Dampfbeheizte Ballons?

Sie würden aus mehreren Gründen keinen Dampf als Hebegas verwenden. Zuerst müssten Sie die Dampfmaschine in einen offenen Kreislauf umwandeln, was bedeutet, dass Sie viel zusätzliches Wasser tragen müssten. Zweitens würde ein Teil des Dampfes schnell auf der Oberfläche des Ballons kondensieren und jeglichen Auftrieb beseitigen.

Sie könnten eine Dampfmaschine mit geschlossenem Kreislauf verwenden, bei der der Kondensator die Luft in der Hülle erwärmt, aber dies wäre nicht effizient.

Ein vernünftigeres Design wäre eine Dampfmaschine mit geschlossenem Kreislauf für den Antrieb, bei der sich der Kondensator im Luftstrom befindet und die Abgase des Motors zum Erwärmen der Luft im Ballon verwendet werden. Das heißt, wenn Sie an eine traditionelle Dampflokomotive denken, erwärmt der Auspuff des Schornsteins die Luft im Ballon, während der Dampf, der die Räder antreibt, stattdessen einen Propeller antreibt.

Laut diesem Wikipedia-Artikel wog die Union Pacific Big Boy-Lokomotive mit Tenderwagen etwa 175 Pfund pro PS. Angenommen, das ist nicht zu weit weg und angenommen, Sie bräuchten nur 10 PS, um dieses Ding zu schieben, müssten Sie etwa 1 Tonne Motor tragen. Sie müssten auch etwas über Laufradschaufeln, Kraftstoff und Wasser berücksichtigen. Wenn Sie also die Zahlen aus Slartys Antwort verwenden, benötigen Sie etwa 130.000 Kubikfuß Ballon, nur um den Motor zu tragen. Das ist ein 62-Fuß-Ballon nur für den Motor, keine Fracht oder Passagiere.

Laut dieser Website zum Chester County Balloon Festival reichen Heißluftballons von 19.000 bis 200.000 Kubikfuß. Mit dem allergrößten würden Sie ungefähr 1000 Pfund übrig haben. Sie würden also etwas im Bereich von 70 Fuß Durchmesser und 100 Fuß Höhe benötigen.

Einen Ballon zu steuern ist eine Herausforderung, weil die Struktur nur eine große Tasche ist. Sie müssten dem Ballon eine gewisse Toleranz für eine Art Struktur geben. Angenommen, Sie haben auf eine Art Luftschiff umgestellt. Laut dieser Website über Luftschiffe liegt das Gewicht des Luftschiffs bei etwa 40 Prozent des Gewichts, das es mit Helium heben kann. (Sehr grobe Zahl.) Also mit heißer Luft wird es weniger sein. Sie müssten also wahrscheinlich die Lautstärke noch einmal verdoppeln, um eine Art Struktur einzubauen. Aber Sie könnten mit einem solchen Rig wahrscheinlich ziemlich gute Geschwindigkeiten erreichen.

Andererseits habe ich noch nie von jemandem gehört, der ein „Heißluft-Luftschiff“ bedient. Vielleicht gibt es bei so etwas ein technisches Problem, an das ich nicht gedacht habe.

Laut diesem Link können 65.000 Kubikfuß Heißluftballon etwa 1000 Pfund Gewicht heben. Je größer das Volumen, desto größer der potentielle Auftrieb, allerdings gibt es bei sehr großen Ballons Probleme mit der Stabilität.

Die Wärmemenge, die erzeugt werden kann, und ihre Steuerbarkeit könnten bei einer Dampfmaschine ein Problem sein, und ein sich sehr langsam bewegendes Heißluftluftschiff wäre dem Wind ausgeliefert, aber im Prinzip könnte eine Dampfmaschine verwendet werden, um beide Lokomotivenkraft bereitzustellen und Heißgas für die Hülle.

Der von Ihnen angegebene Ballon konnte jedoch nicht abheben, da er nicht genügend Auftrieb hätte. Ein Ballon mit 20 Fuß Durchmesser hat nur ein Volumen von etwa 2300 Kubikfuß.

Ja, es ist durchaus möglich, aber Sie müssen die Abmessungen ändern.

Die Dampfmaschine muss einen geschlossenen Kreislauf haben, was bedeutet, dass der aus der Maschine austretende Dampf kondensiert und wiederverwendet wird. Der Ballon fungiert als Kondensator.

Der Auftrieb wäre 0,4 kgm$^{-3}$, was bedeutet, dass der Ballon für eine 200-kg-Fracht 500 m lang sein müsste$^{3}$, ohne das Gewicht des Ballons, des Motors, des Wassers, des Treibstoffs usw. zu berücksichtigen. Das sind 200 kg auf der leichten Seite, was wahrscheinlich eine Technologie des Weltraumzeitalters ist.

Also ein Ballon mit 1000m$^{3}$, was einen Radius von 6,2 Metern (~ 20 Fuß) bedeutet. Das sollte funktionieren.