Abmessungen des Luftschiff-Flugzeugträgers

Sie benötigen (50.000 Tonnen * 1.000.000 g/T) Luftverdrängung. Wenn wir 1/22 g = L Wasserstoff und Luft bei 1,19 g / L annähern, ergibt jeder Liter Hubraum (1,19 - 1/22) Gramm Luft. Sie benötigen also: 50.000 * 1.000.000 Gramm / (1,19-1/22 Liter/Gramm) = 43.685.464.654 Liter Wasserstoffverdrängung der Luft, um Ihren Auftrieb zu erreichen.

Das ergibt eine Kugel mit einem Radius von etwa 250 Metern, ein paar mehr oder weniger. Oder einen Durchmesser von 500 Metern (etwa 1500 Fuß).

Die Geschichte ist aber noch nicht zu Ende.

Dies alles setzt ein paar wichtige Dinge voraus:

• Änderungen der Luftdichte spielen beim Klettern keine Rolle
• 50.000 Tonnen sind die richtige Menge

Ich gehe davon aus, dass Ihre Schätzung von 50.000 Tonnen für ein funktionsfähiges Luftschiff mit dem, was Sie beschreiben, SEHR niedrig ist (vielleicht um mehrere Größenordnungen). Ein Träger der Nimitz-Klasse verdrängt 100.000 Tonnen und das ist fast garantiert mehr. Ihr Luftschiff ist im Grunde ein ganzer Flugzeugträger plus eine Tonne mehr Ausrüstung.

Da Sie eine wahnsinnig große schwimmende Bombe fliegen werden, kombiniert mit allen möglichen Dingen, die schief gehen können, werden Sie große Mengen an Schutzausrüstung usw. benötigen.

Einige zusätzliche Einblicke, warum es schwer sein wird:

Das Luftschiff muss groß genug sein, um mindestens 40 Streikjäger mit einem maximalen Startgewicht von jeweils etwa 20 Tonnen und mindestens zwei Hubschrauber mit einem maximalen Startgewicht von jeweils 10 Tonnen zu transportieren.

Diese Streikjäger sind also etwas schwerer als die F-18, sodass Sie vermuten können, dass die Flugdeckeigenschaften dieses Luftschiffs denen eines Flugzeugträgers ähneln.

Denken Sie daran, dass Sie für dieses Schiff eine Menge unterstützendes ... Personal, Wohnräume und andere Annehmlichkeiten für Ihr Leben benötigen. Es ist wahrscheinlich immer schwieriger zu tanken/aufzurüsten als ein Flugzeugträger.

Ein Flugzeugträger bedient weniger als 100 Flugzeuge und hat dennoch eine Besatzung von vielen Tausend. Dieses Luftschiff wird nicht anders sein.

Das Luftschiff verwendet Wasserstoff als Auftriebsgas mit einem Inertgas (möglicherweise Helium), das jede Wasserstoffgasblase umgibt.

Wie landet es? Landet es? Wenn dies der Fall ist, benötigen Sie eine äußerst komplexe interne Stützstruktur, um zu landen. Es ist nicht trivial, ein 50.000 Tonnen schweres Objekt, das ungefähr die Größe der meisten Wolkenkratzer (oder größer) hat, irgendwo auf den Boden zu werfen, um es zu landen / aufzurüsten / aufzutanken. Die interne Struktur muss dies unterstützen, was mehr Gewicht und mehr Volumen bedeutet.

Ein Träger profitiert davon, weil Wasser auch Unterstützung bietet. Schiffe benötigen daher viel weniger strukturelle Integrität, da das Wasser ein sehr festes Fundament/Basis ist. Luft ist nicht gleich Luft, also müssen Sie wieder mehr darauf achten, dass die Struktur selbsttragend ist.

