Wie hoch ist das Sack-to-Ship-Verhältnis?

In der Welt, die ich baue, dauert der Tag 9 ihrer Jahre. Das bedeutet, dass sie fast immer unterwegs sind und in luftschiffartigen Städten und Häusern leben. Ich habe diese entworfen und habe Probleme mit dem genauen Verhältnis der Ballongröße zur Größe der Fracht. Wie hoch ist das Sack-to-Ship-Verhältnis? Gewichtsverhältnisse funktionieren auch.

Antworten (2)

Der Nettoauftrieb für die Gase ist das Gewicht des Luftvolumens, das sie verdrängen, abzüglich des Gewichts des Auftriebsgases selbst. Die folgenden Werte stammen von dieser Website und beziehen sich auf 1.000 Kubikfuß Volumen.

         | Weight of Lifting Gas |  Weight of Air |  Net Lift
         +-----------------------+----------------+------------
Hydrogen |  5.31 lbs             |  76.36 lbs     |  71.05 lbs
Helium   |  10.54 lbs            |  76.36 lbs     |  65.82 lbs

Wenn Sie also 71 Pfund Fracht haben, benötigen Sie 1.000 Kubikfuß Wasserstoff, um sie anzuheben. Dabei spielt es keine Rolle, welches Volumen die Ladung einnimmt.

Sie brauchen mehr als nur Fracht zu heben, natürlich müssen Sie den Rest des Schiffes heben, einschließlich Gassack, Deck, Takelage usw.

Dies setzt voraus, dass die Atmosphäre die gleiche Dichte wie auf der Erde hat. Die spezifischen Werte beziehen sich auf die Schwerkraft der Erde, aber das Verhältnis bleibt für jeden (angemessenen) Wert der Schwerkraft bestehen.

Wenn Ihr Planet nicht ausschließlich von Amerikanern, Myanmaren oder Liberianern bevölkert ist, verwenden sie wahrscheinlich das glorreiche metrische System.

In diesem Fall sieht die Tabelle für ein Volumen von einem Kubikmeter eher so aus:

         | Weight of Lifting Gas |  Weight of Air |  Net Lift
         +-----------------------+----------------+------------
Hydrogen |  0.090 kg             |  1.292 kg      |  1.202 kg
Helium   |  0.178 kg             |  1.292 kg      |  1.114 kg

Wenn Sie eine Fracht aus einem rückständigen Land bekommen und sie sagen, dass sie 71 Pfund wog, wissen Sie, sobald Sie sie richtig mit 32,2 kg gewogen haben, dass Sie etwa 26,8 Kubikmeter Helium benötigen, um sie zu heben.

Wenn Sie in Ihrem speziellen Fall ein typisches Wohnmobil mit einem Gewicht von 6758,53 kg (14.900 lbs) anheben möchten :

6 758.53   k g × 1   m 3 1.114   k g ≈ 6 070   m 3

Sie würden 6.070 Kubikmeter (~214.000 Kubikfuß) Wasserstoff benötigen. Das entspricht etwa dem Volumen von zweieinhalb olympischen Schwimmbecken. Oder genauer gesagt eine Kugel mit einem Durchmesser von 22,6 Metern (~ 74 Fuß) (etwas mehr als 8 Stockwerke hoch).

Vergessen Sie nicht, dass diese Gase in der Atmosphäre terrestrischer Planeten selten sind. Da der Besitz des Gases Überleben bedeutet, könnte dies eine Quelle für ziemlich viel Drama sein. Es bedeutet auch, dass diese Gassäcke für ihre Bewohner mit Abstand das Wertvollste auf dem Planeten sein könnten.
es ist, ein gutes Schiff ist sehr wertvoll. Denken Sie auch daran, wie ein Wahnsinniger eine ganze Stadt in die Luft jagen konnte
@Jim2B Helium ist es auf jeden Fall und es wird immer schlimmer . Mit der Wasserelektrolyse können sie jedoch große Mengen an gasförmigem Wasserstoff herstellen. Natürlich gibt es dort diesen Boom -Faktor ...
Wahrscheinlich möchten Sie den Durchmesser des Gassacks um etwas in der Größenordnung von 30 % vergrößern, vorausgesetzt, der Gassack und die Takelage wiegen ungefähr so ​​viel wie der Anhänger.
könnten Sie die eigentliche Gleichung hinzufügen, um dies herauszufinden
@majornorwal Die eigentliche Gleichung? Ich habe meine Gleichungen eingefügt. Wovon sprichst du?
für das Wohnmobil
@majornorwal Das ist die Gleichung, die ich bereits eingefügt habe. Sie multiplizieren das Gewicht des Wohnmobils mit den Kubikmetern pro Nettohub des Gases und erhalten das Gesamtvolumen an Gas, das erforderlich ist, um so viel Masse zu heben.
letzte Frage. Wie berechnet man den Nettoauftrieb des Gases?
@majornorwal Satz Nummer eins: "Der Nettoauftrieb für die Gase ist, wie viel das Luftvolumen, das sie verdrängen, abzüglich des Gewichts des Auftriebsgases selbst wiegt."
jetzt fühle ich mich dumm
Mann, ihnen wird der Wasserstoff ausgehen. Leckverluste sind nicht trivial.

