Wie groß müsste ein hohles starres Objekt sein, um zu schwimmen (nicht im Wasser, sondern in Luft), wenn die gesamte Luft abgesaugt und der Behälter versiegelt wäre?
Eine andere Möglichkeit, dies zu betrachten, besteht darin, zu lösen, für welches Gewicht / welche Fläche Sie verwenden dürfen. Nehmen Sie ein kugelförmiges Fahrzeug an. Die Oberfläche steigt proportional zu r^2. Das Volumen (das Ihren Auftrieb erzeugt) ist proportional zu r^3. Wenn Sie rechnen, stellen Sie fest, dass Sie (rx 0,4)kg/m^2 oder ungefähr (rx 0,88) lbs/m^2 verwenden dürfen. Das Problem wird also einfacher zu lösen, wenn das Fahrzeug größer wird.
Die Kraft, die ein vollständig evakuierter Körper auf Meereshöhe erfährt, würde etwa 14,7 psi betragen, was etwa 11,4 ~TONS~ pro m^2 entspricht. (Lieben Sie es nicht, metrische und englische Einheiten zu mischen? Ich tue es ...)
Bei r = 1 m können Sie nur 0,88 lbs Material für Haut und Struktur verwenden, um diese massive Kraft zurückzuhalten (viel Glück damit).
Bei r = 10 m erhalten Sie 8,8 lbs/m^2. Das entspricht einer (1/17) Zoll dicken Aluminiumhaut und keiner internen Stützstruktur. ---> Immer noch ein No-Go.
Bei r = 100 m sind 88 lbs/m^2 erlaubt. ... OK, jetzt reden wir. Eine 1/8-Zoll-Aluminiumplatte wiegt etwa 19 lb./m^2. Damit bleiben 69 lbs./m² für die Stabilisierung der Hautfelder und der inneren Struktur übrig. Etwas, das sich einer Monocoque-Struktur annähert (wie eine Eierschale: in der Lage, enormen Druck ohne tiefe innere Verstrebung aufzunehmen), könnte funktionieren. Als Ingenieur wäre ich bereit, diese Herausforderung anzunehmen; aber ... das ist ein RIESIGES Handwerk! ÜBER zwei Fußballfeldlängen im Durchmesser und mit einem Gewicht von etwa 5 Millionen kg vor der Evakuierung!
Vielleicht wäre jemand in der Lage, es für r = 50 m zu tun, was einem Budget von 44 lbs./m ^ 3 entspräche. Meine Vermutung ist, dass die technische Machbarkeit irgendwo im Designbereich von 50 m < r < 100 m liegt.
Nur um Jims Antwort zu konkretisieren.
Angenommen, Sie haben einen Würfel gemacht (erleichtert die Mathematik!) 1m x 1m x 1m
Aluminium hat eine Dichte von 2700kg/m^3
und Sie brauchen den Würfel, um eine Masse von weniger als 1,2kg zu haben
- also können Sie (1,2/2700) m verwenden ^3 Material
Die Oberfläche beträgt 6m^2, dann können Sie eine Dicke von (1,2/2700)m^3 / 6m^2 = 70um
oder etwa die Hälfte der Dicke eines Haares haben!
Da Luft etwa 1,2 Kilogramm pro Kubikmeter wiegt, müssten Sie, wenn Sie Ihre Magdeburger Halbkugeln stark genug machen könnten, einen Kubikmeter umschließen und weniger als 1,2 Kilogramm wiegen, wie ein Heliumballon schweben
Jim Graber
Nick T