>>34672
Гелий в атмосферном воздухе не связан химически и в идеальном случае энергия для его выделения не требуется. Реальные же энергозатраты целиком и полностью будут зависеть от используемого способа и КПД применяемого оборудования.

>>34676
Ты не прав. Гелий инертный газ, поляризуемость у него практически никакая, считаем, что энтальпийной компоненты действительно нет, но есть энтропийная, это и есть движущая сила смешения газов, образования растворов. Я не верю, что это не считали раньше. Самыми эффективными по КПД скорее всего являются мембранные системы, банально меньше всего частей. Да даже не гелия, меня гелий-аргонная смесь устроит. Но где найти цифры?

>>34677
В атмосферном воздухе так же имеет место механическое перемешивание, так что вполне вероятно, что некоторую часть гелия вполне можно выделить банальным отстаиванием. Кстати этот процесс происходит в атмосфере и часть гелия улетучивается в космос.

>>34682

>Кстати этот процесс происходит в атмосфере и часть гелия улетучивается в космос.

С этим соглашусь. Процент гелия в атмосфере — равновесный. Излишки, очевидно, действительно улетучиваются в космос.

Если вкратце, я подумал о том, что мешает сделать жесткокаркасный дирижабль на гелии, содержащий девайсы по отделению гелия из воздуха. Потери гелия — литр с метра поверхности в сутки, вот мне и интересна примерный эквивалент этого же но в джоулях, какой мощности нужна установка по обогащению, чтобы концентрация гелия в дирижабле была постоянной.

>>34693
Подойдем с другой стороны. Если считать что потери гелия литр с метра поверхности в сутки, площадь поверхности дирижабля пусть будет 100м^2 то в стуки понадобиться 100 литров гелия. Для того чтобы их получить нужно прогнать через установку порядка 100/0,00000073=136986301 литров воздуха, или прогонять 136986301/86400≈1585,4895949 литров в секунду. Допустим если площадь сечения трубы выхлопа насоса (скорее уже турбины) будет 1дм^2 то скорость выходной струи воздуха будет 1585м/с и ее тяга будет составлять 1,2047*1,585*1585≈3026Н. Чтобы при минимальной площади поверхности дирижабль имел максимальный объем, придадим ему форму сферы, радиус которой будет sqrt(100/4*3.14)≈8,86 метров, а объем соответственно 4/3*3,14*8,86^3≈2911м^3, подъемная сила будет составлять (1,2047-0,17847)*9,8*2911≈29276Н. Отношение 29276/3026≈9,67 практически как у хорошего самолета, получается что если поставить этот воздушный насос на самолет то он даже сможет летать. Зачем тогда заморачиваться с разделением газа и емкостью для гелия?

Кстати куда интересней выглядит идея сделать дирижабль жесткокорпусным и просто выкачать из него воздух.

>>34697
Да, это древняя идея, вакуумный дирижабль. Только недавно появились композиты и волокна, типа зайлона, которые имеют достаточные прочность и жесткость. Но цена у такого дирижабля будет космическая. С другой стороны, на нём можно чуть ли не в космос выходить.
>>34696
Охщи, да. Тогда другая идея. Двукамерный дирижабль, а ля термос. В основной камере гелий, он утекает в промежуток между камерами, из которого откачан воздух. Соответственно, давление там растёт насосами постоянно откачиваем гелий обратно в основную камеру.

>>34715

> достаточные прочность и жесткость

Совсем не обязательно откачивать весь воздух, достаточно откачать до того уровня, когда подъемная сила будет достаточной, но не самый дорогой материал еще будет держать давление. Кстати чисто гипотетически туда из воздуха сквозь обшивку легкие газы будут просачиваться куда быстрей, чем тяжелые, так что концентрация гелия и водорода там будет несколько выше, что еще больше облегчит дирижабль.

> В основной камере гелий, он утекает в промежуток между камерами, из которого откачан воздух.

Внешняя стенка должна быть ничуть не хуже чем у вакуумного дирижабля, если у нас уже есть такая стенка, то смысл во внутренней камере с гелием, которая только утяжелит конструкцию, отпадает.