Wenn Sie auf die Verwendung von Hebegas verzichten möchten und nichts dagegen haben, groß zu werden, schauen Sie sich Buckminister Fullers "Cloud 9" an.

Fullers Erkenntnis war das Volumen der eingeschlossenen Luft in einer geodätischen Kuppel, die durch das Würfel/Quadrat-Gesetz erhöht wurde; es nahm um die Potenz von 3 zu, als sich die Fläche der Kuppel verdoppelte. Irgendwann überwog die Luftmenge in der Kuppel die Kuppel selbst bei weitem, und ein Temperaturunterschied von nur 1 Grad Celsius konnte dazu führen, dass die Kuppel wie ein Heißluftballon abhob.

Eine geodätische Kugel mit einem Durchmesser von 100 Fuß und einem Tensegrity-Fachwerk, die drei Tonnen wiegt, umschließt sieben Tonnen Luft. Das Verhältnis von Luft zu Strukturgewicht beträgt zwei zu eins. Wenn wir die Größe verdoppeln, sodass die geodätische Kugel einen Durchmesser von 200 Fuß hat, steigt das Gewicht der Struktur auf sieben Tonnen, während das Gewicht der Luft auf sechsundfünfzig Tonnen zunimmt – das Luft-zu-Struktur-Verhältnis ändert sich auf acht zu eins . Wenn wir die Größe erneut auf eine 400 Fuß große geodätische Kugel verdoppeln – die Größe mehrerer geodätischer Kuppeln, die derzeit in Betrieb sind – erhöht sich das Gewicht der Luft im Inneren auf etwa 500 Tonnen, während das Gewicht der Struktur auf fünfzehn Tonnen zunimmt. Das Verhältnis von Luftgewicht zu Strukturgewicht beträgt jetzt dreiunddreißig zu eins. Wenn wir eine geodätische Kugel mit einem Durchmesser von einer halben Meile erreichen, wird das Gewicht der Struktur selbst von relativ vernachlässigbarer Größe.

Noch größere Kuppeln funktionieren besser, da Sie eine riesige "Reserve" an Auftriebskraft haben, solange das Innere der Kuppel wärmer ist als die Außenluft. Die Abwärme menschlicher Aktivitäten und Maschinen in der Kuppel wird tatsächlich dazu beitragen, sie nachts in der Luft zu halten.

Wie bei jedem Heißluftballon schweben Sie im Wind (Sie könnten Motoren und Propeller wie ein lenkbares Luftschiff hinzufügen), und der Ballon funktioniert besser in kalten Klimazonen, in denen der Temperaturunterschied ausgeprägter ist.

Die Hauptfrage hier ist, sind Ihre Mitarbeiter technologisch in der Lage, eine solche Struktur zu schaffen und aufrechtzuerhalten? Sobald die Idee einer geodätischen oder ähnlichen Leichtbaustruktur entwickelt ist, sollte es nicht zu lange dauern, bis jemand die gleichen Schlussfolgerungen zieht wie Fuller.

Aber die Kuppelmaterialien müssen stärker sein, wenn die Kuppel größer wird.
Die Schönheit einer geodätischen Kuppel dieser Art besteht darin, dass ein Großteil der Festigkeit von Zugelementen stammen kann, die weitaus leichter als Druckelemente sind. Ein Großteil der Stärke der Kuppeln könnte in einem Kabelnetz gefunden werden, das gegen die Kräfte der sich ausdehnenden Gase im Inneren "zieht".
Ich stimme zwar zu, dass die untere Hälfte eine Komprimierung ist, die jedoch nichts an der Tatsache ändert, dass sie immer noch dem Quadratwürfelgesetz unterliegt. Sie können es nicht einfach mit der gleichen Stärke skalieren!
Die gesamte „Wolke 9“ von Fuller ist eine Kugel (zwei geodätische Kuppeln, die an der Basis verbunden sind, wenn Sie so wollen), daher wird die gesamte Struktur unter Spannung stehen, was Fullers Punkt in dieser Gedankenübung war. Da die für den Flug erforderlichen Temperaturunterschiede nur 1 Grad Fernhöhe betragen können, ist auch die Belastungsmenge eher gering. Cloud 9-Strukturen hätten in den 1960er Jahren mit damals verfügbarer Technologie gebaut werden können, die Verwendung moderner Materialien wie Kohlefaser würde dies heute viel einfacher machen.
Wenn es nur unter Spannung steht, ist Seil ein vernünftiges Modell - aber was passiert, wenn Sie aus Seil eine Kuppel machen ??? Wenn es ein Flugzeug ist, das leichter als Luft ist, können Sie meiner Meinung nach mit dem einzigen Kompressionselement davonkommen, das ein Reifen um die Mitte ist.
Noch ein Gedanke dazu: Da es sich um ein sehr schwaches Traggas handelt, gibt es noch eine weitere Möglichkeit: Stickstoff. Es ist einfach, die Atmosphäre zu verfeinern, sodass Sie ersetzen können, was während der Fahrt austritt. (Heimliche "Sauerstoff"-Generatoren für medizinische Zwecke sind eigentlich Stickstoffgeneratoren, bei denen der Abfall zum Patienten geschickt und der Stickstoff weggeworfen wird.)
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