[vsevolodson]

Кстати, очевидно, что основой каркаса конструкции должны быть такие материалы как вектран или арамид (кевлар). Они не очень сильно различаются по плотности (1,4-1,44) и прочности (2,5-3,5 ГПа).

Можно разделить тор на 8/12/16/24/32 цилиндрических сегментов, чтобы было проще подсчитать...

[Xan]

Schrödinger

доступность и достаток - это и есть 'как'

[смотрит в перевёрнутый бинокль]

vsevolodson

Вы это товарищам из НАСА говорите, что прикидывали идею стэнфордского тора, ага?

У меня нет времени ковыряться в их сайте.
Моя оценка массы этой конструкции = три миллиона тонн, а не сто тысяч.
Разница заметная?
Привет верующим в НАСА!!!

vsevolodson

очевидно, что основой каркаса конструкции должны быть такие материалы как вектран или арамид

Ага, ага!
И углеволокно!!!
Его на кометах - как грязи!!!

[vsevolodson]

Xan

Моя оценка массы этой конструкции = три миллиона тонн, а не сто тысяч. Разница заметная?

Вы считали дюраль и давление 100КПа заместо 50-80.
Разницы при отсутствии силы тяжести - нету, хоть сто тысяч тонн, хоть миллион. Масса конструкции имеет значение только при перелёте, что раз в тыщу лет. Но там - немного другая история.

Xan

Ага, ага! И углеволокно!!! Его на кометах - как грязи!!!

А это вообще к чему?

Добавлено спустя 2 часа 23 минуты:

Конструкция тороидального бублика должна быть каркасная, а не цельная. Во-первых. А во-вторых, материалами должны быть полимеры и силикатная керамика. Керамика армируется этим самым вектраном либо кевларом. Плюс герметизирующая плёнка снаружи. Возможно лучше делать несколько таких слоёв.

Так что, Xan, ваш топорный рассчёт "цельнометаллического дирижабля" - не годится совершенно. Вечером может быть попробую обсчитать. Времени не хватает.

Xan

Обычно принимаемый запас прочности для зданий - 5 раз, для самолётов 10 раз. Космическая станция - это что? Мне кажется, самолёт.

По ссылкам на оригинальные рассчёты НАСА вы можете прочесть, что они почему-то в качестве запаса прочности берут величину 1,5, а не 5-10 раз. Однако у них техника летает получше при этом почему-то.

[Xan]

vsevolodson

А это вообще к чему?

Посмотрел на потолок, а там на полке у меня бобины с угленитками стоят. Совершенно случайно!
Прочностью 4.275 ГPa.

vsevolodson

Времени не хватает.

Нисколько в этом не сомневаюсь!!!

vsevolodson

в качестве запаса прочности берут величину 1,5

Ну, я взял прочность дюраля 160 МРа. Это для лонжерона лопасти вертолёта.

[vsevolodson]

Бублик радиусами R=750м, r=250м поделил на 12 цилиндров (сегментов).
Каждый цилиндр имеет длину от 259 до 518 м (так как торцы скошены), радиус тот же - 250м).
При средней толщине стенки силовой конструкции 1 см и давлении газа 0,7 бар получил следующие напряжения: 0,875 ГПа - поперечное и 1,75 ГПа - продольное.
При средней плотности материала конструкции 2т на кубометр масса конструкции - 146000 тонн. "Вертикальная" нагрузка (т.е. нагрузка на "дно") составляет q~8,25 тонн на метр (с учётом меньшего значения искусственной гравитации и её уменьшения по "высоте").

http://works.tarefer.ru/82/100275/index.html

[Svrgh]

vsevolodson

находится в 40-100 раз дальше от Солнца, чем Земля - кол-во солнечной энергии в поясе Койпера незначительно и использовать её не удастстя (т.е. темно и холодно) - так как темно и холодно,

vsevolodson

Бублик радиусами R=750м, r=250м поделил на 12 цилиндров (сегментов).

Вы что тут, космическую тюрьму будущего проектируете? Космический централ- сектора и зоны,....темно и холодно...брр

А где гулять?

[vsevolodson]

по кругу длиной 6,2 км хватить погулять?

[Xan]

Распрямляем тор в цилиндр длиной 3.14 * 1500 метров и диаметром 500.
Эта труба имеет поверхность:

3.14 * 1500 * 3.14 * 500 = 7400000 м2

Мотаем силовую оболочку карбоновыми нитками под оптимальным углом.
Прочность ниток делим на запас прочности и умножаем на косинус угла:

4.275 / 1.5 * 0.894 = 2.548 ГПа

Это проектная прочность стенки из ниток.
Отношение толщины стенки к радиусу трубы должно быть равно отношению давления к прочности:

x / 250 = 0.07 МПа / 2.548 ГПа
x = 250 * 0.07 / 2548 = 0.00687 метра

Умножаем толщину на плотность материала и получаем поверхностную плотность:

y = 0.00687 * 1770 = 12.16 кг/м2

Умножаем площадь на поверхностную плотность:

m = 7400000 * 12.16 = 90000000 кг = 90 тысяч тонн

По той цене, по которой нитки сейчас продают, это получится 6350 мегабаксов.
Так как цена любого продукта это зарплата + налоги, то легко увидеть, что на производство ниток требуется порядка 50000 человеколет, 1000 человекожизней.
3 миллиона тонн алюминия (проката) стоят более 10000 мегабаксов. Даже если съэкономить на прочности, всё равно сравнимо с нитками.

