O’Neill/McKendree Looping River

Ich glaube, dass es einen Weg geben sollte, dies zu erreichen, obwohl möglicherweise mehrere Zylinder erforderlich sind, damit es funktioniert. Betrachten Sie eine Anordnung von 4 rotierenden Zylindern wie diese:

Das Wasser im rotierenden Zylinder oben im Diagramm würde bergab fließen (von links nach rechts). Am tiefsten Punkt angelangt, sammelt es sich im Reservoir ganz rechts, das „unter“ den ersten Zylinder ragt. Einmal pro Umdrehung öffnet sich der Boden des Reservoirs, wenn er sich direkt über der Mitte des benachbarten Zylinders befindet. Zentrifugalkräfte zwingen das Wasser in den benachbarten Zylinder und der Vorgang wiederholt sich.

Obwohl es den Anschein haben mag, dass ich Perpetuum mobile vorschlage, tue ich das nicht. Die erforderliche Energie würde letztendlich aus einer Verlangsamung der Drehung der Zylinder um einen kleinen Betrag stammen.

Es gibt viele Einwände gegen dieses Design aus praktischen Gründen, wie zum Beispiel das Überführen des Wassers durch ein Vakuum. Das Grundprinzip bleibt jedoch bestehen und solche Probleme könnten durch sorgfältiges Design, das meine grundlegende Proof-of-Concept-Idee verbessert, stark minimiert werden.

Bearbeitungsmarke 2

Bearbeitungsmarkierung 3 Der gegenläufig rotierende Endtorus drückt Wasser durch die Zentrifugalkraft nach außen und zurück zur Mittelachse des Hauptzylinders.

Der Wasserfluss vernichtet Energie. Auf der Erde wird diese Energie durch das Gravitationsfeld und von der Sonne geliefert.

Wenn Ihr System keine Energieversorgung für die Strömung hat, wird das Wasser früher oder später stillstehen.

Die Zentrifugalkraft hilft nur dabei, das Wasser an den Wänden des Zylinders zu verteilen. Um es einen Hügel hinauf zu bewegen, können Sie nicht mit einem Pumpmechanismus entkommen.

Die Coriolis-Beschleunigung ist

1. $\mathbf{v}$ist parallel zu$\mathbf{\Omega}$. Hier,$\mathbf{a}_c=\mathbf{0}$, weil das Kreuzprodukt zweier paralleler Vektoren Null ist.
2. $\mathbf{v}$tangiert den kreisförmigen Querschnitt des Zylinders. Hier,$\mathbf{a}_c$zeigt nach innen zur Mittelachse. Aus Sicht einer Person am Boden ist dies eine vertikale Kraft, keine horizontale Kraft.

Auf der Innenseite des Zylinders - nicht der Kappen - hat die Coriolis-Kraft keine "horizontalen" Auswirkungen auf die Strömung von Flüssen.

Vielleicht sind Sie nicht überzeugt. Betrachten Sie die Coriolis-Beschleunigung am Äquator der Erde. Die Beschleunigung hat keine horizontale Komponente, richtig? Nun, auf dem Zylinder ist die Kante jedes Querschnitts wie der Äquator im gleichen Abstand von der Achse.

Wenn wir uns einen Fluss vorstellen, der den Lebensraum um die Rotationsachse umkreist, denke ich, dass ein solcher Fluss aus der Perspektive eines am Ufer stehenden Beobachters eine scheinbare Strömung haben wird. Ich werde meine Argumentation im Folgenden erläutern.

Das erste, was wir ansprechen müssen, ist die Kritik von L.Dutch, dass es eine Energiequelle geben muss, um Strömung zu erzeugen. Wie Molot in den Kommentaren betonte, kann Energie aus der Rotation des Lebensraums stammen. Tatsächlich verliert jeder nicht starre Körper aufgrund von Reibung und Turbulenzen in den darin enthaltenen Gasen und Flüssigkeiten an Geschwindigkeit. Das bedeutet, dass die Atmosphäre und die Hydrosphäre innerhalb des Habitats in Bezug auf die starre Oberfläche des Zylinders langsamer werden. Die Reibung zwischen dem starren und dem nicht starren Material beschleunigt das Wasser und die Luft und verlangsamt den Ring. Dies ist ein ständiger Prozess, der den Ring allmählich verlangsamt. Das bedeutet, dass wir im Gleichgewicht zwischen den beiden entgegengesetzten Reibungskräften erwarten können, dass die nicht starren Komponenten des Systems im Durchschnitt eine etwas längere Rotationsperiode haben als die starren Komponenten. Das heißt,

Dieser Effekt ist gering, aber ich denke, er wird durch zwei zusätzliche Kräfte verstärkt. Der erste ist ein Teil des Coriolis-Effekts. Wenn wir uns die Antwort von HDE226868 ansehen, sehen wir, dass der Coriolis-Effekt auf unseren Fluss eher vertikal als horizontal ist, aber da unser Fluss eine Vertikale hat, wirkt sich dies immer noch auf den Flussfluss aus.

