Untertassenförmiges Luftschiff: Ist es stärker, leichter und besser?

Das klassische starre Luftschiff verwendet eine schwere Hülle, die den großen Auftriebsballon ausmacht. Dies liegt an der Aerodynamik. Mein erstes Konzept war eine dünne und lange „Zigarre“, bei der sich Cockpit, Fahrgastraum und Laderaum aus Gleichgewichtsgründen an gegenüberliegenden Enden befinden. Ein "Fischgräten"-Skelett verbindet die beiden Enden, indem es durch die Hülle hindurchgeht. Diese Idee habe ich schnell verworfen. Später dachte ich an ein anderes Design, bei dem die verschiedenen Fächer stattdessen UM den Umschlag gebaut sind.

Das Skelett des starren Luftschiffs ist wie ein Donut mit Speichen. Es sieht aus wie ein Fahrradrad, aber mit einem breiteren Reifen. Der Donut dient als Verstärkung der Hülle und ist groß genug für Passagiere. Es ist nicht notwendig, dass der gesamte Ring als Passagieraufenthaltsraum dient. Wenn Sie jedoch Passagiere und Fracht an entgegengesetzten Enden platzieren, erhalten Sie ein gutes Gleichgewicht.

Als Vorteile sehe ich:

  • Die Struktur dient als Lounge und Skelett und reduziert so den Materialverbrauch und das Gewicht.
  • Das Platzieren von Motoren an verschiedenen Stellen direkt über dem Skelett ist einfach
  • Der Körper ist kreisförmig und linsenförmig, wodurch das Schiff besser mit Seitenwinden umgehen kann.
  • Der Auftriebsballon befindet sich hinter der Vorderseite und nicht darüber, wodurch der Luftwiderstand verringert wird.
  • Die Verbindung des Ballons mit dem Schiff ist eine lange Stichlinie um den Ballon herum. Daher wird das Gewicht des am Ballon hängenden Schiffes entlang der Stichlinie gut verteilt.
  • die Oberseite ist nicht so gewölbt wie bei herkömmlichen Luftschiffen. Dies bedeutet, dass Solarmodule mehr direktes Sonnenlicht erhalten. Solarbetriebene Luftschiffe werden bereits als unbemannte Überwachungsstationen eingesetzt.
Zu den Nachteilen siehe die gleichen Gründe, warum Hochseeschiffe nicht als Untertassen konzipiert sind. Denken Sie an Luftwiderstand, mit entsprechendem Mehrgewicht und erhöhter Anfälligkeit für schlechtes Wetter. Seitenwinde brachen Luftschiffe nicht oft auf ... aber Aufwärts- und Abwärtsscherung taten es. Denken Sie auch daran, dass Luftschiffe im Wesentlichen ein Haufen riesig geformter Ballons mit einem relativ kleinen Passagier- / Besatzungskorb darunter sind. Volumen für Passagiere und Crew ist leicht zu bekommen - der bestimmende Faktor ist immer das Gewicht.
Ja, aber die Frage bezieht sich auf die Reduzierung von Gewicht und Luftwiderstand. Seitenwinde würden das Festmachen erschweren, aber die Form erlaubt hoffentlich den Bau kleinerer Hangars
Die Untertassenform hat ein höheres Gewicht und einen höheren Luftwiderstand als eine Zigarrenform mit ähnlichem Volumen. Die Zigarrenform ist ungefähr so ​​​​effizient wie mit Ballons, die sich in einer geraden Linie bewegen. Untertassen wurden bereits angeschaut
Das klassische starre Luftschiff verwendet eine schwere Hülle, die den großen Auftriebsballon ausmacht. “ Huh?
Mein erstes Konzept war eine dünne und lange "Zigarre" . Die Hindenburg war lang und dünn.

Antworten (4)

Ich denke, dass Sie möglicherweise auf eine etwas seltsame Weise darüber nachdenken. Luftschiffe haben aus zwei widersprüchlichen Gründen die Form, die sie haben - Maximierung des Auftriebs und Minimierung des Luftwiderstands. Ersteres bevorzugt eine Kugel und letzteres eine Tropfenform. Eine Untertasse ist weit entfernt von einem optimalen Verhältnis von Hüllmasse zu Innenvolumen.

Ihr Konzept, tragende Elemente mit Unterkünften zu kombinieren, könnte funktionieren, aber die mit Abstand einfachste Lösung dafür ist eine herkömmliche Zeppelin-Konstruktion, jedoch mit einem parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden Monocoque-Abschnitt (ähnlich einem Flugzeugrumpf). kann Passagiere/Fracht aufnehmen und auch einen Strukturbalken ersetzen.

Anstatt sich Gedanken über die Form des Fahrzeugs zu machen, wie wäre es, wenn Sie sich die Materialien ansehen, die für den Bau verwendet wurden?

Es könnte sein, dass Ihre Gesellschaft technologisch so weit fortgeschritten ist, dass sie Kohlenstoffnanoröhren verwenden kann , um Dinge zu bauen:

CNT sind mindestens 100-mal stärker als Stahl, aber nur ein Sechstel so schwer, sodass Nanoröhrenfasern fast jedes Material verstärken könnten.

