roboforum.ru

=DeaD= писал(а):А что, если сделать аэростат-крыло?

Материалы нынче такое позволяют?

Можно конечно же, в самолётах же используют полости как топливные баки, залить туда вместо керосина гелий, но это уже будет ближе к гибриду аэростата с самолётом...

Добавлено спустя 2 минуты 4 секунды:

haste писал(а):Павел,

Это воздухоплавательный аппарат.
Что в нем роботизировать?

Он сам будет роботом, так как сей летательный аппарат беспилотный.

Myp писал(а):

PavelZ писал(а):Красная полость в середине пар, как аккумулятор солнечной энергии, в первую очередь, а небольшая подъёмная сила как бонус.

пар он же тяжёлый.
ибо пар это есть вода которая испарилась, это равноценно тому что возить с собой термос с горячей водой.
от того что вода превратилась в пар она меньше весить не станет.
да и чтобы пар был в оболочке его надо постоянно подогревать, иначе он остынет и превратится в воду.

получается надо греть пар чтобы он был паром и был горячим чтобы сохранять тепло.. какой-то странный алгоритм.

Это не совсем так. В газообразном состоянии вес молекулы H20 = 18, супротив 29(средний вес молекул воздуха), так что подъемная сила будет, но хилая. Но вот в воду его нельзя конденсировать, это сугубая правда.

Грубо говоря, это теплица, в форточку которой вставили турбину/поршни. Оно будет работать?

Привожу ссылку на статью по теме использования солнечного парогенератора: http://market.elec.ru/nomer/7/aeroenergy/
эта статья перепечатывалась по несколько раз на разных сайтах и возможно кто-нибудь её уже встречал.

По дирижаблям статья неплохая http://militera.lib.ru/tw/ionov_pp2/06.html для общего развития...

Так, что всё вполне работоспособно, да и задача в моём проекте стоит попроще добиться длительной автономности, а не вырабатывать электроэнергию.

Я правильно понимаю, планируемый режим работы аппарата - полеты много дней подряд? А за ночь не остынет ли аппарат до недопустимо низкой температуры, настолько что ему подъемной силы не хватит держаться? А если хватит ночью, то не унесет ли его в заоблачные дали от нагрева днем?

Вообще, я бы на твоем месте немного посчитал. Прикинул, сколько весит предполагаемая к применению пленка (г/м^2), сколько сетка, какие будут объемы твоих трех оболочек, какие площади поверхностей и соответственно какие массы. В каких пределах будет меняться внутренняя температура каждой области, в каких - наружная (от высоты и времени года и суток). Отсюда ты увидишь, начиная с какого объема эта конструкция вообще сможет оторваться от земли и какой потребуется объем для уверенного взлета и несения полезной нагрузки. Также сможешь понять, в каких пределах эта подъемная сила будет меняться и какие соответственно средства потребуются для ее компенсации - нужна ли будет какая-то терморегуляция этого шарика или хватит винтов вертикальной тяги (маловероятно, т.к. постоянная тяга - это серьезная мощность).

Потом еще надо прикинуть энергетический баланс данного девайса - откуда он вообще будет брать электричество? Что такое вообще упоминаемый парогенератор? Это паровая машина? От чего работает, можно поподробнее?

Сама идея возможно интересная, я сам ровно над тем же думаю временами - особенно после статей про Zephyr и аналоги, хочется понять - возможно аэростат более выгоден на роль "псевдоспутника" - долговременной атмосферной платформы? Но у меня мысль была немного в другом направлении - чисто водородный аэростат, без никаких там лишних полостей, энергия - классические кремниевые СБ, компенсация потерь водорода электролизом, вода - конденсат, конденсация принудительная эл-том Пельтье. Но сейчас пришла мысль, что можно вполне обойтись и без Пельтье - используя такую простую штуку, как "аккумулятор холода", т.е. замерзающую жидкость. Или обычный магазинный или что-то с другой температурой плавления, если надо. Ночью, или просто на высоте, он остывает и замерзает - а затем при спуске вниз или днем конденсирует на себе воду.

