Перспективы воздухоплавания: Дирижабли будущего

насколько (со скрЫпом) вспоминаю процентное соотношение расходов авиаперевозчика, доля гсм составляла достаточно высоко: порядка 35-40%. Всякие административные- 5-15% (постоянные), страховки, амортизации, мейтейнэнс, з/п персоналу и экипажам,... как распределяются - не помню. А в конспекты лезть, или щелкать куркулятором над финотчетностью произвольно взятого перевозчика попросту лень.

Всего 40%?! Тогда дело совсем швах - у дирижабля в самом лучшем случае выгода процентов 5... Хотя у него, возможно, структура цены тонно-километра другая будет, но если доля горючки больше - то это даже не в его пользу.

Срок перевозки сравним с самолетом, учитывая доставку 'от склада до склада'. Ну, может побольше раза в два - это непринципиально, все равно заметно быстрее чем по ЖД или кораблем. Минус, да, большой срок окупаемости - т.е. конструкция дирижабля дорогая по сравнению с топливом. Вероятно, тут выход - строить экспресс-дирижабли, с более высокой скоростью и расходом топлива, но более быстрые. Или наоборот, ОЧЕНЬ здоровые, но с мизерным расходом, расчитанные лет на 100 эксплуатации .

Из теории турбовинтового двигателя явствует что его экономичность повышается при увеличении скорости полёта так как повышается за счёт скоростного напора общая степень сжатия, а при увеличении высоты, так как увеличивается за счёт уменьшения внешней температуры, степень подогрева ТВД и его степень сжатия.

Если скорость невелика, ТВД требует мощного компрессора. То есть ТВД для дирижбля очень сильно отличается от ТВД для самолёта. Компрессор увеличит массу, так и не доведя удельный расход до приемлимых значений.

Что касается Д-27 - его наименьший расход на высоте 11 км со скоростью 0,7 Мах. И точка. С точки зрения теории ТВД 11 км как раз самые благоприятные условия для ТВД. А так как дирижабль не летает ни на 11 км, ни со скоростю 0,7 Мах, то ТВД на нём будут расходовать намного больше топлива, чем дизель и это сведёт на нет все его преимущества. Совершенно очевидно.

Других рассчётов, г-н Fakir я лично не видел. Внятных по крайней мере. Человек ясно сказал - Ан-12 съест при одинаковой дальности и нагрузке в 1,5 раза меньше чем дирижбль. Я это опроверг, что вам ещё нужно?

И потом, я же говорил насколько удельный расход реально больше чем общий эксплуатационный. И приводил пример DB-602. Реально мои цифры вообще значительно завышены по дирижаблям.

H.K.> Из теории турбовинтового двигателя явствует что его экономичность повышается при увеличении скорости полёта так как повышается за счёт скоростного напора общая степень сжатия, а при увеличении высоты, так как увеличивается за счёт уменьшения внешней температуры, степень подогрева ТВД и его степень сжатия.

И особенно этот эффект проявляется у вертолетных ТвТРД в режиме висения


Ник

H.K.> Из теории турбовинтового двигателя явствует что его экономичность повышается при увеличении скорости полёта так как повышается за счёт скоростного напора общая степень сжатия, а при увеличении высоты, так как увеличивается за счёт уменьшения внешней температуры, степень подогрева ТВД и его степень сжатия.
?!
ИМХО, это бред... бо с высотой куда быстрее падает давление (экспонента), чем температура (почти линейно).
Очевидно же, что на высоте при той же скорости потребуется более мощный компрессор. Разве это не очевидно?

H.K.> Если скорость невелика, ТВД требует мощного компрессора. То есть ТВД для дирижбля очень сильно отличается от ТВД для самолёта. Компрессор увеличит массу, так и не доведя удельный расход до приемлимых значений.
?!
Ну так и высота у дирижабля тоже невелика. И какой требуется скоростной напор, чтобы компенсировать падение давления при подъеме с "дирижабельных" высот до 11км?

