Перспективы дирижаблестроения


417 posts in this topic

Posted

Взял ролик с трубы

Какой же он дирижабль, когда он без моторчика? Так, змейковый аэростат.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Какой же он дирижабль, когда он без моторчика? Так, змейковый аэростат.

Думаю шли какие-то работы на аппарате. Похоже он частично разобран, если смотреть внимательно там, на одном из кадров, отчетливо видна рама для крепления кабины. И у змейковых аэростатов стабилизаторы другой формы.

Edited by Serg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Назовите фундаментальный физический закон мешающий дирижаблям летать на 10 км. И объясните почему он не мешает стратостатам.

Барометрическая формула.

Rho=e-gM(h-h0)/(RT)

Давление и плотность воздуха падает по экспоненте.

На уровне моря 1.225 кг/м3, на 11 километрах 0.3639 кг/м3, на 20 километрах 0.088 кг/м3, на 32 километрах 0.01322 кг/м3 и т.д.

А подъёмная сила пропорциональна разности плотностей воздуха и несущего газа (водорода или гелия)

Первые боевые дирижабли летали на 2-3 километрах, там сравнительно малое снижение подъёмной силы с высотой, когда появились зенитные пушки и истребители - немцы начали строить "высотные дирижабли", способные подыматься до 6 км, за счёт максимального облегчения аппарата (в ущерб прочности; катастрофу французского "Диксмюде", в девичестве немецкого аппарата, взятого, как трофей, именно с этим снижением связывают), и даже выше, предыдущий рекорд, 7800 метров, как раз на такой был установлен, но это динамический подъём, после сброса бомб в попытке уйти от истребителей. Современный рекорд, 8200 метров поставлен в статическом подъёме, но это чисто рекордный аппарат, без полезной нагрузки, и даже двигатель там скорее формально, чтобы считалось, что это дирижабль, а не стратостат.

Отчего стратостаты летают выше? Оттого. что - "статы". В них способностью быть управляемыми, dirigeable, жертвуют в пользу минимального веса. Максимально облегчённая кабина, пилот, минимум приборов. Вторая жертва - прочность оболочки. Стратостаты запускают в хорошую погоду, так что оболочка может быть сделана тонкой и непрочной, притом одноразовой. Поскольку аппарат не движется относительно ветра - она не несёт нагрузки. За счёт этого её можно сделать весьма объёмной (рекордный полёт Баумгартнера - 850000 м3, четыре с половиной "Гинденбурга", при том, что подымал лишь капсулу с пилотом общем массой 1400 кг).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

 Причина появления дирижаблей : максимум (и вообще много) полезной нагрузки при данной мощности и удельной мощности двигателей, притом без аэродрома, наиболее терпимый к прочности и весовой культуре. В 1913 году, то есть, ни самолет на 10 тонн полезной нагрузки, ни аэродром под него нереален. Если масштабировать на наше время, то дирижабль должен быть намного грузоподъемнее вертолета или самолета. Летающий кран на 100 тонн или доставка чего-нибудь негабаритного и тяжелого туда, где нет аэродрома и дороги. В Технике Молодежи в свое время это обсуждали и строили прожекты.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Дирижаблю не нужен аэродром. Дирижаблю нужна причальная мачта. А её построить никак не проще, чем грунтовую ВПП. Малые можно сажать, используя посадочную команду, но малые, и выучка во избежание жертв требуется изрядная.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

 Мачта обязательна только в пункте обслуживания.Предполагалось не сажать при разгрузке-загрузке, а спускать груз или поднимать его, подруливая двигателями, как вертолет. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

подруливая двигателями, как вертолет.

Только парусность у дирижабля невертолетная.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

 Это и есть главная причина, почему они не пошли.Потому же им нужны огромные дорогие ангары.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted (edited)

Да не правду говорят. Вот Цеппелин-НТ летает и не бьется. Только малость накладен он.

Никакая серийность (аж целых 4 штуки) и где там пленочные СБ? При том что переход на электричество отменяет проблему с компенсацией выработки жидкого топлива и объемами под блау-газ. И, в отличие от самолета, если заряда батареек не хватит на всю ночь - отделаемся только дрейфом вместо вынужденной.

Барометрическая формула.

Ни как не запрещает подниматься до 10 км на архимедовой силе - метеозонды гарантируют это.

А подъёмная сила пропорциональна разности плотностей воздуха и несущего газа (водорода или гелия)

Давление и плотность несущего газа точно так же падают с высотой.