Получается, что только в изготовлении материала будут участвовать десятки тысяч человек в течение нескольких лет.
Всё равно как участвовать: или стоять непосредственно у печей, или делать роботов, которые потом будут стоять у печей.

И это чтоб потом там счастливо жило 20 человек.

Хи-хи!!!

[vsevolodson]

Время пребывания на одной и той же планетозимали я оценивал - порядка тысяч лет. За это время можно построить новый обитаемый отсек. Но, в любом случае, спасибо за пример расчёта. Теперь посмотрим, как можно сие дело упростить.

[Xan]

vsevolodson

Время пребывания на одной и той же планетозимали я оценивал - порядка тысяч лет.

1. Сколько процентов людей живут в зданиях, построенных сто и более лет назад?
2. Насколько изменилась техника всего за сто лет?
3. Насколько изменились интересы людей за сто лет?
Тысяча лет — какой-то совершенно нереальный срок для планирования. Разве что генетически изменить людей, чтоб они застыли и не развивались.

vsevolodson

Но, в любом случае, спасибо за пример расчёта.

По насавским ссылкам формулы несколько другие, результаты могут отличаться, но не принципиально, возможно, на десяток процентов.
Но их сто тысяч тонн — это, получается, совсем на пределе, с самым прочным материалом, на пределе прочности и надёжности.

[vsevolodson]

Xan

1. Сколько процентов людей живут в зданиях, построенных сто и более лет назад?

Здания подвержены разрушающему действию земной гравитации, сейсмическим кол****иям, а также разрушающему действию атмосферы и воды. И несмотря на это у нас есть хорошо сохранившиеся постройки возрастом несколько тысяч лет. Поэтому в качестве предела срока обитаемого отсека я взял время порядка нескольких тысяч лет, считая что больше - не проживёт ни одна конструкция, даже с учётом постоянного ремонта.

Xan

2. Насколько изменилась техника всего за сто лет?

А вот это спекуляции. В небольших обществах вряд ли что изменится и за 1000 лет. Хотя новые технологии и наработки возникнут неизбежно, как только колония за пределами Земли будет создана.

Xan

По насавским ссылкам формулы несколько другие, результаты могут отличаться, но не принципиально, возможно, на десяток процентов. Но их сто тысяч тонн — это, получается, совсем на пределе, с самым прочным материалом, на пределе прочности и надёжности.

Я же говорил - с учётом того, что колония - это не космический корабль (толкать никуда не надо), а также того, что гравитации почти совсем нет, получаем, что масса обитаемого отсека не важна. Пусть будет мегатонна, пусть бублик будет строить проще и легче. Для целей перелёта между планетозималями обитаемый отсек может быть совсем тонкостенный - он используется как бак для водорода для ядрёных двигателей наподобие РД-0410. Затем, после перелёта, по мере заселения отсека он упрочнаяется дополнительным слоем каркаса и керамики. И не надо целиком делать из углеволокна.

Кстати, я тут подумал - вместо тора с дыркой в центре лучше эдакое "колесо с диском", т.е. никакого провала внутрь в центре нет. Фигура описывается всё теми же тороидальными радиусами (н/п r=R=500м). Заменяя дырку в центре на две поверхности круглой формы (R=500м, расстояние между стенками = 1000м) можно сэкономить на бесполезной площади, убрав в "долине" обитаемого отсека "потолок".

По моим соображениям колония выглядит как 2-хкилометровое "колесо обозрения", а собственно вращающийся обитаемый отсек служит также заодно и радиатором и массивной газовой турбиной.

[vsevolodson]

Xan

Получается, что только в изготовлении материала будут участвовать десятки тысяч человек в течение нескольких лет. Всё равно как участвовать: или стоять непосредственно у печей, или делать роботов, которые потом будут стоять у печей. И это чтоб потом там счастливо жило 20 человек. Хи-хи!!!

Что приходит на ум... Не стоит пытаться при развёртывании колонии сразу замахиваться на прекрасную горную долину, так как на это понадобятся тысячи лет работы. Заместо этого - расширять колонию строительством небольших тороидально-дисковых (без дырки) отсеков. К примеру, начать с размера R=40 r=40м (затраты зависят от размера кубически, поэтому это будет примерно в 2000 раз проще/дешевле/быстрее, чем в рассчётах Xana).

Не прекрасная горная долина, но уже хотя бы какой-то овражек с ручейком

Каждый новый обитаемый отсек позволяет увеличивать популяцию людей, а значит, каждый следующий обитаемый отсек может быть бОльшего размера.


