субота, 23 листопада 2013 р.

Вакуумний аеростат



Дещо про збільшення підіймальної сили



Чому не будують вакуумних аеростатів чи дирижаблів?  
Адже відомо, що чим легшим газом заповнено кулю, тим більша у неї підіймальна сила. Справді, при сталому об’ємі V аеростата архімедова сила Fa = ρпgV залишається сталою, а сила тяжіння газу mгg = ρгgV буде тим меншою, чим менша густина газу. Тоді підіймальна сила 

Fп = ρпgV ρгgV = (ρп  -ρг)gV

буде тим більша, чим менша густина газу. Саме з цієї причини аеростати та дирижаблі заповнюють гелієм або воднем. Але чому тоді не будують вакуумних аеростатів та дирижаблів, адже в цього літаючого засобу підіймальна сила буде найбільшою?



Причин, по яких досі не реалізовано цей проект є дві.




Основна складність, яка виникає під час побудови вакуумного дирижабля чи повітряної кулі – це створення його жорсткої оболонки.  Сила атмосферного тиску на побудований літаючий апарат досягає колосально великого значення: наприклад, для дирижабля з об’ємом 100 000м3 вона перевищте 100 000 т!!!  Очевидно, що виготовити оболонку, яка витримала б цю величезну силу тиску і при цьому була б абсолютно непроникною для газу і досить легкою, - завдання неймовірно складне. На даному етапі розвитку людства таке завдання вирішити неможливо.



Але світ, і наука, не стоять на місці. Вони невпинно розвиваються. І, можливо, досить скоро і цю проблему вдастся вирішити. Який виграш у підіймальній силі дає вакуумний аеростат (дирижабль) в порівнянні із таким самим, але заповненим легким газом? Нехай аеростат об’ємом V заповнено гелієм. Якщо знехтувати силою тяжіння оболонки, то на нього діє підіймальна сила
Fпід = ρпgV ρгgV = (ρп  -ρг)gV

У випадку вакуумного аеростату на нього діє лише архімедова сила, яка і є підіймальною. Шукатимемо відношення підіймальної сили вакуумного аеростату до підіймальної сили такого ж аеростату, заповненого гелієм. Воно дорівнює наступному виразу:  ρп/(ρпρг) = 1293/(1293-178) 1,16.


Замінивши гелій вакуумом, ми виграємо лише 16% в підіймальній силі. Лише на 16%  ми збільшуємо підіймальну силу, але ціною подолання неймовірних труднощів під час створення оболонки. Ще менше, лише 7% виграємо в підіймальній силі при зміні вакууму воднем.

Саме з цієї, другої, причини вакуумні аеростати та дирижаблі не будуються і навряд чи коли-небудь будуватимуться.




Доцільно прочитати:



Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...