Sie werden auch ein unglaublich komplexes Höhenregulierungssystem benötigen. Träger verdrängen gerade genug Wasser, dass ein Haufen Zeug herausragt. Wenn sie also 10.000 Tonnen an Gewicht zunehmen/verlieren, passiert nur, dass das Schiff niedriger/höher sitzt. Ein Luftschiff... das diesen Vorteil überhaupt nicht hat. Ihr Luftschiff benötigt also eine Möglichkeit, seine Höhe zu regulieren, indem es entweder Wasserstoff komprimiert (und Sauerstoff ein- / auspumpt) oder auf andere Weise verrückte Lüfter / Aufzüge hat.

Die Hülle des Luftschiffs besteht aus Graphen, das Treffern von Granatsplittern und 30-mm-Autokanonenfeuer widerstehen kann.

Nehmen wir einfach diesen 25-mm-Stahl als Bezugsrahmen. Das Volumen für 2,5 cm um eine Struktur mit 250 m Radius beträgt:

• 3,14*(250^3 -(250-0,025)^3) = 14700 Kubikmeter

Stahl wiegt etwa 7850 kg/Meter^3 . Oder ungefähr 4 Tonnen/Meter in Würfel geschnitten. Allein in Ihrer Schutzhülle befinden sich also rund 50.000 Tonnen Stahl.

Fügen Sie mehr hinzu, wenn Sie eine nicht kugelförmige Form erstellen, da eine Kugel das effizienteste Volumen für eine Form ist.

Das Luftschiff ist stark unterteilt, um die Ausbreitung von Feuer zu verhindern, und verwendet durchgehend automatisierte gasförmige Feuerlöschgeräte.

Feuer ist nicht Ihr Hauptproblem, Explosionen sind Ihr Problem. Stromausfall, Kampfschaden (eine Rakete => Boom?), Sabotage usw. Feuer an Bord Ihres Schiffes ist Tod durch Explosion.

Der Reaktor und die Munitionsmagazine des Luftschiffs sind in mindestens 25 mm oberflächengehärtetem ballistischem Stahl eingeschlossen, zusätzlich zu allen erforderlichen Strahlungsabschirmungen.

Das ist wahrscheinlich weniger nötig, da Sie ein Schiff mit einem Durchmesser von 5 Fußballfeldern haben, also können Sie einfach das ganze explosive Zeug in die Mitte legen und sich vorstellen, wenn etwas dort ankommt, sind Sie schon am Arsch.

Das Luftschiff muss für seine Punktverteidigungswaffensysteme eine 360-Grad-Turmabdeckung haben.

Das wird super gewichtsintensiv, da Ihr Schiff ... riesig ist. Denken Sie daran, je mehr Gewicht Sie hinzufügen, desto mehr Volumen benötigen Sie, und je mehr Volumen Sie benötigen, desto mehr Abdeckung usw. benötigen Sie.

Das Flugdeck des Luftschiffs sollte idealerweise lang genug sein, um die oben erwähnten Jäger ohne Fangkabel zu landen. Wenn sie überschießen, können sie einfach fallen, bis sie wieder genug Fluggeschwindigkeit haben, um es erneut zu versuchen. Ebenso sind keine Katapultstarts erforderlich.

Dies könnte funktionieren, aber wenn Sie hoch genug sind, um dies zu erreichen, bedeutet dies auch, dass Ihre Luftdichte sehr gering ist. Das bedeutet, dass Ihr Schiff ... noch größer wird.

Beachten Sie, dass in diesem Bild von hier :

Die Luftdichte nimmt ziemlich stark ab, selbst wenn sie nur 1000 Meter hoch geht. Alle oben genannten Berechnungen gelten auf Meereshöhe. Wenn Sie nach oben gehen, benötigen Sie noch mehr Verdrängung, damit Ihr Schiff schwimmt.

Mir ist klar, dass ich nicht nur Ihre Frage beantworte (Enderland hat einige Zahlen in seinem Kommentar gepostet und siehe meinen ersten Aufzählungspunkt), sondern hier sind trotzdem meine zwei Cent ...

