Fliegt ein Ballon auch mit Vakuum?

Heizenberch schrieb:Ich könnte mir vorstellen, dass man mit überhitztem Wasserstoff noch leichtere Ballons hinbekommen würde :D Würde ich aber nicht ausprobieren wollen.

Ich erinnere mich leider nur noch dunkel an das Thema. Wasser wurde damals aus verschiedenen Gründen gewählt.
- Leichte Verfügbarkeit
- sicher
- und vor allem die besondere Eigenschaften von Wasserdampf, die es ja auch zum Medium der thermischen Kraftwerke machen. Also Faktor 1:1000 Volumenerhöhung Wasser/Dampf. Und das bei gesättigtem Dampf. Bei überhitztem Dampf ist der Faktor noch viel höher.

Kurzum, wenn ich das Recht im Kopf habe ist überhitzter Wasserdampf wirklich leichter als heißer Wasserstoff. Bin mir aber leider nicht mehr sicher.

Heizenberch schrieb:Mir kam gerade der Gedanke, dass man solche Vakuumballons im All bauen könnte und diese dann oben auf der Atmosphäre in einer gewissen Höhe oben "aufschwimmen" lassen kann.

Ich glaube das Thema "Vakuumballon" kam das letzte Mal von Seiten eines Raumfahrtinstitutes für eine Marsmission auf.

nee, stimmt nicht. Wasserdampf ist doch schwerer, sagt jedenfalls die Wiki

Wikipedia: Heißdampfballon

http://www.cfd.tu-berlin.de/Lehre/thesis/abgeschlossen/sskutnik_auf.html (Archiv-Version vom 17.09.2021)

Das Projekt hieß HeiDAS

http://www.luftbau.tu-berlin.de/fileadmin/fg180/heidas/HeiDAS_UH_de.pdf (Archiv-Version vom 01.04.2011)

UffTaTa schrieb:nee, stimmt nicht. Wasserdampf ist doch schwerer

Das ergibt sich schon aus den vorangegangenen Posts. Wasserteilchen sind schwerer als Wasserstoffteilchen, so dass bei gleicher Temperatur ein bestimmtes Volumen an Wasserdampf zwingend schwerer sein muss als das selbe Volumen Wasserstoff.

Der nachteil an den "heißen Ballons" ist der Umstand, dass sie zusätzlich zu der Dichtheit auch noch beheizt und wärmeisoliert werden müssen. Dass überwiegt den Vorteil der geringeren Dichte bei weitem. Zumal in größeren Höhen die Temperaturdifferenz noch weiter steigt und damit er Aufwand, die innentemperatur zu halten.

kleinundgrün schrieb:Der nachteil an den "heißen Ballons" ist der Umstand, dass sie zusätzlich zu der Dichtheit auch noch beheizt und wärmeisoliert werden müssen. Dass überwiegt den Vorteil der geringeren Dichte bei weitem. Zumal in größeren Höhen die Temperaturdifferenz noch weiter steigt und damit er Aufwand, die innentemperatur zu halten.

lies mal die PDf der Uni Berlin.



Ich habe aber noch was gefunden:

Die Idee eines Vakuum-Luftschiffs ist keineswegs neu. Erstmalig wurde sie von dem italienischen Jesuiten und Mathematikprofessor Francesco Lana de Terzi (1631-1687) im Jahre 1670 propagiert, nach dessen Vorstellungen die Hülle aus sehr dünnem Kupferblech bestehen sollte. In den 1950er Jahren wurden Entwürfe vorgestellt, deren Erfinder glaubten, die erforderliche Stabilität großer Vakuum-Kugeln mit damals neuartigen Kunststoffen erreichen zu können. Dass die Idee eines solchen mit Vakuum-Kugeln arbeitenden Luftschiffes rein physikalisch nicht realisierbar ist, wies im Jahr 1710 Gottfried Wilhelm Leibniz nach, und bis heute ist ein solches auch nicht gebaut worden. Ein Nachbau von Lana de Terzis Erfindung wird im Smithsonian National Air and Space Museum in Washington (D.C.) und vom deutschen Lilienthal-Museum als Modell ausgestellt. Zum Konzept der Vakuum-Auftriebskörper existieren mindestens drei deutsche Patente [3] sowie weitere internationale Patente.

Und hier mal sehr "hübsch" ;-)
http://www.rusring.net/~levin/levin3d/dz.htm (Archiv-Version vom 31.05.2012)

Wieso muss es denn ein perfektes Vakuum sein? Es reicht doch bestimmt auch ein "FAST-Vakuum"

Also sucht man erst mal nur das heute bestmögliche reißfeste Material und kein Wunderstoff und verstärkt ihn genauso mit irgendwelchen Stützreifen wie hier im Bild hier oben, vielleicht aus Carbon? Und schon hätte man doch zumindest einen leichten Auftrieb, oder nicht?

Wenn nur das Prinzip funktioniert und das Ding überhaupt aufsteigt, hätte man bestimmt schon eine gute Alternative zum heute noch sündhaft teuren Helium! :)

bei einer massiven metallkugel kannst du zwar ein vakuum erzeugen, aber das gewicht der kugel übersteigt die tragfähigkeit des vakuums in der luft bei weitem ..

Was wäre wenn es ein aus Nanotubes erstelltes Ballon wäre? Macht es einen Unterschied?

Wurde sicher schon gesagt, ist ja ein alter Thread:

Vorausgesetzt, der Ballon, oder was auch immer, behält seine Form trotz Vakuum im Inneren und wiegt weniger als die Luft, welche er verdrängt, wird er Auftrieb haben.

Statischer Autrieb: Ein Körper hat Auftrieb (in Wasser, Luft oder sonstetwas), wenn er an Masse mehr verdrängt als er Eigenmasse besitzt.