Auf der Erde ist ein Zug, der um den Äquator herum nach Osten fährt (spinwärts), leichter als ein Zug, der nach Westen fährt (antispinwärts). Dies liegt an der vertikalen Komponente des Coriolis-Effekts, der als Eötvös-Effekt bezeichnet wird. Im Wesentlichen wirkt die Zentrifugalkraft der Erddrehung der Schwerkraft entgegen und versucht uns in den Weltraum zu schleudern. Schnelleres Drehen erhöht diese Kraft und macht uns noch leichter, während langsameres Drehen diese Kraft verringert und uns schwerer macht.

Auf der Erde ist dieser Effekt gering und nur für Raketenstarts und Langstrecken-Artilleriebeschuss wichtig, aber in unserem relativ kleinen, sich drehenden Lebensraum wäre die Größenordnung viel größer. Wie trifft das nun auf unseren Fluss zu? Da unser rotierender Zylinder im Vergleich zur Erde „von innen nach außen“ ist, sind die Kräfte umgekehrt. Wasser, das sich in Richtung des Spins schneller bewegt als das Wasser um es herum, ist effektiv schwerer und Wasser, das sich gegen den Spin bewegt, ist leichter. Dies bedeutet, dass Spinward-Ströme sinken und Anti-Spinward-Ströme steigen. Dies führt dazu, dass die Oberfläche des Flusses eine größere Anti-Spinward-Geschwindigkeit aufweist als der Boden des Flusses. Auf diese Weise verstärkt der Eötvös-Effekt die wahrgenommene Strömung des Flusses von einem Beobachter an der Oberfläche.

Der zweite Effekt ist der Wind. Ich gehe davon aus, dass der Wind an der Oberfläche des Habitats hauptsächlich gegen den Spin gerichtet sein wird und dass dies als Ergebnis den Fluss weiter gegen den Spin ziehen wird. Meine Überlegung ist wie folgt. Alle oben genannten Effekte wirken auf die Luft des Lebensraums genauso wie auf das Wasser. Dies bedeutet, dass die Luft auch eine Netto-Anti-Spinward-Geschwindigkeit relativ zum Ring haben wird, wobei größere Höhen größere Anti-Spinward-Geschwindigkeiten haben. Zusätzlich spielt hier der Wärmekreislauf eine Rolle. Heiße Luft auf der Oberfläche des von der künstlichen Sonne erwärmten Rings wird aufgrund der verringerten Dichte aufsteigen, genau wie auf der Erde. Allerdings wird hier der Coriolis-Effekt die aufsteigende Luft in den Spin ablenken. Die kühle Luft von oben, die sinkt, um den Platz der warmen Luft einzunehmen, bewegt sich wiederum gegen den Spin. Auf diese Weise, Konvektionsströmungen auf dem rotierenden Lebensraum erzeugen starke Anti-Spinward-Winde auf der Oberfläche des Rings. Die Oberfläche jedes Wassers wird daher durch den Wind in eine gegen den Spin gerichtete Richtung gedrückt.

Diese Kräfte, die verschiedenen Reibungen und Coriolis-Effekte wirken zusammen, um zu bewirken, dass die Oberfläche eines kreisförmigen Flusses in einem endlosen Kreislauf gegen den Spin fließt, der von der kinetischen Rotationsenergie des Systems angetrieben wird, die allmählich durch Wärme verloren geht.

Ich glaube nicht, dass es ohne aktive Kontrolle funktionieren wird. Selbst dann würde Ihr Plan Energie aus der Rotation leihen, was auf lange Sicht schlecht wäre.

Wie bereits erwähnt, benötigen Flüsse Wetter. Sie müssen Wasser aus den tief liegenden Becken verdunsten lassen und es als Regen auf höher gelegenen Böden abgeben.

