Галерея "3D Художественная ": Award → 

Вакуумная воздухоплавательная машина

Автор: Дата публикации:
В работе использовалось: 3Дмакс4,2, Врей, ДреамСкейп Просмотров: 962
Рубрика: Другое
Вакуумная воздухоплавательная машина

Работу можно отнести к стилю техно-ретро-фентези, а сам объект к разряду абсурдных, но теоретически возможных механизмов.
СЮЖЕТ.
По сюжетной задумке это стилизация аля Жюль Верн. В кратце сюжет примерно такой - конец 19 века, некий полусумашедший инженер изобретает сверхлегкий и сверхпрочный сплав, который позволяет ему создать этот странный механизм и отправиться на нем в компании своих друзей на поиски неких артефактов, затерянные в далеких и недоступных горах. В принципе сюжет может быть какой угодно, главное тут, что это фантастика, основанная на уровне знаний конца 19 века.
ТЕОРИЯ.
На первый взгляд эта машина - обычный дирижабль. Но зачем ему такой мощный внешний каркас, почему балон имеет такую странную вогнутую внутрь форму, и, вообще, почему он весь из металла? Ответ прост - внутри балона ничего нет. Там ВАКУУМ!!! Эта парадоксальная на первый взгляд идея на самом деле совершенно проста. Как известно, согласно закону Архимеда (а именно он объясняет почему летают воздушные шары и плавают корабли), тело, находящееся в жидкости (или газе), теряет в своем весе столько, сколько весит жидкость (или газ) в объеме, вытесненном этим телом. Т.е. что бы объект мог плавать (в нашем случае в воздухе), он должен вытеснить своим объемом столько воздуха, что бы масса этого воздуха была больше массы объекта. Иначе - чем плотность газа внутри балона меньше плотности окружающего воздуха, тем больше подьемная сила. А что имет наименьшую плотность, плотность меньше чем самый легкий газ? Только пустота, вакуум. Однако при таком решении возникает непреодолимая преграда в виде давления окружающего воздуха, которая на уровне моря достигает 10 тонн на квадратный метр, и что бы преодолеть это давление и и удержать созданный объем от схлопывания и нужны эти сверхпрочный каркас и балон. Но тут автоматически появляется следующая проблема - вес такой конструкции. Ее масса заведомо будет намного превышать полученную подъемную силу. И ни один известный материал не сможет при нужном весе обеспечить нужную прочность. Но вернемся к началу и вспомним, что это фантастика и что такой металл изобретен. Металл сверххпрочный и серхлегкий. Который и позволил создать эту конструкцию массой около120 тонн и могущую выдержать усилие схлопывания балона порядка 180 тысяч тонн. В итоге и получилась эта воздухоплавательная машина с подъемной силой балона около 170 тонн и полезной нагрузкой около 50 тонн.
Правды ради надо заметить, что ежели такой же по объему балон наполнить водородом, то его подъемная сила (причем без всякого сложного каркаса) будет примерно.... 125 тонн )))
КОНСТРУКЦИЯ
В принципе для реализации идеи вполне достаточно и внутреннего каркаса, однако тут есть один момент, который требует именно внешного каркаса - необходимо иметь возможность регулировать объем балона изменяя подъемную силу и управляя таким образом перемещение аппарата по вертикали. А разместить всю механнику внутри вакуумного объема невозможно, ее нельзя тогда оперативно обслуживать, невозможно контролировать состояние конструкции + прочие неудобства и сложности. Поэтому тут каркас и система управлением объемом (многочисленные гидроцилиндры-растяжки на которых балон висит внутри каркаса ) находяться снаружи. Про все остальное, что там для чего, куда, и как - могу рассказать отдельно, если кому будет это любопытно. Так что ежели чего не понятно по отдельным деталям или узлам - спрашивайте.
Ф.А.К. (на всякий случай)
Почему не летают тогда вакуумные упаковки с сосисками? Потому что внутри на 99,9% не пустота, а сосиски , которые тяжелее воздуха.
Что означает буква «V» на носу основной гандолы? Вопрос сложный ))) Возможно это Vacuum, а может Vern (который Жюль). В любом случае каждый корабль должен иметь свое имя.
Почему возудхоплаватели не замерзают и не задыхаются? Не знаю. Возможно в то время просто не подозревали, что там где они находяться очень холодно и мало воздуха )))
А как насчет аэродинамики? Да никак, в конце 19 века о ней вообще не думали, тогда до полета первого самолета было еше лет 15.
Почему бы просто не наполнить балон водородом и не городить всю эту чушь? Ну скажем так - изобретатель так и не смог придумать, где взять столько водорода, или он просто вообще до этого не додумался.
ПО РАБОТЕ
Софт: 3Дмакс4,2, ДреамСкейп (окружение). Врей.
Комп: Р-3 750 Мгц, 1Гб.
В модели (без окружения) почти 5 мильонов полигонов и около 10 тысч. деталей. Моделлинг, как видно, совсем не сложный, в основном тут примитивы и лофты. Тока очень много. ))) Человечки (если их кто разглядел), якорь и две картечницы Гатлинга (на палубе основной гандолы) - готовые.
З.Ы. Прошу прощения за многословность, но короче никак не вышло.