• Quadratischer Würfel bedeutet, dass die Fläche mit skaliert$length^2$und Volumenskalen mit$length^3$. Wenn Sie diesen vergrößern , erhalten Sie eine Länge von 0,75 Meilen.
• Diese Streikkämpfer werden Treibstoff und Munition brauchen. Angenommen, 20 Tonnen Startgewicht sind tatsächlich 10 Tonnen Jäger und 10 Tonnen Verbrauchsmaterialien. Nennen Sie es fünf Missionen, bei denen der gesamte Treibstoff und die Kampfmittel verbraucht werden, und zehn Missionen, bei denen fünf Tonnen Treibstoff verbraucht werden. Jeder Streikkämpfer gibt Ihnen 110 Tonnen. Das meiste davon sind Treibstoff und Flugkörper, die beschädigungssicher gelagert werden müssen.
• Ist diese Wasserstoff/Helium-Kombination wirklich die Komplikation wert? Wasserstoff brennt nicht, wenn kein Sauerstoff vorhanden ist, also brennt er nur, wenn die Gaszellen geplatzt sind. Sind die Innenwände splitterfrei, wird das Luftschiff zu schwer.
• Die Panzerung gegen eine 30-mm-Maschinenkanone entspricht in etwa dem Niveau eines Bradley-SPz. Das in die Luft zu bekommen, ist eine große Herausforderung. Kampfhubschraubern wird manchmal in Rechnung gestellt, dass sie nach ein paar Autokanonentreffern nach Hause kommen können, aber das ist nicht dasselbe.
• Gesichtshärtende 25-mm-Rüstung macht keinen großen Unterschied.

Zusammengefasst, für einen Reality-Check wird dies heruntergecheckt.

Ich weiß, dass ich zu spät zur Party komme, aber hier sind meine zwei Cent:

1. Sie können einen Großteil des Hubvorteils beibehalten, indem Sie Helium nur in einer "Hülle" um den Wasserstoff verwenden. Sie werden sowieso abteilen, also halten Sie einfach Ihre Taschen sortiert.

2. Sie sollten sich nicht um die Panzerung kümmern. Standard-Einschusslöcher machen einem riesigen Luftschiff nicht viel Schaden, nicht einmal bei 30 mm. Machen Sie die äußere Hülle dreiwandig und füllen Sie sie mit einem zweikomponentigen selbstdichtenden Schaum. Das sollte es ermöglichen, die äußere Struktur teilweise abzudichten und die Verluste zu reduzieren.

3. Um die Sicherheit zu erhöhen, können Sie externe Schichten hinzufügen, die gegen direkte Brandmunition oder Oberflächensprengstoffe helfen.

4. Haben Sie Ihr Flugdeck unter Ihrem Hauptkörper. Dieses Design erfordert eher Zugfestigkeit als Druckfestigkeit und macht daher Strukturen leichter.

5. Zylon ist ein Polyaramid (genau wie Kevlar). Es hat eine beeindruckende spezifische Zugfestigkeit von 3766 kNm/kg, die 13-mal so hoch ist wie die von zähem Stahl, und immer noch doppelt so hoch wie die von monokristallinen "Eisen-Wisker"-Fasern, die die höhere Gesamtfestigkeit haben. Es brennt nicht (außer wenn es in Sauerstoff mit einer Konzentration von über 68 % gegeben wird) und schmilzt bei 650 °C. Ohne Zweifel kann die Technologie des 22. Jahrhunderts darüber hinausgehen, aber zumindest könnten sie Verbundplatten und -bleche bauen, bei denen ein Netz aus Eisendraht in einem Gewebe aus Zylon aufgehängt und in anderen Aramiden versiegelt ist. Damit sollten Sie spezifische Zugfestigkeiten von etwa 3,5 MNm/kg bei einer Dichte von 2100 kg/m3 und Gesamtzugfestigkeiten von 6620 MPa erhalten. Wenn es richtig gebaut ist, könnte das Eisendrahtnetz auch als Sensor dienen: Ein durch eine Kugel gebrochener Draht wird nicht mehr leiten und signalisieren, wo geflickt werden muss. viel schneller als jeder Drucksensor es jemals könnte. Dabei fast feuerfest und ohne wirklich exotische Materialien.

