February 9th, 2021

адептус механикус

Дирижабли Весны. Чем надувать будем?

Природа распорядилась так, что наша атмосфера почти полностью состоит из сравнительно лёгких кислорода с азотом и имеет условно-усреднённый молекулярный вес 29, то есть кубометр воздуха про нормальных уловиях (t=20°C, P=1,033 кгс/см³) весит примерно 1,3 кг.
Что мы имеем от щедрот природы для воздушных кораблей в смысле несущих газов?
Вот:
12gas
Всё, что в таблице ниже аммиака - может идти лесом, так как или слишком увесистое, или агрессивное или неудобопроизводимое, как тот же неон.
Можно ещё вспомнить обычную воду, молекулярная масса 18, соответственно относительный вес к воздуху получается 0,621, но температурку за 100 Цельсиев постоянно в оболочке держать?
Хотя если у нас ядрёный котёл на борту, то можно и это.

Более развёрнуто, хотя и несколько однобоко всё это расписано в англоязычной вики, кривоватом переводе оттуда на русский, довольно старой, но недурной статье на афтершоке.
[Про летучего кита в пузырьчатой шубейке - здесь]
Почему-то даже энтузиасты воздухоплавания шарахаются от аммиака (фу-фу-фу!), а ведь с точки зрения балансировки подъёмной силы, исключительно удобный газ. Легко сжижается, прекрасно растворяется в воде, недорогой опять же.
В минусах вот это фу-фу и коррозионная активность. Хотя алюминию и нержавейке (да и простой низкоуглеродистой) аммиак безразличен. Вот медным и цинковым сплавам от него таки плохеет.

Насчёт ядовитости: в 1989 году в Литве произошла авария с разливом 7 тысяч тонн жидкого аммиака.
Погибло 7 человек
.
Желающие могут сравнить с Тулузой 2001, Севесо 1976 или Бхопалом 1984.
Большая химия раздолбайства не прощает.

Ладно, это я что-то в сторону отполз.

Что нужно нашему воздухоплавающему киту, кроме размеров (очень-очень больших) и субкритического ядерного реактора?
неврой
Толстая лёгкая шкура ему нужна. Даже скорее не шкура, а экзоскелет. Несущий.
Соответственно каркасно-расчалочная красявость отпадает.

Формуем сэндвич-панели из полиимидов или подобных материалов.
Это в нашем мире цена у них зверская, в основном ввиду малых объёмов выпуска.
Просто нигде кроме космоса, атомной энергетики, авиации и скважинной геофизики эти шикарные полимеры у нас не нужны.

Мне приходилось иметь дело с плёнкой Kapton - этакий рыжий скотч, которому разогретый до 350°C паяльник пофиг.
И аналогичный советский ИМИД я тоже знаю.

Можно использовать полиуретан вроде нашего СКУ ПФЛ–100М, у него плотность моменьше, но и термостойкость тоже, что уменьшает диапазон термической балансировки дирижаблика.

Посмотрим, что у нас получается:
Толщина панели 2-3 метра. Типичный размер и форма - шестиугольник со стороной/радиусом 4 метра.
В оконечностях несколько по другому, нос и корму вообще лучше делать из сплошной максимально лёгкой пены.
Площадь бортовой панели 41,57 м², подъёмная сила при наполнении водородом, среднем объёме ячейки 1 дм³ и толщине стенки 10 мк у нас будет для полиуретана 91- 137кг, для полиимида 70-105 кг.
Так.
А что у нас выйдет с аммиаком?
Ага: полиуретан 19,5-29 кг, полиимид 14,6-22 кг подъёмной.

Не шибко жирно, но если заполнять аммиаком только внешние ячейки, а внутренние водородом?
Опять же можно толщину стенок внутренних ячеек сделать меньше, а объём больше.
Полиимид пустить на внутренние слои (относительно оси корабля), а внешние сделать из полиуретана.

Панель наращиваем на полотнище стеклоткани плотностью 110+10г/м² (в нашем мире "стеклоткань авиационная  марки А-1 ГОСТ 8481-75") - это будет 5 кг. Плюс металлизация 0,05 мм алюминия - ещё 6 кг примерно.
И закладные детали для крепления панели к соседкам и пространственному набору - ещё килограммов 20-25.
Совсем без скелета не обойтись, поскольку нам надо к чему-то монтировать машинерию, жилые и грузовые отсеки, посты управления, вооружение и прочее, прочее, прочее ради чего, собственно, и строится корабль.
Лучше обшивку делать двухслойной, вперекрышку, но не обязательно.

"А как же такую дурынду твои поморы изготовят, да не одну?!" спросит читатель-скептик.
Ну что ж., и про это расскажу. Следующим постом.
адептус механикус

Дирижабли Весны. Обшивка и скелет.

Одна из основных проблем почти любого производства - стремление получить максимум прибыли при минимуме расходов.
Идея вроде здравая, но когда начинают резать жизненно важные расходы, скотинка отбрасывает копытца.
А уж мысль о том, что нужно сначала сделать оснастку, приспособления и даже специальные станки для выполнения максимально трудоёмких операций - это для жлоба ересь жутчайшая.

