¿Cómo funcionarían los ascensores en una estación espacial que se preocupa por las brechas en el casco?

Estoy escribiendo un escenario de juego de rol ambientado en una estación espacial y me preguntaba cómo funcionarían los ascensores. Específicamente, las personas que construyeron la estación son muy conscientes de la salud y la seguridad y están preocupadas por:

  • Brechas en el casco y mal funcionamiento de las esclusas de aire (¡o Personajes jugadores que las explotan!). Tienen sistemas automatizados para cerrar de golpe los mamparos, etc. en tal eventualidad. Así que supongo que también los tienen en los huecos de los ascensores.
  • incendios. No quieren que se propaguen los incendios, así que nuevamente pueden sellar secciones de la estación.

Por contexto, esta es una estación espacial toro de Stanford, que genera gravedad por giro. Solo tecnología realista, por favor, sin campos de fuerza, gravedad artificial, rayos tractores o poderes mentales Jedi.

Mi pregunta es... ¿cómo funcionarían los ascensores? ¿No se pueden tirar de un cable o empujar hacia arriba en un poste, si los sellos de emergencia golpearan o atravesaran eso y lo cortaran o dañaran? O podrían???

¡La estación es demasiado grande para que todos usen las escaleras! :-) Además, nadie quiere subir los contenedores por las escaleras...

A continuación se muestra un esquema del tipo de estación del que hablo, con un corte transversal que muestra el hueco del ascensor pasando por todas las cubiertas.

Diagrama de la estación para que quede más claro

¿Ha considerado ascensores con un motor que se mueve sobre una pista? Y reconsidere incluir esa imagen, es grande, distrae y no agrega información útil que veo. Sin embargo, si es relevante para su pregunta, ofrezca una explicación.
¿Por qué no simplemente tener esclusas de aire en cada puerta de ascensor y un ascensor hermético?
@nzaman Eso requeriría sistemas completos de soporte vital equipados en cada cabina de ascensor.
No si solo cierran en caso de emergencia sino tienes el mismo problema con cada una de tus mamparas. tenga en cuenta que esos ejes probablemente también estarán donde se encuentran los conductos, las tuberías y los conductos, por lo que cortarlos en secciones será muy poco práctico.
¿El sistema de ascensores "MULTI" de Thyssenkrupp? multi.thyssenkrupp-elevator.com/es
@nzaman Jup. Entonces también puede poner todo el túnel de elevación en vacío y no tener problemas con las cabinas empujando mucho aire alrededor de toda la estación.
@Karl tu enlace es 404.
@ beppe9000 Simplemente elimine las dos últimas letras.
Entonces, ¿crees que alguna vez habrá estaciones espaciales donde la gente no esté preocupada por las brechas en el casco y los incendios?
@DavidRicherby :-) En los escenarios de juegos de rol, sí, muy a menudo no se ha utilizado el sentido común al diseñar sus edificios/construcciones. Mi favorita fue una villa de lujo francesa que se describió como construida con "resina altamente inflamable". O los planos de la cubierta de la nave espacial que tenía una tripulación de 500 y solo 1 baño.
Muchos ascensores ahora no tienen cables, es un lugar común

Respuestas (7)

De la misma manera que pones elevadores de armas en un buque de guerra

La Marina de los EE. UU. tiene muchos barcos muy grandes que usan ascensores. De interés específico son los elevadores de armas en los portaaviones, ya que estos tienen muchas cosas en común con los elevadores que le interesan: deben ser resistentes al fuego, herméticos, grandes (alrededor de 40 pies en vertical) y de alta capacidad (deben transportar varios miles de libras de explosivos).

En cuanto a las consideraciones de seguridad, los elevadores de armas en particular son muy estudiados debido a algunos incidentes desafortunados en la historia de la guerra naval moderna. Durante la Batalla de Jutlandia, los cruceros de batalla británicos Indefatigable y Queen Mary fueron "únicos" debido a fallas de diseño en los sistemas de manejo de pólvora de las torretas. En la Segunda Guerra Mundial, el acorazado estadounidense Arizona sufrió un destino similar, aunque debido más a la mala suerte que a problemas de diseño.

Los ascensores de la Armada no son autopropulsados

Aquí está (una versión antigua) de la biblia del ascensor de la Marina, NSTM 772 . En la página 772-7, se analizan los tres tipos de ascensores, electromecánico de cable (que es básicamente el ascensor con el que se encuentra en los edificios), tipo tornillo y ariete electrohidráulico. En general, los ascensores de tipo tornillo solo recorren una distancia corta, y los ascensores de aviones muy grandes son hidráulicos. La mayoría de los elevadores de carga y armas son de cable. Se pueden ver ejemplos en las páginas 772-9 y 772-10.