Голосование: Необходимо 10 голосов
Голосов: 1 оценки

Другие работы автора в этой галерее:


Отзывы посетителей:

2 3 4 5 6 | След.
аватар
  vip
Mr.Absinth 920 0
Преподаватель курсов RENDER.RU
Очень стильно. Очень колоритно. Просто замечательно. Живопись. Футуристический конца 19 века. Просто замечательно.
аватар
 
kraz 124 0
2 (o)ne: В том-то и дело, что я сам писал только про техническую сторону...

Неприятная тенденция, однако...
аватар
 
(o)ne 133 0
2 Александр Красовский - почему же ты не исправил положение? :-)

Я и написал, что мне нравится именно творческая сторона.

Извините за офф-топик :-)
аватар
 
kraz 124 0
Есть один неприятый момент - здесь народ написал под сотню комментариев, обсуждая исключительно технические подробности (причем я тоже отметился).

Но это же галерея! Галерея творческих работ!
Почему нет ни одного замечания (или похвалы) в сторону композиции, колорита и т.д.?
Это что - тенденция такая, что 3Д одни технари занимаются? :(((

Это не есть гуд...
аватар
 
(o)ne 133 0
А мне понравилось, молодец! И при чем тут в таких работах реалистичность. Не диплом ведь защищаешь :-)
аватар
 
ЛМА 1029 0
2.Anix Gleo
С аркой не сложилось. Или дирижабель слишком мелкий выходил, или арки и всего остального почти не видно становилось и от этого терялся сюжет и соответствено смысл в этом окружении. Вообщем зашел я с ней в композиционный тупик. Возможно позже вернусь и доделаю.
аватар
 
ЛМА 1029 0
2. модератор
Прошу этот момент насчет "очень много мелких недоделок, именно с логически-конструктивной точки зрения" разъяснить поподробнее. Из всех конструктивных нелогичностей, что были найдены зрителями при обсуждении, я согласен только с одним - с ляпом в конструкциии балона, а именно с невозможностью в таком виде растянуть его крайние сегменты (средние сегменты, если поглядеть повнимательнее, вообще не имеют такой возможности - там нет гидроцилиндров, только статичные растяжки) во все стороны (а только по длине). Все остальные указанные нелогичности, хотя по большей части и верны, но они противоречат заявленному сюжету, т.е. или являются взглядом с точки зрения современных знаний или не соответствуют аналогичным техническим и сюжетным решениям Жюль Верна.
Если же Вы видите еще какие то недоделки, которые являются моими упущениями в контексте заявленного сюжета, прошу указать на них. Заранее благодарен.
аватар
  vip
Moderator. 2372 0
модератор Render.ru
1. Тему - полетит или нет прошу считать закрытой, всем сомневающимся - обращаться к учебнику физики :) Причина проста - при выполнении исходных условий -суммарная плотность конструкции ниже плотности воздуха на данной высоте - полетит. Для ОСОБО пытливых могу даже определить потолок высот, достигаемых данной конструкцией - он будет равен той высоте, на которой плотность конструкции сравняется с плотностью воздуха. Все прочие рассуждения о давлениях, работах и т.д. (см. обсуждения в старых комментах) - от лукавого, повторяйте курс физики :).
2. В ЛЮБОМ случае - это не проект реального аппарата, а потому - волевым решением дискуссию о физических свойствах - запрещаю.
аватар
 