H.K.> Что касается Д-27 - его наименьший расход на высоте 11 км со скоростью 0,7 Мах. И точка.
А можно спросить, почему Вы так решили?

H.K.> С точки зрения теории ТВД 11 км как раз самые благоприятные условия для ТВД.
Или что-то сегодня не то со мной, или с этой "теорией".

кстати - стоимость реактивного движка и
дизеля отличаются на порядок ...
далее -стоимость обслуживания напрямую
зависит от степени сложности аппарата
и нагрузок на него ...
т.е. у дирижабы и движки могут быть
дешевле ,и обслуживание ...

Генератор дирижаблей для юных дирижаблестроителей!
Данный Exel-овский файл генерирует приблизительные параметры дирижаблей в зависимости от введенной ДЛИННЫ.
Дирижабли построены по комбинированной полумонококовой схеме. Такая схема в которой силовые нагрузки от масс – груза, оборудования, тяги двигателей, массы самой конструкции воспринимаются пространственным силовым набором, а аэродинамические нагрузки – жесткой оболочкой, является на сегодня самой рациональной.
Силовой набор дирижабля - двухслойная с раскосами сетчатая сферическая структура. «Узлы и соединительные стержни формируют пространство, заключенное межу ними, — зону. Зоны могут быть в виде тетраэдра, гекосаэдра (куба), октаэдра, додекаэдра, икосаэдра (треугольника) и т.д. Их форма может обеспечивать или не обеспечивать жесткость стержневой системы, например, тетраэдр, октаэдр, икосаэдр являются жесткими.
Стержневые элементы — из круглых труб диаметром 60…120 мм, t = 4…8 мм. Наружная сферическая поверхность формируется стержнями из круглых или прямоугольных труб, внутренняя поверхность купола и раскосы — из круглых труб. Трубчатые элементы стыкуются с помощью узлового соединения на болтах из нержавеющей стали класса А2. Болты работают как двухсрезные. По принятой схеме в узел приходит максимум 9 стержней, всего же такой узел может состыковать 12 стержней. Диаметры труб соответствуют расчетным усилиям. Еще одно хорошее свойство структур — возможность изменения материала в соответствии с изменением усилий в элементах. Так, для оптимизации всей конструкции нижняя, наиболее нагруженная часть сделана из коррозионно-стойкой стали НС-5Т, хотя для этой цели подходят и обычные — Ст. 20 или 09Г2С. Но по соотношению цена-качество лучший вариант — высокопрочная азотистая сталь НС-5Т, которая имеет высокие прочностные параметры: R = 491 МПа, ударная вязкость KCV = 98 Дж/м2. Верхняя часть структуры выполнена из коррозионно-стойких легких алюминиевых сплавов 1915Т или АДЗЗТ1, узловые элементы — из стали НС-5Т или ЗОХГСА. Большинство стержневых элементов выполнены из труб длиной менее 3,3 м. Стержни под большие сжимающие нагрузки и длиной более 3,3 м — из двух труб с заполнением пространства между ними сотовым заполнителем из номекса или алюминиевой фольги АМГ-2н.»
«Структурная оболочка имеет большой ресурс прочности, надежности и живучести Живучесть конструкции очень высока, благодаря замечательному свойству перераспределять нагрузку при выходе из строя некоторых стержней.»
Оболочка дирижабля выполнена из четырехслойного стеклопластика, — крепится саморезами к прямоугольным или круглым трубам верхнего пояса. Крепеж (болты, гайки, шайбы) — из нержавеющей стали класса А2, в узлах с большими усилиями — из высокопрочных болтов и гаек.
Изнутри конструкция ограждена от баллонов с газом мягким геотекстилем
Баллоны с газом (семнадцать баллонов) выполнены из металлизированной (железом, серебром) майларовой пленки (27грамм/м²). Внутри каждого баллона, кроме крайних и среднего, находиться баллонет, выполненный точно так же, как и баллон, емкостью в 75% от емкости баллона.
Наддув баллонетов (до 0,5атм) осуществляется отбором воздуха от двигателей(либо специальным вентилятором)
Запас несущего газа находиться в композитных баллонах под давлением 400атм. Водяной балласт и топливо – в мягких флекситанках.
В качестве двигателей приняты турбовентиляторные Д-27. при их числе менее единицы – вертолетные Т7-117.
Монтаж. Монтаж структуры похож на сборку конструктора для взрослых. Согласно монтажной схеме, стержневые элементы и узлы с помощью крепежа и гаечных ключей собираются в пространственную структуру. Монтаж производится снизу вверх поярусно.
Сборку структуры на открытой площадке можно производить с помощью передвижных самоходных подмостей ПВС-12 (луноход), верхнюю часть собирать на отм. 0,00 и, подняв с помощью крана на проектную отметку, домонтировать переходные стержневые элементы с уже собранной частью.
Возможны также другие варианты монтажа.
В расчете не учтены массы трубопроводов, электропроводки, пассажирских кабин, погрузочного оборудования и т.д.
Масса нагрузки равна максимальной подъемной силе минус массе конструкции и балласта и включает в себя и топливо и кабины экипажа и проч. оборудование. Максимальная длинна дирижабля 750 м, минимальная 200м – при других размерах недейственен расчет конструкции.