Los huecos de los ascensores de armas se consideran como un espacio integral

Cuando un barco se dirige a los cuarteles generales, es decir, se prepara para entrar en combate, se cierran muchos accesorios del barco para aumentar la integridad de la estanqueidad. Algunos ascensores (como los montacargas para comida) están en esta categoría. Sin embargo, los elevadores de armas no lo son. Deben permanecer abiertos y utilizables en la batalla.

Por lo tanto, todo el eje se considera un espacio integral. Si ese espacio se pierde por inundación o incendio, se pierde todo el espacio. Esto requiere algunos conocimientos de ingeniería para ser aplicado. Para el buque de guerra de la Armada, la inundación de un elevador no debe crear condiciones de flotabilidad perjudiciales (es decir, hacer que el barco se vuelque o se hunda). Generalmente, más del 50% de los espacios de un barco de la Marina deben inundarse para que se vuelque o se hunda, por diseño. Una analogía en una estación espacial sería que la descompresión del hueco de un ascensor no debería hacer cosas inusuales en la rotación o la órbita de la estación.

Los puntos de acceso deben diseñarse para controlar los daños

Todos los puntos de acceso a un espacio de ascensor húmedo de la Marina están equipados con escotillas estancas e ignífugas, de modo que, en caso de pérdida del espacio, se pueda sellar por completo. Estas escotillas pueden tener importantes aspectos de ingeniería propios, como se muestra en los diagramas de 772-22 y 772-23. Las puertas Navy tienen contrapeso para que puedan cerrarse contra la sobrepresión dentro del hueco del ascensor (es decir, inundaciones). En el espacio, tendrían que diseñarse para cerrar contra la presión negativa en el eje (es decir, vacío).

Mientras que en funcionamiento normal, la mayoría de las puertas de los ascensores (que son muy grandes y pesadas) se accionan hidráulica o neumáticamente, en caso de emergencia también existe una forma de accionar manualmente todas las puertas. Sin embargo, también vale la pena señalar que los sistemas críticos como estos tendrán sus propios sistemas hidráulicos/neumáticos independientes para ayudarlos a sobrevivir a una posible pérdida de energía del barco. Por ejemplo, se puede cerrar manualmente una puerta grande haciendo girar manualmente una bomba hidráulica o abriendo una válvula de un tanque de aire de alta presión de emergencia que cierra la puerta neumática.

Como nota al margen, si el hueco de un ascensor se está incendiando en una estación espacial, y el hueco está diseñado para sellarse al vacío, entonces sellar ese hueco y vaciar el aire al vacío es una excelente manera de apagar el fuego.

Conclusiones

Sus ascensores no son muy diferentes de los que ya existen en los grandes buques de guerra como los portaaviones. Sin duda, sus ascensores todavía pueden ser accionados por cable, siempre que el hueco esté protegido como un espacio integral. Eso significa que hay formas rápidas y efectivas de sellar manualmente todas las aberturas del pozo contra el fuego y el vacío, pero que no hay barreras internas que sellen el interior del pozo.

Para aumentar el realismo, vale la pena señalar que los barcos de la Marina practican el sellado de varios espacios semanal y mensualmente, para que las personas a bordo sepan qué hacer en caso de una emergencia. Si yo fuera un administrador de la estación espacial, me gustaría asegurarme de que los residentes de la estación supieran cómo sellar la estación en caso de incendio/terrorista/meteoritos al menos una vez al año. Los simulacros de control de daños pueden ser puntos divertidos de la trama... ¡y presagios!

