Ich stelle fest, dass der Burj Kalifa in Dubai ein Gebäude mit einer Höhe von 829,8 Metern oder 2.722 Fuß ist.

Der Jeddah Tower, Jeddah, Saudi-Arabien, soll sogar noch höher werden, mindestens 1.000 Meter oder einen Kilometer oder 3.281 Fuß hoch, aber der Bau wurde 2018 wegen eines Streits eingestellt, da er zu etwa 1/3 fertiggestellt war.

Der sogenannte Tokyo Skytree ist mit 624 Metern oder 2.080 Fuß der höchste Turm der Welt.

Der höchste abgespannte Stahlgittermast ist der KVLY-TV-Mast in Banchard, North Dakota, 629 Meter oder 2.063 Fuß hoch.

Und sie benutzen keine Luftballons, um sie hochzuhalten.

So könnte eine Struktur einen unteren Abschnitt haben, der nicht von Ballons getragen wird, Hunderte von Metern oder Tausende von Fuß hoch unter dem oberen Abschnitt, der von Ballons getragen wird.

Hier ist ein Link zu einem Foto des Zeppelins USS Los Angeles , der an einem Mast festgemacht ist und fast aufrecht steht, als er 1927 von einem Windstoß erfasst wurde.

https://en.wikipedia.org/wiki/USS_Los_Angeles_(ZR-3)#/media/File:Zr3nearvertical.jpg

Die Los Angeles war 200,7 Meter oder 658.333 Fuß lang. Dem Foto nach zu urteilen, wäre der Ankermast etwa 160 Fuß hoch gewesen, und das Heck der Los Angeles hätte sich etwa 840 Fuß über dem Boden befunden. Die Los Angeles benutzte Helium, nicht Wasserstoff, für den Auftrieb.

Ich kann mir also vorstellen, dass der obere Teil des Turms viele übereinander gestapelte Abschnitte haben könnte, wobei jeder Abschnitt aus einem vertikalen Luftschiff besteht. Jedes Luftschiff könnte etwa 200 bis 300 Meter (656 bis 984 Fuß) oder etwa 500 bis 1.000 Fuß (152 bis 304 Meter) lang oder hoch sein.

Jedes Luftschiff konnte horizontal zum Standort geflogen werden und eine ähnliche Größe wie echte Luftschiffe haben, die geflogen wurden, und an der Spitze des Turms befestigt und durch Motoren in eine vertikale Position bewegt werden. Eine Mastlänge von der Länge des Luftschiffs würde entlang der Seite des Turms angehoben, bis sie die Spitze des neuen Luftschiffabschnitts erreichte. Der Mast würde am unteren Mastabschnitt befestigt, und das Luftschiff würde an mehreren Stellen am Mast befestigt, um zu verhindern, dass sich das Luftschiff stark bewegt.

Jedes Luftschiff konnte die Motoren, mit denen es zur Seite gebracht und positioniert wurde, behalten und damit Windböen ausgleichen. Oder möglicherweise werden einige oder alle Motoren nicht benötigt und könnten zur Verwendung auf anderen Luftschiffen entfernt werden.

Vielleicht hätte jedes Ende eines luftschifflangen Maststücks eine kreisförmige Plattform oder einen hohlen Ring, und Spanndrähte könnten an mehreren Punkten um den Ring herum befestigt und zum Boden geneigt und an sehr schweren und unbeweglichen Basen befestigt werden.

Solange die Abspanndrähte straff waren und nicht rissen, konnte sich der Turm nicht horizontal zu einer der Drahtbasen bewegen, da sich dies vom gegenüberliegenden Draht wegbewegen würde, der bereits fest war. Daher konnte sich der Turm nicht stark biegen, verdrehen oder neigen. Natürlich könnte es immer noch gerade nach unten fallen und sich jeder der Drahtbasen nähern.

Ich weiß nicht, wie viel Gewichtsvorteil es geben würde, die oberen Turmabschnitte aus Luftschiffen zu bauen. Ich nehme an, dass jemand in der Lage sein sollte, es zu berechnen.

