In der Frage Wie sähe ein Zeitalter des Segelfliegens aus? , ich habe eine Antwort geschrieben , die die Art der fliegenden Segelschiffe definiert, die ich für diese Frage in Betracht ziehe.
Zur Verdeutlichung: Kielmaterial - im Segelzeitalter Holz, später Metall - widersteht jeder Bewegung wie durch Reibung, aber viel weniger Widerstand entlang einer Achse und auch etwas weniger Widerstand beim Drehen. Dieser Widerstand hat nichts mit Luft zu tun, er tritt einfach relativ zum größten Objekt in der Nähe auf, typischerweise dem Planeten.
Wenn man ein Stück Kiel schieben würde, würde es einer seitlichen Bewegung widerstehen, aber mit nur geringer Reibung vorwärts und rückwärts „gleiten“. Wenn ein Kielstück schräg zum Boden gestellt und an einem Ende gedrückt würde, würde es herunterfallen, weil es sich drehen könnte, obwohl es langsamer als erwartet wäre, wenn es ein Objekt wäre, das nur der Schwerkraft unterliegt.
Wenn jedoch ein Kielstück in einem Winkel zum Boden platziert und in diesem Winkel gehalten wird, während es geschoben wird, steigt es in einem Winkel auf, der etwas geringer ist als der Winkel, in dem es gehalten wurde, je nachdem, wie schnell es sich bewegt und sein seitlicher Reibungskoeffizient. Je höher der seitliche Reibungskoeffizient, desto weniger Spiel lässt ein Kiel zu. Dies alles ist völlig unabhängig von der Atmosphäre, falls vorhanden.
Dies bedeutet, dass ein Schiff mit Kielen, solange es sich bewegt, seine Höhe halten oder erhöhen kann. Aufgrund der höheren seitlichen Reibung kann ein Schiff in einer Atmosphäre segelgetrieben werden - der Kiel gibt dem Schiff etwas, wogegen es drücken kann, so dass es unterschiedliche Kräfte zwischen Wind und Kiel gibt, die eine Bewegung und Steuerung in andere Richtungen als mit dem Wind ermöglichen.
Wenn ein Schiff mit Kielen in der Schwerkraft überlastet ist oder sich zu langsam bewegt, wird der Anstellwinkel der Kiele zu groß und widersteht der Vorwärtsbewegung, und der Spielraum wird größer als der Vortrieb, was zu einem Verlust der Vorwärtsbewegung und einem Höhenverlust führt.
Ein Objekt mit mehreren Kielen kann nicht in einem Gravitationsschacht "verankert" werden: Selbst das beste Kielmaterial hat keine unendliche seitliche Reibung, noch hat jedes Kielmaterial eine Nullreibung zum Vortrieb. Das Beste, was zu erwarten ist, ist eine stark reduzierte Sinkgeschwindigkeit. Um sich zu bewegen, benötigt ein Schiff mit Kiel eine externe Quelle kinetischer Energie - daher benötigen alle diese Schiffe Windkraft, eine andere Antriebskraft oder potenzielle Schwerkraftenergie, die gegen kinetische Energie eingetauscht werden kann.
Wenn wir magisches Kielmaterial haben, das einen Flug mit einem kleineren Materialvolumen als ein Tragflügel ermöglicht, wenn Propeller hergestellt werden können, indem abgewinkeltes Kielmaterial auf die Kante eines angetriebenen Rads gelegt wird, dann könnte nur die Knappheit dieses Kielmaterials zur Entwicklung von führen Tragflügel, oder vielleicht könnten sie erfunden werden, auch wenn sie teurer als Kiele sind, wenn sie einen Nutzen hätten, der nicht von Kielen erfüllt wird.
Nehmen wir zum Zwecke dieser Frage an, dass einfache Kiele eine relativ seltene Holzart sind und etwa so teuer sind wie ein seltenes Hartholz wie Ebenholz. Effizienteres metallisches Kielmaterial ist im Dampfzeitalter möglich.
Abgesehen von diesem Kielmaterial können wir davon ausgehen, dass die Umwelt ähnlich wie die Erde ist. Um 3000 v. Chr. wurden Rahsegel erfunden, die einfach nur für Widerstand sorgen und nur das Segeln mit dem Wind ermöglichen. Lateinische Segel wurden um 900 n. Chr. erfunden und ermöglichen es, gegen den Wind zu segeln, da sie als Tragflügel fungieren, aber erst als DaVinci zum ersten Mal künstliche Flügel beschrieb, wurde ihre Verwendung als Tragflügel erkannt, und nicht vor dem 19. Jahrhundert Jahrhundert, als Tragflügel zum Fliegen eingesetzt wurden.