Прочность конструкции дирижабля рассчитана из того, что лежащий на земле дирижабль полностью лишенный несущего газа не менее 100 лет должен выполнять роль здания

Ник

.не цепляет файл наказание за разгильдяйство - так и не сподобился Роме денег дать ...
кудЫ его кидать то?

Ник

Пока - крайний результат:

1. Длина дирижабля, м       750,00
2. Диаметр миделя, м         130,43
3. Объем корпуса, м3  6924956,43
4. Подъемная сила макс.т.        6232,46 (газ тех.гелий 90% объема)
5. Грузоподъемность т     3000,00
6. Удлинение корпуса       5,75
7. Коэффициент полноты   0,69
8. S поверхности, м2   212365,33
9. S миделя , м2            13362,19
10. Сопротивление  Н  1002164,46 при V=50м/сек
11. Мощность макс. кВт       50108,22 при V=50м/сек
12. кол-во ТвТРД Д-27    5,01
13. Масса конструкции:     
14. силового набора ,т       361,02
15. Оболочки ,т            212,36
16. Баллонов , т            97,47 (включая подбой геотекстилем и баллонеты)
17. Дивгателей, т                  8,26
18. балласта, т            311,62
19. Итого:     990,7529749
20. Масса нагрузки, т 5241,71

Ник

Т.е. 990 тонн сухой массы, как 5 Боингов 747? Ну, по деньгам - от 500 мегабаксов до миллиарда.

Вопрос ребром - сколько стоит заброс этих 3 кТ куда-нибудь в поселок на шельфе Северного Ледовитого?

Кстати, массу топлива можно смело не считать - оно распределено по каркасу и сосредоточенной нагрузки тоже не создает, более того, используется для балансировки аппарата.

Татарин>> ИМХО, это бред... бо с высотой куда быстрее падает давление (экспонента), чем температура (почти линейно).Очевидно же, что на высоте при той же скорости потребуется более мощный компрессор. Разве это не очевидно?

ИМХО...

Объясняю для всех раз и навсегда. Открываем книгу П.К Казанджана, Л.П Алексеева, А. Н Говорова "Теория реактивных двигателей"

И внимательно читаем главу "Характеристики турбовинтового двигателя":

"Физически падение удельного расхода топлива т. е улучшение экономичности двигателя с увеличением скорости полёта, объясняется возрастанием обдщей степени сжатия двигателя за счёт скоростного напора".

Это первое.

Второе и самое главное:

"Что же касается изменения удельного расхода топлива и мощности двигателя с изменением высоты полёта, то оно объясняется следующим образом. С увеличением высоты полёта (при условии постоянства скорости полёта) удельный расход топлива уменьшается за счёт одновременного увеличения степени сжатия и степени подогрева в двигателе. Вызвано это тем, что с увеличением высоты полёта до 11 км уменьшается температура окружающего воздуха и, следовательно увеличивается степень сжатия и и степень подогрева. Очевидно, что удельный расход топлива будет уменьшаться только до 11 км."