>>34720
этот ваш вакуумный дирижабль на землю упадёт камнем при малейших неполадках. а при откачке вся эта система будет огромной и дорогой дурой, либо мало отличаться от вакуумной. вот было в популярной механике про гибридный дирижабль/воздушный шар, с прогревом от двигателей и для работы в северном полушарии, вот там была идея интересная(это для того кто у нас по дирижаблям всё фанатеет).

>>34723
При неполадках на землю падает не так уж и мало летательных аппаратов, но дирижабль сделает это не так уж и быстро, если его конечно не будут обстреливать ракетами. Олсо на этот случай можно переборки организовать, чтобы можно было летать и с дыркой в корпусе.

> при откачке вся эта система будет огромной и дорогой дурой, либо мало отличаться от вакуумной

Зато будет огромная экономия при эксплуатации.

>>34720

>Внешняя стенка должна быть ничуть не хуже чем у вакуумного дирижабля, если у нас уже есть такая стенка, то смысл во внутренней камере с гелием, которая только утяжелит конструкцию, отпадает.

У вакуумного есть рёбра жесткости внутри, по всему объему. Тут они нужны только в узком пространстве между внешней и внутренней оболочкой. Олсо безопасность выше, если "проткнуть" вакуумный, он шмякнется с треском за секунды.

>>34725

> У вакуумного есть рёбра жесткости внутри, по всему объему.

Не обязательно, зависит от того, насколько правильно просчитана форма и насколько хорош используемый материал.

> если "проткнуть" вакуумный, он шмякнется с треском за секунды

Зависит от того, чем и как проткнуть, и одна ли камера или нет. Через небольшое отверстие заполняться воздухом он будет очень долго, от современных же ракет ПВО даже гелиевый шмякнется с треском за несколько секунд. Чтобы такое предотвратить можно просто поделить его на несколько независимых отсеков, дабы разрушение оболочки одного отсека не приводило к вынужденной посадке.

>>34725
Олсо если и сделать внутреннею прослойку с пониженным давлением то в нее будет не только гелий просачиваться из внутренней оболочки но и воздух из внешней.

>>34724
ещё и твёрдые переборки. сколько-же всё это будет весить?

>>34734
Не обязательно твердые, можно и жесткий каркас с натянутым на него не твердым материалом.

Ну-ка бамп.

>>34723
Дирижабли любые в принципе устойчивостью к ветру не страдают. Их поэтому и перестали применять же. При чём тут вакуум?

>>38027

> Дирижабли любые в принципе устойчивостью к ветру не страдают.

От ветра они тоже не сильно страдают. Если высота достаточная то его в худшем случае отнесет на несколько километров.

> При чём тут вакуум?

Подъемная сила вакуумного дирижабля куда выше, чем даже водородного. Основная же проблема - необходимость в на порядок более прочном корпусе.

>>38041

>необходимость в на порядок более прочном корпусе.

И более тяжелом. И менее надёжном. И вообще есть гелий-водородная смесь 85/15 и наверняка можно и больше, если добавить гасителей радикалов. Вакуумные нужны и полезны (будут) там где критична высота. Например с вакуумного дирижабля на экваторе хорошо ракету запускать. Сколько топлива можно сэкономить.
Меня вот что последнее время беспокоит. У мягких дирижаблей есть сильная утечка гелия. Вышеозначеный литр с метра поверхности это для мягких. А если сделать допустим шар цельнометаллический с гелием ну я допускаю что гелий способен пролезть через стенку и в этом случае, но ведь давление-то внутри будет от этого падать. Оно должно компенсироваться насасыванием внутрь других атмосферных компонент, а они все по размерам значительно больше гелия и через металлическую стенку так просто не полезут. Что вообще мешает сделать внутри такого шара не 1 атм гелия, а 0,75 или 0,5 атм гелия? Во-первых в два раза меньше газа, во-вторых подъемная сила в 2 раза выше. И это не вакуум, сверхпрочные углеродные материалы не нужны.

>>42069
А теперь посчитай, сколько твой шар будет весить и во сколько раз больше нужно будет гелия, чтобы его поднять.

