Vakuum luftskib

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 20. oktober 2020; checks kræver 33 redigeringer .

Et vakuumluftskib  er et hypotetisk luftskib af en stiv struktur , inden i hvis skal et teknisk vakuum af en given dybde ( evakuering ) skabes og vedligeholdes , som et resultat af hvilket, i overensstemmelse med Arkimedes-loven, en aerostatisk løftekraft vil opstår som forskellen mellem Archimedes-kraften og kraften af ​​vægten af ​​enheden som helhed.

I 1670 udgav jesuitten Francesco Terzi de Lana (1631–1687) [2] [3] bogen "Prodromo, ouero faggio di alcune inuentioni nuoue premeffo all'arte maestra "Stor kunst"), i 6. kapitel hvoraf han beskrev et skib med en mast og et sejl på. Dette skib, ifølge Lana, kunne flyve, understøttet af fire kobberpræ-evakuerede kugler med en diameter på hver omkring 7,5 meter og med en tykkelse af deres kobbervæg på omkring 0,1 [4] mm. Francesco Lana mente, at et sådant fly kunne være lettere end luft. I et genoptryk af sit arbejde i 1686 angav Lana, at vægten af ​​en tom kobberkugle ville blive sammenlignelig med vægten af ​​fortrængt luft med en diameter på 130 fod (ca. 40 m) og en vægtykkelse på omkring 1,5 mm, hvilket af Kurset var teknologisk umuligt i sin tid. Han beregnede også kugler (i stand til at løfte en belastning på op til flere kilo): glas (ca. 1,2 m i diameter med en vægtykkelse på ca. 0,15 mm) og træ (ca. 3 m i diameter med en vægtykkelse på ca. 1 mm) [5] [6] .

Lanas idé, som var fremragende for sin tid, var baseret på klare principper, men blev ikke implementeret i et eksperiment (som også var typisk for 1600-tallets videnskab). Allerede Giovanni Borelli havde påpeget, at kuglerne ville være for tynde til at modstå ydre lufttryk. Lana vidste, at det ydre tryk på en tom bold ville være stort, men han mente, at det ikke var farligt for hans design.

Ikke desto mindre var ideen populær og ofte afbildet i graveringer med illustrationer af en fantastisk tur til Mars (1744) indtil de første flyvninger i balloner med varmluft (1783) eller brint, hvor atmosfærens tryk på apparatets skal var kompenseres af trykket fra gassen, der fylder denne skal. Efter deres optræden var Lans idé glemt i lang tid. [7] [8] Men under driften af ​​gasballoner (og efterfølgende luftskibe) blev en række af deres alvorlige mangler afsløret (se artiklen "Luftskib" ).

Det var først i 1830, at Giacinto Amati i sin bog Ricerche storico - critico - scientifiche sulle origini... (side 398) hyldede Lana som en pioner inden for aerostatik. [9]

I 1887 udgav Arthur De Bausset en bog [10] og forsøgte at få penge til at bygge et cylindrisk vakuumluftskib [11] ved at organisere Transcontinental Aerial Navigation Company of Chicago . [12] [13] Hans patentforslag blev dog afvist. [fjorten]

I 1974 offentliggjorde London Patent Office ansøgning nr. 1345288 MKI B64B 1/58 Pedrick AP "Forbedring i fly tilvejebragt af evakuerede bolde eller andre formede deflerede fartøjer". Opfindelsen ligger i, at kuglens skal skal være dobbelt. Luft pumpes ud af den indre sfære, og gas pumpes under tryk ind i hulrummet mellem den indre og ydre sfære (brint eller helium vil komme ned). Ifølge opfinderen skal denne gas bevare skallens givne form fra at blive klemt af dens atmosfære (prioriteringen af ​​denne idé tilhører de Bosset). Begge kugler er mange steder fastgjort sammen.

Imidlertid kom det ikke til den praktiske implementering af denne opfindelse (på grund af den utilstrækkelige styrke af materialet i moderne skaller), og den dag i dag er der ingen information om anvendelsen af ​​denne opfindelse.

Fysiske principper og begrænsninger

Teorien om styrke for en sfærisk tyndvægget evakueret skal (i statik ) blev udviklet af schweizeren R. Zelli ( R. Zoelli ) i 1915. Ved at kombinere hans styrkeligning med tilstanden af ​​opdrift i atmosfæren opnås betingelsen for den praktiske implementering af Lahn-sfærer: [15]

,

hvor er et bestemt sæt styrkeparametre for kuglematerialet ("Lahn-koefficient") og er en fysisk indikator for egenskaberne af atmosfæren i flyvezonen ("atmosfærisk Lahn-tal"), som kan beregnes ved at kende enten tætheden og gassens tryk, eller dens tryk, temperatur og molekylvægt. Celli bestemte, at vægtykkelsen af ​​Lahn-kuglerne skulle være proportional med den første potens af deres radius. Ifølge Celli-formlen ville Lahn-kugler (selv af en ideel sfærisk form) blive knust i Jordens atmosfære, allerede når kun ~ 0,1 % af luften blev pumpet ud af dem. For at sikre integriteten af ​​de evakuerede Lahn-sfærer under trykket fra jordens atmosfære (ved hjælp af selv moderne strukturelle materialer), ville det være nødvendigt at øge tykkelsen af ​​deres vægge, hvilket ville føre til en overtrædelse af ovenstående betingelse for praktisk implementering. Lanas bold skal have tilstrækkelig styrke og stivhed, så atmosfærisk tryk ikke knuser den, og have en tilstrækkelig lille vægt (masse) af strukturen til at tage af på grund af aerostatisk løft, som i øjeblikket er umuligt i Jordens atmosfære.