Darüber hinaus funktionieren Kiele nach einem anderen Prinzip als Tragflügel: Tragflügel funktionieren, indem sie ein flüssiges Medium passieren, während Kiele Bewegungen in alle Richtungen widerstehen, aber viel weniger Widerstand gegen Bewegungen entlang einer Achse bieten, nur relativ zum Kiel und zum Rest des Universums .
Nehmen wir für diese Frage an, dass Kiele um 500 n. Chr. entdeckt wurden.
Die Frage ist also: Würden Tragflügel früher oder später im Vergleich zu anderen Technologien in einer solchen Welt erfunden werden, und für welchen Nutzen könnten sie eingesetzt werden?
Soweit ich verstanden habe, ist Ihr magischer Kiel nichts weiter als ein Gerät, das in einer Richtung einen vernachlässigbaren Widerstand und in einer anderen so viel Widerstand wie möglich hat (bitte beachten Sie, dass ein Standardkiel nur in einer Richtung einen hohen Widerstand und einen vernachlässigbaren Widerstand hat in den anderen beiden Richtungen besteht der Trick darin, dass Flotation eine Richtung abdeckt).
Mit diesem Design (ohne Auftrieb) unterscheidet sich Ihr Segelflugschiff nicht wirklich von einem Flugzeug, da ihm das Hauptkonzept fehlt: Auftrieb. Was, wenn das am meisten gefürchtete Wetter für die Segler eintritt? Was übrigens Totenstille ist und nicht, wie allgemein irrtümlich, Sturm. Darüber hinaus funktionieren Kiele nur, wenn es eine gewisse Relativgeschwindigkeit in Bezug auf die Flüssigkeit gibt, in der sie platziert sind. Je mehr Geschwindigkeit, desto mehr „Auftrieb“ können sie erzeugen. Ohne Airfoil-Technologie können Segel nur durch reinen Luftwiderstand funktionieren und können nicht wirklich gegen den Wind gehen, und sie sind effizient, solange die Geschwindigkeit gegenüber der Flüssigkeit berücksichtigt wird. Das bedeutet, wenn Sie Ihr Segelschiff in eine Strömung bringen, haben Sie entweder eine gewisse Effizienz auf den Kielen ODER auf dem Segel, nicht beides. Wenn Sie Ihr Fahrzeug am Boden verankern, kann es aufgrund der Kiele als Drachen fungieren. Wenn Sie es der Strömung folgen lassen, passt das Segel es an die Strömungsgeschwindigkeit an und ermöglicht es ihm, sich zu bewegen, aber in diesem Fall funktionieren die Kiele nicht, da sie nicht funktionieren.
Leider ist dies ein logischer Konstruktionsfehler: Trotz Dimension und Bautechnik kann man Segel nicht als Antrieb und Kiele als Auftrieb verwenden. Es sei denn, Sie wissen, die Kiele sind "magisch", wie Sie sagten, aber dann liegt es in einer magischen Welt nur an Ihnen, zu entscheiden, was passieren soll, weil Variablen gelten, die nur in Ihrer Welt wahr sind.
In "unserer" Welt brauchen Sie eine Art "mechanischen" Antrieb, in diesem Fall können Sie einen "Propeller" verwenden, der aus geneigten Kielen auf einem sich drehenden Rad besteht, oder Sie können einfach einige Ruder verwenden (Sie müssen sie nicht einmal bewegen nach oben und unten, Sie müssen sie nur um 90° drehen und die Kielrichtung in Bezug auf ihre Bewegung ändern). Sie können kein Schaufelrad verwenden, da Sie in der Nähe des fliegenden Schiffs keine unterschiedlichen Flüssigkeitsdichten haben.
Angenommen, Sie benötigen einen mechanischen Antrieb, Sie haben keinen Auftrieb und alle Ihre Kiele arbeiten als Luftwiderstandsmaximierer. Sie haben kein Schiff, sondern ein seltsames (ineffizientes) Flugzeug. Mit genügend Geschwindigkeit kann - technisch gesehen - auch ein Ziegel tatsächlich fliegen, das Problem ist die Effizienz, und deshalb haben wir Tragflügel entwickelt.