>>42070
Это да, но если гелий не утекает, это решает проблему >>34696. С увеличением размера тушки отношение подъёмная сила/масса обшивки растет очень так хорошо. Если такая конструкция решает проблему утечки гелия, то увеличение массы конструкции просто компенсируется размерами. А увеличение начальных вложений — снижением затрат на эксплуатацию.

>>42069
Ты забываешь о том, что атмосферный воздух будет просачиваться внутрь через оболочку, не говоря уже о всевозможные места стыков, клапаны и микротрещины. В случае вакуума проблему просто решает постоянно работающий маломощный насос, обороты которого будут регулировать давление внутри и тем самым высоту, в случае же наполнения гелием или гелиево-водородной смесью тебе снова понадобиться хитрое устройство для разделения газов.

>>42073

>атмосферный воздух будет просачиваться внутрь через оболочку, не говоря уже о всевозможные места стыков, клапаны и микротрещины.

Да, это проблема, но для вакуумного она актуальна даже в большей степени. Эпоха дирижаблестроения пришлась на время, когда робототехники как таковой ещё не было. Такого рода дирижабли требуют высокой точности подгонки деталей друг к другу на этапе производства, т.е. условно дирижабль составляется из большого количества одинаковых сегментов, каждый из которых делает запрограммированный на это станок, тут же на месте проверяет на герметичность и т.д. В идеале, стыки тоже могла бы обрабатывать машина, но это сложнее реализовать.

>просто решает постоянно работающий маломощный насос

С маломощным я бы поспорил. Я работал с вакуумной техникой, в частности газовыми масс-спектрометрами. Десятки толстенных болтов, медные прокладки на стыках, сталь стенок несколько сантиметров толщиной, постоянно работающие каскады из двух насосов и всё равно эта хрень травит. Прокладку плохо положил, болты неодинаково затянул, даже если всё идеально стоит выключить насосы и всё... и это какие-то литры. А тут речь о поверхностях и числе стыков на порядки большем! Там не маломощный насос, там турбина будет нужна. Чем глубже вакуум, тем сложнее его поддерживать. Даже при современной точности машинной сборки.

> случае же наполнения гелием или гелиево-водородной смесью тебе снова понадобиться хитрое устройство для разделения газов.

Да, от этого похоже никуда не уйти. Я думаю решением будет сделать двухкамерную стенку. Основной объем заполнить гелием, а промежуток между стенками наоборот тяжелым газом. Ну может даже просто азотом. Тогда утекающий гелий будет попадать в эту внешнюю камеру и там его будет на порядки больше чем в атмосфере. Тогда устройство обогащения будет не из атмосферы высасывать жалкий 0,01% а возвращать обратно убегающий гелий. Учитывая разницу масс газов он будет собираться наверху внешней камеры. С одной стороны дополнительная масса, с другой дополнительная жесткость. Стенки можно было бы делать из поликарбоната, но я не знаю как у него с газовой проницаемостью, по-моему он сам как мембрана. Надо будет бутылку из-под коки гелием надуть, закрыть, пробку заплавить. и взвешивать её каждый день на аналитических весах, благо есть возможность. Хорошая модель жесткокаркасного дирижабля на предмет утечки гелия.

>>42075

> С маломощным я бы поспорил.

Там не нужен такой чистый вакуум, там даже не нужен технический вакуум, достаточно просто удаления большей части воздуха, давление в 0,1 атмосферу уже создаст достаточно сильную подъемную силу, 90% от максимально возможной - не так уж и плохо, но в то же время такой вакуум не требует чудовищных затрат энергии на свое поддержание.

> Надо будет бутылку из-под коки гелием надуть, закрыть, пробку заплавить. и взвешивать её каждый день на аналитических весах, благо есть возможность. Хорошая модель жесткокаркасного дирижабля на предмет утечки гелия.

Мне будет интересно узнать о результатах.

Вы все наркоманы, гелий из воздуха можно получать сжижением. Возьмите воздух, охладите до (условно) 14К, уберите все жидкости (азот и кислород). Всё что осталось несжиженым- это гелий. Сколько энергии для охлаждения надо- считайте сами.

