14 сообщений в этой теме

Опубликовано: (изменено)

Собственно, сабж.

Предлагаю, не касаясь пока экономической и политической целесообразности проекта, обсудить техническую реализуемость.

Для не владеющих английским - краткая суть проекта. Двадцатикилометровый небоскреб с ферменной конструкцией, строится с помощью кластера сталепрокатных заводов, надставляющих фермы у основания, прямо с прокатных станов. Каждая ферма для снижения ветровой нагрузки заключена в легкие поворотные кожухи обтекаемого профиля. При выходе небоскреба в зону струйных течений фермы снабжаются поворотными аэродинамическими плоскостями для создания подъемной силы, удерживающей конструкцию. Управление плоскостями и кожухами компьютеризировано, что позволяет сохранять ориентацию на ветер даже в зонах турбулентности.

Изменено пользователем Treau Garold

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Скорость потока в центре струйного течения достигает 25 м/с (90 км/час). То есть это примерно крыло планера. Но планеры там, где плотность атмосферы в полтора-два раза ниже, не летают. То есть вместо 30 кг/м2 нагрузка 15-20 кг/м2.  Бурдж-Халифа это примерто тысяча тонн на метр высоты. Но пусть сто тонн на метр. Пусть часть нагрузки на крыло за вычетом собственного веса будет 10 кг/м2. Тогда на 20 км, то есть два миллиарда килограммов, нужна площадь крыльев 200 миллионов квадратных метров (200 квадратных километров).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано: (изменено)

Тогда на 20 км, то есть два миллиарда килограммов, нужна площадь крыльев 200 миллионов квадратных метров (200 квадратных километров).

Как я понял, задача полностью скомпенсировать вес башни подъемной силой и не ставится - это способ облегчить конструкцию, а в комплексе с кожухами - снизить ветровую нагрузку.

И крылья, разумеется, размещены не в одной плоскости, а по всей высоте башни в зоне течений, насколько допускает аэродинамика.

Изменено пользователем Treau Garold

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

То есть совсем неэффективно? Как за счёт взаимовлияния, так и за счёт того, что максимальную силу создаёт крыло в сердцевине потока, а отстоящие выше и ниже обдуваются менее скоростными потоками и соответственно подъёмную силу создают меньшую.

Ну и "снизить ветровую нагрузку" и "скомпенсировать вес" - противоположные задачи. Если крыло создаёт подъёмную силу, то увеличвает ветровую нагрузку.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано: (изменено)

Ну и ещё. Струйные течения это высота 5-7 км, а то и ниже. То есть 12-15 км башни над "крыльями". Не готов точно оценить максимальную величину башни, исходя из предела текучести, но КМК это порядка 5 км. Ну, или не сталь. Но похоже, что любой реальный ныне материал не потянет.

Изменено пользователем sanitareugen

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Не готов точно оценить максимальную величину башни, исходя из предела текучести, но КМК это порядка 5 км. Ну, или не сталь. Но похоже, что любой реальный ныне материал не потянет.

Реальный в принципе, или производящийся в количествах, достаточных, для постройки 20км башни?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано: (изменено)

Это ж Стивенсон.

 

Он таки принадлежит немного к иной культуре чем блогеры-потреоты, репостящие феерические опусы про макаронные ракеты и роботов бостон динамикс, управляемых операторами по motion capture.

 

Его источники

 

The Tall Tower idea is based on papers written by Geoffrey A. Landis (“Compression Structures for Earth Launch,” 1998) and Landis and
Vincent Denis (“High Altitude Launch for a Practical SSTO,” 2003). In addition, the author is grateful to Keith D. Hjelmstad of Arizona State
University for many illuminating discussions of the structural ramifications; Ed Finn and Michael Crow, also of ASU, for fostering Project
Hieroglyph and the Center for Science and the Imagination; and Daniel MacDonald, Jenny Hu, and Kevin Finke for their participation in further
analysis of the tower idea. The idea of using engines to push back against jet stream events should be credited to Jeff Bezos. Finally, Gregory
Benford’s enthusiasm for the idea and the story are noted with warm appreciation.