6. Zellen mit Unterdruck: Je niedriger der Druck, desto weniger dicht ist das Traggas. Normalerweise möchten Sie einen Druck, der leicht oder deutlich über dem Umgebungsluftdruck liegt. Bei dieser Größe könnten Sie jedoch mit einem Haufen Hebekissen mit weniger als Luftdruck davonkommen. Wenn Sie Hochdruckbeutel in einer bestimmten Form bekommen, können Sie sie mit wirklich niedrigem Druck eine hohle Blase bilden lassen. Noch besser: Von der Hülle zur Mitte hin in jeder Beutellage den Druck etwas absenken. In der Nähe des Äußeren oder der Korridore bekam man Helium etwas über der Atmosphäre, während man zum Inneren hin immer weniger Druck bekam, bis man schließlich bei 0,1 des äußeren Luftdrucks auf Wasserstoff traf. Selbst wenn etwas durchdringt, würde das Helium die Luft ausspülen und den Wasserstoff nach innen spülen, sodass eine Verbrennung wirklich unwahrscheinlich ist. Aber mach dich nicht verrückt damit, da muss man ja noch irgendwo die druckdifferenz halten. Wenn der Gesamtdruck nur leicht über der Außenseite liegt, sollte er am leichtesten auf den Materialien sein. Der wirkliche Vorteil ergibt sich daraus, dass es ziemlich sicher ist, Wasserstoff in den meisten Zellen zu verwenden.

7. Ein weiterer Ort, an dem der Einsatz von Unterdruckbeuteln wirklich sinnvoll ist, sind die Auftriebskorrekturkammern. Wenn Sie Luft hineinpressen, kollabieren die Beutel und machen Platz für mehr Luft. Andernfalls blasen sie sich auf und sorgen für mehr Auftrieb.

8. Aerogele sind extrem leichte feste Schäume. Sie sind sehr gute Isolatoren, außerdem sind sie meist recht feuerfest und von ihrer Stabilität im Vergleich zu ihrem Gewicht ganz okay. Da sie mit einem Liftgas gefüllt werden können, könnten sie in Verbindung mit den Liftgaszellen verwendet werden. Aerogele reichen von 160 g/m3 (Aerographen) bis 500 kg/m3 (schweres Silica-Aerogel) und liegen im Durchschnitt bei 100 kg/m3. Sie geben ihr Zellgas ab, aber ziemlich langsam, so dass ein Ballon mit heliumgefülltem Aerographen ziemlich widerstandsfähig gegen Einschusslöcher wäre, obwohl er vielleicht nur 85 bis 86 Prozent des ursprünglichen Auftriebs liefert. Da sie weitaus weniger Druckschutz benötigen, könnten viele Fachwände durch sehr dünne Folie ersetzt oder sogar entfernt werden, wodurch der effektive Auftrieb wieder erhöht wird. Ihre eigentliche Verwendung liegt jedoch in der Isolierung und als Stütze unter der Verkleidung.

Angenommen, Sie verwenden Würfelzellen, 50 m, gefüllt mit Helium beim 1,1-fachen Umgebungsdruck, wobei die Wände aus dem oben genannten Zylon bei 1 mm bestehen. Jeder sorgt für einen Auftrieb von ((50 * * 3) * (1.19-0.179 * 1.1) - 6 * (50 * * 2) * 0.001 * (1540))=101'037 kg (bei 2 mm Wandstärke der Verbindung). wären 61'137 kg). Damit bleiben 50'000'000 kg/61'137kg/Zelle = 818 Zellen. Oder anders gesagt: 102,25 Millionen Kubikmeter. Ein Würfel von 468 Metern in jede Richtung. Fahren Sie einen halben Kilometer und Sie haben 25% Ersparnis. Genug, um das meiste davon aus Aerographit bestehen zu lassen, wodurch es im Grunde Kugeln ignoriert. Und da so ein Würfel wirklich groß ist, könnte man Abschnitte mit Wasserstoff haben (solange niemand mit Sauerstofftanks darauf schießt).