AnixGleo 402 0
клёво.
to ЛМА: а кде картинка с аркой??? симпатичная такая вроде была.
аватар
  vip
Moderator. 2372 0
модератор Render.ru
1. Тему - полетит или нет прошу считать закрытой, всем сомневающимся - обращаться к учебнику физики :) Причина проста - при выполнении исходных условий -суммарная плотность конструкции ниже плотности воздуха на данной высоте - полетит. Для ОСОБО пытливых могу даже определить потолок высот, достигаемых данной конструкцией - он будет равен той высоте, на которой плотность конструкции сравняется с плотностью воздуха. Все прочие рассуждения о давлениях, работах и т.д. (см. обсуждения в старых комментах) - от лукавого, повторяйте курс физики :).

2. В ЛЮБОМ случае - это не проект реального аппарата, а потому - волевым решением дискуссию о физических свойствах - запрещаю.

3. Автору - решпект за модель и описание, НО - работа не прошла, а скорее "проползла" в галерею. Для Вашего уровня работ - очень много мелких недоделок, именно с логически-конструктивной точки зрения.



С уважением. Ваш любимый модератор.
аватар
 
Ungydrid 3 0
2 Василий Матвеев
Вы вроде обещали остановить теоретические рассуждения. Без обид: похоже черные дыры, которыми Вы интересуетесь, присутствуют в Ваших знаниях. Где-то между силой тяжести и квантовой механикой. Бред. Могу представить, как, по Вашим рассуждениям, должен взлетать баллон с сжатым гелием (который, кстати, хоть и одноатомный, но все же тяжелее водорода).
"И ещё,по моим расчётам, плотность оболочки вакуумдирижабля в случае его равновесия должна быть меньше плотности воздуха..." И на кой хрен тогда вакуум? Расчеты...
И химию не стоит трогать. Металл легче воздуха? Гидрид лития из кислорода и азота?

В чем с Вами абсолютно согласен: и вообще, где заслуженный award?!!

Кстати, напомнило какой-то фантастический рассказик. В патентное бюро, заваленное всякими вечными двигателями, один человек приволок двухколесный велосипед (ну типа не было таких). Комиссия подняла его насмех, уверяя, что он упадет. Изобретатель проехал кружок. На мгновение задумавшись, оппоненты напомнили ему о теории относительности и предложили "научное" испытание: пусть он на велосипеде стоит на месте, а они будут бежать мимо него в обратном направлении. Секунд десять он продержался в равновесии, потом упал. В общем, выгнан с позором. Велосипед на помойке.
аватар
 
Dmitry 35 0
Василий Матвеев: пока еще студент, занимаюсь темой компьютерного моделирования оптических явлений.
ЛМА: отличная работа, неоднозначная, но интересная; думаю, этой работе даже аворд не нужен - около сотни комментов - это достойная оценка :+)
аватар
 