Mit diesen Prämissen würde ich zuversichtlich darauf wetten, dass Tragflächen früher entwickelt worden wären, da dies sowohl für "hebende" Kiele als auch für Propeller (Propeller sind als Tragflächen konstruiert) ein RIESIGER Vorteil gewesen wäre . Auch magische Kiele, zumindest die, die Auftrieb erzeugen sollen, könnten ihre Effizienz durch die Verwendung eines Tragflächenprofils verbessern (nicht wirklich sicher, da sie magisch sind, aber plausibel erscheinen). Sobald jemand etwas Ähnliches wie einen Tragflügeleffekt bemerkt hätte, wäre der wirtschaftliche Druck für diese Technologie größer gewesen als der für Atomwaffen während des Kalten Krieges, daher wären Flugzeuge lange vor uns mit Tragflügeln konstruiert worden.
Schiffspropeller haben wir lange vor dem Bau des ersten erfolgreichen Flugzeugs erfolgreich eingesetzt, nicht weil das physikalische Prinzip unbekannt war, sondern wegen des wirtschaftlichen Drucks (niemand glaubte an Flugzeuge).
PS: Sie haben nach der "Erfindung" des Tragflügels gefragt, ich habe auf die erfolgreiche Verwendung des Tragflügels geantwortet, da es ziemlich schwierig ist zu diskutieren, wann ein Wissenschaftler die richtige Intuition haben sollte. Das Tragflügelprinzip kannten wir seit Bernoulli, doch erst vor einem Jahrhundert konnten wir damit etwas zum Fliegen bringen.
Segelfliegende Schiffe werden sich zumindest zu Beginn ihrer Geschichte dank Wind bewegen.
Da sie bereits eine Möglichkeit haben, in der Luft angehoben zu bleiben, haben wir hier keine direkte Verwendung für Tragflügel, da wir keine Auftriebskraft benötigen.
Wir würden jedoch bald vor dem gleichen Kampf stehen, den die frühen Seefahrer gefunden haben: Der Wind weht nicht immer in die Richtung, in die Sie reisen möchten. Daher kann das Konzept der Tragflügel verwendet werden, um gegen den Wind zu segeln, was eine größere Vielseitigkeit bei der Navigation ermöglicht, bis geeignete Motoren für die Schiffe erfunden sind.
In Bezug auf den ersten Teil Ihrer Frage denke ich, dass Sie die Erfindungszeitachse Ihrer Geschichte frei bestimmen können.
Ihre Frage impliziert einen kausalen Zusammenhang zwischen der Entdeckung und Nutzung der Reibungseigenschaften Ihres speziellen Holzes, um fliegende Fahrzeuge zu ermöglichen, und der Entwicklung einer Methode, um die Kraft des Windes zu nutzen, um das Fahrzeug zu bewegen.
Natürlich gibt es keinen kausalen Zusammenhang. Die Entdeckung des Bernoulli-Effekts hatte keine Auswirkungen auf das Drachendesign bis in die Neuzeit, als die Schnittstelle zwischen Materialwissenschaft und Extremsport-/Militäranwendungen das Parasail hervorbrachte. Ich denke, dass die Entwicklung von Segeln eine lange Geschichte hat, ohne dass es Anzeichen dafür gab, dass Tragflächen beteiligt waren, also werden zwei technologische Stränge nur miteinander verflochten, wenn Sie es so schreiben
Wenn in Ihrer Welt die Entwicklung des Segels unserer folgt, dann beginnen wir damit, dass jemand auf einem Floß eine Decke mit einem Stock hochhält. Das führt zu Rahsegeln, die immer noch nur Gegenwind einfangen, dann zu Lateinsegeln, die den Wind von der Seite des Schiffes einfangen, und schließlich zu Segeln, die an einem vertikalen Mast geschnürt sind und die Form eines Tragflügels annehmen.
Meine Antwort ist, dass die Entdeckung von Kielmaterialien, die es einem Schiff ermöglichen zu fliegen, die Entwicklung aller Antriebsformen außer Segeln vorantreiben würde könnten die Flugkraft besser ausnutzen als Segel. Der einzige Grund für einen Kiel besteht darin, die seitliche Kraft abzuschwächen, die das Segel beim Segeln gegen den Wind ausübt. Die Notwendigkeit des Kiels verschwendet den größten Teil der auf das Segel ausgeübten Kraft, so dass fast alles andere eine Verbesserung wäre.
L.Niederländisch
Monty Wild
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