Entwurf eines Zeppelins der Mars-Klasse

In meiner Welt entwurzelt und transportiert ein Wissenschaftler und Ingenieur namens Guoliang Guan erfolgreich eine Viertelmillion Tonnen Lebensraum, Industrie, verschiedene Chemikalien, Lagerbehälter, Raketentechnik, Lebenserhaltungsmittel und wissenschaftliche Experimente aus der ganzen westlichen Hemisphäre des Mars - in zwei Monaten auf den Grund der Valles Marineris . Dies gelang mit einer Mischung aus Erdstraßen, Gondelbahnen, Betonschüssen und einem Bachelor-Abschluss in Ingenieurwesen. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Leistungen befördert ihn Diego zum Chief Mover of Stuff ... Arbiter of Transportation.

Jetzt ist Guoliang dankbar für seine Beförderung und alles, aber er hält es für eine echte Qual, wenn er jedes Mal eine neue Infrastruktur schaffen muss, wenn er etwas von Gott weiß wo nach Not-the-Bottom verschieben muss -von-Valles-Marineris. Also denkt er: „Warum überhaupt Infrastruktur bauen?“ und versucht sich an einem mobilen, fahrzeugbasierten Transportsystem. Er beginnt damit, an das geländegängigste Fahrzeug von allen zu denken; ein Luftschiff, und begründet seine Praktikabilität in einer Kuppel auf der Spitze von Marineris.

Anforderung~

  • eine nutzbare Tragfähigkeit von 50 Tonnen
  • Höchstgeschwindigkeit von 180 km/h
  • Betriebsfähig in 4 Meilen über der Marsoberfläche
  • Alle Anforderungen müssen in Bezug auf Mars erfüllt sein

Meine Frage ist:

Welche Änderungen in Bezug auf Größe (Abmessungen und Volumen), Auftriebsgas , Struktur und Antrieb gegenüber dem Design eines normalen Luftschiffs (für diese Frage bedenken Sie, dass die Basis der Zeppelin NT oder LZ-130 Graf Zeppelin II ist) wären notwendig, um getroffen zu werden Guans Anforderungen?

Punkte für die Berücksichtigung der Marsumgebung wie Sandstürme, Luftdichte usw

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Im Ernst, hören Sie auf, Duplikate zu posten.
Im Ernst, lesen Sie die Fragen, die Sie Duplikate nennen, bevor Sie sie Duplikate nennen. Ich ändere die Frage, wie von der Website angewiesen.
@Braydon Während Sie versuchen, fleißig zu sein, hat das OP Recht. Bei dieser Frage geht es nicht um ein Vakuumluftschiff. Es geht um ein marstaugliches Luftschiff. Geben Sie dem OP Anerkennung für den Versuch, seine Frage zu verbessern. Wenn eine Frage als Duplikat bezeichnet wird, lese ich sie, um sicherzustellen, dass dies der Fall ist.
Wäre Guan bereit, etwa Gase im Wert einer Erdatmosphäre auf den Mars zu befördern? Angesichts seiner anderen Anforderungen scheint dies nicht völlig unverschämt zu sein, und es würde den Flugflug definitiv viel einfacher machen.

Antworten (2)

Anforderung A) Nutzhubkapazität von 50 Tonnen

Angesichts der Atmosphäre des Mars beträgt 0,02 kg/m^3 und die Dichten von Wasserstoff und Helium sind 0,0004 kg/m 3 und 0,0008 kg/m 3 bzw. *, Helium sollte heben 25   Kilo pro kg Benzin ( 1250 m 3 ) auf dem Mars und Wasserstoff 50   Kilo pro kg Gas ( 2500 m 3 ) ; was Wasserstoff zur praktischsten Wahl macht (zumal Helium auf dem Mars selten ist, während Wasserstoff aus Wasser gewonnen werden kann). Dies gibt uns dann ein Luftschiff von 2900000 m 3 Wasserstoff für seine 50-Tonnen-Ladung, und mit den Proportionen des Zeppelin NT findet man ihn nötig 3125000 sein eigenes Gewicht zu tragen. Daraus ergibt sich ein Durchmesser von 127.44 Meter und Länge von 675 Meter

Anforderung B) Höchstgeschwindigkeit von 180 mph

Angesichts der Höchstgeschwindigkeit des Zeppelin NT von 77 Meilen pro Stunde mit einer Masse von 10 Tonnen und drei Motoren von jeweils etwa 170 kW kann dekonstruiert werden, dass das Marsluftschiff mit seiner maximal beladenen Masse von etwa 110 Tonnen insgesamt 13.260 PS benötigen würde um diese Anforderung in der Erdatmosphäre zu erfüllen . Da die Atmosphäre des Mars jedoch über 60-mal weniger dicht ist als die der Erde, müsste die Gesamtleistung in Pferdestärken erhöht werden 798 , 320 Gesamtpferdestärke auf 180 mph voll beladen durch die Marsluft. Dies erfordert etwas in der Größenordnung von 3 OK-650 -Kernreaktoren.

