Dirigible Portaaviones Dimensiones

Necesita (50 000 toneladas * 1 000 000 g/T) de desplazamiento de aire. Si aproximamos 1/22g=L de hidrógeno, y aire a 1,19g/L cada litro de desplazamiento te da (1,19 - 1/22) gramos de aire. Por lo que necesita: 50.000*1.000.000 gramos / (1,19-1/22 litro/gramo) = 43.685.464.654 litros de hidrógeno de desplazamiento de aire para conseguir su ascensor.

Esto da como resultado una esfera con un radio de unos 250 metros, más o menos. O un diámetro de 500 metros (alrededor de 1500 pies).

Aunque la historia no ha terminado.

Todo esto es asumiendo algunas cosas clave:

• Los cambios en la densidad del aire no importan a medida que asciendes
• 50k toneladas es la cantidad correcta

Espero que su estimación de 50,000 toneladas sea MUY baja (quizás en varios órdenes de magnitud) para una aeronave funcional con lo que está describiendo. Un portaaviones de clase Nimitz desplaza 100.000 toneladas y casi se garantiza que serán más. Su aeronave es básicamente un portaaviones completo más una tonelada más de equipo.

Dado que va a volar una bomba flotante increíblemente grande, combinada con todo tipo de cosas que pueden salir mal, necesitará grandes cantidades de equipo de protección, etc.

Algunas ideas adicionales sobre por qué va a ser pesado:

El dirigible debe ser lo suficientemente grande como para transportar al menos 40 aviones de combate con un peso máximo de despegue de aproximadamente 20 toneladas cada uno y al menos dos helicópteros con un peso máximo de despegue de 10 toneladas cada uno.

Por lo tanto, estos aviones de combate son un poco más pesados ​​que los F-18, por lo que puede estimar que las características de la cabina de vuelo de esta aeronave serán similares a las de un portaaviones.

Tenga en cuenta que necesitará mucho apoyo... personal y alojamiento y otras comodidades para la vida de este barco. Probablemente sea cada vez más difícil repostar/rearmar que un portaaviones.

Un portaaviones da servicio a menos de 100 aviones y, sin embargo, tiene una tripulación de muchos miles. Esta aeronave no será diferente.

El dirigible utiliza hidrógeno como gas de sustentación con un gas inerte (posiblemente helio) que rodea cada vejiga de hidrógeno.

¿Cómo aterriza? ¿Aterriza? Si es así, necesita una estructura de soporte interna enormemente compleja para aterrizar. No es trivial simplemente dejar caer un objeto de 50k toneladas que es aproximadamente del tamaño de la mayoría de los rascacielos (o más grande) en el suelo en algún lugar para aterrizar/rearmar/repostar. La estructura interna tendrá que soportar esto, lo que significa más peso y más volumen.

Un transportista se beneficia porque el agua también proporciona apoyo. Como resultado, los barcos necesitan mucha menos integridad estructural, porque el agua es una base/cimiento muy firme. El aire no es lo mismo, por lo que nuevamente deberá tener más cuidado para asegurarse de que la estructura sea autosuficiente.

También necesitará un sistema de regulación de altitud increíblemente complejo. Los transportistas simplemente desplazan suficiente agua para que sobresalga un montón de cosas, por lo que cuando ganan/pierden 10,000 toneladas de peso, todo lo que sucede es que el barco se sienta más bajo/más alto. Un dirigible... que no tiene esta ventaja, en absoluto. Por lo tanto, su aeronave necesitará alguna forma de regular su altitud, ya sea comprimiendo hidrógeno (y bombeando oxígeno hacia adentro / hacia afuera) o teniendo ventiladores / elevadores locos.

La envoltura de la aeronave está hecha de grafeno capaz de resistir impactos de fragmentos de proyectiles y disparos de cañones automáticos de 30 mm.

Usemos ese acero de 25 mm como marco de referencia. El volumen de 2,5 cm alrededor de una estructura de 250 m de radio es:

• 3.14*(250^3 -(250-0.025)^3) = 14700 metros cúbicos

El acero pesa alrededor de 7850 kg/metro^3 . O alrededor de 4 toneladas/metro cúbico. Entonces, solo en su caparazón protector tiene alrededor de 50,000 toneladas métricas de acero.

Agregue más si está haciendo una forma no esférica, ya que una esfera es el volumen más eficiente para una forma.