Сухая правда, из теории реактивных двигателей. Читайте книги, господа!

Татарин>> А можно спросить, почему Вы так решили?

Так решил не я а создатели двигателя. Вот вам характеристики двигателя приведённые на сайте завода "Мотор Сiч":




Что вам ещё нужно?

Татарин>> Или что-то сегодня не то со мной, или с этой "теорией".

Угу! Не ваш день. Бывает...

Wyvern-2>> И особенно этот эффект проявляется у вертолетных ТвТРД в режиме висения

И особенно впечатляет экономичность вертолётов...

да, но вертолет на винте висит, а дирижопель винтом дует. У 750-м тушки удельная тяговооруженность должна быть на 200 км/ч 18.7 кг на м2, притом что при массе 6кТ этих метров у него 13350, т.е. на один м2 приходится 440 кг массы. Т.е. тяговооруженность на уровне приблизительно 0.041. Это эквивалент 'аэродинамического качества' для этой скорости. Ну-ка, назовите мне самолет с АК = 24?

Вообще, наиболее близким аналогом двигателей дирижабля являются пропеллерные ТРД конвертоплана Osprey. Вот их тяговую эффективность на вертолетном режиме можно брать за основу для расчета.

hcube> Т.е. 990 тонн сухой массы, как 5 Боингов 747? Ну, по деньгам - от 500 мегабаксов до миллиарда.

Глупость
Тонна смешанной металлической конструкции- материал+монтаж - $4k
метр квадратный четырехслойного стеклопластика - материал и изготовление, без монтажа - $50-55

Вот и посчитай.

Ник

Wyvern-2>>> И особенно этот эффект проявляется у вертолетных ТвТРД в режиме висения
H.K.> И особенно впечатляет экономичность вертолётов...

А это тут причем?

Хорошо - уболтал! Считаем экономичность турбовентилятора(на высоте 2км и скорости 40м\сек) равной дизелю

Ник

Если 170 грамм Д-27 у земли = 156 граммам дизеля, я - Петер Штрассер.

H.K.> Если 170 грамм Д-27 у земли = 156 граммам дизеля, я - Петер Штрассер.

Оч.может быть Я тебя теперь только так и буду называть Повышение расхода на МАКСИМАЛЬНОМ режиме вызванно не только и не столько высотой и скоростью ты забыл, что там мощность более, чем в ДВА раза больше?
В паспортах дизелей указанны МИНИМАЛЬНЫЕ расходы на оптимальных оборотах. А на максимале у тех дизелей за 200гр\л.с./час зашкалит.

Ник

Такой пример - стоимость ТВРД Лотарёв Д-18Т - 4 миллиона долларов.

Первый вопрос: Сколько будет стоить Д-27?
Второй вопрос: Сколько будет стоить обслуживание Д-27?
Третий вопрос: Как быть с конденсационной установкой, без которой расход балласта рельными мерами, а не фантастикой, можно компенсировать только выпуском дорогостоящего газа?
Четвёртый вопрос: Сколько будет стоить дизель?
Пятый вопрос: Сколько будет стоить обслуживание дизеля?
Шестой вопрос: нас колько (а не исключено и "во сколько") эти параметры для Д-27 будут больше чем для дизеля.
И седьмой вопрос: Что из всего этого следует?

Желаю успеха!

H.K.> Первый вопрос: Сколько будет стоить Д-27?
не будет - а стоит $3М

H.K.> Второй вопрос: Сколько будет стоить обслуживание Д-27?
Как там написанно?
Основные достоинства двигателя:

высокая экономичность
надежность и безотказность
низкая трудоемкость обслуживания
непрерывный контроль комплекса параметров по алгоритмам, оценивающим техническое состояние двигателя и вентилятора


H.K.> Третий вопрос: Как быть с конденсационной установкой, без которой расход балласта рельными мерами, а не фантастикой, можно компенсировать только выпуском дорогостоящего газа?
Херня это всё - методА 20х годов. Капризная и ненадежная. Основная система регулировки плавучести - воздушный балласт.