Ein alternatives Design wäre der Bau eines hohlen zylindrischen Turms mit einigen vertikalen Masten und kreisförmigen horizontalen Balken in regelmäßigen Höhen, möglicherweise mit diagonalen Balken, die jeden Abschnitt verstärken.

So etwas wie ein riesiger Gasbehälter oder Gasometer, aber sehr, sehr hoch gebaut.

https://en.wikipedia.org/wiki/Gas_holder

Kugelförmige oder zylindrische Ballons könnten in das zylindrische Skelett getragen und mit Helium oder Wasserstoff aufgeblasen werden, um den gesamten Durchmesser auszufüllen. Jeder würde an verschiedenen Punkten am umgebenden Rahmen befestigt, um ihn gegen die Schwerkraft zu unterstützen.

Ich stelle fest, dass ein hohes Gebäude durch niedrigere Gebäude um es herum teilweise gegen Windkräfte abgeschirmt werden könnte. Die unteren Strukturen könnten die unteren Teile der Struktur gegen Wind abschirmen, sodass nur die Teile der Struktur, die die unteren überragen, dem Wind ausgesetzt wären.

Es könnte also konzentrische Ringe von Strukturen geben, mit zunehmend höheren Strukturen in den inneren Ringen, wobei jeder Ring durch die niedrigeren Strukturen außerhalb davon teilweise vor Wind geschützt ist und teilweise den höheren Ring darin abschirmt.

Von außen würde die Gruppe von Gebäuden wie ein Zylinder aussehen, der aus Türmen unterschiedlicher Höhe besteht, ähnlich wie eine Innenstadt mit Wolkenkratzern, aber mit Türmen, die alle nach Höhe angeordnet sind, anstatt zufällige Höhen zu haben.

Ich habe einmal gelesen, dass kugelförmige Formen den Wind gut brechen, daher könnte es ein gutes Design sein, Türme aus kugelförmigen Ballons übereinander zu haben, um den Winddruck auf die Türme zu verringern.

Windturbinen, die den Wind verwenden, um Blätter zu drehen, die Achsen drehen, die Strom erzeugen und somit dem Wind Energie entziehen, könnten den Turm umgeben und die Windkräfte auf den Turm verringern.

Ein üblicher Typ von Windkraftanlage hat eine horizontale Achse wie eine klassische Windmühle, die sich oft in den Wind dreht.

Eine andere Art von Windkraftanlage hat eine vertikale Achse, die sich im Wind dreht, um Strom zu erzeugen.

Ich bemerke, dass es einen Turm gibt, bei dem die verschiedenen Ebenen durch Motoren unterschiedlich gedreht werden, die Suite Vollard in Brasilien.

https://en.wikipedia.org/wiki/Suite_Vollard

Und möglicherweise könnte ein Turm gebaut werden, bei dem sich jede Ebene unter äußeren Kräften wie dem Wind frei drehen kann. Wenn der Turm keinen rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt hätte, sondern einen aerodynamischeren, könnte sich jede Ebene drehen, um den Querschnitt zu minimieren, der dem Wind zugewandt ist. Möglicherweise hat der Turm also einen eher tränen- oder flugzeugflügelähnlichen Querschnitt, der sich im Wind dreht, um dem Wind die kleinste Oberfläche zu bieten und den Winddruck zu verringern. Und verschiedene Ebenen des Turms könnten sich separat drehen, um auf unterschiedliche Windrichtungen in unterschiedlichen Höhen zu reagieren.

Ich habe Beispiele von Ballons gesehen, die wie Tiere und Menschen und wie Gebäude geformt sind. Und einige gebäudeförmige Ballons könnten so gefärbt werden, dass sie aussehen, als wären sie aus einzelnen Brettern oder Steinen statt aus dünnem Plastik gebaut.

Ein hypothetischer Ballon oder Zeppelin-gestützter Turm könnte also möglicherweise so aussehen, als wäre er aus festeren Materialien hergestellt.

