Мусорный пакет против летающего презерватива

Кстати, к вопросу о разных воздушных шариках. Вспомнил пару задачек из школьной физики, касавшихся полета стратостатов. Разумеется, описывать их тут я не буду – так как каждая формула снижает количество читателей вдвое. Я лучше попробую сформулировать мысль в стиле “все вокруг пидоры, а я – д’Артаньян”. Пидорами будут назначены запускатели гелиевых шариков в стратосферу.

Почему все без исключения гелиевые шарики лопаются на высоте 30-40 километров, а продолжительность их полета – не более пары часов? Дело в том, что “запускатели” накрепко завязывают шарик. Что же происходит дальше? Смотрим на верхнюю полоску “гомикса”.

stratosphere

При подъеме шарика снижается атмосферное давление. На шарик снаружи ничего не давит и находящийся внутри газ может расширяться, раздувая при этом оболочку. Чем выше поднимается завязанный веревочкой гелиевый шарик, тем больше его раздувает (на высоте 25 километров объем шарика увеличивается примерно в 30-40 раз) – и, наконец, происходит бабах – просто оболочка из латекса становится слишком тонкой.

А что будет, если немного гелия стравить в мусорный пакет – то есть негерметичный аэростат, оболочка которого сообщается с атмосферой? Гелий, будучи легче воздуха, скопится в верхней части оболочки и точно так же будет создавать подъемную силу. При подъеме гелий будет увеличиваться в объеме, но при этом будет не раздувать пакет, а вытеснять из него воздух. Наконец, на большой высоте, когда гелий займет весь объем оболочки, он “перетечет” через край, подъемная сила уменьшится и аэростат перестанет подниматься.

Что же дальше? Предположим, что мы запустили мусорный пакет с гелием в солнечный день. При этом пакет хорошо разогрелся, теплый гелий занял большой объем, а затем солнце зашло, пакет остыл, а гелий уменьшился в объеме. В пакет “затечет” воздух, подъемная сила уменьшится, и шар начнет опускаться. Если за ночь он не достигнет земли – то выглянувшее утром солнце снова разогреет оболочку, опять возникнет подъемная сила и шар сможет подняться обратно.

stratosphere2

В общем, по продолжительности полета мусорный пакет уделывает завязанный веревочкой шарик буквально “одной левой”. А что с высотой и грузоподъемностью?

Высота подъема такого аэростата полностью определяется его конструкцией, точнее – соотношением объема легкого газа, закачанного на земле, и полного объема оболочки. Предельная высота – это та, на которой газ, расширяясь, займет весь объем оболочки и начнет “вытекать” в атмосферу. Если “поднимать” 120-литровый мешок одним литром гелия, то “безопасно” расширение газа в 120 раз – то есть давление на высоте должно составлять 1/120 от “наземного”. Это соответствует высоте в 40 километров.

А что с грузоподъемностью? К сожалению, ничего хорошего. “Грузоподъемность” литра гелия при нормальных условиях, то есть на поверхности Земли – всего 1 грамм, так что мусорный мешок из предыдущего примера просто не взлетит. Весит он, если изготовлен из самого легкого и тонкого полиэтилена (6 микрон), примерно 15-20 грамм – то есть надо закачивать 20 литров газа. Это дает запас “по расширению” в 6 раз, что соответствует максимальной высоте полета чуть больше 10 километров – и безо всякой полезной нагрузки!

Конечно, “стратостат”, летающий более-менее продолжительное время с приличной нагрузкой сделать можно. Будем отталкиваться, например, от стоимости баллона гелия. Десятилитровый баллон гелия под давлением 140 атмосфер – это 1400 литров в нормальных условиях, в московских фирмах, торгующих оборудованием “для шариков”, он стоит 5000 рублей (3500 баллон и 1500 заправка). Предположим, что мешок объемом 120 литров весит 20 грамм (вместе со скотчем, которым мешки связаны вместе), а необходимая полезная нагрузка – 200 грамм. Итого, мы можем присовокупить к полезной нагрузке оболочку из 600 мусорных мешков – общий ее объем составит 72 000 литров. В такой оболочке гелий может расшириться в 50 раз – в общем, высота в 30-35 километров оказывается вполне доступной, а главное, в отличие от латексных шариков, вся эта конструкция может находиться там довольно продолжительное время.

