Размеры авианосца дирижабля

Вам нужно (50 000 тонн * 1 000 000 г/т) вытеснения воздуха. Если мы приблизим 1/22 г = л водорода, а воздух - 1,19 г / л, каждый литр смещения дает вам (1,19 - 1/22) грамма воздуха. Итак, вам нужно: 50 000 * 1 000 000 граммов / (1,19-1/22 литра/грамма) = 43 685 464 654 литров водородного вытеснения воздуха, чтобы получить подъемную силу.

В результате получается сфера радиусом около 250 метров, плюс-минус несколько. Или диаметром 500 метров (около 1500 футов).

Однако история не окончена.

Все это предполагает несколько ключевых вещей:

• Изменения плотности воздуха не имеют значения, когда вы поднимаетесь
• 50к тонн это правильное количество

Я ожидаю, что ваша оценка в 50 000 тонн ОЧЕНЬ низкая (возможно, на несколько порядков) для функционального дирижабля с тем, что вы описываете. Авианосец класса « Нимиц» водоизмещением 100 тысяч тонн, и это почти наверняка будет больше. Ваш дирижабль — это, по сути, целый авианосец плюс тонна дополнительного оборудования.

Поскольку вы собираетесь летать на безумно огромной плавающей бомбе в сочетании со всевозможными вещами, которые могут пойти не так, вам понадобится большое количество защитного оборудования и т. д.

Некоторые дополнительные сведения о том, почему он будет тяжелым:

Дирижабль должен быть достаточно большим, чтобы перевозить не менее 40 ударных истребителей с максимальным взлетным весом около 20 тонн каждый и не менее двух вертолетов с максимальным взлетным весом 10 тонн каждый.

Таким образом, эти ударные истребители немного тяжелее, чем F-18, поэтому можно предположить, что характеристики полетной палубы этого дирижабля будут аналогичны характеристикам авианосца.

Имейте в виду, что вам понадобится много обслуживающего персонала, жилых помещений и других удобств для жизни на этом корабле. Вероятно, его всегда сложнее заправить/перевооружить, чем авианосец.

Авианосец обслуживает менее 100 самолетов, но имеет многотысячный экипаж. Этот дирижабль ничем не отличается.

Дирижабль использует водород в качестве подъемного газа с инертным газом (возможно, гелием), окружающим каждую камеру с водородным газом.

Как он приземляется? Он приземляется? Если это так, вам нужна очень сложная внутренняя опорная конструкция для приземления. Нетривиально просто сбросить 50-тонный объект размером с большинство небоскребов (или больше) на землю куда-нибудь, чтобы приземлиться/перевооружиться/заправиться топливом. Внутренняя структура должна поддерживать это, что означает больший вес и больший объем.

Носитель получает пользу, потому что вода также обеспечивает поддержку. В результате кораблям требуется гораздо меньшая структурная целостность, потому что вода является очень прочным основанием. Воздух — это не то же самое, поэтому вам снова придется позаботиться о том, чтобы конструкция была самонесущей.

Вам также понадобится невероятно сложная система регулирования высоты. Авианосцы просто вытесняют столько воды, что торчит куча вещей, поэтому, когда они набирают/теряют 10 000 тонн веса, все, что происходит, это то, что корабль садится ниже/выше. Дирижабль... вообще не имеет этого преимущества. Таким образом, вашему дирижаблю понадобится какой-то способ регулировать высоту, либо сжимая водород (и нагнетая/выкачивая кислород), либо иным образом используя безумные вентиляторы/подъемную силу.

Оболочка дирижабля сделана из графена, способного выдержать попадание осколков снаряда и огонь 30-мм автопушек.

Давайте просто используем эту 25-миллиметровую сталь в качестве системы отсчета. Объем на 2,5 см вокруг конструкции радиусом 250 м составляет:

• 3,14*(250^3 -(250-0,025)^3) = 14700 куб.м.

Сталь весит около 7850 кг/м^3 . Или около 4 тонн/метр в кубе. Так что только в вашей защитной оболочке у вас около 50 000 метрических тонн стали.

Добавьте больше, если вы делаете форму, не являющуюся сферой, так как сфера является наиболее эффективным объемом для фигуры.