Luftballons sind keine praktikable Option

Ballons haben ein ziemlich erbärmliches Verhältnis von Auftrieb zu Gewicht, daher müssten sie enorm sein, um den schieren Auftrieb zu haben, der erforderlich ist, um die Last vom Gebäude zu nehmen. Die Kosten für das Testen, Entwerfen und Bauen eines solchen Ballons wären lächerlich und die Wartungskosten wahnsinnig.

Die Realität der Situation ist, dass das Bauen in die Höhe einfach nicht rentabel ist, je höher Sie gehen, desto teurer wird es, so dass es sich nach Erreichen einer bestimmten Höhe einfach nicht lohnt, noch höher zu gehen. Wo genau diese Linie verläuft, hängt vom Bauland und dem Lebensstandard ab, je besser der Standard, desto höher kann man gehen, aber nicht viel.

Vor allem wäre das Anbringen eines so großen Ballons genauso schädlich wie das Ausbreiten eines großen Segelsatzes, um dem Wind umso mehr Angriffsfläche zu bieten, wodurch die seitliche Belastung des Gebäudes erhöht wird.

Aus Gründen der Diskussion: Wenn wir die Kosten ignorieren und das futuristische Konzept anwenden, lohnen sich Ballons immer noch nicht. Wenn die Kosten nicht das Problem sind, warum sollten Sie sich dann mit wackeligen Ballons herumärgern und riskieren, selbst von der geringsten Luftströmung beeinträchtigt zu werden, wenn Sie bis zum Äußersten gehen und ein Gegengewicht in die obere Atmosphäre werfen, eine Leine daran befestigen und Erstellen Sie effektiv einen zweiten Anker, um das Gebäude an Ort und Stelle zu halten. Genauer gesagt, Sie könnten einen Himmelsaufzug bauen, der als Fundament dient, auf dem Sie einen ganzen Wolkenkratzerkomplex errichten könnten.

Sie sollten nach Space Fountains suchen !

Weltraumbrunnen sind theoretische Überbauten, die von einem aktiven System von Gewichten gehalten werden, die sich entlang einer Schiene bewegen. Die Gewichte (könnten einzelne Pellets oder ein durchgehender Draht sein) rasen den Turm hinauf und werden oben umgelenkt, um wieder nach unten zu gelangen. Diese Umlenkung führt zu einer Aufwärtskraft auf die Spitze des Turms, die die Struktur – zumindest teilweise – unter Spannung setzt, genau wie Ihre Idee mit Ballons.

Es gibt viele Probleme. Da es sich um eine aktive Struktur handelt, erfordert es eine kontinuierliche Stromversorgung, damit es nicht herunterstürzt, obwohl die Trägheit der Gewichte selbst einen gewissen Spielraum geben würde.

Nein einfach nein. Ein Gebäude sollte keine Teile haben, die für seine statische Integrität notwendig sind und die auch nicht Teil des Bauwerks sein wollen. Wenn sich die Ballons lösen und davonschweben (oder wenn sie platzen oder auslaufen), wird das gesamte Gebäude zu einer Gefahr für seine Bewohner und die übrige Nachbarschaft. Natürlich müssen alle Gebäude gewartet werden, aber nicht gewartete Gebäude sollen tatsächlich einstürzen .

Die Idee ist ungefähr so ​​sinnvoll wie das Fundament aus lebenden Elefanten zu bauen. Sicherzustellen, dass sie das Gewicht der Struktur tragen können, ist nicht wirklich das Problem; Das Problem ist, dass sie sich bewegen können. (Discworld hat großes Glück, dass das noch nicht passiert ist. Das zeigt nur, wenn Sie eine Geschichte mit Gebäuden wie diesem schreiben wollen, dann tun Sie es, nicht alle fiktiven Welten müssen realistisch sein.)

