Wie sehen Luftschiffe im 19. Jahrhundert aus?

Sagen wir, in den späten 1700er / frühen 1800er Jahren wurde Handwavium entdeckt. Es ist ein Metall, das beim Erhitzen viel mehr Auftrieb verursacht als heiße Luft oder Wasserstoff / Helium in ähnlichen Volumina erzeugen. Flugreisen (und damit Kriegsführung) werden möglich, lange bevor traditionelle Flugzeuge erfunden werden. Und ohne den Bedarf an viel Benzin, um ein kleines Fahrzeug anzuheben, werden Luftschiffe zu wesentlich kleineren Zielen.

Wie wirkt sich das auf den Luftkampf aus? Welche technischen Herausforderungen würden beim Bau eines brauchbaren Fahrzeugs mit einem solchen Material einhergehen? Wie könnte der Schutz des Materials einfließen?

Um es in einer einzigen Frage zusammenzufassen:

Wie sehen Luftschiffe in dieser alternativen Geschichte des Handwaviums aus?

Wenn jemand nachrechnen möchte, würde ich sagen, dass eine Handwaviumstange von der Größe einer Wasserflasche 1 Tonne heben könnte.

Handwavium wird entdeckt. Es ist ein Metall, das beim Erhitzen viel mehr Auftrieb verursacht als heiße Luft oder Wasserstoff / Helium in ähnlichen Volumina erzeugen. Um wie beschrieben Auftrieb zu erzeugen, müsste seine Dichte beim Erhitzen geringer sein als die von Wasserstoff bei Raumtemperatur. Das ist für ein Metall oder einen Feststoff oder sogar eine Flüssigkeit einfach völlig unmöglich. Sie beschreiben ein Gas und ein Gas, das auf magische Weise (und das ist alles, was es sein könnte) weniger dicht ist als Wasserstoff. Um mit einem echten Metall wie diesem einen Auftrieb zu erreichen, wäre eine Art Antigravitation erforderlich, und dafür haben wir keine wissenschaftliche Grundlage.
@StephenG, du verfehlst den Punkt. Auf dieser Seite geht es darum, fiktive Welten zu erschaffen. Ob das Handwavium des OP wissenschaftlich möglich ist oder nicht, ist NICHT Teil der Frage - es wäre gewesen, wenn er das Tag "wissenschaftsbasiert" aufgenommen hätte, aber nicht in diesem Fall. Anstatt das OP dafür zu bestrafen, dass es eine absolut legitime Frage für diese Site gestellt hat, warum haben Sie keinen Spaß und bieten eine Antwort an? Schließlich ist es Ihre Aufgabe, seine Erwartungen zu erfüllen, und nicht seine Aufgabe, Ihre zu erfüllen, solange die Frage den Regeln entspricht und angemessen markiert ist.
@JBH Auf die Absurdität einer Idee hinzuweisen und darauf hinzuweisen, dass sie dem gesunden Menschenverstand widerspricht, ist für den Aufbau von Welten überhaupt nicht unvernünftig. Wenn das OP „Engineering“ und „Industrial-Age“ als Tags verwendet, impliziert dies auch eine wissenschaftlich plausible Grundlage. Die tatsächlichen Anforderungen des OP sind einfach magisch - sie sind in keiner Weise möglich oder plausibel, auch wenn sie in der Technik begründet sind. Da es sich tatsächlich um Magie handelt, kann das OP genauso gut als "Magie" gekennzeichnet werden und sich überhaupt keine Gedanken mehr über praktische Technik machen. Das ist der Punkt. Und ich habe übrigens Antigravitation (Handwavium) als optionale "Erklärung" erwähnt.
@StephenG, du meinst nicht Technik, du meinst Materialwissenschaften. Natürlich ist das Handwavium magisch, wir bekommen häufig solche Fragen auf dieser Seite. Es ist schließlich Fiktion. Das OP fragte nicht nach der Plausibilität, Sensibilität oder Machbarkeit von Handwavium. Alles, was er fragte, war, wie sich das auf das Design von Luftschiffen (den "technischen" Teil) auswirken würde. Meine Güte, wenn wir Ihre Perspektive übernehmen würden, wäre keine Steampunk-Frage jemals auf der Seite erlaubt. Wenn dies für Sie tatsächlich keinen Sinn ergibt, lassen Sie es uns in Meta aufnehmen und das OP sein lassen.
Wie wäre es, wenn Sie dies ein wenig ändern? Ihr Unobtanium ist ein magisch verstärkter Durastahl, der ein Vakuum-Luftschiff ermöglicht .
Wie heiß muss es werden? Es ist ziemlich kalt hoch oben, was bedeuten könnte, dass wir viel Isolierung um ihn herum brauchen, oder vielleicht kann es nicht zu nahe an den Motor herankommen oder es wird zu viel Auftrieb bieten. Gehen wir auch davon aus, dass es völlig stabil ist? Vielleicht würde es anfangen auseinander zu fallen, wenn es zu heiß wird, die Atome würden sich zu sehr trennen. Wichtig zu wissen, ob man sich auf das Material für Strukturbauteile verlassen kann, vielleicht sogar die Herstellung des Motors.