>>42197
Сжижение далеко не единственный способ из чисто теоретически возможных, и вполне возможно, что далеко не самый эффективный.

>>42197
Спасибо кэп, только вот на литр гелия таки образом будет несколько кубометров жидкого всего остального. Если это завод и есть куда сливать все эти газы, то пожалуйста, а если просто их выкидывать это очень неэффективно. Но ты подал мне идею, внутри основной камеры с гелием можно поставить штырь охлаждённый до -ххх °С и чистить камеру от просачивающихся внутрь посторонних тяжелых газов.
>>42076

> 90% от максимально возможной - не так уж и плохо, но в то же время такой вакуум не требует чудовищных затрат энергии на свое поддержание.
>A vacuum airship would be able to lift 1.292 (g/L) at sea level making it 16% more efficient than helium and 7% more efficient than hydrogen.

Из энкипедии. 90% и водород хорошо обеспечит.

>Мне будет интересно узнать о результатах.

Гелия в лабе не оказалось, на днях поеду в свой бывший ВУЗ попробую там утянуть. Либо, как вариант, проверить на водороде.

>>42388

> проверить на водороде

Думаю с водородом результат будет получен еще быстрее чем с гелием.

>>42389
Нашел вот такую штуку. Вдруг у кого есть доступ. Хотя коэффиценты там и так указаны в абстракте.
http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6TXW-4490FBY-M&_user=6595619&_coverDate=01%2F31%2F2002&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=search&_origin=search&_sort=d&_docanchor=&view=c&_acct=C000069571&_version=1&_urlVersion=0&_userid=6595619&md5=1d9455072fecaa1907b68ab37cbfde98&searchtype=a

>>42390
Перезалей куда-нибудь.

>>42392
Я неясно выразился, у меня самого не открывается. У института профиль не тот, нет подписки на этот журнал. Доступен только абстракт. Я лучше дома поищу более тщательно, скорее всего есть общедоступные данные.

>>42076
Оболочка должна будет работать на сжатие, а не на растяжение. Не есть гуд.

>>42427
Зависит от того, какую конструкцию она будет иметь. Можно например натянуть на жесткий каркас эластичную оболочку. Откачка из нее воздуха приведет к тому, что она будет вдавлена атмосферным давлением внутрь между ребрами каркаса, работая как раз таки на растяжение.

Внезапно нашел английский дискасс со своим же вопросом. Эта зараза будет диффундировать наружу при всех давлениях ниже парциального для гелия в атмосфере, т.е. исходя из объемной доли ~ 0,5×10−3 атм. http://www.newton.dep.anl.gov/askasci/chem07/chem07130.htm

>>42437
Но вот насколько быстро это будет происходить вопрос остается открытым.

>>42389

>Думаю с водородом результат будет получен еще быстрее чем с гелием.

Молекула водорода больше чем гелия. Такие дела. Пластиков непроницаемых для гелия судя по всему вообще нет в природе. Литературу по теме хер найдёшь, попадается разве что обсуждение материала для криогенных гелиевых танков. В мягком дирижаблесторении используется винил, полиэстер и нейлон в том числе в композициях. И в лучшем случае оно теряет 1-3% гелия в день. Даже при двухкамерной компоновке и активной рекуперации при таких потерях использование гелия в больших дирижаблях теряет всякий смысл(кроме безопасности) в сравнении с водородом. Дирижабль будет прямо-таки сочиться деньгами, будь он хоть мягкий, хоть жесткий, хоть полувакуумный, хоть двух, хоть трёхкамерный. Это печально. Но опыт я поставлю, если не найду гелий, то на водороде.

Бамп. Гелия не оказалось даже у массспектрометристов. Уболтал научного стрельнуть у ЯМРщиков. Воспользуюсь наверное пятилитровым пузырём из под пива. У него форма удачная. Думаю над методикой заполнения, научный верно заметил, что если делать методом вытеснения воды, то потом ее капли, испаряясь, будут компенсировать падение давления. Если заливать маслом, его на стенках останется очень много и плёнкой, изменится проницаемость. Можно окачать-заполнить-откачать-заполнить, тогда будет примесь воздуха. Ещё идеи?