Edited by Че Бурашка

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Давление и плотность несущего газа точно так же падают с высотой.

Совершенно верно. Архимедова сила пропорциональна разности плотностей воздуха и несущего газа. И её падение с высотой описывается той же формулой. Именно поэтому дирижабли с грузом летали на высотах до 4 км, максимум 6, без груза до 8, а если и от двигателя избавиться - то и все 10, но без двигателя это как-то не дирижабль (dirigeable - "управляемый"). При максимальном облегчении и на 40 подымались, в стратостатах. Только груз был 1 человек и его парашют, а полёт одноразовый.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

 Точнее говоря, стратостаты надували слабо, а на высоте они раздувались и многократно увеличивали объем, за счет этого подъемная сила падала меньше.С дирижаблем такое не выйдет, у него более-менее жесткая оболочка, которая должна держать форму.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

С электрожаблями проблема в том, что солнечные батареи, какие бы они ни были "плёночные", но вес имеют. Современные порядка 30 ватт/кг, но надо учесть, что это при перпендикулярном солнечным лучам положении, так что порядка 10 Вт/кг. И аккумуляторы тоже. У литиевых аккумуляторов энергия 0.5 МДж/кг, у бензина 44 МДж/кг. Даже с учётом лучшего К.П.Д. электромоторов - в 50 раз тяжелее. Ну и стоимость. LEMV обошёлся в $530,000,000, Blue Devil $214,000,000. Оба списаны, как негодные для заказанной задачи.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Зато стратосферный самолет на солнечных батареях успешно летает практически бесконечно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

С дирижаблем такое не выйдет

Выйдет.

у него более-менее жесткая оболочка, которая должна держать форму.

У Цеппелина могут быть мягкие баллоны внутри жесткого корпуса. Алюминиевые сплавы, кстати, тоже прогрессировали о чем усиленно намекает Фалькон-9 с его 22 тоннами топлива на тонну сухой конструкции.

Современные порядка 30 ватт/кг

Ссылку. А то не-пленочный ширпотреб (1900 руб за 10 Вт) нынче почему-то 7 Вт/кг и это вместе с рамой.

Ну и стоимость.

То что американские околооборонные компании любят раздувать бюджет проектов уже давно не секрет.

Зато стратосферный самолет на солнечных батареях успешно летает практически бесконечно.

С околонулевой ПН.

 

Площадь продольного сечения LZ 127 - грубо 6900 м2. Максимальная мощность двигателей - 1.95 МВт. Максимальный поток солнечной энергии через LZ 127 6.9 МВт - в 3.54 раза больше максимальной потребляемой мощности. Сделать СБ с КПД 30 % сейчас не проблема - в лабораториях многослойные выдают за 50 %.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

>У Цеппелина могут быть мягкие баллоны внутри жесткого корпуса. 

  Размер, а значит масса , сопротивление и парусность корпуса определяется максимальным объемом баллонов, значит у земли будет здоровенная тяжеленная конструкция.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

И по К.П.Д.

Лабораторный получен в условиях, достаточно далёких от естественного освещения, и на совершенно нетехнологичном материале. Тонкоплёночные полимерные 5%-6%, индиевые - 15%-20%, но они существенно тяжелее.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Площадь продольного сечения LZ 127 - грубо 6900 м2.

У меня несколько меньше получается, около 5.6 тысяч кв. метров. Как Вы считали?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Если кому интересно - книга про беспилотные дирижабли

http://www.twirpx.com/file/1909902/

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Вот только там 3 миллиметра толщины и ширпотреб. А вот у няпонцев на Икаросе было 25 микрон.

Размер, а значит масса , сопротивление и парусность корпуса определяется максимальным объемом баллонов, значит у земли будет здоровенная тяжеленная конструкция.

Бла-бла-бла.

Лабораторный получен в условиях, достаточно далёких от естественного освещения

Пруф.

и на совершенно нетехнологичном материале

Проклятые капиталисты уже не раз осваивали материалы и техпроцессы которые советские инженеры считали не технологичными.

У меня несколько меньше получается, около 5.6 тысяч кв. метров. Как Вы считали?

Несколько укороченная (для компенсации заострений) длина на ширину.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Лабораторный получен в условиях, достаточно далёких от естественного освещения Пруф.

https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-and-media/press-releases/presseinformationen-2013/world-record-solar-cell-with-44.7-efficiency

Там стоял концентратор (зеркало), собиравшее солнечный свет с большой площади, так что падавший на фотоэлемент поток был в 297 раз выше естественного.

