Вакуумный поплавок

[Circiter]

Здравствуйте. Возможно вопрос покажется слишком глуым, но все-таки спрошу. Действует ли архимедова сила на твердую (недеформируемую) герметичную пустую капсулу, погруженную в некоторую нетвердую среду (газ/жидкость)? Если да (а я уверен, что да ), то как вычислять эту силу? Что-то на тему "водоизмещения"?

Используются ли такие поплавки где-нибудь. Например, для измерения давления можно использовать коробку анероида, правда в этом случае учитывается деформация капсулы. Другие примеры есть?

Заранее спасибо за ответы.

[barga44]

Конечно.Но они не используются.Так как малейшая трещина и вакуума не будет.Неужели вы не погружали лампочку перегоревшую в ванну с водой?
Формально подъёемная сила у шара зонда будет больше всего если в нем будет не водород. а вакуум.Но силы возникабт при этом настолько огромные, что они порвут любой материал.
Торнадо легко переносит 45 кг болванки стальные в
виде конуса, стоящие на траве на сотни метров.А там сила подъёмная созается давлением всего навсего около 0.1 кгс на сантиметр квадратный.Вот и подсчитайте, что было бы, если бы был вакуум.

[Батороев]

Подъемную силу в воде (в атмосфере), в принципе, нужно считать, как вес воды (вес воздуха), вытесненной (-го) этим телом минус вес самой емкости и воздуха (гелия), которым заполнена емкость. В Вашем случае минусуется только вес емкости.
Другое дело, что для компенсации разности давлений, чтоб тело не деформировалось, оно должно быть довольно жестким, а следовательно, не таким уж и легким. Поэтому для полетов в атмосфере использование вакуума, на мой взгляд, нереально, а для плавания в воде - нет особой необходимости (вес воздуха по сравнению с весом воды и так мал).

p.s. barga44
Зонт с вакуумом внутри не порвется, он сожмется.

[Евгений Машеров]

Да, конечно, действует. Архимедова сила зависит только от объёма вытесненной жидкости и её плотности, но не от внутренности вытесняющего тела. Если заменить воздушный пузырь в воде вакуумом, то равнодействующая сил, приложенных к нему, снизится на величину веса воздуха в нём. То есть на величину, составляющую порядка 1/1000 от архимедовой силы. Аналогично, вакуумный дирижабль будет иметь грузоподъёмность примерно на 7% выше, если вдруг удастся сделать лёгкую оболочку, выдерживающую при этом силу порядка 10 тонн на квадратный метр.

[barga44]

вакуумный дирижабль имел бы грузоподъёмность не на 7%, а выше или ниже.Его подъемная сила менялась бы, так как в атмосфере, если его высота равна 20 метрам, из-за перепада высот,из-за скорости ветра возникает дополнительный перепад давление.Это как парус, если ветер дует снизу вверх.

[Circiter]

Да, теперь я понимаю, что практическое применение вакуумному поплавку придумать скорее всего не получится... Вон, неподалеку стоит ЭЛТ-телевизор с большой диагональю, тоже ведь своеобразный вакуумный "поплавок", а весит как приличный кабанчик и взлетать не собирается.

Упоминания зондов/дирижаблей порадовали, я даже и не подумал о такой возможности...

2barga44

Цитата:

Неужели вы не погружали лампочку перегоревшую в ванну с водой?

Нет... Не додумался...

Цитата:

они не используются.Так как малейшая трещина и вакуума не будет.

В можно компенсировать приток воздуха вакуумным насосом прямо во время эксплуатации поплавка? Раз уж речь зашла о дирижаблях, то можно заметить, что в этом смысле поддерживать глубину вакуума вроде-бы проще чем "дозаправляться" гелием/водородом.

Цитата:

Но силы возникабт при этом настолько огромные, что они порвут любой материал

Секционирование баллона может помочь?

2Батороев

Цитата:

Другое дело, что для компенсации разности давлений, чтоб тело не деформировалось, оно должно быть довольно жестким

А что если использовать поддерживаемую жестким каркасом мягкую многослойную оболочку, наполненную между слоями газом под давлением, возрастающим от внутренних прослоек к внешним? Сможет ли такая схема уменьшить механическую нагрузку на оболочку самой вакуумной камеры?

[Батороев]

Circiter в сообщении #272636 писал(а):

А что если использовать поддерживаемую жестким каркасом мягкую многослойную оболочку, наполненную между слоями газом под давлением, возрастающим от внутренних прослоек к внешним? Сможет ли такая схема уменьшить механическую нагрузку на оболочку самой вакуумной камеры?

Как мне видится (из аналогии с камерами автомобильных колес), для получения достаточной жесткости предлагаемой Вами многослойной оболочки потребуется закачать газ под давлением в несколько атмосфер. Но уже при разности 1 атм. создаются нагрузки, как справедливо указал Евгений Машеров, 10 тонн на квадратный метр.
Также необходимо учитывать тот факт, что по мере подъема шара окружающий воздух будет разрежаться, т.е. перепад давлений между ним и наружной прослойкой увеличиваться (а следовательно, и нагрузки на оболочку), а подъемная сила в целом уменьшаться (т.к. вес вытесненного шаром воздуха уменьшается).

В принципе, можно попытаться выполнить шар в виде легкого решетчатого каркаса, обтянутого тканевым материалом. При этом создавать разрежение воздуха внутри, степень которого увеличивалась бы постепенно, по мере увеличения высоты.