 * Die Gasdichten sind für STP auf dem Mars angegeben ( -27° Celsius und 6,36 Millibar )

@ThroclesofSaturn; ähm, warum erhöhen Sie die Leistung von Motoren im Vergleich zu Zeppelinen, um die geringere Atmosphärendichte auszugleichen? Sie sollten stattdessen Propeller vergrößern. Bei geringerer Dichte haben Sie weniger Luftwiderstand (weniger Kraftaufwand), aber größere Abmessungen wirken diesem Effekt teilweise entgegen (in diesem Fall hilft Ihnen das Quadrat- / Würfelgesetz!). Generell würde ich bei größeren Propellern einen geringeren Leistungsbedarf erwarten.
@ZioByte Wie viel größer als der Anteil müssten die Propeller eines Luftschiffs sein, um den Unterschied auszugleichen?
Ich würde erwarten, dass Sie die Propelleroberfläche benötigen , um (ungefähr) die gleiche Menge an Gas abzufangen. Dann sollten Sie darauf achten, dass jedes Blatt so weit wie möglich in der vorherigen Turbulenz arbeitet. Ich erweitere jetzt mein Wissen, also nehmen Sie dies bitte mit einem Körnchen Salz, da ich kein Avionikingenieur bin (ich bin Physiker). Die NASA scheint ein Drei-Blatt-Design mit relativ dünnen Blättern zu empfehlen.
Zwei große gegenläufige Propeller, die sich vom Heck des Luftschiffs aus erstrecken, könnten für den Vorwärtsantrieb ausreichen, und Sekundärpropeller an den Seiten können für Schubvektoren und feine Bewegungen verwendet werden. Alternativ reicht es angesichts der großen Oberfläche des Luftschiffs vielleicht aus, die Oberfläche mit Energie zu versorgen und sie als MHD-Windbeschleuniger zu verwenden (und ist auch mehr SFNal).
Da die Atmosphäre hier auf der Erde etwa 250 dichter ist als auf dem Mars, könnte man nach diesen Berechnungen 12.500 kg pro kg Wasserstoff oder halb so viel mit Helium anheben. Wenn dem so wäre, würden wir immer noch Zeppeline als Frachtführer einsetzen. Angesichts der Tatsache, dass die Schwerkraft des Mars 37% der Erdanziehungskraft beträgt, aber seine Atmosphäre 250-mal dünner ist, erwarte ich, dass Zeppeline viel schlechter abschneiden als hier.
@Rekesoft Nein, die Hubkraft skaliert nicht so. Die Erdatmosphäre ist 250-mal dichter, daher nehmen Wasserstoff und Helium bei gleicher Masse aufgrund des höheren Drucks 250-mal weniger Platz ein . Wenn Wasserstoff und Helium in so geringer Dichte auf der Erde existieren könnten, dann hätten sie das 250-fache ihrer derzeitigen Auftriebskraft. Denken Sie daran, dass es beim Auftrieb um Verdrängung geht . Die geringere Schwerkraft des Mars erhöht jedoch seine Auftriebskraft pro Masseneinheit Gas, da er weniger Gewicht pro Masseneinheit Fracht hat. Ein Zeppelin wäre also auf dem Mars 2,7-mal effizienter als auf der Erde, aber mit 250-fachem Volumen.
@TheoclesOfSaturn Oh, ich verstehe. Selbst dann scheint 2,7-mal mehr Auftrieb bei 250-fachem Volumen nicht sehr gut zu skalieren, oder? Der Zeppelin muss ein starres Skelett haben, und wenn er 250-mal größer ist, wird er seine verbesserte Leistung überwiegen, meiner Meinung nach.

Da die Marsatmosphäre dünn genug ist, um in den meisten Labors hier auf der Erde ein wirklich gutes Analogon für Hartvakuum herzustellen, gibt es keine Möglichkeit, einen Auftrieb für einen Zeppelin zu erreichen. .

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