Ладно. Нургл с ними со всеми.

Немного вернёмся в прошлое.
Заклёп-машинка, США, 1928 год. Заряжаем проволоку, подводим искричество, воздух и она без всяких компьютеров шьёт обшивку к набору. Под картинкой ссыль на рассказ про цельнометаллический дирижабль.


Продолжим про Весну.
Вот пример существующей технологии, которая позволяет обойтись без стада "трудолюбивых мигрантов", толпы болванчиков в костюмчиках с галстучками и прочих буллшит-джобберов. Вот ещё и ещё.
Взлетит? В нашем мире вряд ли.
Потому как требует высокой квалификации персонала и понимания этим персоналом сути технологических процессов.
Не для тупых, в общем.
[Печатаем несущие панели обшивки.]
᛫ Строим в скальных или крепких осадочных породах полости для установки 3D-эффекторов.
Немцы в первой половине сороковых годов прошлого века смогли даже без ядерных зарядов.
Кому очень интересно - гуглите "подземные заводы 3 рейха" (без кавычек:))

3D-эффектор - универсальный станок, управляемый компьютером. Сменные рабочие органы с высокой точностью позиционирования в пространстве (и иногда с дополнительными степенями свободы) - гидрорезак, плазмотрон, лазер, механическая фреза, пескоструй, лазер, пластоплюйка... - в общем, что нужно в данный момент, то и ставим.

᛫ Стенки пол и потолок герметизируем полимерной пеной и металлизированной плёнкой.
Монтируем трубы подачи газов и сырья.

᛫ Единственная прецизионная операция:
Выставляем по стенкам рейки с линейками лазерных светодиодов и фотодиодов. Юстируем всё это хозяйство.
Теперь наш эффектор сможет точно позиционировать рабочий инструмент, поверяя время от времени сам себя по пространственной сетке лучей.

᛫ Первым делом эффектор заливает поле под матрицу для панели достаточно пористым материалом (не обязательно, но можно и так), чтоб заранее вмонтированные трубки могли присосать к матрице самую внешнюю поболочку, если таковая будет использоваться, а также подачей газа или жидкости отделить от матрицы готовую панель.

᛫ Затем режущая головка выбирает в плите точную форму.

᛫ Формируем плиту.
Заполнение ячеек происходит самым простым способом - рабочая камера просто заполняется нужным газом вся.
Крепёж встраивается в панель в процессе формовки.

᛫ Камера продувается воздухом и тележка-транспортёр утаскивает готовую секцию в сборочный эллинг.

Сколько камер нам потребуется?
Берём самый распространённый кораблик, типа "прислуга за всё". Грузы и людей возить, искать убежища Хозяев, гонять по болотам бандюков-жабоедов, патрулировать побережье и т.д, и т.п.
Основные транспортно-боевые дирижабли поморов мира ЯВ "Белуха"
Обводы: модифицированный профиль Gottingen 776, симметричен относительно миделя на 50%, от 10 до 60,
что нам даёт немножко сэкономить на одинаковых деталях обшивки.
Этакая кадушка, к которой присобачены нос и хвост.
Обшивка однослойная, толщина 3 метра.
ДхШхВ - 526х156,6х156,6 (метров), относительное удлинение 3,36.
Мидель-пояс получается 71 плита.
Носовой щит из пены диаметром около 23м, толщиной 6,3 м
Хвост из 10 усечённых конических секций общей длиной около 30 м, толщиной по 3 м и диаметром от 24 м и до ~4 м (основание завершающего конуса), по окружности в примыкающих участках корпуса уляжется 11 плит
Вдоль борта, за вычетом оконечностей, у нас укладывается примерно 83 плитки, но с учётом уменьшения размеров к оконечностям берём 90.

Точно считать нет особого желания, в конце концов это фантастика, а не НИОКР.
Применив бриллиантовое правило 3П (пол-палец-потолок) получим, что обшивка у нас состоит из 3100-3300 элементов.

Если не таскать туда-сюда матрицы, то с запасом нам потребуется 60 рабочих камер со станками.
Не так уж и много.
Немцы во время ВМВ покруче городили.
Объём газовых отсеков 4 900 000 м³ основной и 420 000 м³ хвостовая оконечность, итого 5 320 000 м³, что нам даёт чистую грузоподъёмность на уровне моря с водородом около 6400 тонн, с аммиаком 2850 тонн.
Не забываем, что обшивка у нас создаёт дополнительную подъёмную силу, а не висит мёртвым грузом.
Даже 10 кг подъёмной силы каждой плитки нам дадут более 30 тонн на уровне моря.
Внушительная толщина и жёсткость пеноплит позволяют максимально облегчить внутренний скелет корабля, а применение прецизионных эффекторов делают возможным использование как геодезического диагонального набора, так и дифференцированного традиционного, по заветам японского корабела Юдзуру Хирага.

От этого уже можно танцевать дальше, к следующей части.

Просто для крастоты и оживляжа, фильм на английском про R101: