Дирижабли как средство связи и наблюдения.

[ДалекийГость]

Fakir: "что арсенид-галлиевые СБ с КПД выше 30%, весьма и весьма недёшевы"

Многие новые технологии и проекты были недешевы в начале своего развития.

[RadioactiveRainbow]

Старый: "Все элементы."

Все - значит, никто.
Размер антнены тоже зависит от объема дирижабля?

Не надо придуриваться. Речь идёт о силовых элементах конструкции.

Старый: "Потому что удельная нагрузка на оболочку растёт"

Удельная нагрузка от какого именно физического фактора растет на оболочку?

(напрягаясь, вспоминаю формулы из сопромата для расчёта тонкостенных оболочек)
Хоть вопрос и не ко мне: если не ошибаюсь, от линейных размеров (диаметр) оболочки и, возможно, от полной массы аппарата.

[ДалекийГость]

RadioactiveRainbow: "Речь идёт о силовых элементах конструкции"

Какие элементы силовой конструкции есть у дирижабля с мягкой оболочкой?

[RadioactiveRainbow]

RadioactiveRainbow: "Речь идёт о силовых элементах конструкции"

Какие элементы силовой конструкции есть у дирижабля с мягкой оболочкой?

Оболочка. Рама, на которой крепится усё оборудование (ладно, пусть оборудование одно и то же - этот элемент не растёт). Аэродинамические элементры управления (с увеличением размеров дирижабля будут расти неизбежно). При увеличении количества или мощности двигателей вырастет полная масса ДУ.

И всё же, основную проблему тут верно обозначили - материал оболочки...

[ДалекийГость]

RadioactiveRainbow: "Аэродинамические элементры управления...При увеличении количества или мощности двигателей вырастет полная масса ДУ."

RadioactiveRainbow: "Не надо придуриваться. Речь идёт о силовых элементах конструкции."

Вы один человек или вас несколько?

[RadioactiveRainbow]

Один. Поясняю:
Стабилизаторы, рули и проч можно, условно, отнести к силовым элементам - всё таки они нагрузку воспринимают.
Про ДУ - при увеличении количества вырастет масса крепёжных элементов...

(глядя вверх): н-да, кажется, увлёкся перечислением. Ну, условно, можно оставить оболочку и аэродинамические органы управления.

[ДалекийГость]

RadioactiveRainbow: "При увеличении количества или мощности двигателей вырастет полная масса ДУ"

Мощность и масса двигателя растет пропорционально объему дирижабля или пропорционально его площади поперечного сечения?

[RadioactiveRainbow]

Пропорционально площади поперечного сечения. А она растёт пропорционально объёму.

[ДалекийГость]

RadioactiveRainbow: "Пропорционально площади поперечного сечения. А она растёт пропорционально объёму"

Нет. Объем может расти даже при постоянной площади поперечного сечения.

Если дирижабль - шар, то объем растет пропрционально кубу радиуса дирижабля, а площадь поперечного сечения пропорционально квадрату радиуса.

Подъемная сила пропорциональна объему, а затраты на борьбу с сопротивлением воздуха пропорциональны площади поперечного сечения.

Поэтому при увеличении объема дирижабля увеличивается вес полезной нагрузки.

[Татарин]

Fakir: "что арсенид-галлиевые СБ с КПД выше 30%, весьма и весьма недёшевы"

Многие новые технологии и проекты были недешевы в начале своего развития.

Многие так и остались недешевыми.


а) с арсенидом галлия массовости не предвидится - такой материал;
б) мы рассматриваем голую теорию или все-таки нечто приближенное к практике? Потому что ведь запросто можно и на удешевление РН надеяться, и даже с куда бОльшими основаниями;
в) кстати говоря, СБ с наибольшим КПД и СБ с наибольшим соотношением мощность/масса - это разные СБ. Так у нас - какие?

Насчет энергетики - это не "технические подробности", а вопрос принципиальный. Было б все так уж просто с легкими и мощными СБ, аккумуляторами и двигателями, можно было б наплодить "Гелиусов" и не мучаться.

[ДалекийГость]

Татарин: "а) с арсенидом галлия массовости не предвидится - такой материал;"

Если не с ним, стало быть с чем-то другим. А что с ним не так?


Татарин: "б) мы рассматриваем голую теорию или все-таки нечто приближенное к практике?"