I forbindelse med ovenstående og for at sikre muligheden for at implementere et vakuumluftskib i jordens atmosfære er der i Rusland udviklet og patenteret en opfindelse til at skabe en løftekraft til et vakuumluftskib, hvor der for at lette luftskibsskallen og sikre dens integritet under trykket fra jordens atmosfære, blev det foreslået at anvende dynamisk kompensation af atmosfærisk tryk [16] [17] .

Apparat ifølge metoden til evakuering af granaten

Under hensyntagen til statens ideelle gasligning og Arkimedes lov kan luftskibe med evakuerede granater være forskellige i måden, hvorpå skallen evakueres:

Styringen af ​​størrelsen af ​​den aerostatiske løftekraft i den første metode til støvsugning under flyvning kan udføres ved indløb i skallen eller udpumpning af en del atmosfærisk luft [18] .

Når du bruger den anden evakueringsmetode til at kontrollere størrelsen af ​​løftekraften, er det nok at doseret ændre volumen af ​​den evakuerede skal . Imidlertid er brugen af ​​den anden metode i øjeblikket begrænset af styrken af ​​materialet i moderne skaller.

Dette afsnit indeholder et foto af en bænkmodel af et vakuumluftskib i henhold til den første støvsugningsmetode, fremstillet og testet af forfatteren til ovennævnte russiske opfindelse. Som materiale til sideoverfladen af ​​modellens skal brugte forfatteren pladegummi.

Se også

Stratosfærisk luftskib

Links

1. Hall, Loura . Evacuated Airship for Mars Missions  (engelsk) , NASA  (4. april 2017). Hentet 7. november 2017.

2. Akhmeteli A.M. Gavrilin A.V. "Laminated Evacuated Balloon Shells", US patentansøgning 11/517915. Udgivet 23. februar 2006.

Noter

  1. ↑ John David Anderson. En historie om aerodynamik: og dens indvirkning på flyvende maskiner . - Cambridge University Press, 1997. - S.  80 -81. — 478 s. — ISBN 0521669553 .
  2. ↑ Francesco Lana-Terzi, SJ (1631–1687); Luftfartens fader . Hentet 13. november 2009. Arkiveret fra originalen 24. april 2021.
  3. ↑ Francesco Terzi de Lanas liv . Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 3. november 2016.
  4. ↑ Clive Catterall. The Hot Air Balloon Book: Byg og start Kongming-lanterner, Solar Tetroons og mere . - Chicago Review Press, 2013. - ISBN 1613740964 .
  5. ↑ Evg. Shikhovtsev. Francesco Lanas flyvende skib gennem tre og et halvt århundrede (2016). Dato for adgang: 18. juni 2016. Arkiveret fra originalen 4. august 2016.
  6. ↑ Francesco Lana Terzi. Magisterii natvrae et artis, Tomvs II. - Mariam Ricciardvm, 1686. - T. 2. - S. 291-294.
  7. ↑ New Scientist , Farmer Buckley's Exploding Trousers: & andre begivenheder på vej til videnskabelig opdagelse , Hachette UK, 2016, ISBN 1473642760
  8. ↑ MythBusters: Kan en blyballon flyve? New Scientist 2725 (2009)
  9. ↑ Ricerche storico-critico-scientifiche sulle origini... . Hentet 20. oktober 2020. Arkiveret fra originalen 23. oktober 2020.
  10. ↑ De Bausset, Arthur. Luftnavigation . - Chicago: Fergus Printing Co., 1887.
  11. ↑ Scamehorn, Howard Lee. Balloons to Jets: A Century of Aeronautics i Illinois, 1855-1955  (engelsk) . — SIU Tryk, 2000. - S. 13-14. - ISBN 978-0-8093-2336-4 .
  12. ↑ Aerial Navigation  // New York Times  : avis  . - 1887. - 14. februar.
  13. ↑ At navigere i luften  // New York Times  : avis  . - 1887. - 19. februar.
  14. ↑ Mitchell (kommissær). Patentkommissærens afgørelser for året 1890  . - US Government Printing Office, 1891. - S. 46. . - "50 OG, 1766".
  15. ↑ Evg. Shikhovtsev. Er Lanolet muligt? (2016). Hentet 2. november 2016. Arkiveret fra originalen 3. november 2016.
  16. ↑ "Enhed til at skabe løft i fly lettere end luft", russisk patent RU nr. 2001831 B64B 1/58, B64B 1/62 , registreret i statens register over opfindelser den 30. oktober 1993.
  17. ↑ Malyshkin A.I. "Vacuum airships" (2015). Hentet 19. januar 2018. Arkiveret fra originalen 8. oktober 2020.
  18. ↑ Stromberg A. G., Semchenko D. P. Fysisk kemi: Proc. for kemi. specialist. universiteter / red. A. G. Stromberg. - 7. udgave, Sr. - M .: Højere skole, 2009. - 527 s. - ISBN 978-5-06-006161-1 .
 Luftskibe ved design