит ли это, что любопытные ещё есть

Райкин умер, Задорнов умер....  Остался последний юморист -  Карабас  со своим несбыточным прожектом. :craZy