И то и другое. Лишь бы это было содержательным. К сожалению, некоторые заходят только чтобы пошутить или наоборот поругаться.


Татарин: " Потому что ведь запросто можно и на удешевление РН надеяться, и даже с куда бОльшими основаниями"

Надется можно на что-угодно. Но дирижабли объективнее удобнее для связи, чем спутники, потому что они ближе к абонентам.


Татарин: " в) кстати говоря, СБ с наибольшим КПД и СБ с наибольшим соотношением мощность/масса - это разные СБ. Так у нас - какие?

Если сравнить параметры СБ, использумые в моем сообщении, содержащем оценку "по Гинденбургу", и данные, приведенные в указанной в этом сообщении ссылке про СБ, то нетрудно заметить, что я взял СБ с "усовершенствованным тройным переходом GaInP2/GaAs/Ge", имеющими удельную мощность 330 Вт/м2 и удельную массу 2 кг/м2. Я не брал данные разных СБ.


Татарин: "Было б все так уж просто с легкими и мощными СБ, аккумуляторами и двигателями, можно было б наплодить "Гелиусов" и не мучаться."

Здесь уже несколько раз приводили правило - "Если нет  сейчас, значит не будет никогда."

К счастью, развитие техники является очевидным исключением из этого правила.

[ДалекийГость]

О весе оболочки дирижабля.

Вот книжку нашел - "Воздухоплавание", Н.П.Полозов и М.А.Сорокин,
Воениздат, Москва, 1940 год.

Пишут что в те времена, удельный вес прорезиненной балонной материи для дирижаблей был порядка 0.1 кг/м2.

У дирижабля Гинденбург (раз уж по нему все считаем) наибольший диаметр 30 м, длина 245 м:
http://www.letopis.info/when/20/zepelin-gindenburg.php

Значит площадь поверхности меньше 23 000 кв.м.

Вес оболочки меньше 2.3 тонн.

И это для материи 70-ти летней давности!

В общем и с оболочкой никаких проблем.

[Старый]

Старый: "Все элементы."
Все - значит, никто.  

Все это значит все. Ато вы прям как редакторы караульного устава: "Не выпускать из рук оружия и никому его не отдавать даже лицами которым он подчинён". На случай если вдруг часовой начнёт расширительно трактовать понятия "не выпускать" и "никому".

Размер антнены тоже зависит от объема дирижабля?

Ясно же сказано - "конструкция". Нет, блин, переспрашиваете: а полезная нагрузка - это конструкция?

Удельная нагрузка от какого именно физического фактора растет на оболочку?

Нагрузка от подёмной силы, естественно. Подъёмная сила растёт пропорционально кубу размера, а площадь сечений всех элементов конструкции пропорционально квадрату. Поэтому удельная нагрузка на кв. мм растёт и толщину всех элементов конструкции приходится увеличивать чтобы не превысить предел прочности материала.

[Дмитрий Виницкий]

С Гинденбургом, конечно, никаких проблем. Сгорел он давно. Но ваш дириыхабль долыхен летать на высоте 20 км, подвергаться морозу и ультрафиолету, да еще и в течение нескольких месяцев, а то и лет. И не забываите, что гелий отличается способностью просачиваться куда активнее водорода. Так что не надо сравнивать с 70-ю годами ранее.

[Старый]

У дирижабля Гинденбург (раз уж по нему все считаем) наибольший диаметр 30 м, длина 245 м:
http://www.letopis.info/when/20/zepelin-gindenburg.php
Значит площадь поверхности меньше 23 000 кв.м.
Вес оболочки меньше 2.3 тонн.
И это для материи 70-ти летней давности!
В общем и с оболочкой никаких проблем.

При чём тут оболочка вообще??? Конструкция Гинденбурга состояла из алюминиевых ферм. Их и считайте.

[Старый]

Какие элементы силовой конструкции есть у дирижабля с мягкой оболочкой?

Оболочка.

[Старый]

Но если хотите повторю:
ДалекийГость писал:

"Ну что ж. Сравним с дирижаблем Гинденбург. Не будем учитывать того, что предлагаемому дирижаблю не нужно двигаться со скоростью Гинденбурга,

Вы видели по приведённой схеме что скорость ветров на высоте может превышать 40 м/с (140 км/час). Дирижабель должен им противодействовать а значить иметь такую скорость.