Nicht für lange

Wie in den Kommentaren angegeben, ist die erforderliche Größe der Ballons riesig, um selbst ein einfaches Kabel zu unterstützen. Angesichts einer Einschränkung aktueller oder naher Zukunftstechnologien gibt es zahlreiche Probleme mit diesem Konzept:

1. Wasserstoffmoleküle sind wirklich schwer einzudämmen. Es ist sehr schwierig, Behälter zu konstruieren, die keine Lecks aufweisen. Daher würde die Verwendung von Wasserstoff auch den Einbau einer kabelschweren Infrastruktur erfordern, um den Wasserstoff in allen Ballons ständig nachzufüllen. Leider werden die riesigen Ballons durch die Verwendung einer Alternative (Helium, Heißluft usw.) noch größer, was die weiteren Probleme unten noch schlimmer macht. Der Bau von Wasserstoffballons, die nicht auslaufen, ist angesichts der vorhersehbaren Technologien nicht machbar, was durch ...
2. Materialversagen. Dieses Design ist sehr wackelig - das zentrale "Kabel" biegt sich ständig im Wind, die Ballons wedeln im Wind und reiben auf unvorhersehbare Weise am Kabel, während sie sich um ihre Befestigungspunkte bewegen usw. Etwas, oder eher viel von Dingen, wird in kurzer Zeit kaputt gehen - es gibt kein bekanntes oder geplantes Material, das für dieses Projekt verwendet werden könnte. Ein modularer Aufbau hilft nicht wirklich - wie ersetzt man einen Ballon mit einem Durchmesser von 50 m und einem darin abgeschürften Loch, wenn er hunderte Meter in der Luft an einem im Wind herumwirbelnden Kabel hängt? Wenn ein Abschnitt des Kabels ausfällt, wie ersetzen Sie ihn, wenn er von riesigen Ballons umgeben ist, die Sie sich nicht leisten können, zu durchstechen, ohne dass der Abschnitt darüber in das wilde Blau dort drüben schwebt? (Stellen Sie sich eine Fahrradkette vor, eine modulare Struktur, bei der Verbindungen ersetzt werden können, die als Ankerkabel für einen Ballon verwendet werden. Der Versuch, ein Glied in der Mitte ohne einen wirklich massiven (dh zu schweren) Überbau darum herum zu ersetzen, ist einfach nicht möglich.)
3. Starke Winde 1. Wie in der Frage erwähnt, wird der Wind die Struktur zur Seite blasen. Wenn die Struktur insgesamt nur einen geringen positiven Auftrieb hat, dann bläst sie bei starkem Wind um, so dass die Ballons auf den Boden aufschlagen und früher oder später katastrophal versagen. Wenn die Struktur mit riesigen Ballons gebaut wird, die einen massiven positiven Auftrieb erzeugen, werden ständig enorme Kräfte am Kabel ziehen , noch mehr bei starkem Wind. Siehe dieses relevante xkcd What If für eine Veranschaulichung des Prinzips - Hochgeschwindigkeitsauto durch starken Wind ersetzen. (Beachten Sie, dass das Bauen in einem Berg zur Vermeidung starker Winde den erklärten Zweck des Baus einer hohen Struktur völlig zunichte macht, es handelt sich tatsächlich um eine wirklich teure unterirdische Struktur.)
4. Starke Winde 2. Die Windgeschwindigkeit nimmt normalerweise mit zunehmender Höhe aufgrund geringerer Bodenhindernisse zu. Wenn dies bei einer kleinen Höhenänderung tiefgreifend ist, handelt es sich um eine vertikale Windscherung , die das Potenzial hat, die Struktur in der Höhe, in der sie auf dieses Phänomen trifft, auseinanderzureißen.

Beachten Sie, dass der Bau einer Gruppe horizontal verbundener vertikaler Türme die Struktur eher zum Versagen bringt als weniger - die Aufwindtürme werden in die Abwindtürme geblasen und anstatt Kräfte zu verteilen, werden die Spitzenspannungen an einem Kabel zu einem bestimmten Zeitpunkt erhöht Zeit.

Kurz gesagt - wenn die Struktur an einem ruhigen Tag in die Luft geschickt wird, kann sie kurzzeitig eine beträchtliche Höhe erreichen. Seine Lebensdauer würde jedoch wahrscheinlich eher in Tagen als in Wochen gemessen.