Кроме того, основная фишка, насколько можно понять из статьи по ссылке, в том, что слои установки образуют 4 батареи, оптимизированные под разные диапазоны солнечного света (это важно потому, что квант с энергией ниже активации электрон не переместит и тока не будет, а с энергией выше - породит избыток энергии, которая уйдёт на нагрев элемента; а 4 слоя позволяют поглощать сперва ультрафиолет, потом более длинные волны, вплоть до инфракрасного диапазона). Из этого можно сделать выводы как о массе, так и о стоимости.

На не-четырёхслойных и без концентраторов показатели таковы:

Максимальные значения эффективности фотоэлементов и модулей,
достигнутые в лабораторных условиях

Тип Коэффициент фотоэлектрического преобразования, %

Кремниевые

Si (кристаллический) 24,7

Si (поликристаллический)

20,3 Si (тонкопленочная передача) 16,6

Si (тонкопленочный субмодуль) 10,4

III-V

 GaAs (кристаллический) 25,1

GaAs (тонкопленочный) 24,5

GaAs (поликристаллический) 18,2

InP (кристаллический) 21,9

Тонкие пленки халькогенидов

CIGS (фотоэлемент) 19,9

CIGS (субмодуль) 16,6

CdTe (фотоэлемент) 16,5

Аморфный/Нанокристаллический кремний

Si (аморфный) 9,5

Si (нанокристаллический) 10,1

Фотохимические

На базе органических красителей 10,4

На базе органических красителей (субмодуль) 7,9

Органические

Органический полимер 5,15

Многослойные

GaInP/GaAs/Ge 32,0

GaInP/GaAs 30,3

GaAs/CIS (тонкопленочный) 25,8

a-Si/mc-Si (тонкий субмодуль) 11,7

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Там стоял концентратор (зеркало), собиравшее солнечный свет с большой площади, так что падавший на фотоэлемент поток был в 297 раз выше естественного.

Если бы кое-кто не проспал физику, он бы знал что энергия электронов при фотоэффекте от интенсивности света не зависит. Концентрировали потому что в лабораторных условиях произвели всего один фотоэлемент и требовалось увеличить ЭДС чтобы не заморачиваться с шумами и наводками при измерениях.

Кроме того, основная фишка, насколько можно понять из статьи по ссылке, в том, что слои установки образуют 4 батареи, оптимизированные под разные диапазоны солнечного света

Поздравляю, вы наконец узнали о существовании многослойных солнечных батарей.

Из этого можно сделать выводы как о массе, так и о стоимости.

И они, как обычно, будут неверными.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Энергия - не зависит. К.П.Д. элемента - зависит. А многослойность - многомассовость (мы ведь дирижабль на солнечных батареях обсуждаем?)

И, учитывая, что у самолёта расход топлива на тоннокилометр ниже в 3-5 раз - если вдруг появятся солнечные батареи, позволяющие построить полноценный дирижабль на них, они куда ранее будут использованы в самолётах.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Проблемы есть именно у больших дирижаблей жесткой конструкции, сильным ветром их ломает пополам из-за длины.

Насчёт этого есть один современный проект - Dynalifter. Он не совсем дирижабль, но и не самолёт. Там проблема жёсткости решена запатентованной несущей конструкцией, в основе которой продольная балка, усиленная вертикальными стойками по типу висячих мостов. Такая конструкция ещё и позволяет таскать тяжёлые, но компактные грузы, вроде танков. Насчёт экономичности - это мнение распространено за счёт того, что подъёмная сила дирижабля формируется пассивно и не требует энергетических затрат от силовой установки.

Вообще, Dynalifter - аппарат довольно интересный. Наводит на мысли, что у чистых дирижаблей, может, и нет будущего, но на гибридные стоит посмотреть. Тут есть и Локомоскайнер, и Aeroscraft, и ещё несколько проектов. Вот у их подобных, возможно, будущее есть. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Posted

Насчёт экономичности - это мнение распространено за счёт того, что подъёмная сила дирижабля формируется пассивно и не требует энергетических затрат от силовой установки.

А вот это тоже интересный вопрос. Закон сохранения энергии никто не отменял. Значит, в той или иной форме столько энергии, сколько требуется для перемещения из А в Б Вселенная все равно возьмет. Хотя бы затратами на производство гелия.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now