что у него можно сделать лучшие аэродинмамические характерестики

Законы аэродинамики с тех пор разве радикально изменились?

и использовать более эффективные двигатели.

Вы всё время напираете на эффективность двигателей. Напоминаю что мы говорим о ВЫХОДНОЙ мощности двигателей и пренебрегаем чем она обеспечивается - допотопным дизилем или современным электромотором. Считаем вес электромоторов равным нулю, невесомыми их считаем, но к.п.д. не равным нулю. Какой к.п.д. вы дадите современным электромоторам?

Делим на 18, получаем что мощность двигателя нашего дирижабля будет меньше 180 кВт.

Отлично.

Учтем, что ночью Солнца нет. И что зимой ночь больше дня. И что средний угол падения солнечных лучей меньше 90 градусов. Будем считать, что нам требуется в 6 раз (2*2*2/sqrt(2)) большая площадь поверхности.

Неправильно. Вы забыли учесть что цилиндр освещён не под прямым углом и что светлое время может составлять менее трети суток.  Цилиндр равномерно покрытый солнечными элементами и с осью перпендикулярной направлению на солнце равен по эффективности плоской перпендикулярной солнцу пластине равной по площади 1/3.14 площади цилиндра. Т.е уже за счёт того что дирижабль круглый площадь СБ растёт более чем в 3 раза. Но это если он летит всё время боком к солнцу. Он же не будет всё время так лететь т.к. будет лететь носом к ветру. То есть продольной осью под углом к солнцу а иногда и торцом к солнцу. Поэтому смело делите эффективность СБ ещё на 2. Итого потребуется в 6 раз бОльшая площадь СБ только для того чтобы просто обеспечить среднюю мощность как у плоской перпендикулярной к солнечным лучам пластины.
 Ну а так как в зимнее время день длится менее 8 часов то увеличивайте площадь СБ ещё втрое. И это при 100% к.п.д. системы накопления энергии. А она не 100%. Какой к.п.д. вы дадите вашим накопительным топливным элементам?
 Итого площадь СБ должна быть раз в 18 больше чем у плоской постоянно освещённой пластины. Вы ошиблись в три раза.

Таким образом площадь солнечных батарей должна быть не менее 3272 кв.м. (180*6*100/33).

На самом деле 10 000 кв. м.  

Удельный вес солнечных батерей составляет 2 кг/кв.м.

Итого 20 тонн одних солнечныхбатарей. При подъёмной силе в 12 тонн.
 Удельная масса СБ взята естественно без элементов крепления. С креплением будет больше. И не забыть кабельную сеть. Необходимы кабеля способные передавать 600 кВт на десятки метров (не забывайте - 200 кВт на двигатели и 400 кВт на зарядку топливных элементов). Если вы сделаете напряжение в сети 100В то потребуется ток в 6000 ампер. Вы знаете сколько весит провод на 6000 ампер?

Таким образом масса солнечных батарей будет составлять порядка 6.5 тонн, что в 2 раза меньше подъемной силы дирижабля, которая равна 13 тонн =1/18*плотность_воздуха*объем (200 000 куб.м)

Масса СБ равна 20 тоннам что примерно вдвое превышает подъёмную силу ВСЕГО дирижабля. Это "голых" СБ. С крепежом и проводами раза в 3-4.

Таким образом нет проблем с получением энергии необходимой для двигателя предлагаемого дирижабля."

Теперь осталось добавить к этому некие мифические "аккумуляторные топливные элементы" которые могут заряжаться-разряжаться. Я таких пока не видел поэтому об их характеристиках (особенно к.п.д.) судить не могу. Если брать обычные топливные элементы то они добавят ещё несколько тонн.

 И это мы рассмотрели только систему обеспечения электроэнергией. к.п.д. мы везде принимали равным 100% а двигатели невесомыми. Конструкцию мы вообще не учитывали. Полезную нагрузку тоже. Если вес конструкции составляет половину общего веса дирижабля (что практически невероятно) то тогда масса уже раз в 10 превысит подъёмную силу.

 Вывод. Сделать дирижабль способный длительное время оставаться на месте за счёт солнечной энергии при современном уровне техники невозможно.