Beine

Sie müssen die Gebäude als eine Struktur aus massiven Beinen konstruieren, die sich mit wechselnden Spannungen verschieben und bewegen und endlos unter der Zeppelin-Infrastruktur laufen, die praktisch den Winden ausgeliefert ist. Auf See halten sie sich auf riesigen Pontons. An Land wählen sie ihren Weg sorgfältig. Nur im kleinsten Maßstab, einem Block oder so, können sie mit kalkulierter Bosheit wählen, welchen Schulbus oder welches Kunstwerk sie mit ihrem mächtigen Gewicht zermalmen, während sie den unglückseligen Planeten in Vergessenheit geraten lassen.

• Ich gebe zu, ich vernachlässige eine Sache namens "Windscherung". Vielleicht ist es ein Planet ohne Windscherung? :)

Das Problem ist, dass Luft eine Dichte von etwas über 1 kg/m3 hat. Mit Wasserstoff oder Helium als Auftriebsgas (es macht kaum einen Unterschied, beide sind um ein Vielfaches leichter als Luft) benötigen Sie 1 m3 Ballon, um 1 kg Auftrieb zu erzeugen.

Die Lösung ist ein Planet mit einer dichteren Atmosphäre. Wie Venus, nur kühler. Die Venus hat einen 100-mal höheren atmosphärischen Druck als die Erde. Auch seine Atmosphäre besteht aus Kohlendioxid, dessen Molekulargewicht etwa das 1,5-fache des Luftgewichts beträgt. Auf einem Planeten mit venusähnlichen atmosphärischen Bedingungen, aber erdähnlichen Temperaturen, könnten Sie 150 kg mit einem 1 m3 Ballon heben.

Noch besser wäre eine Unterwasserwelt, in der man mit einem 1m3 Ballon 1000kg heben kann.

Nein, es ist nicht machbar. Hier ist eine einfache Demonstration, warum.

Nehmen wir eine Masse von 2 kg, die wir 10 cm über dem Boden halten wollen. Als Faustregel gilt, dass die Auftriebskraft von Wasserstoff so hoch ist, dass ein Kubikmeter benötigt wird, um ein Kilogramm Masse anzuheben. Angenommen, wir möchten die effektive Masse auf beispielsweise 50 % reduzieren, sodass die Stütze, die diese Masse hält, nur mit einer Abwärtskraft von 1 kg fertig werden muss, während der Rest vom Ballon gehalten wird. Wir brauchen also einen Ballon, der 1 Kubikmeter fasst. Wenn es eine Kugel ist, hat sie einen Durchmesser von 1,2 Metern. Und der darin enthaltene Wasserstoff wird 82 Gramm wiegen.

Was ist also mit der Unterstützung? Nehmen wir an, wir verwenden einen Vierkantstahl aus Baustahl A36. A36 hat eine Druckstreckgrenze von 152 MPa (1550 Kilogramm Kraft pro Quadratzentimeter) und eine Dichte von 7,86 Gramm pro Kubikzentimeter. Ein 10 Zentimeter langer und 1 cm dicker Riegel würde allein 78,6 Gramm wiegen. Diese 1-cm-Stange sollte theoretisch in der Lage sein, über anderthalb Tonnen zu tragen . Bei diesen Zahlen spielt die Masse des Stahls selbst in diesem Fall also keine Rolle.

Schneiden Sie die Stange auf 1 Millimeter Dicke. Jetzt kann es theoretisch 15,5 Kilo alleine halten, während es 7,86 Gramm wiegt. Aus Sicherheitsgründen schneiden wir die Stange in vier 0,5 mm dicke Stäbe, damit wir zur Stabilität einen in jede Ecke der Ladung legen können. Sie halten die gleiche Gesamtmasse aus.

Sie sollten schon etwas bemerkt haben: Die Masse des Wasserstoffs, die benötigt wird, um 1 Kilo Masse zu halten, ist schwerer als die Masse eines Stahls, der 1500 Kilo halten könnte und das 100.000-fache Volumen einnimmt.

