En hafif yaylar nelerdir?


13

Hava geçirmez bir membranı şişirmek için yeterince güçlü ve hafif bir yay olup olmadığını merak ediyorum, böylece Standart Sıcaklık ve Basınçta yüzüyor.

Örnek olarak, 10 cm'lik bir silindir 1 gram havanın hemen altında yer değiştirir, ancak silindirik bir yayın bu konfigürasyonda 162 kg atmosferik kuvvete karşı olması gerekir. 1 kg'dan daha hafif bir 162kg 10cm silindirik yay gibi bir şey var mı?

Ama bu sadece bir yay tasarımı. Daha genel olarak, hangi yay tasarımları en yüksek oranı / ağırlık oranını sağlar? Yay oranı ile yay kütlesi arasındaki mevcut pratik limitler nelerdir ve hangi malzemeleri kullanıyorsunuz?


Sorunuzu tam olarak anladığımdan emin değilim. Bir "10cm silindir" den ve ne kadar (hacim) havanın yer değiştirdiğinden bahsediyorsunuz, ancak tüm boyutlar verilmiyor. Ve bu 162kg nereden geliyor? Bir çizim ekleyebiliyorsanız çok yardımcı olacaktır.
Vladimir Cravero

Bence OP, bir zar üzerinde kuvvet uygulayan yay hakkında konuşuyor olabilir, bu nedenle yay-membran sisteminin hacmini arttırır ve tüm sistemi havada yüzecek kadar canlı hale getirir.
Mart Ho

@VladimirCravero: 10cm silindir 10cm çapında ve 10cm yüksekliğindedir. 162kg, tarif edilen sistemdeki tek sıkıştırılabilir boyutta olan silindirin üst ve alt yüzeylerinde standart barometrik basınç ~ 1.033 kg / cm2 yataktan gelir. MarchHo: kesinlikle doğru!
feetwet

1
Helyum gazının bu konuda oldukça etkili olduğu pek açık değil mi? Bunun dışında soruyu anlamıyorum. "Silindirin" hangi sert, ancak ağırlıksız malzemeden yapılmış?
Dave Tweed

2
Bu soruya, en azından bugün mühendislik açısından bir cevap var: Hayır. - Ama ayrıntılı bir soru nedenini açıklamalıdır. En yüksek k değerine sahip en hafif yay olan alt sorgu tamamdır.
John HK

Yanıtlar:


4

Sorunuzun yaylarla ilgili olduğunu biliyorum, ancak yayların istediğiniz uygulamanın cevabı olduğunu düşünmüyorum.

Bahsettiğiniz gibi, hava basıncından gelen içe doğru kuvvet çok büyüktür, bu yüzden sadece güçlü bir yaya ihtiyacınız yoktur, aynı zamanda lambri için hafif ve bu tür kuvvetleri alabilen bir malzemeye de ihtiyacınız vardır. Ek olarak, malzemenin içinden sızan havayı moleküler düzeyde boşaltmanız gerekir. Havadan daha hafif uçakların balonun içinde düşük yoğunluklu bir gaz kullanmasının iyi nedenleri vardır:

  1. Son derece güçlü ve hafif malzemelere gerek yoktur.
  2. İç ve dış arasında hiçbir basınç farkı yoktur (veya çok düşük) ve bu nedenle gazın kaçma veya atmosferin sızma eğilimi yoktur.

Vakum hava gemileri hakkındaki Wikipedia makalesini, özellikle de malzeme kısıtlamaları bölümünü okumak isteyebilirsiniz . Bu, elmastan yapılmış güçlü bir şekil (içi boş küre) kullanıldığında bile, baskıların, yüzdürmek için yeterince hafif olacak şekilde incelendiğinde yapının dayanamayacağı kadar büyük olduğunu kanıtlar.

Uçan Tekne

Bu ideal koşullarda mümkün olmadığı göz önüne alındığında, bir balonda bir yayın mümkün olmayacaktır. Bununla birlikte, Wikipedia makalesi, kürenin duvarı katı değilse, örneğin bir petek yapısından yapılmışsa, yine de mümkün olabileceği olasılığını açık bırakır.

Güncelleme: Görünüşe göre matematik teoride mümkün olduğunu göstermek için yapıldı , ancak başarılı bir şekilde uygulanmış olup olmadığı açık değildir.


Ortak yazarımla birlikte, peteğin bulunduğu bir sandviç kürenin matematiğini (sonlu eleman analizi) yaptım. Mevcut malzemelerle bir vakum balonu yapmak mümkündür. Lütfen Wikipedia makalesinde patent başvurumuzun referansına bakınız.
akhmeteli

@akhmeteli oh vay, bu çok güzel! Kendinizi matematiği ve sonuçlarınızın ne olduğunu belirtmek için "Kimsenin matematiği yapıp yapmadığına dair hiçbir fikrim yok" dediğim soruyu düzenler misiniz? Makaledeki yorumun hala geçerli olduğunu söyleyebildiğim kadarıyla ... mümkün olabilir ama henüz yapılmadı mı? Düzenlemenizin onaylanması gerekecek ve bunun için bir miktar destek alacaksınız. Oh, ve Engineering.SE'ye hoş geldiniz :)
jhabbott

Nazik sözlerin için teşekkür ederim. Yine de hiçbir şeyi düzenlemenin büyük bir hayranı değilim, ancak sorularınız varsa cevap vermeye çalışacağım.
ahhmeteli
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.