最も軽いスプリングは何ですか?


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標準の温度と圧力で浮くように気密膜を膨張させるのに十分強くて十分に軽いバネがあるのだろうかと思います。

一例として、10cmのシリンダーは1グラムの空気のすぐ下で変位しますが、円筒状のバネはその構成では162kgの大気の力に対抗しなければなりません。重量が1グラム未満である162kgの10cm円柱ばねのようなものはありますか?

しかし、それは単なる春のデザインです。より一般的には、どのスプリング設計が最高の速度/重量比を提供しますか?ばね定数とばね質量の現在の実際的な制限は何ですか?また、どのような材料を使用しますか?


私はあなたの質問を完全に理解しているかどうかわかりません。「10cmのシリンダー」と、それがどれだけの(体積)空気を移動させるかについて話しますが、すべての寸法が示されているわけではありません。そして、その162kgはどこから来たのですか?図面を追加できるなら、それは大いに役立つはずです。
ウラジミールクラベロ

OPは、膜に力を加えるバネ(真空中)について話している可能性があるため、バネ膜システムの体積が増加し、システム全体が空中に浮くのに十分な浮力になります。
3月ホー

@VladimirCravero:10cmシリンダーは直径10cm、高さ10cmです。162kgは、記載されたシステムで唯一の圧縮可能な寸法であるシリンダーの上面と底面にかかる標準気圧〜1.033 kg / cm2から得られます。MarchHo:まさにその通りです!
フィートウェット

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これにはヘリウムガスがかなり効果的であることはかなり明白ではないでしょうか?それ以外は、私は質問を理解していません。あなたの「シリンダー」はどのような剛性で重量のない素材でできていますか?
デイブツイード

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少なくとも今日のエンジニアリングの観点からは、この質問に対する答えがあります。いいえ。最高のkで最も軽い春であるサブ質問は問題ありません。
ジョンHK

回答:


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私はあなたの質問がスプリングに関するものであることを知っていますが、スプリングがあなたの希望するアプリケーションに対する答えだとは思いません。

あなたが述べたように、空気圧からの内向きの力は非常に大きいので、強力なバネが必要なだけでなく、軽くてそのような力を受けることができるパネルの材料も必要です。さらに、分子レベルで材料を浸透する空気を排出する必要があります。空気より軽い航空機がバルーン内に低密度ガスを使用するのには、十分な理由があります。

  1. 非常に丈夫で軽い素材に対する要件はありません。
  2. 内側と外側の間に圧力差がない(または非常に低い)ため、ガスが漏れたり、大気が浸透したりする傾向はありません。

真空飛行船に関するウィキペディアの記事、特に材料の制約に関するセクションを読むことに興味があるかもしれません。これは、ダイヤモンドで作られた強い形状(中空球)を使用しても、圧力が大きすぎて構造体が薄くなって浮力が十分に軽くなるには耐えられないという証拠を示しています。

フライングボート

これらの理想的な条件では不可能であることを考えると、バルーン内のばねが可能になる可能性は低いようです。ただし、Wikipediaの記事では、球体の壁が中実でなかった場合、たとえばハニカム構造でできていた場合、まだ可能性が残っている可能性があります。

更新:理論的にはこれが可能であることを示すために数学が行われたようですが、それが正常に実装されたかどうかは明らかではありません。


共著者と一緒に、ハニカムのサンドイッチ球体の数学(有限要素解析)を行いました。現在入手可能な材料で真空バルーンを作成することは可能です。ウィキペディアの記事の特許出願への参照を参照してください。
akhmeteli

@akhmeteliああすごい、それはとてもクールです!私が「誰かが数学をやったかどうかわからない」と言った質問を編集して、数学をやったと自分自身を引用し、あなたの結論はどうだったのかを編集してください。記事内のコメントがまだ残っていると言えば... 可能かもしれませんが、まだ行われていませんか?編集を承認する必要があり、そのための担当者がいます。ああ、Engineering.SEへようこそ:)
ジャボット

優しい言葉をありがとう。私は何も編集するのが大好きではありませんが、質問があれば、答えようとします。
akhmeteli
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