¿Cuál es la relación saco-barco?

En el mundo que estoy construyendo, el día dura 9 de sus años. Esto significa que casi siempre están en movimiento, viviendo en ciudades y casas que parecen dirigibles. Los he estado diseñando y tengo problemas con la relación exacta entre el tamaño del globo y el tamaño de la carga. ¿Cuál es la relación saco-barco? Las proporciones de peso también funcionarán.

Respuestas (2)

La elevación neta de los gases es cuánto pesa el volumen de aire que desplazan, menos el peso del propio gas de elevación. Los siguientes valores son de este sitio y son por 1,000 pies cúbicos de volumen.

         | Weight of Lifting Gas |  Weight of Air |  Net Lift
         +-----------------------+----------------+------------
Hydrogen |  5.31 lbs             |  76.36 lbs     |  71.05 lbs
Helium   |  10.54 lbs            |  76.36 lbs     |  65.82 lbs

Entonces, si tiene 71 libras de carga, necesita 1,000 pies cúbicos de hidrógeno para levantarla. El volumen que ocupa la carga es irrelevante.

Necesitará más que solo levantar la carga, por supuesto, debe levantar el resto del barco, incluida la bolsa de gas, la cubierta, el aparejo, etc.

Esto supone que la atmósfera tiene la misma densidad que en la Tierra. Los valores específicos son con respecto a la gravedad de la Tierra, pero la relación se mantendrá para cualquier valor (razonable) de gravedad.

Si su planeta no está poblado exclusivamente por estadounidenses, myanmas o liberianos, entonces probablemente usen el glorioso sistema métrico.

En cuyo caso, la tabla se parece más a esto para un volumen de un metro cúbico:

         | Weight of Lifting Gas |  Weight of Air |  Net Lift
         +-----------------------+----------------+------------
Hydrogen |  0.090 kg             |  1.292 kg      |  1.202 kg
Helium   |  0.178 kg             |  1.292 kg      |  1.114 kg

Si tienes carga de un país atrasado y dicen que pesa 71 libras, una vez que la pesas correctamente en 32,2 kg, sabrás que necesitas alrededor de 26,8 metros cúbicos de helio para levantarla.

En su caso específico, si quisiera levantar una casa móvil típica que pesa 6758.53 kilogramos (14,900 lbs) :

6 758.53   k gramo × 1   metro 3 1.114   k gramo ≈ 6 070   metro 3

Necesitaría 6.070 metros cúbicos (~214.000 pies cúbicos) de hidrógeno. Esto es alrededor de dos piscinas olímpicas y media en volumen. O, más específicamente, una esfera de 22,6 metros (~74 pies) de diámetro (un poco más de 8 pisos de altura).

No olvides que estos gases son raros en las atmósferas de los planetas terrestres. Dado que la propiedad del gas = supervivencia, esto podría ser una fuente de bastante drama. También significa que estas bolsas de gas podrían ser, con mucho, lo más valioso del planeta para sus habitantes.
lo es, un buen barco es muy valioso. También piensa en cómo un loco podría volar una ciudad entera.
@Jim2B Helium ciertamente lo es y está empeorando . Pero pueden producir grandes volúmenes de hidrógeno gaseoso con electrólisis de agua. Por supuesto, existe ese factor boom allí...
Probablemente desee aumentar el diámetro de la bolsa de gas en algo del orden del 30 %, suponiendo que la bolsa de gas y el aparejo pesen tanto como el remolque.
¿podría agregar la ecuación real para resolver esto?
@majornorwal ¿La ecuación real? Incluí mis ecuaciones. ¿De cuál estás hablando?
para la autocaravana
@majornorwal Esa es la ecuación que ya incluí. Multiplica el peso de la casa rodante por los metros cúbicos por levantamiento neto de gas y resulta el volumen total de gas requerido para levantar esa masa.
última pregunta. ¿Cómo se calcula la elevación neta del gas?
@majornorwal Oración número uno: "La elevación neta de los gases es cuánto pesa el volumen de aire que desplazan, menos el peso del propio gas de elevación".
ahora me siento estúpido
Hombre, se van a quedar sin hidrógeno. Las pérdidas por fugas no son triviales.