Что использовать для управления высотой - красивых идей пока нет. Что-то типа "плавательного пузыря", внутренний мешок, стягиваемый ремнем? Или вообще жесткий бак, в который накачивается микронасосом водород из основного пространства? Или регуляция температуры водорода, как у Ж.Верна? А может правда полость с парами какого-то вещества? Но там нестабильность выходит, при подъеме давление падает, вещество испаряется и вызывает дальнейший подъем... Можно конечно просто сделать аэростат с большей разностью давлений внутри/снаружи - тогда он сам выше какой-то высоты не поднимется, оболочка не даст водороду расширяться. Но давление увеличит диффузию водорода наружу, плюс потребует упрочнения оболочки.

Для размышления:

...Подъёмная сила должна регулироваться давлениями в полостях...

Для более полного понимания картины, познакомьтесь с компрессорами (хотя бы на примере аквариумного и автомобильного), и тем сколько они кушают ватт при большой разнице давления на входе и на выходе.

Также советую прикинуть вес компрессора.. там нехорошая зависимость, чем выше давления и объем прокачиваемого газа тем они массивнее...

Придется очень точно подходить к параметрам скорость набора/сброса высоты к размеру девайса
Может получится что пол дня работать пропеллерами выгоднее чем таскать на борту компрессорное оборудование


Можно для начала поэкспериментировать с каким то простым компрессором на шарике чтобы прикинуть возможности и пощупать тему..

Шарик к которому подсоединена трубка, также на шарике висит компрессор и клапана направления перекачки, работаем для безопасности с гелием, либо водородом но в хорошо проветриваемом помещении. Плюс для верности эксперимента если работаем с газом из баллона то давление на выходе должно быть приблизительно равно атмосферному, это можно сделать либо используя регулятор давления, либо что то вроде гибкого ресивера, из которого насос выкачивает газ, а вручную следим за тем чтобы ресивер не сдулся
На такой установке можно откатывать схему управления высотой..

.. можно использовать роторный компрессор, тогда реверс направления это смена направления вращения вала, но о его КПД vs Вес ничего сказать не могу.

Автомобильный компрессор у меня есть, тяжёленькая такая штука.

Как раз недавно такой тонометр разбирал, компрессор и датчик там весьма интересные.

Давление в полостях не будет слишком большим при отсутствии солнца, а при нагреве от солнечных лучей для его регулировки компрессор не потребуется оно будет избыточным и станет стравливаться в турбину клапаном. Единственные вопрос, какого давления можно достичь при гидролизе водорода и хватит ли его для наполнения центральной полости, при повышенном давлении пара в средней. Возможно здесь потребуется подкачивающий компрессор, чего не хотелось бы.

Самое тяжёлое из оборудования, это будет всё-таки генератор паротурбины, ходовые двигатели и конечно же аккумуляторы. Размеры и вес аккумуляторов можно уменьшить, если удастся добиться достаточной эффективности накопления и расходования энергии за счёт выработки водорода электролизом и обратного получения электричества (и тепла для средней полости) сжиганием водорода и выработки тока турбогенератором. Впрочем сильно уменьшать ёмкость аккумуляторов нельзя, чтоб аппарат смог совершить аварийную посадку при разгерметизации полостей.

Добавлено спустя 23 минуты 9 секунд:
На счёт экспериментов.

Первое, что надо будет сделать, это научится изготовлять вложенные полости, добиться герметичности соединения трубок подводящих (и отводящих) газы (и воду в среднюю полость). После этого можно будет пробовать подключать разные узлы и агрегаты, компонуя их между собой.

Для этой работы потребуется решить вопрос с приобретением металлизированной плёнки в достаточном для экспериментов количестве. Так же надо решить вопрос с примерными размерами аэростата, чтоб отрабатывать технологию изготовления оболочек в реальных размерах.