ЛМА 1029 0
2.Василий Матвеев
Не, все же не убедил ))) ОН ПОЛЕТИТ!!!!
Я еще раз прочитал все что смог найти в интее про теорию полета дирижаблей, архимедову силу, а так же про вообще идею вакуумного дирижабля.
Последняя признана невозможной, но только из-за чрезмерного веса и недостижимой прочности конструкции, никаких других причин нигде не указывается, т.е. теоретически она может быть.
Насчет же архимедовой силы и сущности плавания - никакой связи с способом уменьшения общей плотности всей конструкции я не обнаружил. А вакуум в нашем случае служит только как способ уменьшения этой самой общей плотности - т.е. всей общей массы дирижабля на занимаемый им в пространстве общий объем, в который входит и герметичный объем балона (в котором можно рассматривать его внутренню пустоту как одну большую пору в пористом материале, а как известно плотность подобных материлов учитывает и объем внутренних замкнутых герметичных пор).
А сам эффект выталкивания жидкостью или газом погруженных в них предметов сводиться к тому, что давление сверху и снизу на самом деле НЕ ОДИНАКОВОЕ. Снизу оно больше из-за разницы в глубине от поверхности между верхом и низом конструкции и если общая плотность конструкции равна или меньше плотности окружающей среды, то тело или будет висеть или будет всплывать. Т.е. воздействие на балон осуществляет все то же атмосферное давление которое взаимодействует ТОЛЬКО С ВНЕШНЕЙ поверхностью конструкции. А всю работу тут при любых способах получения необходимой плотности выполняет сила тяжести, гравитация. Ну и еесно - если нет гравитации, то нету и архимедовой силы.
Еще одна статья с формулами и схемами, где это все разбирается.
http://edu.yar.ru/russian/projects/socnav/prep/phis001/liq/liquid25.html
Так что никаких причн для невозможности такого полета я больше не вижу.

З.Ы, а с источником работы в виде напряженной конструкции я действительно дал маху. ))) Зарапортовался, так сказать.

аватар
 
Вася 63 0
Философствовать порой необходимо, я очень рад нашему знакомству на странице этого сайта и тем более, такой прекрасной работы.
ЛМА, вы ставите вопросы и тут-же сами на них весьма полно и раскрыто отвечаете, даже добавить нечего, но несколько не верно направляете физический смысл.
Цитирую: "Кстати, вот вам и необходимый источник работы - конструкция постоянно выполняет работу по удержанию нужного объема от схлопывания."
У работы нет источника, она выполняется силой или не выполняется, являсь характеристикой изменения энергии. В данном случае не выполняется. Вот когда оболочка схлопнется, тогда сила давления как-раз, работу и выполнит, а пока она удерживается от схлопывания, мы копим внутреннее напряжение, никакой работы не выполняя. Водород или иной газ, чей удельный вес меньше воздуха, работу, столь нам необходимую, совершит. Что-бы, наша система поднялась в верх, нужно вывести её из сумарного энергетического равновесия и тогда, следуя закону сохранения энергии, система будет стремиться к состоянию покоя ( обратно к равновесию), а покой она обретёт только на определённой высоте, выполнив условия уравнения закона Архимеда. Любая сила, выполнив работу, "исчезает", вернее отдаёт всю себя на восстановление энергетического равновесия, возвращая телу состояние покоя. Вот почему нет вечного двигателя.
Ну а почему нет вакуумных дирижаблей, не трудно догадаться, нет силы сособной совершить работу по подъёму дирижабля, вакуум лишь будет копить внутреннее напряжение оболочки, а давление будет свершать работу лишь в случае разгерметизации оболочки, возможно тогда она и взорвётся но это печальный исход, но единственный способ разрядки этой конструкции.
Аналогия с воздушным шариком здесь уместна, пока он завязан, лежит на полу, стоит его развязать он летит по комнате, внутреннее давление воздуха наконец свешило работу и сдувшийся шарик упал к нашим ногам, вернув себе состояние покоя. Но накачайте его, водородом он взлетит, появится Архимедова сила, которая вернёт шарику состояние покоя на определённой высоте.С вакуумом внутри будет таже картина, что и впервый раз, будет накоплена потенциальная энергия но работу свершить не чем, до разгерметизации.
2 Дмитрий, если не секрет, чем занимаетесь? В смысле физики. Преподаёте или учитесь? Моя любимая тема : квантовая механика и теоретические исследования теории относительности. В частности астрофизика, пульсары, нейтронные звёзды, условия существования сингулярностей( чёрных дыр) как Шварцшильдовских так и более сложных, магнитных,заряженных и т.д. Возможность пространственно-временного перехода, который теоретически возможен, в отличии от вакуумного дирижабля.Вообще я считаю физику, наукой чудес, ведь именно благодаря ей мы сможем сделать то, что сейчас считают фантастикой, а поможет нам в этом именно глубокое изучение условий и свойств существования сингулярностей (результат коллапса звёзд) и возможность практического их использования.Хоть их и называют могилой информации( из-за горизонта событий), мне кажется это будущее.И ещё,по моим расчётам, плотность оболочки вакуумдирижабля в случае его равновесия должна быть меньше плотности воздуха, возможно я ошибся, у вас то-же были расчёты, при вычисленном вами объёме какова плотность оболочки получилась(отвечать не обязательно, я понимаю, что считать вам, возможно некогда) С уважением.