Antworten (5)

Nach Ihrer Beschreibung bedeutet dies, dass der Luftkrieg, wie wir ihn verstehen, überhaupt nicht erfunden wird. Wenn ein einzelner Stab des Materials in der Größe einer Wasserflasche (sagen wir großzügig und sagen wir 1 Liter) eine Tonne heben kann, dann wären einzelne „fliegende Packs“ möglich gewesen: eine rucksackgroße Einheit mit einem kleinen Heizelement und einem Kraftstoffreservoir würde ausreichen, um eine Person mit viel Überschuss zu heben. Die eigentlichen Probleme wären zunächst die Steuerung des Auftriebs (ich gehe davon aus, dass die Auftriebsmenge proportional zur Temperatur des Metalls sein muss). Das Gerät verfügt also über ein Regelventil, das von der Hand des Flyers aus zugänglich ist, um die Temperatur zu erhöhen und zu senken.

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Schnell, ich brauche ein Streichholz, um diesen Rucksack zu starten

Nun, wie beschrieben, sorgt das Metall einfach für Auftrieb, so dass die Menschen zunächst mehr oder weniger als Drachen verwendet werden, ansonsten werden sie vom Wind ohne große Kontrolle herumgeweht. Eine Person, die als Drachen fungiert, kann die Truppen unten beobachten und ihnen Signale geben, Informationen liefern, Artilleriefeuer korrigieren und möglicherweise verwendet werden, um Granaten auf Feinde unten zu werfen.

Nun mag dies eher kontraintuitiv erscheinen, aber da dies Ballons oder Ornithoptern (die einzigen bekannten oder in Betracht gezogenen Flugmittel vor diesem Punkt) offensichtlich überlegen ist, sich jedoch von beiden völlig unterscheidet, werden die Leute sich für die einfachsten und offensichtlichsten Anwendungen entscheiden bei Erste.

Ein weiterer Weg, wie Unobtanium die Dinge verändern wird, ist die Logistik. Schwer beladene Karren, Artillerie und Protzen und andere Radfahrzeuge der damaligen Zeit waren langsam, hart unterwegs und fuhren oft Straßen auf (oder versanken im Schlamm). Das Anbringen einer Unobtanium-Hebeeinheit am Karren oder anderen Radfahrzeugen ermöglicht es ihnen, von der Straße zu schweben. Mit sorgfältiger Anpassung können sie in geringer Höhe (etwa einen Meter) schweben, sodass ein Pferdegespann sie immer noch ziehen kann, ohne die Fahrbahn zu beschädigen. Bei windigen Bedingungen ist Vorsicht geboten, aber die Kraftstoffversorgung kann unterbrochen und kaltes Wasser auf das Unobtanium gegossen werden, um den Karren zu erden, der dann auf die übliche Weise gezogen wird, bis die Bedingungen wieder zum Schwimmen geeignet sind.

Unobtanium wird also zumindest anfänglich nicht zu einem Luftkrieg oder Lufttransport führen.

Wenn mehr Erfahrung mit der Verwendung von Unobtanium gesammelt wird, können Menschen spezielle Anzüge entwickeln, um Wärme und später Druckbeaufschlagung bereitzustellen, um höher zu fliegen (und größere Rucksäcke mit mehr Treibstoff). Die Idee, den Feind zu bombardieren, kann so erweitert werden, dass große Karren oder sogar speziell entworfene Flöße hochgehoben werden und Besatzungen Bomben, Pfeile oder sogar Raketengeschosse abfeuern können. Die Kanonen werden draußen sein, da die Rückstoßkraft die Plattform heftig zurückstoßen lässt. Dies kann schließlich überwunden werden, indem die Skalierungseigenschaften des Unobtaniums genutzt werden, um vollwertige Festungen aus Stein oder Beton und Metall zu bauen und sie über wichtige Merkmale schweben zu lassen oder sie als Feuerunterstützungsplattformen in Position zu schleppen. Mehrere hundert Kilogramm und ein Ofen in der Mitte des Bauwerks sorgen für Auftrieb.