[ДалекийГость]

Старый: "Нагрузка от подёмной силы, естественно. Подъёмная сила растёт пропорционально кубу размера"

Подъемная сила, которая пропорциональна кубу размера дирижабля, то есть сила Архимеда, уравновешена силой тяжести, поэтому она никакой нарузки не создает и ничего не деформирует.

Если нет полезной нагрузки, то оболочка дирижабля деформируется только из-за собственного веса и разницы давлений внутри и снаружи дирижабля. Разницы давлений для каждого участка оболочки может и не быть, а вес оболочки прямо пропорционален не объему, а площади поверхности дирижабля.  При этом вес оболочки компенсируется изменением давления (воздуха снаружи и гелия внутри) по высоте дирижабля.


Старый: "Вы видели по приведённой схеме что скорость ветров на высоте может превышать 40 м/с"

Нет, не видел. И уж тем более не видел, что она может превышать 40 м/c в течении длительного времени, так чтобы это повлияло на баланс энергии. И было бы абсолютно непонятным, почему дирижаблю не уйти от твкого сильного ветра вверх-вниз, или влево-вправо.


Старый: "Вы забыли учесть что цилиндр..."

Это Вы забыли учесть, что на борту дирижабля нет пассажиров, и что  подъемная сила не зависит от ориентации дирижабля (это не самолет!).  Поэтому можно поворачивать дирижабль в пространстве и, следовательно, не обязательно покрывать солнечными батареями всю поверхность дирижабля.

Возможно, что при этом придется делать дополнительные антенны. Но это маленькие потери по сравнению с большим преимуществом для солнечных батарей.


Старый: "Конструкция Гинденбурга состояла из алюминиевых ферм. Их и считайте"

Ага, и пассажиров тоже добавлю. И прислугу.


Старый: "Вывод. Сделать дирижабль способный длительное время оставаться на месте за счёт солнечной энергии при современном уровне техники невозможно."

Нет. Вывод совсем другой. Вы не умеете проектировать дирижабли и при этом очень хотите, чтобы не получилось.

Я тоже не умею. Но я не придумываю постоянных ураганных ветров и 10-ти тонных радиопередатчиков, не размещаю солнечные батареи так, чтобы они плохо освещались Солнцем, и не требую востановления исторически алюминиевого облика Гинденбурга.

Да, я хочу чтобы получилось. Но я стараюсь быть объективным.

[Дмитрий Виницкий]

Скорость ветра может быть и 40 м/с и выше. Кроме того, я напоминал о вертикальныx составляющих, которые данное лидарное иследование не учитывало. Но самое уязвимое в вашей методологии - попытки необдуманно излагать самые простые, и разумеется, наивные решения. Любой летчик улыбнется, прочитав ваши слова об уходе от ветра, да еще и без смены эшелона. Это на самолете-то. А некоторые будут просто кататься по полу.

[Fakir]

Далёкий Гость

Это Вы забыли учесть, что на борту дирижабля нет пассажиров, и что подъемная сила не зависит от ориентации дирижабля (это не самолет!). Поэтому можно поворачивать дирижабль в пространстве и, следовательно, не обязательно покрывать солнечными батареями всю поверхность дирижабля.

Дирижабль должен быть ориентирован против направления ветра, так что мы не можем его крутить в пространстве, как хотим, подставляя СБ под солнце - унесёт нафиг.
Конечно, можно бы попробовать подвесить СБ на длинной штанге под дирижаблем, сделав их ориентируемыми - но СБ больно уж здоровые, тяжёлехонькая получится конструкция. И по-любому- дорогие будут.

Многие новые технологии и проекты были недешевы в начале своего развития.

Да, конечно. Но вы-то говорите о том, что вот уже СЕЙЧАС, через год-два, дирижабли могут оказаться выгоднее спутников. А это выглядит весьма и весьма сомнительно.
Если одни СБ потянут минимум миллионов на 50, а то и 100 - очень не факт, что можно будет говорить об экономическом преимушестве дирижаблей-ретрансляторов по сравнению со спутниками. Особенно если учесть то обстоятельство, что для перекрытия площади, обслуживаемой одним спутником на ГСО, придётся держать не один и не два дирижабля (без учёта резервирования).


Кстати, напомню, что и на высотах выше 20 км вовсе не тишь да гладь. Я не только о ветрах - там и электрические разряды бывают дай боже какие. Боюсь, что за 10-15 лет плавания дирижабля в стратосфере шансы поймать разряд весьма приличные.