Haben wir die Technologie, um große rotierende Luftschleusen herzustellen?

Ich habe kürzlich eine Frage zum Weltenbau über Raumstationen beantwortet. In meiner Antwort schlug ich eine toroidale Station vor, die aus vielen kleinen Segmenten bestehen würde, von denen sich jedes dreht. Wie bereits erwähnt, würde dies mindestens eine Luftschleuse zwischen jedem Keil, der jedes Segment umschließt, und dem Segment selbst erfordern. Die Luftschleusen müssten rotieren.

Haben wir die aktuelle Technologie, um rotierende Luftschleusen zu bauen? Wurden Designs getestet?

Wenn sich alle Abschnitte mit der gleichen Geschwindigkeit drehen, könnten Sie die starren Abschnitte mit Ziehharmonika-Flexrohren verbinden (wie ein biegsamer Strohhalm oder ein gelenkiger Stadtbus).
@RussellBorogove Leider rotieren sie nicht alle mit der gleichen Geschwindigkeit.
Noch nicht ganz bereit für die Hauptsendezeit, aber hast du Kraftfelder in Betracht gezogen ? Eine Wand aus elektromagnetisch eingeschlossenem kaltem (Wasserstoff-)Plasma könnte die Atmosphäre oder irgendetwas mit geringem Impuls (Masse mal Geschwindigkeit) einschließen, während sie für Objekte mit höherem Impuls wie einem Astronauten, der sich von einem Eindämmungsfeld zum anderen bewegt, durchlässig ist. Siehe auch Wie würde das Anlegesystem eines Zentrifugenmoduls auf der ISS funktionieren?
Sie brauchen nicht wirklich eine Luftschleuse, Sie brauchen einen Abschnitt, der sich dreht, während die Atmosphäre erhalten bleibt.

Antworten (2)

Ich würde mit "ja, aber" gehen

Es gibt zwei knifflige Teile: Sie brauchen eine große, gleitende Dichtung, und Sie müssen Kanäle für Kabel, Rohre usw. bauen. Ich bin kein Maschinenbauingenieur, also habe ich vielleicht ein paar Dinge falsch dargestellt.

Google nach größter Gleitringdichtung fand diesen Artikel über eine Dichtung mit 390mm Durchmesser.. das ist nicht viel. Zugegeben, das ist für einen Kompressor, bei dem der Druckunterschied weitaus höher ist als in einer Raumstation, also gibt es vielleicht Hoffnung. Die Herausforderungen beim Bau von Dichtungen liegen in der Erstellung und Ausrichtung auf sehr, sehr glatten Oberflächen. Für einen großen Siegelring bedeutet dies eine große Drehbank und wahrscheinlich viele Kopfschmerzen beim Transport und der Installation. Aber ich würde sagen, es ist machbar, wenn jemand genug Geld auf das Problem wirft.

Die zweite Herausforderung sind Leitungen. Wir wissen, wie man Flüssigkeiten zwischen rotierenden Elementen transportiert . Die Leitung müsste immer in der Mitte der Luftschleuse sein, wo sie am meisten Platz kostet (stellen Sie sich den kleinsten Kreis vor, durch den ein 1 x 1 m großer Schrank passt. Stellen Sie sich nun den kleinsten Kreis vor, durch den der Schrank passt, wenn die Mitte blockiert ist ), was die oben beschriebenen Probleme mit der Versiegelung verschlimmert. Sie werden Ihre Leitungen auch einmal bauen, das Nachrüsten für mehr Verbindungen, sobald sie gebaut sind, wird schwierig sein.
Für die Stromversorgung stehen Bürstenkontakte zur Verfügung, für die Signalübertragung würden Sie wahrscheinlich etwas Drahtloses verwenden. Warum rede ich so viel über Conduits? weil Sie Luft, Wasser, Abwasser, Kraftstoff und eine Menge anderer Dinge von einem Segment zum anderen transportieren wollen.

Zusammenfassend denke ich, dass wir es können, aber wir werden es schwer haben, die Teile der Station sinnvoll miteinander zu verbinden.

Eigentlich müsste die Leitung nicht genau in der Mitte sein, aber die "Empfängerports" müssten unangemessen groß sein und rund um die Luftschleuse verlaufen.
Jawohl! Ich brauchte eine Sekunde, um zu verstehen, was du meinst, aber ja.
Stellen Sie sich einen Rohrring (Torus) vor, der der Länge nach halbiert ist - zB "innere" und "äußere" Hälfte. Das Abdichten wird zumindest schwierig sein, und die Reibung wird unangenehm sein, aber es ist möglich, insbesondere für drucklose Medien / Niederdruckmedien, die sich in eine Richtung bewegen (Zentripetalkraft zwingt sie zur "äußeren" Seite, die der Auslass ist).

Wir können rotierende Luftschleusen mit aktueller Technologie haben, aber ihre Haltbarkeit und Leistung ist ziemlich schlecht (und natürlich kann der Geschwindigkeitsunterschied nicht zu groß sein.

Das Geheimnis besteht darin, die Luftschleuse aus zwei (oder mehr) ineinandergreifenden ("Teleskop") Rohren mit Fett dazwischen herzustellen; genug gefettete Auflage zwischen den Rohren, so dass ihre Reibung/Viskosität den Luftdruck unbedeutend macht. Natürlich leckt das Gelenk, wenn auch sehr langsam, und muss daher mit Fett nachgefüllt werden, und natürlich setzt die Viskosität der Drehung einen ziemlichen Widerstand entgegen. Erwarten Sie also nicht, dass dies ein verlustfreies Gelenk ist Module rotieren mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.

Eine Quellenangabe wäre toll
Das Problem bei diesem Ansatz ist, dass ein Ende des Schmierfetts einem Vakuum ausgesetzt ist und mit der Zeit verdunstet. Sehen Sie sich die Probleme mit Rädern usw. an Mond-/Marsfahrzeugen an.
@Hobbes: Dies könnte durch eine konstante (sehr langsame) Zufuhr von frischem Fett aus der "unter Druck stehenden" Größe überwunden werden. Eingetrocknetes Fett wird nach außen gedrückt und durch frisches ersetzt, wenn es eintrocknet.
Haben wir die Technologie, um große rotierende Luftschleusen herzustellen?
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