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Habe das nicht erwartet

In einer unbeabsichtigten Ironie kann die Verwendung dieser Plattformen zu einem Flügelflug führen, da Segelflugzeuge oder ornithopterähnliche Flugmaschinen sicher hoch genug angehoben werden können, um gestartet zu werden. Mangels kompakter und ausreichend starker Triebwerke ist für lange Zeit nur der Segelflug möglich. Die Luftüberlegenheit besteht dann darin, schwimmende Plattformen zu schützen oder Segelflugzeuge auf Kolonnen von Transportfahrzeugen herabstürzen zu lassen, die direkt über der Fahrbahnoberfläche schweben, wobei der Pilot wie verrückt Bomben wirft oder Pfeile abfeuert, während er vorbeifliegt.

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Segelflugzeug Cayley 1804

Nebenbei erwähnen Sie Drachen als brauchbare "schwimmende" Plattform, die jedoch nicht für den Antrieb geeignet sind. Ich hätte jedoch gedacht, dass eine Art Aerosegel der offensichtliche Anwärter auf den Luftantrieb gewesen wäre. Seefahrer des 18. Jahrhunderts waren bereits geschickt darin, Segel in einem 2D-Rahmen für den Ozeanantrieb zu verwenden, selbst wenn der Wind nicht günstig war. Ich würde zumindest argumentieren, dass Segel in erster Linie auch für den Antrieb dieser Luftschiffe untersucht würden. Dies würde die Größe des Luftschiffs erhöhen und es eher zu einem Kampfziel machen, sodass das, was Sie über Aufklärung sagen, immer noch Bestand hat.
@TimB Vielleicht verstehe ich das, was Sie vorschlagen, falsch, aber das Problem mit Segeln auf einem Luftschiff besteht darin, dass sie nicht wenden können und nur verwendet werden können, um sich gegen den Wind zu bewegen. Das Manövrieren per Segel ist auf die Verwendung von zwei Medien (Wasser und Luft) mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften angewiesen.
Sie heben hier einen guten Punkt an, aber derzeit ändern Ballons ihre Richtung durch Aufwärts- und Abwärtsbewegungen durch verschiedene Höhen mit unterschiedlichen vorherrschenden Winden. Ich habe meine eigene Antwort darauf gegeben, die besagt, dass Sie, wenn Sie auf und ab gehen können, Segel verwenden können, um sich in die gewünschte Richtung zu bewegen, vorausgesetzt, Sie können die richtigen vorherrschenden Winde bekommen. Ich glaube nicht, dass ich das in meiner eigenen Antwort klar ausgedrückt habe, also werde ich es entsprechend bearbeiten.

Sie sehen aus wie kleine Luftballons

Das Problem ist nicht der Aufzug .

Das größte Problem ist der Antrieb . Dampfmaschinen in den frühen 1800er Jahren waren einfach zu schwach, zu schwer und zu unzuverlässig, um eine nennenswerte Menge an Fracht (oder Kampfmittel) durch den Himmel zu schleudern. Ein Jahrhundert später konnten die Dieselmotoren des Ersten Weltkriegs kaum das Äquivalent einer Flugzeugladung Bomben/Fracht über die Nordsee schieben. Die mächtige und riesige Hindenburg beförderte eine volle transatlantische Passagierlast von ... nur 72.

Das zweite große Thema ist die Metallurgie . Wir können die Leichtigkeit aufgrund des erstaunlichen Handwaviums ignorieren. Wenn dieses Handwavium 1 Tonne Auftrieb pro Wasserflasche erzeugt, dann sind das Tausende Tonnen Kraft von jedem (viel kleineren) Gassack, der vom Rahmen getragen werden soll. Aber im Jahr 1800 stecken Sie mit Eisen oder Stahl (von mieser / unbeständiger) Qualität fest, von denen keines lange gegen Torsions- und Scherkräfte von zehn oder hundert Tonnen bestehen wird, die durch den unterschiedlichen Auftrieb der Gassäcke verursacht werden ... und zufällige Windlasten aus allen Richtungen. Besserer Stahl wurde Ende des 19. Jahrhunderts allgemein verfügbar.