Si quiere renunciar al uso de gas de elevación y no le importa ir a lo grande, mire "Cloud 9" de Buckminister Fuller.

La idea de Fuller fue el volumen de aire encerrado en un domo geodésico aumentado por la ley del cubo/cuadrado; aumentó en una potencia de 3 a medida que la cúpula se duplicó en área. En algún momento, la cantidad de aire dentro del domo superó con creces al propio domo, y una diferencia de temperatura de tan solo 1 grado F podría hacer que el domo despegara como un globo aerostático.

Una esfera geodésica de 100 pies de diámetro, armada con tensegridad, que pesa tres toneladas, encierra siete toneladas de aire. La relación aire-peso estructural es de dos a uno. Cuando duplicamos el tamaño para que la esfera geodésica tenga 200 pies de diámetro, el peso de la estructura aumenta a siete toneladas, mientras que el peso del aire aumenta a cincuenta y seis toneladas: la relación aire-estructura cambia de ocho a uno. . Cuando duplicamos el tamaño nuevamente a una esfera geodésica de 400 pies, el tamaño de varios domos geodésicos que ahora funcionan, el peso del aire en el interior aumenta a unas 500 toneladas, mientras que el peso de la estructura aumenta a quince toneladas. La relación peso-aire-peso-estructura es ahora de treinta y tres a uno. Cuando llegamos a la esfera geodésica de media milla de diámetro, el peso de la estructura en sí se vuelve de una magnitud relativamente insignificante,

Incluso los domos más grandes funcionan mejor, ya que tiene una gran "reserva" de poder de elevación siempre que el interior del domo esté más caliente que el aire exterior. El calor residual de la actividad humana y la maquinaria dentro del domo ayudará a mantenerlo en el aire durante la noche.

Como cualquier globo aerostático, estás a la deriva en el viento (puedes agregar motores y hélices como un dirigible Dirigible), y el globo funcionará mejor en climas fríos donde la diferencia de temperatura es más pronunciada.

El problema principal aquí es si su gente es tecnológicamente capaz de crear y mantener dicha estructura. Una vez que se desarrolla la idea de una estructura liviana geodésica o similar, no debería tomar mucho tiempo para que alguien haga las mismas deducciones que hizo Fuller.

Pero los materiales del domo deben ser más fuertes a medida que el domo crece.
La belleza de un domo geodésico de esta naturaleza es que gran parte de la fuerza puede provenir de los elementos de tensión, que son mucho más livianos que los elementos de compresión. Gran parte de la fuerza de los domos se puede encontrar en una red de cables que "tira" contra las fuerzas de los gases en expansión en su interior.
Si bien estoy de acuerdo, la mitad inferior es compresión, lo que no cambia el hecho de que todavía está sujeto a la ley del cubo cuadrado. ¡No puedes escalarlo con la misma fuerza!
Toda la "Nube 9" de Fuller es una esfera (dos cúpulas geodésicas unidas en la base, por así decirlo), por lo que toda la estructura estará en tensión, que era el punto de Fuller en este ejercicio de pensamiento. Dado que los diferenciales de temperatura necesarios para el vuelo podrían ser tan pequeños como 1 grado Farenhigh, la cantidad de estrés también será mínima. Las estructuras de Cloud 9 podrían haberse construido en la década de 1960, utilizando la tecnología disponible en ese momento, el uso de materiales modernos como la fibra de carbono haría que esto fuera mucho más fácil hoy.
Si está puramente en tensión, entonces la cuerda es un modelo razonable, pero ¿¿qué va a pasar si haces una cúpula con cuerda? Sin embargo, si se trata de una nave más liviana que el aire, creo que puede salirse con la suya con el único elemento de compresión que es un aro alrededor del medio.
Otro pensamiento sobre esto: dado que estamos hablando de un gas de elevación muy débil, hay otra opción posible: nitrógeno. Es fácil de refinar fuera de la atmósfera para que pueda reemplazar lo que se filtra a medida que avanza. (Los generadores de "oxígeno" domésticos para uso médico son en realidad generadores de nitrógeno y los desechos se envían al paciente y el nitrógeno se desecha).
¿Cuál es la relación saco-barco?
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