Was bedeutet, dass der Auftrieb und damit die effektive Gewichtsreduzierung, die der Ballon bietet, bedeutungslos ist. Die Menge an Stahl, die erforderlich ist, um dasselbe zu tun, ist leichter und viel kleiner als die eigene Größe des Ballons.

Okay, genug über theoretische Beispiele. Schauen wir uns einen echten an, und ich werde die alten Türme des World Trade Center verwenden. Für jeden Turm wurden ungefähr 90.000 Tonnen (90 Millionen Kilogramm) Stahl für seine Konstruktion verwendet. Nehmen wir an, wir wollen die effektive Masse um, oh, sagen wir, 10 Prozent reduzieren, also müssen wir mit unseren Wasserstoff-Stützballons das Äquivalent von 9 Millionen Kilogramm anheben. Mit der Faustregel 1 Kubikmeter pro Kilo benötigen wir ein Volumen von 9 Millionen Kubikmeter Wasserstoff. WTC Tower 1 war ein Block von 63,4 Metern Breite und 417 Metern Höhe mit einem Gesamtvolumen von etwa 1,68 Millionen Kubikmetern.

Auweh. Um genügend Auftrieb bereitzustellen, um die effektive Masse des Baustahls um nur 10 % zu reduzieren, benötigen Sie ein Gesamtballonvolumen, das mehr als das 5-fache des Volumens des Gebäudes selbst beträgt . Das ... scheint keine sehr effektive Lösung zu sein.

Wenn Sie mit erdähnlichem beginnen, scheinen die Auftriebskräfte nicht auf Ihrer Seite zu sein. Wenn Sie in dichterer Luft oder einem subaquatischen Biom lebten, ist diese Art von Struktur vielleicht viel sinnvoller, da die Leichtigkeit, große Auftriebskräfte zu erzeugen, ziemlich offensichtlich ist durch all das Gewicht, das wir in Schiffen auf den Ozeanen treiben.

Es erinnert an etwas Seltsameres, von Nivens Integral Trees. Strukturen, die in Null-G mit der Atmosphäre schweben und Windkräfte aufweisen, gleichen sich zwischen zentripetalen und zentrifugalen Enden der Bäume aus.

Es ist lange her, ich glaube, ich habe es in den 80ern gelesen, aber nur ein seltsames Konzept.

Luftballons - in gewisser Weise.

Zunächst ein großer Haftungsausschluss: Ich bin kein Bauingenieur oder Architekt und behaupte auch nicht, einer zu sein; was folgt, kann absolut lächerlich und undurchführbar sein. Du wurdest gewarnt.

Sie sagen, das Tech-Level ist "leicht futuristisch", also warum nicht mit Materialien spielen? Nehmen wir an, dass die Zukunft das Problem gelöst hat, sehr starre Strukturen aus etwas extrem Dünnem und Leichtem wie Graphen herzustellen. Erstellen Sie große Zellen aus Graphen und füllen Sie sie buchstäblich mit nichts – Vakuum. Das würde ihnen theoretisch ein negatives Gewicht verleihen. Ihre Baumaterialien sind dann Graphenzellen, die mit einem sehr dünnen Furnier bedeckt sind, wie auch immer Ihr Gebäude aussehen soll (Marmor, Stahl, Holz usw.) - Sie können diese so hoch stapeln, wie Sie möchten (bis Ihnen das Material ausgeht). Atmosphäre) und solange sie richtig miteinander verbunden sind und das Ganze fest im Boden verankert ist (z. B. schwere Betonfundamente), ist das Gewicht Ihres Gebäudes kein Problem.

Die Windscherung bei einer so leichten Konstruktion müsste weiter durchdacht werden, vorzugsweise von jemandem, der sich mit diesen Dingen auskennt, aber angesichts der Steifheit des Materials ist dies zunächst möglicherweise kein allzu großes Problem, und Sie können das Gewicht des Gebäudes anpassen indem Sie die Dicke des Furniers abstimmen, um ihm bei Bedarf etwas Volumen zu verleihen.