5 комментариев

  1. Creator пишет:

    что соответствует максимальной высоте полета чуть больше 10 тысяч километров
    МЕТРОВ!

  2. DI HALT пишет:

    Расчетную грузоподьемность гелия уменьшай вдвое. Т.к. в балонах его бодяжат просто пиздец как.

  3. Валерий пишет:

    См. http://www.youtube.com/watch?v=UtfbU7NdqgY Это больше о космическом аэростате, чем о космическом лифте

  4. Валерий пишет:

    Согласно материалам из Википедии — свободной энциклопедии: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D1%8D%D1%80%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82

    Рекорд высоты для беспилотного шара составляет 53,0 км (173882 футов). Шар был запущен JAXA 25 мая 2002 года из префектуры Ивате, Япония. Это самая большая высота, когда-либо достигнутая средством передвижения в атмосфере. Только ракеты, ракетные самолеты и баллистические снаряды могут лететь выше.

    Почему все без исключения гелиевые шарики лопаются на высоте 30-40 километров? Дело в том, что “запускатели” накрепко завязывают шарик. Что же происходит дальше? При подъеме шарика снижается атмосферное давление. На шарик снаружи ничего не давит и находящийся внутри газ может расширяться, раздувая при этом оболочку. Чем выше поднимается завязанный веревочкой гелиевый шарик, тем больше его раздувает (на высоте 25 километров объем шарика увеличивается примерно в 30-40 раз) – и, наконец, происходит разрушение оболочки – просто оболочка из латекса становится слишком тонкой.
    К сожалению, как альтернатива этому используется только лишь негерметичный аэростат, оболочка которого сообщается с атмосферой? Гелий, будучи легче воздуха, в этом случае скопится в верхней части оболочки и точно так же будет создавать подъемную силу. Хотя при этом все исходят из того, что гелий-то не обладает собственными несущими свойствами. При подъеме гелий просто будет увеличиваться в объеме и, соответственно, увеличивать объем, имеющий меньшую плотность, чем у окружающего воздуха. При этом пакет не будет раздуваться. Из него будет просто вытесняться воздух. Наконец, на большой высоте, когда гелий займет весь объем оболочки, он “перетечет” через край, подъемная сила уменьшится и аэростат перестанет подниматься.
    Что же дальше? Предположим, что мы запустили мусорный пакет с гелием в солнечный день. При этом пакет хорошо разогрелся, теплый гелий занял большой объем, а затем солнце зашло, пакет остыл, а гелий уменьшился в объеме. В пакет “затечет” воздух, подъемная сила уменьшится, и шар начнет опускаться, но это уже другая тема.
    В общем, по продолжительности полета мусорный пакет уделывает завязанный веревочкой шарик буквально “одной левой”. А что с высотой и грузоподъемностью?
    Высота подъема такого аэростата полностью определяется его конструкцией, точнее – соотношением объема легкого газа, закачанного на земле, и полного объема оболочки. Предельная высота – это та, на которой газ, расширяясь, займет весь объем оболочки и начнет “вытекать” в атмосферу. Если “поднимать” 120-литровый мешок одним литром гелия, то “безопасно” расширение газа в 120 раз – то есть давление на высоте должно составлять 1/120 от “наземного”. Это соответствует высоте в 40 километров.
    А что с грузоподъемностью? Эта также другая тема, тем более реальность уже становятся даже НАНОнагрузка (полезная).
    Тем не менее, оценим ее. “Грузоподъемность” литра гелия при нормальных условиях, то есть на поверхности Земли – всего 1 грамм, так что мусорный мешок из предыдущего примера просто не взлетит. Весит он, если изготовлен из самого легкого и тонкого полиэтилена (6 микрон), примерно 15-20 грамм – то есть надо закачивать 20 литров газа. Это дает запас “по расширению” в 6 раз, что соответствует максимальной высоте полета чуть больше 10 километров – и безо всякой полезной нагрузки!
    Конечно, “стратостат”, летающий более-менее продолжительное время с приличной нагрузкой сделать можно. Будем отталкиваться, например, от стоимости баллона гелия. Десятилитровый баллон гелия под давлением 140 атмосфер – это 1400 литров в нормальных условиях, в московских фирмах, торгующих оборудованием “для шариков”, он стоит 5000 рублей (3500 баллон и 1500 заправка). Предположим, что мешок объемом 120 литров весит 20 грамм (вместе со скотчем, которым мешки связаны вместе), а необходимая полезная нагрузка – 200 грамм. Итого, мы можем присовокупить к полезной нагрузке оболочку из 600 мусорных мешков – общий ее объем составит 72 000 литров. В такой оболочке гелий может расшириться в 50 раз – в общем, высота в 30-35 километров оказывается вполне доступной, а главное, в отличие от латексных шариков, вся эта конструкция может находиться там довольно продолжительное время.
    КАКОЙ ЖЕ ИЗ ВСЕГО ЭТОГО ВЫВОД?
    ОКАЗЫВАЕТСЯ, ОЧЕНЬ ПРОСТОЙ!
    Но, прежде, обратимся к опыту подводников, которые сумели осуществить как раз то, что позволяет и нам надеяться на то, что с уже имеющимися материалами вполне можно создать именно космический беспилотный шар.
    Создание крупногабаритного обитаемого подводного аппарата типа с прочным корпусом, составленным из полых тороидальных оболочек позволяет увеличить глубину погружения такого подводного средства в 6 раз по сравнению с предельной глубиной погружения обычного цилиндрического прочного корпуса той же массы.