Автокомпрессор - плохой пример, потому как он на десяток атмосфер расчитан, вот и тяжелый. Здесь нужно что-то наподобие аквариумного компрессора (подозреваю, в автоматическом тонометре примерно такой же внутри, токо мощностью поменьше). Такие компрессоры - мембранного типа.

Электролиз водорода даст нормальное давление, с этим проблем не будет. Проблемы будут с КПД - у электролиза как такового меньше 50%, и из обратного преобразования тоже много не выжмешь, даже на топливных элементах, не говоря уже про сжигание.

Так, пока размышлял насчет возможных внутренних давлений - нашел бяку в паровой области. Вода имеет известную зависимость давления насыщенных паров от температуры. При комнатной температуре это, к примеру, всего 0.03 атм. При превышении этого давления вода конденсируется. Даже при 60 градусах это всего 0.2 атм. А получить выше 60 градусов от солнца уже сложнее, плюс не любая пленка это выдержит. Т.е. остальные 0.8 атм надо добивать воздухом. И что мы получаем? Мы спускаем эту 1 атм в турбину, на другой стороне у нас холодильник. Даже если охладить до +20 - останется 0.83 атм воздуха с паром в газообразном состоянии. Что делать с этой смесью? А ее надо закачать обратно в оболочку. Другой турбиной. Затратив 83% от энергии пара и воздуха, израсходованной на первой турбине - поскольку энергия это объем умноженный на разность давлений, разность давлений у нас одинаковая - 0.17 атм, просто с разным знаком, а объем 83% от исходного. Т.е. надо иметь связку из двух турбин или компрессоров с суммарным КПД не ниже 83%, а реально выше - мы ж еще и электричество хотим получать! ИМХО нереально.

Т.е. непрерывная генерация не светит. Чтоб была непрерывная - надо делать концентратор, систему ориентации и выделенный котел с температурой выше сотни. А так - проще солнечные батареи и аккум.

Вот цикловая генерация возможна - утром солнышко начинает светить, температура и давление подымается, турбина работает, заряжает аккум или делает водород, паровой отсек сдувается. А ночью температура падает и можно воздух накачать обратно без проблем. Про давления ниже атмосферы можно забыть, т.е. работаем просто от разности давлений в паровой и воздушной областях. Но это, если раз в сутки, грустно и мало - больше 0.1 атм разности не получится, это и так тонна на квадратный метр оболочки - разорвет. А даже если мы сдуем паровую область на 10 кубов с 0.1 атм - это 100 килоджоулей, т.е. чуть менее 30 ватт-часов, маленькая СБ мощностью ватт 5 эту энергию наберет за день.

В общем, чего-то мне не нравится паровая область в аэростате, она еще и неустойчивая будет до жути - небольшое снижение аэростата вызовет повышение давления, конденсацию воды, падение объема и дальнейшее снижение... Придется компенсировать системой управления плавучестью.

А система управления плавучестью тоже хрень еще та. Пусть у нас 20 кубов водорода (это порядка 20 кг подъемной силы всего). Для повышения плавучести скажем на 5% надо выработать еще куб водорода - это 4-5 квт*ч электричества, это реально много, за день может и наберется если пол-аэростата батареями обвесить. И аккум такой емкости, даже литий, весит килограммов 10... Т.е. про активное маневрирование с помощью сжигания водорода и электролиза можно забыть. Вот нагревом - пожалуй можно. Но считать надо.

Короче, не вижу я ни малейших плюсов в такой сложной схеме аэростата, с паром и воздухом - проще сделать чисто водородный, с пополнением потерь водорода электролизом росы и энергией от солнечных батарей. Оболочку делать нерастяжимой, давление в ней выбрать выше наружного атмосферного, чтобы аэростат сам висел на определенной высоте, определяемой его весом и внешним давлением.