Könnte auch Graphen-Aerogel verwenden, das als isolierende Füllung verwendet werden könnte und vielleicht sogar helfen könnte , das Fahrzeug anzuheben (danke an @PipperChip).

Die klassische Zigarrenform von Flug- und Tauchbooten wird einfach verwendet, weil sie die aerodynamischste Form ist, wenn es darum geht, sich durch Flüssigkeiten zu bewegen. (Die meisten Physikmodelle behandeln Luft als Flüssigkeit, wenn sie dies untersuchen.) Daher wird eine Änderung der Form des Fahrzeugs wahrscheinlich mehr Probleme schaffen als lösen.

Sie haben bereits in Ihrer Frage angemerkt, dass Sie das Fahrzeug "ausbalancieren" mussten.

Daher empfehle ich dringend, sich stattdessen die Baumaterialien anzusehen.

Der Physik-Stack-Austausch unterstützt Sie dabei, Aerogele schwimmfähig zu machen: physical.stackexchange.com/questions/71069/… . Kurz gesagt, Sie müssen es nur in etwas einwickeln, das die Luft draußen hält. Das Aerogel könnte verwendet werden, um das Gewicht des Fahrzeugs zu reduzieren, Stützelemente, Verkleidungen usw. zu schaffen.

Der einzige wirklich gültige Grund, von der traditionellen "Zigarren"-Form eines Luftschiffs abzuweichen, besteht darin, die Hülle für dynamischen Auftrieb zu nutzen.

Es gibt tatsächlich eine Klasse von Fahrzeugen, die den aerodynamischen Auftrieb von der Hülle nutzen, um die Leistung zu verbessern. Der erste, von dem ich je gehört habe, wurde von der AEREON Corporation entwickelt und die Geschichte in einem wunderbaren Buch mit dem Titel „ The Deltoid Pumpkin Seed “ von John McPhee erzählt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

AIRON 26

Indem das Luftschiff neutral schwimmfähig gemacht wurde, wurde berechnet, dass das Fahrzeug viel weniger Motorleistung für Start und Flug benötigt. Das Fahrzeug hätte viele Eigenschaften eines Luftschiffs, wäre aber viel schneller und hätte weniger Probleme bei der Bodenabfertigung.

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Luftschiffe mit positivem Auftrieb haben am Boden Probleme

Ein "Donut"-förmiges Luftschiff hat nur sehr wenige Attribute eines Luftschiffs mit neutralem Auftrieb (selbst wenn der Querschnitt tragflächenförmig ist, haben Sie einen großen und relativ ineffizienten Flügel mit niedrigem Seitenverhältnis anstelle eines Auftriebskörpers oder eines effizienten hohen Aspekts Dies ist zusätzlich zu den bereits erwähnten Problemen des zusätzlichen Gewichts und der reduzierten Tragfähigkeit für seine Größe.

Das lässt mich nachdenken, ob ein untertassenförmiger Körper einen Hydrofoil-Effekt zulässt. Der Rumpf kann mehr Kohlefaserteile für eine bessere Festigkeit und weniger Gewicht enthalten. All dies kann die erforderliche Größe des Ballons noch weiter reduzieren. Dies wird im Grunde ein Hybrid-Luftschiff.
In der Tat ist neutraler Auftrieb im Wesentlichen die Funktionsweise eines U-Bootes. Wenn Sie jedoch einen Auftriebskörper herstellen, ist es wahrscheinlich, dass er tatsächlich einen leicht negativen Auftrieb hat.

Dein fliegendes Untertassen-Luftschiff wird unmöglich zu kontrollieren sein

Jeder Designer für Schiffe, die sich durch eine Flüssigkeit (Wasser oder Luft) bewegen, muss einige Entscheidungen über Richtungsstabilität und Manövrierfähigkeit treffen. Am Ende des Spektrums der Manövrierbarkeit ist ein Schiff mit einem Seitenverhältnis von 1:1 zwischen Länge und Breite außergewöhnlich manövrierfähig, da es nicht viel gibt, das einer Drehung widersteht. Am anderen Ende des Spektrums wird ein langes Schiff fast mühelos in die gleiche Richtung zeigen.

Ihre fliegende Untertasse befindet sich am Manövrierbarkeitsende des Spektrums, sodass sie sich leicht in eine andere Richtung drehen kann. Das ist großartig, bis Sie tatsächlich irgendwo ankommen wollen. Ihre Crew muss jederzeit wachsam bleiben, um sicherzustellen, dass das Schiff auf Kurs bleibt. Für ein langes, zigarrenförmiges Fahrzeug ist es so einfach, irgendwohin zu fahren, wie das Schiff in diese Richtung zu lenken. Danach neigt das Schiff dazu, in diese Richtung ausgerichtet zu bleiben.

Dies mag für eine völlig glatte Untertassenform zutreffen, aber ein Heck (wie das eines Flugzeugs) kann das Problem lösen. Ein enges Szenario ist das von Hovercrafts. Das Modell SR.N1 hat eine fast kreisrunde Form und hält zwei Schwanzflossen auf der Rückseite.