P/S. Осмелюсь предложить вам, ЛМА, идею для достижения вакуума без механизмов, можно использовать литий, металл легче воздуха и конструкцию не утяжелит, он взаимодействует с кислородом и азотом, уничтожает их, внутри оболочки при помещении туда лития, образуется 70% вакуум, я думаю этого будет достаточно, если он всё-таки взлетит( ведь возможно я абсолютно неправ, а вы с Дмитрием правы), кроме того гидрид лития способен дать огромное количество водорода, на случай аварии. Он с успехом использовался в войну для наполнения спасательных средств водородом, таблетка с гидридом лития растворяясь в воде наполняла спасательные плоты водородом с огромной скоростью. Для справки 1кг. гидрида лития даёт 2800 литров водорода. Литиевобериллиевый сплав возможно и поднимет дирижабль,общая плотность оболочки должна быть по идее меньше плотности воздуха( это только идея, никаких утверждений).
Всем огромное спасибо.
аватар
 
Dmitry 35 0
2Василий Матвеев: такие вещи сложно объяснять "на пальцах". Так что поверьте на слово.

p.s. Наш философ однажды сказал следующую фразу: "Философия - сродни физике, в том смысле, что каждого, имеющего самое малейшее представление об этой науке, тянет пофилософствовать"

p.p.s Вообще, физика полна различных заблуждений и домыслов - как-то в 8-м классе я две недели мучал своего преподавателя, доказывая ему, что "мой вечный двигатель уж точно будет работать!" :+)))

аватар
 
ЛМА 1029 0
2. Василий Матвеев
Хм... Опять от меня ускользает логика. ))) Если все дело в давлении атмосферы на балон, то тогда опять все не понятно.
цитирую: "именно атмосферное давление прилагается к вытесненному объёму жидкости и заставляет его вытолкнуть тело на поверхность" Это понятно и я с этим согласен. Но соврешенно непонятно причем тут способ получения этого объема? Что измениться в этом смысле в случае если балон наполнен водородом? Только то, что давление внутри будет равно наружнему, а балон будет иметь нужный постоянный размер и вся система будет в этом смысле уравновешена - объем будет постоянен, а газ внутри выполнит работу по созданию этого постоянного объема при меньшей плостности. Однако и в случае вакуума в балоне вся система тоже уравновешенна, только уравновешивает ее не внутренее давление менее плотного газа, а жесткость конструкции, напряжение в ее материале. Кстати, вот вам и необходимый источник работы - конструкция постоянно выполняет работу по удержанию нужного объема от схлопывания.
Далее "Давление менее плотных слоев атмосферы на более плотные," Тут то же не понятно - давление атмосферы на оболочку балона со всех сторон одинаковое что с водородом, что с вакуумом. Т.е. при любом способе создания объема никакой разницы в взаимодействии оболочки балона с атмосферой нету. Я вижу только разницу в общем весе конструкции. В случае с водородом она будет больше на массу водорода внутри. Все же остальное по отношению к воздействию внешней среды совершенно одинаковое.