La extinción de incendios por vacío tiene problemas. El vacío es un gran aislante y eliminar el oxígeno no eliminará el calor. Así que puedes tener una sustancia muy caliente lista para entrar en combustión. El bombeo de gas inerte permitiría que el calor se disipara mucho más rápido que el vacío, al mismo tiempo que detendría la combustión.
@Yakk Necesita algo para estar caliente (por ejemplo, combustible). Una temperatura alta simplemente significa que cualquier partícula que haya allí tiene una energía cinética muy alta. Si hay vacío, la masa de partículas en el eje es casi cero, por lo que hay una capacidad calorífica cercana a cero. No hará ninguna diferencia práctica cuál sea la temperatura en el vacío, ya que no habrá calor para transferir a ninguna parte.
Entonces, tienes un fuego. Lo apagas con una aspiradora. El fuego se apaga. Luego, traes aire de regreso. El fuego puede reiniciarse . El tiempo de "refrigeración" puede ser largo en el vacío; si va y agrega un gas inerte, puede propagar el calor por debajo del punto de inflamación. Luego puede volver a una atmósfera de oxígeno más rápido.
@Yakk No vuelve a agregar oxígeno hasta que el espacio esté frío. Eso es extinción de incendios 101. En un barco de la Armada, cualquier espacio que sea hermético es hermético. Combatir un incendio en un espacio cerrado de metal es una trampa mortal, por lo que la forma principal de extinguir un incendio en la Armada es sellarlo herméticamente y dejar que consuma su oxígeno. Luego (dado que los mamparos son todos de metal) puede aplicar enfriamiento (agua para la Marina) al lado opuesto del mamparo para enfriar el espacio que antes estaba en llamas. No vuelve a admitir oxígeno en el espacio hasta que todas las escotillas estén frías al tacto.
@Yakk The Navy usa gases inertes en dos circunstancias: incendios de sistemas de control electrónico e incendios de combustible. Los incendios de combustible se apagan activamente, ya que pueden dar lugar a conflagraciones masivas; esto no será un problema en el hueco de un ascensor. Los incendios electrónicos a menudo se apagan activamente con sistemas de supresión de incendios para intentar salvar cualquier equipo que se esté quemando y permitir la operación de otras partes de un sistema de control sin demasiados cortocircuitos. Para sistemas electromecánicos como un ascensor, simplemente cortaría el interruptor del equipo y dejaría que se queme.
Entonces, ¿la cosa donde dejas que el oxígeno se consuma? Los gases restantes son un gas inerte que ayuda enormemente con el enfriamiento. Si solo genera un vacío, termina con los elementos calientes aislados por aisladores casi perfectos. ¿Buscando una escotilla genial? Inútil; el calor no puede pasar del punto caliente a la escotilla sin aire que lo transporte fácilmente. En definitiva, la marina utiliza gases inertes cada vez que sella un fuego , porque el CO2/CO restante es inerte a la combustión. También los utiliza manualmente en otros casos. Sellar el área en llamas puede ser un mejor plan que evacuar (el aire) de la misma.
Qué respuesta tan increíblemente perspicaz y detallada. Se lo enviaré a un conocido cercano que es físico/ingeniero.
@Yakk El hueco del ascensor lleno al vacío es casi completamente interno a la estación. Por tanto, el ascensor sólo puede perder calor transfiriéndolo a través de un mamparo al resto de la estación, y de allí al espacio. No importa si el interior del hueco está bien o perfectamente aislado o no, lo que importa es el coeficiente de transferencia de calor a través del mamparo al resto de la estación. Este coeficiente de transferencia de calor no se ve afectado por el vacío.
@Yakk Si evacua el hueco de un ascensor, no queda nada para estar caliente, excepto las paredes del hueco. No hay puntos calientes que necesiten aire para transferir calor a las paredes. Lo único que queda es el propio ascensor, que está en contacto con la pared y puede transferir cabeza por conducción. Finalmente, su afirmación de que el vacío es un buen aislante no es cierta. El vacío evita la transferencia de calor por convección, pero no hace nada para evitar la transferencia de calor por radiación. La transferencia de calor por radiación es proporcional a la temperatura elevada a la cuarta potencia. A medida que aumenta la temperatura delta, la transferencia de calor por radiación domina otras formas.
@Yakk Descompresión se enfría. Así es como funciona tu refrigerador. Y, sin embargo, te opones a usarlo en el espacio. Este procedimiento está aprobado por la NASA y los rusos y otras agencias espaciales. [Comentario editado por mod.]
@Mołot Descompresión enfría el gas que se descomprime. Pero te lo has chupado todo, así que es irrelevante. Habiendo trabajado con sistemas de alto vacío, puedo decirle que las cámaras no se enfrían notablemente cuando se aplica vacío. Además, tenga en cuenta que los extintores de halón se vuelan en el transbordador y la ISS, que es el primer medio de ataque de la NASA.
@Mołot no enfría mucho. Los átomos almacenan calor, no masa, y el aire tiene poco de ambos, especialmente cuando lo despresurizas. En cuanto al aislamiento de Yakk, la cámara IR y listo. Puede poner a un hombre con un traje EVA en el siguiente compartimento y despresurizarlo, luego abrir la escotilla, sin volver a encender el fuego.
Esta es esencialmente la forma en que se tratan los huecos de los ascensores en los edificios de varias plantas.