H.K.> Четвёртый вопрос:
H.K.> Пятый вопрос:
H.K.> Шестой вопрос:
H.K.> И седьмой вопрос:
Чувствуется некая уверенность так вот она не совсем правильная - достаточно (мысленно) сравнить переборку кривошипно-шатунного или газораспределительного механизма дизеля и замену блока в модульной ГТД

H.K.> Желаю успеха!
Спасибо

Ник

Wyvern-2>> Как там написанно?
Wyvern-2>> Основные достоинства двигателя:

Wyvern-2>> высокая экономичность
Wyvern-2>> надежность и безотказность
Wyvern-2>> низкая трудоемкость обслуживания
Wyvern-2>> непрерывный контроль комплекса параметров по алгоритмам, оценивающим техническое состояние двигателя и вентилятора

Ага! Низкая среди ему подобных ТВРД. О дизелях не сказано ни слова.

Wyvern-2>> Чувствуется некая уверенность так вот она не совсем правильная - достаточно (мысленно) сравнить переборку кривошипно-шатунного или газораспределительного механизма дизеля и замену блока в модульной ГТД

Угу! А ещё сравнить стоимость этого блока со стоимостью деталей для кривошипно-шатунного механизма. КШМ, допустим, я перебирал, своими собственными руками ещё будучи школьником. А вот заменить блок в модульной ГТД я не смогу...

Wyvern-2>> Херня это всё - методА 20х годов. Капризная и ненадежная. Основная система регулировки плавучести - воздушный балласт.

Во всяком случае эта как ты изволил выразиться "херня" успешно эксплуатировалась и прекрасно справлялась с поставленными задачами. А вот дирижаблей с воздушным балластом размеров "Акрона", "Мэкона" и уж тем более "Граф Цеппелин-2" я чего-то не встречал.

Вопрос ребром - сколько стоит заброс этих 3 кТ куда-нибудь в поселок на шельфе Северного Ледовитого?

 

Сумма с шестью нулями, в рублях.

Гелий будет прoсaчивaться дaже через сaнтиметрoвую стaльную брoню, причем круглые сутки. Плoщaдь дирижaбля oгрoмнaя, сooтветственнo oн пoстoяннo будет есть неxилые деньги.

hcube> Срок перевозки сравним с самолетом, учитывая доставку 'от склада до склада'.

Да ну? Курим федекс и прочие тнт с упс, да хотя бы Волгу-Днепр с ее 747-ми - как насчет доставить дирижаблем контейнер из Новосибирска в Москву назавтра? А еще лучше из Лондона в Сидней. Сколько будет дирижабль даже на 200 км/ч туда пилить? Сколько нужно будет смен экипажей держать и платить им з/п в том числе.

И сколько? Крейсерская скорость дирижабля - 200 км/ч - в 4.5 раза меньше таковой у самолета. Но в самолет надо контейнеры еще загрузить, потом там контейнеры специфичные - нужна перегрузка. А так дирижопель просто с заводского двора контейнер забирает - и на задний двор склада сгружает.

Сколько будет пилить... так, Москва-Сидней (т.е. через весь шарик) - 14500 км, 25 часов полета B-747. Дирижабль на крейсерской скорости 150 км/ч сделает это растояние за 4 дня - как я и говорил. Если не жалеть горючки - то за 3 дня, возможно. Корабль - самый минимум за две недели, а скорее за месяц. Кстати, ПН B-747 на такой дистанции будет довольно фиговая. Тонн 70-80, не больше.

По поводу экипажа - тоннокилометр на дирижабле обслуживается МЕНЬШИМ экипажем. Так, наш дирижопель по сложности конструкции сравним с парой B-747. Но груза он берет не 300 тонн (и даже не 300*4.5 = 1350 тонн, учитывая более быстрый грузооборот на самолете), а 3 килотонны. Вас же не удивляет, что на океанских контейнеровозах экипаж - 20 человек, на 100 кТ груза?