[Circiter]

2Батороев

Цитата:

Как мне видится (из аналогии с камерами автомобильных колес), для получения достаточной жесткости предлагаемой Вами многослойной оболочки потребуется закачать газ под давлением в несколько атмосфер.

Конечно, в конструкции могут использоватья камеры высокого давления, но я все-таки изначально имел ввиду, что можно заполнить самую внутреннюю прослойку воздухом под очень низким давлением, тогда внутренния оболочка будет не так уж и сильно "всасываться", т.е., провисать в вакуумную камеру. В следующей прослойке давление будет немного выше, а во внешней прослойке лишь немного меньше атмосферного. Т.е., таким образом, как мне кажется, нагрузка может быть распределена поровну на каждую оболочку. Например, тонны две на кв. метр. Что вы об этом думаете?

Цитата:

Также необходимо учитывать тот факт, что по мере подъема шара окружающий воздух будет разрежаться, т.е. перепад давлений между ним и наружной прослойкой увеличиваться

Я думаю, что изменение атмосферного давления с высотой не должно стать серьезной помехой, ведь давление в камерах легко регулируется клапанами/насосами.

Цитата:

При этом создавать разрежение воздуха внутри, степень которого увеличивалась бы постепенно, по мере увеличения высоты.

Вот, заодно можно и высоту полета легко регулировать впуская/откачивая воздух.

2Евгений Машеров

Цитата:

если вдруг удастся сделать лёгкую оболочку, выдерживающую при этом силу порядка 10 тонн на квадратный метр

Простите, а какие примерно нагрузки выдерживают существующие подходящие, i.e., очень легкие материалы?

[Батороев]

Circiter в сообщении #272757 писал(а):

Конечно, в конструкции могут использоватья камеры высокого давления, но я все-таки изначально имел ввиду, что можно заполнить самую внутреннюю прослойку воздухом под очень низким давлением, тогда внутренния оболочка будет не так уж и сильно "всасываться", т.е., провисать в вакуумную камеру. В следующей прослойке давление будет немного выше, а во внешней прослойке лишь немного меньше атмосферного. Т.е., таким образом, как мне кажется, нагрузка может быть распределена поровну на каждую оболочку. Например, тонны две на кв. метр. Что вы об этом думаете?

Думаю, что такой шар сожмется до объема, примерно равного объему воздуха, закачанного во все камеры. Вернее, до объема, какой бы имел этот воздух при нормальном давлении.

[Евгений Машеров]

Ну, это примерно должно быть по конструкции, как основательный железнодорожный мост. Там примерно такие же нагрузки.

[Circiter]

Евгений Машеров в сообщении #272876 писал(а):

Ну, это примерно должно быть по конструкции, как основательный железнодорожный мост.

Фига-се. Представляю масштабы...

2Батороев

Цитата:

Думаю, что такой шар сожмется до объема, примерно равного объему воздуха, закачанного во все камеры. Вернее, до объема, какой бы имел этот воздух при нормальном давлении.

Не, ну от жесткого каркаса-то я не отказывался. Представьте, что "пролеты" каркаса затянуты прочной мембраной из какого-нибудь хитрого композитного материала, углеволокно+кевлар+струны+другая дурь... Да, "грани" баллона будут вогнутыми внутрь, к тому-же скорее-всего достаточно прочная оболочка будет невероятно тяжелой. Но кто его знает... Некоторые вообще вон лифты в космос мечтают строить... Мало ли...

[Батороев]

О космосе даже не мечтайте. В космосе - тоже вакуум.
Высота подъема каркасного шара всегда будет ограничена некоторой высотой.

Принципиально такой шар, на мой взгляд, ничем не лучше обычного шара с газовой горелкой, в которой воздух при нагревании увеличивается в объеме, тем самым компенсируя уменьшение подъемной силы, возникающего при разрежении воздуха с увеличением высоты полета.
Впрочем, я не спец. в этой области и могу не видеть каких-то скрытых плюсов данной конструкции.

[Gravist]

Цитата:

Да, "грани" баллона будут вогнутыми внутрь, к тому-же скорее-всего достаточно прочная оболочка будет невероятно тяжелой. Но кто его знает... Мало ли...

Батенька, это, случайно, не Ваша КРАСОТА на http://www.rusring.net/~levin/levin3d/dz.htm ?
Ну о-о-о-чень понравилось Так и вспоминается давнишний фантастический художественный фильм 1958 года "Тайна острова Бэк Кап" Карела Земана
Если не Вы - то жаль... В этом случае рекомендую просто набрать в Google "вакуумный дирижабль",
получите массу интересного по данной теме, гораздо более информативно, чем здесь на форуме.
Уважаю пытливые умы!..

[Батороев]

Да, очень красиво выполнено!!!

Батороев в сообщении #273004 писал(а):

О космосе даже не мечтайте. В космосе - тоже вакуум.
Высота подъема каркасного шара всегда будет ограничена некоторой высотой.

Пришла одна мысль...

Для полетов в космос не годится, а вот для возвращения оттуда капсул больших размеров можно было бы и подумать.

[Circiter]

2Gravist

Цитата:

Батенька, это, случайно, не Ваша КРАСОТА

Увы, не мое. Я пока только на бумаге более-менее рисую. А за ссылку огромное спасибо; красиво и грамотно, хоть и фантастика.

2Батороев

Цитата:

Для полетов в космос не годится, а вот для возвращения оттуда капсул больших размеров можно было бы и подумать.

Вот так МКС и будем топить, когда время придет.