Hay ascensores que no necesitan cables (ire https://multi.thyssenkrupp-elevator.com/en/ )

Estos podrían bloquearse en las paredes con espacio libre para que caigan los mamparos en tiempos de crisis.

También brindan la opción de moverse horizontalmente y con dos líneas, varias cabinas de ascensor pueden recorrer el mismo camino al mismo tiempo (una línea hacia arriba, una hacia abajo), lo que aumenta la capacidad de la red.

Motores en la cabina.

Un raíl electrificado en el hueco alimenta pequeños motores en la propia cabina del ascensor. Luego, la cabina se arrastra a lo largo del tubo por su propia propulsión.

Otras variantes:

  • Coloque el mecanismo del cabrestante fuera del núcleo central, al final del hueco del ascensor.
  • Coloque las mamparas de seguridad no al final del hueco del ascensor, sino a cada lado de la sala del ascensor.
En 0g, esto funcionaría bien. contra la G la cantidad de energía necesaria sin contrapeso sería una estupidez
@Andrey ¿Por qué sería estúpido?
un ascensor normal funciona haciendo que el peso del ascensor y el contrapeso sean similares. De esta manera, en su mayoría solo tiene que pagar la energía del impulso y la fricción para mover el ascensor. Sin uno, las ruedas tendrían que soportar todo el peso del ascensor para moverlo hacia arriba y, lo que es peor, tendrían que usar una gran cantidad de energía para evitar que se caiga después de bajar. También tendría que haber un mecanismo complejo para no gastar energía mientras el ascensor está parado.
@Andrey Lo que hace un ascensor normal es irrelevante. Este es un ascensor en el espacio, en una estación espacial, donde los requisitos especiales dictan los términos, no un deseo sin sentido de hacer lo que hacen los "ascensores normales".
Hay ascensores autopropulsados ​​que se están probando en el mundo real ( youtu.be/kdTsbFS4xmI ), y la preocupación parece ser la seguridad (ya que es un sistema nuevo), en lugar del uso de energía. Si la estación tiene suficiente excedente de energía, luchar contra la gravedad podría ser una compensación aceptable.
El contrapeso podría ser la cabina del ascensor en el lado opuesto, lo que significa que ambas cabinas deben seguir juntas para evitar desequilibrar las cosas, tanto hacia arriba como hacia abajo.
El frenado regenerativo de @Andrey y la aplicación de un mecanismo de bloqueo cuando está parado resolverían en gran medida esos problemas, aunque aún necesitaría un motor más robusto que con un contrapeso.
Sí, se necesita una gran potencia para ir contra la gravedad a cualquier velocidad, pero tener vehículos eléctricos alimentados externamente en las pistas que usan gran potencia no es algo nuevo , fue casi la primera aplicación de la electricidad. y adivina quién lo inventó: Frank Sprague. De la fama del ascensor.
Los ascensores @Andrey pueden usar frenos y frenos dinámicos/regeneración. La regeneración es fácil y excelente con VFD, casi podrías detenerla con la dinámica. Sosteniéndolo libre, aprieten el freno. La razón para usar contrapesos es ahorrar energía, hacer que los motores sean más pequeños y reducir el desgaste del equipo.

No necesita colocar mamparas o puertas dentro de los huecos de los ascensores, siempre que tenga puertas herméticas en cada piso.

En otras palabras, no es necesario tener una puerta o mampara entre los pisos 2 y 3 del hueco del ascensor, siempre que la puerta del hueco del ascensor al piso 2 y al piso 3 (y por supuesto los otros pisos) sean herméticas. Considera que el hueco del ascensor es un espacio único, como un pasillo o una habitación, que se sella cuando es necesario. Es más fácil hacerlo con un hueco de ascensor que con un pasillo normal, porque la mayoría de las puertas están cerradas la mayor parte del tiempo.

Con este enfoque, puede usar cualquier medio que desee para impulsar su ascensor, siempre que el mecanismo de accionamiento esté dentro del espacio del hueco del ascensor.

Tendría que aumentar un poco las puertas del ascensor para soportar la diferencia de presión y sellar correctamente, pero eso es más fácil que construir puertas completamente nuevas dentro del hueco del ascensor. Probablemente también necesite hacer que el ascensor sea hermético, de lo contrario, cualquier persona en el ascensor cuando el eje esté despresurizado seguramente morirá sin salida. Sin embargo, normalmente no es necesario sellar las puertas del ascensor y las puertas del piso: el hueco del ascensor está presionado como cualquier otro espacio. (Por supuesto, sacar a alguien del ascensor si el pozo se despresuriza puede ser complicado, pero para eso están las operaciones de rescate).