Theoretisch könnten Sie das Innere des Zylinders in der Nähe der Enden verjüngen (wodurch die Enden des Zylinders "erhöht" werden). Erhitzen Sie dann mit unterschiedlicher Erwärmung die Mitte des Zylinders und versuchen Sie, ein Luftzirkulationsmuster zu starten, das von der Mitte zu jedem Ende entlang des Bodens verläuft (mit Rückführung durch die Achse). Dies würde dazu führen, dass die Luft die Feuchtigkeit abgibt, die sie in der Mitte aufgenommen hat. Dies wird einen Kreislauf bilden, der das Fließen von Flüssen ermöglicht.

Das Problem, das ich damit sehe, ist, dass es darauf angewiesen ist, dass die aufsteigende Luft ihr Wasser freisetzt. In dem rotierenden Zylinder nimmt die Schwerkraft dramatisch ab, je näher Sie dem Zentrum kommen. Die geringere Schwerkraft würde es der Luft ermöglichen, größere Wassertröpfchen zu halten, bevor sie schwer genug sind, um herunterzufallen.

Würde dies ausreichen, um Wetter im Zylinder zu verhindern? Ich weiß nicht.

Wenn dies der Fall ist, funktioniert dies möglicherweise immer noch, wenn Sie Wasserkondensatoren an den Enden (oder möglicherweise an einem durch die Achse verlaufenden Rücken) haben und Ihr Wasser auf diese Weise aus der Luft bekommen.

Nur wenn Sie bereit sind, die Drehzahl der gesamten Station zu variieren .

Ziel: ein passiv angetriebener Lazy River in einem O'Neill-Zylinder .

Dass es eine Endlosschleife ist, ist eigentlich eine Voraussetzung. Es wird rückwärts fließen, bis es mit dem ersten Bewegungsgesetz fertig ist . Der erste Teil davon lässt das Wasser dort bleiben, wo es ist. Der zweite Teil beschleunigt ihn schließlich durch die Reibung des Flussbettes, an diesem Punkt „fließt“ er nicht mehr. Sobald das passiert, müssen Sie die Station verlangsamen und zurücksetzen lassen, und dann können Sie den Vorgang wiederholen.

Oder genießen Sie es, solange es dauert. Nach einer Weile, wenn die Station auf Touren ist, ohne Pumpen oder Wasserkreislauf, stagniert das Wasser.

Ja und nein

Zunächst die harten Kernfakten: Was einen Fluss auf der Erde zum Laufen bringt, ist die Schwerkraft und Höhenunterschiede, also letztlich ein Unterschied in der potentiellen Energie. In diesem System ist es per se nicht möglich, den Höhenunterschied als Treiber des Flusses zu verwenden, da er umlaufen muss (weil Wasser an keiner Stelle im Strom bergauf fließen kann).

Lustige Naturfakten des Wasserkreislaufs:

Berge tragen wesentlich zur Bildung von Flüssen als Wasserquellen bei. Wenn Wasser im Wasserkreislauf in die Atmosphäre verdunstet, sucht es nach Wegen, sich abzukühlen, zu kondensieren und zurückzukehren. Aufgrund der Höhe der Berge können sie als Kondensationspunkt fungieren, an dem Wasserdampf in Form von Regen, Nebel, Tau usw. gesammelt wird. Dieses Wasser fließt dann den Berg hinunter und speist Flüsse.

So funktioniert das:

Platziere strategisch Berge in der Nähe deines Flusses und baue Sammelkanäle, damit sie ihr Wasser in den Hauptfluss leiten. Lassen Sie alle Bäche in die gleiche Richtung zeigen (wie rechts vom Berg in den Fluss). Da alle Nebenflüsse des Flusses Wasser aus der gleichen Richtung fließen, führt dies zu einer Strömung, die in eine Richtung fließt. Der Fluss kann dann wieder in sich selbst gewickelt werden.

Ein wichtiges Detail:

Das Wasser muss aus dem Fluss konsumiert werden, sonst würde es nur zusammenlaufen. Aber dies könnte verwendet werden, um Felder und die Zivilisation zu bewässern oder absichtlich verdampft zu werden, um den Kreislauf weiter anzutreiben.

Aber das ist im Wesentlichen ein Fluss, es ist im Grunde das gleiche Konzept wie ein Lazy River in einem Wasserpark.

Verdammt, ich habe dir stattdessen nur ein Bild gezeichnet, kümmere dich um seine Qualität:

Ich habe "feed" mit "feen" falsch geschrieben, oops.

Unabhängig davon nutzen Sie die Energie des Wassers, das von den Bergen abfließt, um die Strömung des Flusses anzutreiben.