La aeronave está muy compartimentada para evitar la propagación del fuego y utiliza equipos automatizados de extinción de incendios gaseosos en todas partes.

El fuego no es su problema principal, las explosiones son su problema. Cortes eléctricos, daño de batalla (¿un misil => boom?), sabotaje, etc. El fuego a bordo de tu nave es muerte por explosión.

El reactor de la aeronave y los cargadores de municiones están encerrados en al menos 25 mm de acero balístico endurecido en la parte superior de cualquier protección contra radiación requerida.

Esto probablemente sea menos necesario ya que tienes un barco del diámetro de 5 campos de fútbol, ​​por lo que puedes poner todo el material explosivo en el medio y darte cuenta de que si algo llega allí, ya estás jodido.

La aeronave debe tener una cobertura de torreta de 360 ​​grados para sus sistemas de armas de defensa puntual.

Esto va a ser muy intensivo en peso ya que tu nave es... enorme. Tenga en cuenta que cuanto más peso agregue, más volumen necesitará, y cuanto más volumen necesite, más cobertura/etc. necesitará.

Idealmente, la cubierta de vuelo de la aeronave debería ser lo suficientemente larga para aterrizar los cazas mencionados anteriormente sin cables de detención. Si se exceden, pueden caer hasta que recuperen suficiente velocidad para volver a intentarlo. Asimismo, no hay necesidad de lanzamientos de catapulta.

Esto podría funcionar, pero si estás lo suficientemente alto como para que esto suceda, eso también significa que la densidad del aire es muy baja. Esto significa que tu nave va a ser aún más grande.

Observe que en esta imagen de aquí :

la densidad del aire disminuye bastante significativamente, incluso solo subiendo 1000 metros. Todos los cálculos anteriores se consideran al nivel del mar, a medida que sube, necesita aún más desplazamiento para que su barco flote.

Me doy cuenta de que no solo estoy respondiendo a su pregunta (enderland publicó algunos números en su comentario, y vea mi primer punto), sino que aquí están mis dos centavos, de todos modos...

• Cubo cuadrado significa que el área escala con$length^2$y escalas de volumen con$length^3$. Ampliando este , obtendrías 0,75 millas de longitud.
• Esos luchadores necesitarán combustible y artillería. Digamos que 20 toneladas de peso de despegue son en realidad 10 toneladas de caza y 10 toneladas de consumibles. Llámelo cinco misiones en las que se consume todo el combustible y las municiones y diez misiones en las que se gastan cinco toneladas de combustible. Cada luchador de ataque te da 110 toneladas. La mayor parte es combustible y misiles, que requieren almacenamiento a prueba de daños.
• ¿Realmente vale la pena la complicación de esta combinación de hidrógeno/helio? El hidrógeno no se quema si no hay oxígeno, por lo que solo se quemará si se rompen las celdas de gas. Si las particiones internas son a prueba de astillas, la aeronave se vuelve demasiado pesada.
• La armadura contra el cañón automático de 30 mm es aproximadamente del nivel de un Bradley IFV. Conseguir eso en el aire es una tarea difícil. Los helicópteros de ataque a veces se anuncian como capaces de volver a casa después de algunos golpes de cañón automático, pero eso no es lo mismo.
• El endurecimiento de la cara de 25 mm de armadura no hará mucha diferencia.

En resumen, para una verificación de la realidad, esto se reduce.

Sé que llego tarde a la fiesta, pero aquí están mis dos centavos:

1. Puede mantener una parte importante del beneficio de levantamiento usando solo helio en una "capa" alrededor del hidrógeno. De todos modos, compartimentarás, así que mantén tus maletas ordenadas.

2. No deberías preocuparte por el blindaje. Los agujeros de bala estándar no causan mucha pérdida para una aeronave gigante, ni siquiera a 30 mm. Haga la envoltura exterior de triple pared y rellénela con una espuma autosellante de dos componentes. Eso debería permitir sellar parcialmente la estructura exterior, reduciendo las pérdidas.

3. Para mejorar la seguridad, puede agregar capas externas, lo que ayuda contra las municiones incendiarias directas o los explosivos de superficie.

4. Tenga su cabina de vuelo debajo de su cuerpo principal. Este diseño requerirá resistencia a la tracción en lugar de resistencia a la compresión y, por lo tanto, hará que las estructuras sean más ligeras.