PS
Или ещё один вариант - навешивать на общую ось вращения множество небольших "гандол" - обитаемых отсеков. Изначально должно быть хотя бы 3-4 "кабинки", на расстоянии порядка сотен метров от точки крепления. Вероятно, такая схема будет похожа опять же на гигантское колесо обозрения.

[Svrgh]

vsevolodson,природа делает так: совершенно разные типы животных соседствуют в одних и тех же условиях: Жираф и гепард к примеру в саваннах Африки а также какие нибудь лемминги.

точно так же, нельзя унифицировать тип и внешний вид космических искусственных сооружений.
Я считаю строить надо так: надувать в космосе пластичные и быстроотвердевающие мыльные пузыри огромных размеров из спец-эпоксидных смол. это очень недорого - под небольшим давлением будет достигнута сферическая форма, эпоксидка схватится и будет амортизировать под микроударами частиц космической пыли.

Внутри надуть еще пузырь и засеять газоном. В центре сферы повесить яркую лампу и выключать на ночь свет.

Шарики-сферы соединить меж дусобой гибкими тоннельными переходами длиной по 20 км чтобы со стороны, в целом это всё выглядело в форме гигантской молекулы алмаза или еще чего нибудь устойчивого.
это супер-проект!!! я уже вижу крутящийся обитаемый тетраэдроидный сферический обьект. из ста сфер

да, пузырь внутри сферы вращается независимо - пространство между ними заполнено низкотрениевым инертным гелием

[vsevolodson]

Прочности плёночек, Svrgh, боюсь не хватит, чтобы удержать тяжесть газонов с жирафами и гепардами. А ещё гелий очень дорог. Скапливается только в гравиямах (вроде Юпитера и тп, оттуда надо ещё доставать). Утекает через любые микроскопические щели со свистом и радостью.

[vsevolodson]

Xan

Мотаем силовую оболочку карбоновыми нитками под оптимальным углом.

Xan

3 миллиона тонн алюминия (проката) стоят более 10000 мегабаксов. Даже если съэкономить на прочности, всё равно сравнимо с нитками.

Кстати, вместо углеволокна лучше кремнезёмное стекловолокно. Оно на порядки дешевле и проще в изготовлении, а в прочности почти совсем не уступает углеволокну. Плотность лишь ненамного выше - 2,5 тонн на кубометр. Если делать композитный материал из силикатной керамики и силикатного стекловолокна, то получаем что для строительства используется лишь обычные каменюки, которых в Солнечной Системе девать уже некуда.

Xan

И это чтоб потом там счастливо жило 20 человек.

Во-первых не 20, а от 20 до 30 человек. Вы забываете о том, что это элементарная единица колонии, своеобразная бригада/община/семья, где старейшие занимаются интенсивным обучением и воспитанием нарождающихся личинок, а остальные - собственно делами своей станции с обитаемым(и) отсеком/отсеками. 20-30 семей объединяются в эдакий клан общей численностью от 400 до 900 человек. Этот клан уже защищён от неизбежного вымирания вследствие генетического инбридинга и может распределять функции между отдельными группами - одна занимается наработкой дейтерия, другая - изготовлением строительных материалов и т.д. Далее, кланы могут объединяться в колонии-поселения численностью 8000-27000 человек (эквивалентно небольшому городку по количеству). Поселение - это уже верхняя граница. Большего количества народу минимальная планетозималь (порядка считанных километров в поперечнике) не сможет долгое время прокормить.

[Xan]

vsevolodson

Кстати, вместо углеволокна лучше кремнезёмное стекловолокно.

У стекла есть неприятная особенность -- в нём любят образовываться трещины. Особенно, если оно напряжено на разрыв.
Ну, если расчитывать на тысячи лет!!!

Xan

эквивалентно небольшому городку по количеству

[на автомате] Цыгане наркотой барыжить будут!

[vsevolodson]

Xan

У стекла есть неприятная особенность -- в нём любят образовываться трещины. Особенно, если оно напряжено на разрыв.

Трещины будут образовываться при предельном растяжении в 2,5-5,9 ГПа. Не намного меньше, чем у углеродного волокна.

[Alland]

Xan

Цыгане наркотой барыжить будут!

Не будут.Где-то там, в одном из отсеков, будет встроена печь № 5 имени Мартина Бормана.

[Xan]

vsevolodson

Трещины будут образовываться при предельном растяжении в 2,5-5,9 ГПа.

Не так.
Стекло склонно к раскристаллизации и образованию трещин "на ровном месте". Даже без напряжения.
Эта проблема, в частности, возникала/обсуждалась в применении к волоконно-оптической связи.
Разные стёкла проделывают это с самой разной скоростью.
Хотя, наверное, в стеклопластике, где множество волокон, это и несущественно.
Ну, если стекло варит специалист!

[vsevolodson]

Xan

Стекло склонно к раскристаллизации

Стекло - не кристалл. Это аморфное агрегатное состояние.