Или же дело в чуть более высоком давлении внутри балона, т.е. это несколько избыточное давление и выталкивает балон? Да нет, внутри балона с водородом никакого избыточного давления нету. Так же и по случаю подводных лодок, у которых внутри давление намного меньше наружнего, видно, что разница давлений не играет тут никакой роли. Нет, тут дело и не в этом. Так в чем же все таки?
Вес конструкции? Но по умолчанию (согласно сюжету) тут ее вес не больше чем вес резинового надувного шара такого же размера. Так что и не весе дело. Вообщем опять все непонятно.

Что-то я опять уже склонен думать, что все же теоретически эта штука может полететь. ))))

З.Ы. Никакой надоедливости нету. Ровно наоборот. Работа для того и выставлена, что бы обсудить все ее самые тонкие тонкости. И я очень рад, что смог кого-то заинтересовать ей, и что она вызвала столь обширный диспут который продолжается уже который день. Так что не стесняйся.
аватар
 
Вася 63 0
Пока есть связь. В невесомости( при отсутствии направленных сил атмосферного давления), пузырёк воздуха в воде,не будет всплывать. И объём этого пузырька не увеличит и не создаст никаких сил. Подобная картина и с вакуумдирижаблем, только атмосферное давление здесь будет давить само на себя, при увеличении объёма мы увеличим площадь оболочки на которую будет давить атмосфера, компенсируя возникающие силы, в результате мы просто увеличим величины но результирующий вектор сил останется направленным вниз к центру земли. Это равносильно умножению числителя и знаменателя дроби на одинаковое число, и вектор сил останется неизменным.
Прошу простить за надоедливость, но всегда приятно пообщаться с умными людьми, тем более с физиком.
аватар
 
Вася 63 0
2 Димка, о какой подъёмной силе вы говорите, извините но её просто не существует в природе(если нет её внешнего источника)! Есть сила ВЫТАЛКИВАНИЯ она же архимедова сила, что обеспечивает условие плавания тела в жидкости - атмосферное давление, именно оно и выталкивает тело из воды, именно атмосферное давление прилагается к вытесненному объёму жидкости и заставляет его вытолкнуть тело на поверхность. Что-же должно поднять данный вакуумный дирижабль? Давление менее плотных слоев атмосферы на более плотные, вот уж действительно нарушение любой логики. Никогда никакой вакуумный объём не то-что не взлетит, но и не создаст никакой подъёмной силы. Вычислять объём значит заниматься Сизифовым трудом. Если честно, то не хочу писать математические выкладки, но объём при составлении уравнения равновесия вакуум.дирижабля у меня сократился. С уважением к Вам.
2ЛМА, ваша работа великолепна, делать её стоит в любом случае, ведь именно подобные идеи и двигают науку. Лично я дал-бы аворд не задумываясь.У меня какието проблемы с интернетом, так-что при возможности напишу вам письмо.
аватар
 
Dmitry 35 0
ЛМА, плотность воздуха над уровнем моря где-то 1.3, а на высоте 10000 уже около 0.4 кг/кубометр. Разница в 3 раза.
аватар
 
ЛМА 1029 0
2.Димка
1. Радиус у меня примерно такой же, т.е. окло 20 метров, а длина несколько меньше, но я исходил из плотности воздуха на уровне моря.
2. Василий Матвеев, мне думается, имел ввиду вовсе не размеры и вес как причину невозможности полета, а только то, что внутри балона должно находиться некое рабочее тело (водород или гелий) с плотностью меньше плотности воздуха. Т.е внутри должно быть вещество, а не пустота. И что работу (а работа несомненено тут совершается) по подъему аппарата вверх может совершить только какое то вещество. Я так понял.
2 3 4 5 6 | След.
Зарегистрируйтесь, чтобы добавить комментарий.
↑ -
Эту страницу просмотрели: 962 уникальных посетителей