Ashert001 schrieb:Es reicht doch bestimmt auch ein "FAST-Vakuum"

Klar. Wenn Du es schaffst, Dein "Fast-Vakuum" in einer Hülle zu erzeugen, die leicht genug ist und dennoch ausreichend stabil. Vermutlich ist so etwas sehr leicht auszurechnen.

Ein weiterer Nachteil Deiner Konstruktion ist die Haltbarkeit. In einem Heliumballon herrscht nur geringer Überdruck. Das Material der Hülle ist daher nur geringen permanenten Kräften ausgesetzt. Bei dem Vakuumballon ist das Material ununterbrochen einer hohen Belastung ausgesetzt. Eine Ermüdung ist daher wahrscheinlicher.

@Ashert001

Eine dünnwandige 1m³ Kugel wiegt vielleicht 1 Kilogramm.

Ja, dünnwandig. Wenn du da ein Vakuum reinbekommen möchtest, selbst wenn du ein bisschen Gas drin hast, wird das spaßig. Was für ein Material möchtest du denn benutzen?

Heizenberch schrieb:Ja, dünnwandig. Wenn du da ein Vakuum reinbekommen möchtest, selbst wenn du ein bisschen Gas drin hast, wird das spaßig. Was für ein Material möchtest du denn benutzen?

Man muss einfach nur das beste Material nehmen, das gegenwärtig verfügbar ist, daraus bauen wir dann den Ballon, allerdings einen mit einem inneren Gerüst, das am besten Haltbarkeit + Gewichtsersparnis kombiniert. Ich würde sagen normales Carbon, wie aus dem Fahrradsport.

Dann füllen wir den Ballon ganz normal mit Helium!

Und jetzt der Clou, wir saugen es wieder ab!
Allerdings nur bis zu dem Punkt, an dem weder die Hülle reist, noch der Carbonrahmen bricht!

Fertig ist unser "wirtschaftlicherer" Ballon, der zumindest allen anderen überlegen ist!

Wenn das Teilvakuum, nur etwas vom teuren Helium ersetzen kann, hat sich der ganze Aufwand doch schon gelohnt!

@Ashert001

Ashert001 schrieb:Man muss einfach nur das beste Material nehmen, das gegenwärtig verfügbar ist

Auch das beste gegenwärtig verfügbare Material ist viel zu schwer, als daß sich mit ihm ein solcher Vakuum-Ballon bauen ließe.

Es ist kein Vakuum-Ballon, es ist ein Helium-Teilvakuum Ballon!

Der erzeugte Unterdruck kann also bis auf das Gramm genau, auf die ganze Konstruktion abgestimmt werden. Die Carbonspeichen stützen dabei die Ballonaußenhaut von innen, bis knapp zu ihrer Belastungsgrenze.



Was sollte daran nicht funktionieren? :|

@Ashert001

Ashert001 schrieb:Es ist kein Vakuum-Ballon, es ist ein Helium-Teilvakuum Ballon!

Mit welchem Innendruck? Mache doch mal eine Überschlagsrechung, wieviel kg Luft er verdrängt, berechne das Maximalgewicht je m² Hüllenmaterial und nenne ein Material, welches diese Belastung verkraftet.

@Ashert001
Bei einem Heliumballon hast Du Null Aufwand für eine Stützkonstruktion. Sobald Du auch nur einen geringen Unterdruck hast, muss die Hülle schon versteift werden. Ob das jetzt durch Stützen oder sostwie geschieht, ist ja egal. Aber Du brauchst Material, das Du vorher nicht brauchtest und das muss zudem leichter sein, als die Menge an Helium, die Du abgepumpt hast.

Habs mal durchgerechnet…
Ein Kubikmeter Luft wiegt auf Meereshöhe rund 1.2 kg. Eine Kugel mit 1 Kubikmeter Inhalt hat einen Radius von 62 cm und eine Oberfläche von 48337 cm^2.
Die Kugel dürfte bei Normaldruck demnach nicht mehr wiegen als 1.2 kg und einem Gesamtdruck auf die Kugeloberfläche von 48337 kg standhalten. Viel Spass bei der Materialsuche. :D

Das klingt jetzt viel, aber die 1,2 kg Belastung auf jeden cm² der Hülle bleibt doch immer gleich oder?

Also besteht die Lösung ja vielleicht nur darin, den Ballon zu vergrößern, dann darf man auch die Hülle dicker machen ohne das das Gewicht zu sehr ins Gewicht fällt!

Na dann wirst du wiederum mehr Fläche abstützen müssen. Was wiederum mehr Gewicht bedeutet. Vergiss es.

@Ashert001
Die erzeugte Spannung skaliert bei konstanem Druck mit dem Radius
Also musst du deine Kugelwand immer dicker machen wenn du die Kugel grösser machst

Das klappt mit grösseren Kugeln auch nicht besser...

Gottfried Wilhelm Leibniz war nicht allwissend. Aber über die Option "nehmen wir doch einfach eine grössere Kugel "hat er sich schon gedanken gemacht bevor er öffetlich verkündet hat dass er es für unmöglich hält

Auf einer Kugel verteilen sich die Spannungen aus der Druckdifferenz zwischen Innenraum und Umgebung immer gleichmäßig, im Gegensatz zu etwa einem Würfel. Dadurch bleibt der Außendruck auf den einzelnen cm³ der Hülle auch immer gleich!

Vielleicht reicht ja schon dieser Kugelgasbehälter!

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und wenn nicht, machen wir ihn einfach größer, auf vielleicht 100 m Durchmesser, die einmal gewählte Wandstärke, hier vielleicht 3-5 cm kann doch immer gleich bleiben! Die reißt der Luftdruck doch nicht mehr!