>>43540
Методом вытеснения, но залить жидкостью, которая не смачивает сосуд, плохо испаряется в нормальных условиях и имеет большое поверхностное натяжение. На ум правда пока ничего не приходит.
Еще можно попробовать заполнить сосуд не водой а полиэтиленовым пакетом с водой, потом удалить все пузырьки и вытеснить пакет газом, используя ту же воду для контроля непопадания внутрь воздуха. Хотя конечно тоже не идеальный метод.
Еще можно попробовать комбинацию из предложенных тобой методов - заполнить методом вытеснения водой, потом откачать газ до такого уровня, чтобы остатки воды на стенках закипели и испарились, откачать и пар, потом заполнить еще раз. Только боюсь обычная пластиковая бутылка не выдержит таких издевательств над собой.

>>43547

>На ум правда пока ничего не приходит.

Научный уже предлагал ртутью, хех. 5 литров ртути... ммм!

>не водой а полиэтиленовым пакетом с водой, потом удалить все пузырьки и вытеснить пакет газом

Я думал надуть воздушный шарик внутри, можно и водной. Но выдуть оттуда все пузырьки так чтобы он заполнил все неровности выглядит непосильной задачей. Я много развлекался, выгоняя пузыри из-под плёнки протектора на экране одного девайса.

>Еще можно попробовать комбинацию из предложенных тобой методов

Тоже думал, неясен профит по сравнению с откачкой просто газа.

>боюсь обычная пластиковая бутылка не выдержит таких издевательств над собой

Поликарбонат — очень прочный пластик. Хотя на сжатие я думаю всё равно может поломаться на местах сгибов, так что откачивать бутылку действительно не самая лучшая идея. Я пока склоняюсь к последовательности: вытеснение воды — внести осушитель — вынуть осушитель — обновить газ — загерметизировать.

>>43548

> ртутью

Ртуть вроде как неплохо испаряется в нормальных условиях, иначе бы ее паров так не боялись бы.

> все пузырьки

Все и не нужно, достаточно самых крупных. Кроме того мелкие пузырьки прекрасно убираются пропусканием через них большого пузыря, правда это скорее способ скоротать свое время, чем полезная работа.

> обновить газ

Если газа много, то можно просто прокачать большое количество газа через бутылку.

>методом вытеснения воды, то потом ее капли, испаряясь, будут компенсировать падение давления

Не понял. Что произойдет и чем это плохо?

>>43550

>неплохо испаряется в нормальных условиях

При н.у. — 0,025 Па. При ст.у. (комнатная) — 0,16 Па. Просто это в 1000 раз выше ПДК.

>Если газа много, то можно просто прокачать большое количество газа через бутылку.

Думаю во что-то такое это и выльется. Либо растворю чего-нибудь в воде чтобы ухудшить смачивание. Соли например.
>>43552

>Не понял. Что произойдет и чем это плохо?

В теории, диффузия зависит от парциального давления гелия и бутылка должна из-за падения давления сморщиться и усохнуть. На практике капли воды испарят и создадут дополнительное парциальное давление пара воды внутри. На 5 литров там газа не будет, но эксперимент всё равно будет не чистый.

bnmp

Угу, совсем я закопался. Все никак до этого опыта руки не дойдут.

За что я люблю новерь. Тред всё еще жив. В общем, сегодня притащил воздушный шарик с гелием и надул 5л бутылку методом вытеснения воды. Чистота этого гелия вызывает сомнения, атмосферные газы просачиваются через оболочку шарика, но увы, пока так. Завтра взвешу ее на весах до второго знака.
Может позже куплю что-то вроде http://www.ebay.com/itm/Balloon-Time-Helium-50-Balloons-large-tank-/250883532093?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3a69d2e53d, если такое проходит таможню.

Прошел месяц. Бутылка сморщилсь, но вес уменьшился. Видимо я плохо высушил бутыль перед первым взвешиванием. Внутри остался солидный объем газа, гелий был прилично грязный, стало быть. Фейл...