Das dritte große Thema ist die Kontrolle . Luftschiffe sind am anfälligsten für die meisten Schadensquellen, wenn sie sich in Bodennähe befinden – während der Landung, Wartung und des Starts. Die Fähigkeit, die Masse des Luftschiffs in dieser gefährlichen Zone sicher zu kontrollieren, ist eines der wichtigsten Konstruktionskriterien ... ganz oben mit dem Auftrieb.

Da Handwavium so viel Auftrieb bietet, ist es sicherlich möglich, das Schiff mit Dutzenden von Dampfmaschinen zu versehen, die von Tausenden Tonnen zusätzlichem Baustahl getragen werden. All diese Masse macht das Luftschiff jedoch schwerfällig und in Bodennähe schwer zu kontrollieren. Größere, massivere Schiffe werden für die Bodenmannschaften gefährlich zu kontrollieren sein und häufiger katastrophal abstürzen.

Abschließend noch ein Wort zu den allgemeinen Problemen der Luftschiffe der 1930er Jahre, die ebenfalls angebracht sind: Sie waren schwerfällig und schwer sicher zu landen (50-100 Bodenmannschaften), selbst mit starken Motoren. Sie wurden von ziemlich gewöhnlichen Scheren, Sturmböen und Gewittern zerfetzt … was sie sorgfältig vermieden, indem sie Funkvorhersagen verwendeten, die auf telegraphisch standardisierten Wetterdaten von Aufzeichnungsstationen (die alle aus dem frühen 19. Jahrhundert fehlten) beruhten. Sie navigierten mit Sternen, Sextanten und Orientierungspunkten (kein GPS, kein LORAN) und konnten in einer bewölkten Nacht oder an einem bewölkten Tag leicht 50 Meilen vom Kurs abweichen, insbesondere über Ozean oder Wildnis.

Das Gewicht des Motors wird unbedeutend, wenn Sie so viel Auftrieb erzeugen können. Sie können in dem gegebenen Szenario jede Größe (und jedes Gewicht) einer Dampfmaschine anbringen.
Zugegeben, das stimmt, auch wenn der schwache Teil durch einfaches Hinzufügen von mehr Metall zumindest teilweise überwunden werden könnte. Da das Gewicht kein Thema ist, könnte dies zumindest die metallurgischen Mängel der Ära mildern.
@Burki hat die Antwort bearbeitet, um auf Ihre Kommentare einzugehen.
Ich würde auch bestreiten, dass die Metallurgie des 19. Jahrhunderts nicht in der Lage war, mit der erzeugten Kraft fertig zu werden. Immerhin hat uns die Metallurgie des 18. Jahrhunderts mehrere hundert Tonnen schwere Eisenbrücken beschert.
@walross, vereinbart und in Absatz 4 angesprochen.

Die wahrscheinlichste Antwort, die ich finden kann, ist, dass Ihr Handwavium verwendet wird, um dem Gewicht Ihres Luftschiffs entgegenzuwirken und keinen übermäßigen Aufwärtsschub zu erzeugen (Sie könnten immer etwas zusätzliche Wärme für Notfälle in Reserve haben, aber im Allgemeinen wirken Sie nur der Schwerkraft entgegen ).

Dann wenden Sie die in dieser Zeit gebräuchlichste Antriebsform für große Fahrzeuge an; Segel. Dies wurde bereits untersuchtüber World Building, und ich werde nicht wiederholen, was dort gesagt wird, außer zu sagen, dass Ihr Handwavium dem Puzzle ein neues Element hinzufügt. Da Sie keinen massiven Ballon auf Ihrem Luftschiff haben, werden Segel zu einer realen Möglichkeit, da das Fehlen eines Ballons einen Großteil der Reibung und des Windwiderstands wegnimmt, die gegen Segel wirken würden. Es wurde (zu Recht) darauf hingewiesen, dass Sie nicht am Himmel wenden können, weil Sie das Wasser unter Ihnen nicht für die Traktion verwenden können, aber wie bei herkömmlichen Ballons können Sie das Handwavium verwenden, um Ihre Höhe sanft an die vorherrschenden Winde anzupassen , dann setzen Sie die Segel optimal in die von Ihnen gewählte Richtung ein.