 

прежде всего читаем The Tower Project by Hjelmstad https://hieroglyph.asu.edu/wp-content/uploads/2014/08/Hjelmstad-on-Stephenson-Structural-Design-of-the-Tall-Tower.pdf

 

тлдр -

 

Строительство такой башни в вакууме тривиально. Максимально возможная высота не выводится из прочности материалов, так же как скорость космической ракеты не выводится из скорости выхлопа. Большая башня несет маленькую, та придерживает поменьше, и тд. При этом происходит экспоненциальное нарастание веса, но на 20 км экспонента еще не создает нерешаемых проблем.

 

В реале основная проблема - ветровая нагрузка, точнее ее сжимающая компонента. Представим себе равнобедренный треугольник и приложим к его вершину горизонтальную опрокидывающую силу. Одна сторона треугольника будет испытывать растяжение, другая сжатие. Именно сжимающая часть создает проблемы, см. задачу об устойчивости стержня. Классическая статическая конструкция вроде 4х километрового https://en.wikipedia.org/wiki/X-Seed_4000 уже околопредельна.

 

X-seed4000.thumb.jpg.aabb39713c460d8e98c

 

Все части динамической башни заключены в поворачивающиеся обтекатели, это понижает ветровую нагрузку по сравнению с неповорачивающимся цилиндром на порядок с лишним. Обтекатели горизонтальных частей создают подьемную силу, перенаправляя ветровую нагрузку. Башня превращается в тривиальный воздушный змей, шнур которого работает лишь на растяжение.

 

Именно в этом идея динамического управления крыльями - перенаправить ветровую нагрузку вверх и убрать сжимающую компоненту. Ну еще компенсировать колебания. Иначе их можно было бы просто выставлять аля флюгер.

 

На практике конечно это подтверждение уровня китайских расчетов, подтверждающих реальность их 140 метровых деревянных кораблей в 20.000 тонн - формально возможно, но чудовищно дорого и на практике запредельно сложно. Такая 20 км махина возможна разве что после достижения сингулярности, но тогда ее будут строить не люди и не из стали.

 

Но образ конечно эпический. Шесть экструдеров на рельсах, постепенно разьезжающихся к углам шестиугольника диаметров в 15 км и печатающих башню минимум в четверть миллиарда тонн. Вертолетные площадки и аэропорты для перевозки рабочих. Центральный вакуумный ствол для пуска ракет или развлечений в почти двухминутной невесомости. Радиационные убежища и скафандры на вершине. Угроза гамма-вспышек от молний https://en.wikipedia.org/wiki/Terrestrial_gamma-ray_flash и супермолний в сотни гигаджоулей.

Изменено пользователем vashu1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Проект интересный. Однако, после ознакомления со стандартным курсом "Фундаменты и основания" появляются вопросы. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Тем не менее - технофэнтези. Хотя заявлять, что "принципиально невозможно", не вправе, однако на нынешнем техническом уровне, и даже на перспективу ближайших десятилетий нереализуемо технически. Имеющие материалы для сооружений такой высоты негодны, а сверхпрочные монокристаллы нужного размера и т.п. вряд ли в обозримое время будут доступны.  "Экспоненциальность" это изящно, но можно прикинуть, до какой величины должно экспоненциально вырасти основание башни.

Что до идеи "использования ветра для компенсации нагрузки" - для получения сколько-нибудь значимой подъёмной силы, на данных скоростях ветра и плотностях атмосферы понадобится нереалистично большая площадь "крыльев", причём они будут, находясь в потоке ветра, создавать опрокидывающую силу.

Так что действительно, можно относиться лишь как к "эпическому образу".

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

для получения сколько-нибудь значимой подъёмной силы, на данных скоростях ветра

Полагаю, подъёмная сила будет всё-таки соизмерима с ветровой нагрузкой.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Но не с массой системы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Но не с массой системы.

Такая задача и не ставилась.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Описываются убежища от гамма вспышек вызванных молниями, но судя по современной литературе дозы от них порядка едениц рентген и при частоте в полсотни вспышек в день на всю планету смысла в убежищах мало. Возможно во время написания опасность представлялась более серьезной.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Опубликовано:

Скорее автору эта башня представилась грандиознм громоотводом, в который бесперстанно бьют молнии... 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте учётную запись или войдите для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учётную запись

Зарегистрируйтесь для создания учётной записи. Это просто!


Зарегистрировать учётную запись

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.


Войти сейчас