5. Zylon es una poliaramida (al igual que Kevlar). Obtuvo una impresionante resistencia a la tracción específica de 3766 kNm/kg, que es 13 veces mayor que la del acero resistente, y aún el doble que las fibras monocristalinas de "hierro-wisker", que tienen la mayor resistencia total. No se quema (excepto si se pone en oxígeno concentrado por encima del 68%) y se funde a 650°C. Sin duda, la tecnología del siglo XXII puede ir más allá, pero al menos podrían construir paneles y láminas compuestas donde hay una red de filamentos de hierro suspendidos en un tejido de Zylon y sellados en otras aramidas. Esto debería proporcionarle una resistencia a la tracción específica de aproximadamente 3,5 MNm/kg, a una densidad de 2100 kg/m3 y una resistencia a la tracción total de 6620 MPa. Si se construye correctamente, la red de alambres de hierro podría funcionar como sensor: un cable partido, roto por una bala, ya no conducirá, lo que indica dónde parchear, mucho más rápido que cualquier sensor de presión. Todo mientras es casi ignífugo y sin materiales realmente exóticos.

6. Células subpresurizadas: cuanto más baja es la presión, menos denso es el gas de elevación. Por lo general, querrá presiones ligeramente o muy por encima de la presión de aire circundante. Sin embargo, con ese tamaño, puede salirse con la suya con un montón de bolsas de elevación con menos presión de aire. Si obtiene bolsas de alta presión en una forma determinada, podría hacer que construyan una burbuja hueca con una presión realmente baja. Mejor aún: desde el sobre hacia el centro, en cada capa de bolsas, bajar un poco la presión. Cerca del exterior o de los corredores tienes helio ligeramente por encima de la atmósfera, mientras que hacia el interior tienes cada vez menos presión hasta que finalmente llegas al hidrógeno a 0,1 de la presión del aire exterior. Incluso si algo lo atraviesa, el helio expulsaría el aire y expulsaría el hidrógeno, por lo que es muy poco probable que se produzca una combustión. Sin embargo, no te vuelvas loco con eso, ya que todavía tiene que mantener el diferencial de presión en alguna parte. Tener la presión general ligeramente por encima del exterior debería hacer que sea más liviano para los materiales. El beneficio real proviene de hacer que sea bastante seguro usar hidrógeno en la mayoría de las células.

7. Otro lugar donde realmente tiene sentido usar bolsas de baja presión es en las cámaras de corrección hinchables. Si comprimes aire, las bolsas se colapsan, dejando espacio para más aire. De lo contrario, se inflan y proporcionan más sustentación.

8. Los aerogeles son espumas sólidas extremadamente ligeras. Son muy buenos aislantes, además de que suelen ser bastante ignífugos y están bien en cuanto a su estabilidad en comparación con su peso. Como se pueden llenar con un gas de elevación, se pueden usar junto con las celdas de gas de elevación. Los aerogeles van desde 160 g/m3 (aerografeno) hasta 500 kg/m3 (aerogel de sílice pesado) y un promedio de 100 kg/m3. Dejan escapar su gas celular, pero con bastante lentitud, por lo que un globo con aerografeno lleno de helio sería bastante resistente a los agujeros de bala, aunque podría proporcionar solo entre el 85 y el 86 por ciento de la sustentación original. Dado que necesitan mucha menos protección contra la presión, muchas paredes de los compartimentos podrían reemplazarse por láminas muy delgadas o incluso eliminarse, elevando el levantamiento efectivo nuevamente. Sin embargo, su uso real es como aislamiento y como soporte debajo del panelado.

Digamos que se utilizan celdas cúbicas, de 50 m, llenas de helio a 1,1 veces la presión del entorno, siendo las paredes del citado Zylon de 1 mm. Cada uno proporciona una elevación de ((50 * * 3) * (1,19-0,179 * 1,1) - 6 * (50 * * 2) * 0,001 * (1540))=101'037 kg (con paredes de 2 mm del compuesto que serían 61'137 kg). Eso te deja en 50'000'000 kg/61'137kg/celda = 818 celdas. O dicho de otro modo: 102,25 millones de metros cúbicos. Un cubo de 468 metros en cada dirección. Ve por medio kilómetro y obtuviste un 25% de ahorro. Suficiente para que la mayor parte consista en aerografito, por lo que básicamente ignora las balas. Y dado que un cubo así es realmente grande, podría tener secciones con hidrógeno (siempre y cuando nadie lo dispare con tanques de oxígeno).