Sus ascensores son en realidad el mismo tipo de cartucho que encuentra en un sistema de tubo de vacío de banco.

En aras de la claridad, arriba o arriba significa hacia el centro de la estación. Abajo y abajo están hacia el anillo exterior.

La parte superior e inferior de cada cabina de ascensor están selladas al tubo y actúan como mamparas de presión en caso de emergencia.

Dado que confía en el diferencial de presión para mover el automóvil, el tubo puede tener varios mamparos tipo iris a lo largo del tubo que pueden cerrarse de golpe en caso de una ruptura del casco. Debe ser bastante simple de mantener. Podría estar conectado a los sistemas ambientales que mueven el aire.

Es un pensamiento, de todos modos.

Los huecos de los ascensores están en el vacío, con la cabina del ascensor haciendo un sello hermético en cada piso.

Eso parece muy poco práctico, agrega mucha maquinaria, sellos y puntos de falla sin ninguna razón.

Lastre. Esta es una estación grande, por el tamaño de los barcos. El tamaño de una ciudad. Me imagino algo más parecido a un metro que a un ascensor.

Pero primero: ¿cómo se hace girar algo? O te empujas contra una masa fija que no está girando (como la hélice de un avión empuja contra el resto del avión) o expulsas material a gran velocidad, como un petardo giratorio.

Espero por la foto la tuya hace el segundo. Se necesitará mucha materia expulsada para hacer girar algo tan grande. Podría ser el primero. Imagine el anillo construido alrededor de algo que es relativamente mucho más masivo: otro anillo o tal vez incluso un asteroide sin moler. Esa masa también girará en la dirección opuesta a su anillo habitado, pero a un ritmo mucho más lento proporcional a su masa mucho mayor. La presencia de esta masa también ofrece una manera fácil de frenar el anillo exterior o acelerarlo si es necesario.

Al desembarcar del anillo rápido exterior a la masa central necesitarás imanes o estarás en caída libre: la masa central no está girando. Tal vez uno encuentre una serie de cintas transportadoras que lo ralentizan gradualmente, algo así como lo que se encuentra en los parques temáticos: pasa de su automóvil de paseo a una cinta transportadora para no tropezar por la pérdida repentina de impulso. O podría simplemente estar en caída libre y disminuir la velocidad debido a la resistencia del aire, ¡o los chorros de aire que soplan sobre usted! Trae un peine.

Ahora estás en la masa central, en un cuartito. No vas a ninguna parte. Esperas a que el anillo gire a tu alrededor. Cuando se acerca su parada, hace el proceso a la inversa y vuelve a entrar.

Cosas bonitas:

  • La única parte móvil realmente necesaria ya se está moviendo: el propio anillo.
  • Puede tener varias estaciones circunferencialmente alrededor del asteroide, quizás con nombres de estaciones de metro.
  • Las estaciones pueden ser tan grandes como las necesites. Podrías hacer rodar un barco entero y moverlo. Pero no lo deje mitad adentro y mitad afuera o el anillo giratorio lo cortará por la mitad contra la puerta. Lo cual en una película sabes que sucedería en algún momento.
  • El asteroide ciertamente tendrá otros espacios rara vez visitados en el interior donde pueden ocurrir travesuras.

Estoy enamorada de este concepto! Me imagino la escena en la que el villano se mete en el tubo justo cuando la puerta se cierra. El héroe corre a través de la estación en la dirección opuesta a su turno, tratando de llegar a la siguiente estación antes que el villano. Sería el equivalente a que el villano se suba al metro de Nueva York en la calle 86 y el héroe corra por Central Park West para interceptar en la estación de la calle 96. Tal vez con un jet pack.

No veo cómo esto responde a la pregunta en absoluto. Parece estar describiendo un sistema de tránsito lateral para moverse alrededor de la circunferencia de la estación espacial. El OP está buscando un sistema de tránsito vertical para moverse a lo largo del radio de la estación espacial.
@Nuclear Wang: tienes razón. No me di cuenta de que el OP estaba casado con esos ejes radiales. Inventé un sistema de tránsito diferente que voy a dejar porque me gusta mucho. Si una nave espacial es del tamaño del Millenium Falcon (35 m) y tiene un muelle de atraque de 50 m, estimo que la base dibujada tiene 6 km de circunferencia; con solo 2 huecos eso significa un trote de 1500 m de un ascensor a otro. La gente se mantendrá en forma.