Ihre Matrosen müssten sich wohl fühlen, wenn sie in der Höhe arbeiten, aber die alten Schiffe wurden nicht umsonst „Großsegler“ genannt, also ist die Arbeit in der Luft auch kein großer Sprung.

Der militärische Aspekt ist insofern ein wenig anders, als diese Schiffe in der Luft sind, also ist der Kampf für sie kein so sicherer Ort wie Linienschiffe im Seekampf der alten Schule, wo der Großteil des Schiffes sowieso schwimmt. Aber die Idee eines segelnden Luftschiffs wird durch Ihr Handwavium-Material zumindest plausibel .

Zumindest früh werden diese Luftschiffe aus dem einfachen Grund, dass sie viele Ähnlichkeiten aufweisen und viele der gleichen Probleme lösen müssten, ähnlich wie Schiffe gebaut werden.

Das Entfernen der Notwendigkeit eines Gassacks bedeutet, dass Sie im Wesentlichen ein Schiff haben, das in der Luft schwebt. Die Schiffe sind bereits wetterfest und können gewaltigen Kräften standhalten, und die Schiffsbauer werden aufgefordert, die neuen Luftschiffe zu bauen.

Darüber hinaus waren Schiffe im 19. Jahrhundert die einzigen großen Fahrzeuge überhaupt und damit das einzige, von dem Luftschiffbauer beeinflusst werden konnten. Die Form folgt in erster Linie der Funktion, aber wenn die Funktion berücksichtigt wird, ist sie stark von der Tradition beeinflusst.

Sie werden sich in vielen kleinen Dingen von Seeschiffen unterscheiden, aber auch mehrere Jahre nach ihrer Erfindung noch erkennbar auf ihnen basieren.

Sie werden auch die Einführung von Dampfmaschinen viel schneller als sonst vorantreiben, da das Segeln ohne Wasser zum Gegendrücken viel weniger effektiv sein wird. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts kamen gerade erst effektive dampfbetriebene Schiffe zum Einsatz, und die Erfindung des Luftschiffs wird Dampfmaschinen viel attraktiver machen.

Die (relative) Notwendigkeit der Verwendung von Dampfkraft wird auch die Entwicklung großer Luftschiffe (im Gegensatz zu persönlichen Fluggeräten) vorantreiben, da die Größe und das Gewicht von Dampfmaschinen ein größeres Flugzeug erfordern, um sie aufzunehmen.

Ich glaube nicht, dass Sie erkennen, dass Ihr Handwavium im Grunde eine moderne Leichtmetalllegierung ist

  • Sie müssen sich vorwärts bewegen, und das bedeutet einen Propeller. Ihr Motiv war damals eine Dampfmaschine.

  • Ihr Handwavium würde aus den von @ user535733 genannten Gründen nicht als Flaschen verwendet werden. Vielmehr würde es mit dem Stahl verschnürt (im Grunde eine leichte Legierung). Sie würden es mit den Streben, dem Wagen, dem Motorgehäuse und dem Motor selbst mischen, um das Fahrzeug im Grunde in ein gewichtsloses "Etwas" zu verwandeln.

  • Natürlich bewegt der Propeller ihn vorwärts, aber Sie müssen drehen. Sie können entweder weitere Propeller hinzufügen oder einfach Flügel, Querruder und ein Seitenruder hinzufügen.

Was bedeutet, das "etwas", das Sie Anfang des 19. Jahrhunderts für ein Flugzeug aus den 1940er Jahren erfunden haben. Es gibt keine andere sinnvolle Möglichkeit, das Fahrzeug zu nutzen. Oder besser gesagt, jemand würde schnell das „Flugzeug“ erfinden, um die potenzielle Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs auszunutzen. Wenn jemand das zum ersten Mal tat, würden alle anderen Verwendungen obsolet werden.

Mein Modell für diese Schlussfolgerung ist die Entwicklung eiserner Schiffe während des US-Bürgerkriegs. Mehrere Erfinder haben herausgefunden, wie man schwere, beschissene Stahl- und Dampfmaschinen verwendet, um gepanzerte Schiffe zu bauen. Um einen berühmten Dokumentarfilmer zu paraphrasieren: An dem Abend, an dem Monitor und Merrimack das Feuer eröffneten, war jede andere Marine der Welt überholt.