    См.: http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/Ptekh/2011_2/113-127.pdf

    А т.к. в данном случае речь идет (в случае использования замкнутых гелиевых шариков) о превышении точно в таких же условиях, как и у подводных средств, внутреннего давления над внешним, а более разрушительного внешнего давления над внутренним, то можно смело утверждать, что при использовании и гелиевым шариком конструкции оболочки из множества «тороидальных элементов» можно было бы увеличить и ту же 25-километровую высоту подъема такого сложного шарика раз в шесть. Т.е. речь идет о реальности достижения в таком варианте уже 150-километровой, космической высоты.
    Конечно же, не всё так просто с изготовлением такого рода оболочек, тем более, что создатели воздухоплавательной техники просто панически боятся перепада давления, не отдавая себе отчета, в частности, в том, что, например, в так называемых аккумуляторах водорода микронные толщины оболочек выдерживают давление в несколько тысяч атмосфер…
    Поэтому-то к перепаду давления надо относиться хотя бы так, как относятся к нему те же подводники. Что же касается конкретно предлагаемого варианта изготовления конструкции оболочки чрезвычайно малыми толщинами (действительно, очень осложняющими работу с такого рода оболочками тех же гелиевых шаров), то к нему следует отнести как всего лишь к принципиально новому подходу при решении проблемы достижения рекордной высоты подъема. Тем более, что уже есть и вполне приемлемые варианты изготовления подобных оболочек, т.е. уже космических шаров или аэростатов.
    СООТВЕТСТВЕННО, ПРИГЛАШАЮТСЯ К СОТРУДНИЧЕСТВУ ВСЕ ЖЕЛАЮЩИЕ ПРИНЯТЬ У ЧАСТИ В СОЗДАНИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНО ПРОСТОГО И ДЕШЕВОГО КОСМИЧЕСКОГО ШАРА ИЛИ АЭРОСТАТА…

    Справки по тел.: +7_903 770 0990, E-mail: vaakinin@yandex.ru