Дирижабль сильно разделен на отсеки, чтобы предотвратить распространение огня, и повсюду используется автоматическое оборудование газового пожаротушения.

Ваша проблема не в пожаре, а во взрывах. Перебои с электричеством, боевые повреждения (одна ракета => бум?), саботаж и т. д. Пожар на борту вашего корабля — это смерть от взрыва.

Реактор дирижабля и погреба для боеприпасов заключены в кожух толщиной не менее 25 мм из закаленной баллистической стали поверх любой необходимой радиационной защиты.

Это, вероятно, менее необходимо, поскольку у вас есть корабль диаметром в 5 футбольных полей, поэтому вы можете просто положить всю взрывчатку в середину и решить, что если что-то попадет туда, вы уже облажались.

Дирижабль должен иметь 360-градусное покрытие башни для своих систем вооружения точечной защиты.

Это будет очень тяжело, так как ваш корабль... огромен. Имейте в виду, что чем больше веса вы добавляете, тем больший объем вам нужен, а чем больший объем вам нужен, тем большее покрытие и т. д. вам нужно.

Полетная палуба дирижабля в идеале должна быть достаточно длинной, чтобы посадить упомянутые выше истребители, не останавливая тросы. Если они промахиваются, они могут просто упасть, пока не восстановят достаточную скорость полета, чтобы повторить попытку. Точно так же нет необходимости запускать катапульты.

Это может сработать, но если вы находитесь достаточно высоко, это также означает, что плотность воздуха у вас очень низкая. Это означает, что ваш корабль... станет еще больше.

Обратите внимание, что на этой картинке отсюда :

плотность воздуха значительно снижается даже при подъеме на высоту 1000 метров. Все приведенные выше расчеты считаются на уровне моря, по мере подъема вам потребуется еще большее водоизмещение, чтобы ваш корабль мог плавать.

Я понимаю, что я не только отвечаю на ваш вопрос (enderland опубликовал несколько цифр в своем комментарии и смотрите мой первый пункт), но в любом случае вот мои два цента ...

• Квадратный куб означает, что площадь масштабируется с$length^2$и шкалы громкости с$length^3$. Увеличив это значение , вы получите длину 0,75 мили.
• Этим ударным истребителям понадобится топливо и боеприпасы. Скажем 20 тонн взлетной массы это фактически 10 тонн истребителя и 10 тонн расходников. Назовите это пятью миссиями, в которых израсходовано все топливо и боеприпасы, и десятью миссиями, в которых израсходовано пять тонн топлива. Каждый ударный истребитель дает вам 110 тонн. В основном это топливо и ракеты, которые требуют надежного хранения.
• Стоит ли усложнять эту комбинацию водорода и гелия? Водород не горит, если нет кислорода, поэтому он будет гореть только в случае разрыва газовых ячеек. Если внутренние перегородки защищены от осколков, дирижабль становится слишком тяжелым.
• Броня против 30-мм автопушки примерно на уровне БМП Bradley. Взлететь в воздух — сложная задача. Боевые вертолеты иногда считаются способными вернуться домой после нескольких попаданий из автопушек, но это не то же самое.
• Упрочнение 25-миллиметровой брони не будет иметь большого значения.

Подводя итог, для проверки реальности это недооценивается.

Я знаю, что опаздываю на вечеринку, но вот мои пять копеек:

1. Вы можете сохранить значительную часть подъемного эффекта, используя только гелий в «оболочке» вокруг водорода. Вы в любом случае будете разделены, так что просто держите свои сумки в порядке.

2. Вам не стоит заботиться о броне. Стандартные пулевые отверстия не причиняют большого ущерба гигантскому воздушному кораблю, даже 30 мм. Внешнюю оболочку сделать трехстенной и заполнить ее двухкомпонентной самогерметизирующейся пеной. Это должно позволить частично герметизировать внешнюю конструкцию, снизив потери.

3. Для повышения безопасности можно добавить внешние слои, защищающие от прямых зажигательных боеприпасов или поверхностно-взрывчатых веществ.

4. Поместите свою летную палубу ниже основного корпуса. Эта конструкция требует прочности на растяжение, а не на сжатие, и, следовательно, делает конструкции легче.

5. Зайлон — это полиарамид (как и кевлар). Он получил впечатляющую удельную прочность на растяжение 3766 кНм/кг, что в 13 раз больше, чем у прочной стали, и вдвое больше, чем у монокристаллических волокон типа «железные усики», которые имеют более высокую общую прочность. Он не горит (кроме содержания кислорода выше 68%) и плавится при 650°С. Без сомнения, технологии 22-го века могут превзойти это, но, по крайней мере, они могут создавать композитные панели и листы, где есть сеть железных усиков, подвешенных в переплетении Zylon и запечатанных в других арамидах. Это должно дать удельную прочность на растяжение примерно 3,5 МНм/кг при плотности 2100 кг/м3 и общей прочности на растяжение 6620 МПа. При правильном построении сеть из железных усов может служить датчиком: оборванный провод, пробитый пулей, больше не будет проводить ток, сигнализируя, где залатать. намного быстрее, чем любой датчик давления. И все это при том, что он почти пожаробезопасен и не содержит каких-либо экзотических материалов.

6. Ячейки с пониженным давлением: чем ниже давление, тем менее плотный подъемный газ. Обычно вы хотите, чтобы давление было немного или намного выше окружающего атмосферного давления. Однако при таком размере вам может сойти с рук куча подъемных подушек с меньшим давлением, чем атмосферное. Если у вас есть мешки высокого давления определенной формы, вы можете сделать из них полый пузырь с очень низким давлением. Еще лучше: от конверта к центру в каждом слое мешков слегка сбрасывайте давление. Вблизи экстерьера или коридоров у вас есть гелий, немного превышающий атмосферное, в то время как ближе к внутренней части вы получаете все меньше и меньше давления, пока, наконец, вы не достигнете уровня водорода в 0,1 от внешнего атмосферного давления. Даже если что-то прорвется, гелий вытолкнет воздух и втолкнет внутрь водород, так что возгорание маловероятно. Однако не сходите с ума по этому поводу, так как вам все равно нужно где-то держать перепад давления. Наличие общего давления чуть выше внешнего должно сделать его наиболее легким для материалов. Настоящая польза заключается в том, что использование водорода в большинстве элементов становится относительно безопасным.

7. Еще одно место, где действительно имеет смысл использовать мешки низкого давления, — это плавучие исправительные камеры. Если вы сжимаете воздух, мешки схлопываются, освобождая место для большего количества воздуха. В противном случае они надуваются, обеспечивая большую подъемную силу.

8. Аэрогели представляют собой чрезвычайно легкие твердые пены. Они являются очень хорошими изоляторами, а также, как правило, довольно огнестойкими и неплохими в отношении их стабильности по сравнению с их весом. Поскольку они могут быть заполнены лифт-газом, их можно использовать в соединении с ячейками лифт-газа. Аэрогели варьируются от 160 г/м3 (аэрографен) до 500 кг/м3 (тяжелый кремнезем-аэрогель) и в среднем составляют 100 кг/м3. Они выпускают свой целлюлярный газ, но довольно медленно, так что воздушный шар с аэрографеном, наполненным гелием, будет довольно устойчивым к пулям, хотя он может обеспечить только 85–86 процентов первоначальной подъемной силы. Поскольку им требуется гораздо меньше защиты от давления, многие стенки отсеков можно заменить очень тонкой фольгой или даже удалить, увеличив эффективную подъемную силу. Однако их реальное использование заключается в изоляции и в качестве поддержки под обшивкой.

Допустим, вы используете кубические ячейки, 50 м, заполненные гелием в 1,1 раза выше окружающего давления, со стенками из вышеупомянутого зилона толщиной 1 мм. Каждый обеспечивает подъемную силу ((50 * * 3) * (1,19-0,179 * 1,1) - 6 * (50 * * 2) * 0,001 * (1540)) = 101'037 кг (при толщине стенок компаунда 2 мм). будет 61'137 кг). Это оставляет вам 50 000 000 кг/61 137 кг/ячейку = 818 ячеек. Или другими словами: 102,25 миллиона кубометров. Куб 468 метров в каждую сторону. Проедьте полкилометра, и вы получите 25% экономии. Достаточно, чтобы большая его часть состояла из аэрографита, что делало его в основном игнорирующим пули. А так как такой куб действительно большой, то можно было бы иметь секции с водородом (пока никто не стреляет в него кислородными баллонами).