Научное Обоснование - О'нил/Маккендри Looping River

Есть ли способ спроектировать речную систему в цилиндрической среде обитания в стиле О'Нила/Маккендри, которая бы пассивно питалась сама собой по бесконечной петле, от одного конца среды обитания к другому и обратно?

Перефразировано: является ли Эффект Кориолиса или другие врожденные свойства вращающейся среды обитания, отвечающие задаче циркуляции воды, подобно реке, по длине и ширине конструкции? (Если так, то я ожидаю в гору поток возможен в антиспиновых каналах.)

Река должна поток как это делает река – заставить воду стоять на месте нетрудно – без использования насосов. Предположим, что основные русла/каналы созданы и поддерживаются искусственно, что позволяет разветвляться и изменять глубину/ширину/и т. д. Система может использовать подземные каналы (вертикальные, боковые, наклонные), чтобы воспользоваться разницей давления между внутренней поверхностью и корпусом. Плотины, водохранилища, озера и т. д. могут сыграть свою роль.

#научно-обоснованная #инженерия #вода #мегаструктуры

Я считаю, что должен быть какой-то способ добиться этого, хотя для этого может потребоваться несколько цилиндров. Рассмотрим расположение четырех вращающихся цилиндров, например:

Вода во вращающемся цилиндре вверху диаграммы будет течь вниз по склону (слева направо). Когда он достигает самой нижней точки, он собирается в крайний правый резервуар, выступающий «под» первым цилиндром. Один раз за оборот дно резервуара открывается, когда оно находится прямо над центром соседнего цилиндра, центробежные силы вытесняют воду в соседний цилиндр, и процесс повторяется.

Хотя может показаться, что я предлагаю вечный двигатель, это не так. Требуемая энергия в конечном итоге будет получена за счет небольшого замедления вращения цилиндров.

Есть много возражений против этой конструкции по практическим соображениям, например, по пропусканию воды через вакуум. Однако основной принцип остается неизменным, и такие проблемы можно значительно свести к минимуму путем тщательного улучшения моей базовой идеи проверки концепции.

редактировать

отметка 2

Поток воды рассеивает энергию. На Земле эта энергия поставляется гравитационным полем и Солнцем.

Если в вашей системе нет подачи энергии в поток, вода рано или поздно остановится.

1. Ускорение Кориолиса
2. $$\mathbf{a}_c=-2\mathbf{\Omega}\times\mathbf{v}$$

где $\mathbf{\Omega}$ — вектор угловой скорости цилиндра, а $\mathbf{v}$ — вектор скорости реки. $\mathbf{\Omega}$ — вдоль оси вращения цилиндра. Давайте рассмотрим два случая:

$\mathbf{v}$ параллелен $\mathbf{\Omega}$. Здесь $\mathbf{a}_c=\mathbf{0}$, поскольку векторное произведение двух параллельных векторов равно нулю.

Внутри цилиндра, а не в крышках, сила Кориолиса не будет оказывать никакого «горизонтального» воздействия на течение рек.

Возможно, вы не убеждены. Рассмотрим ускорение Кориолиса на экваторе Земли. У ускорения нет горизонтальной составляющей, верно? Ну а на цилиндре край каждого сечения находится как экватор, на одинаковом расстоянии от оси.

Если мы представим себе реку, которая огибает среду обитания вокруг оси вращения, я думаю, что течение такой реки будет очевидным с точки зрения наблюдателя, стоящего на берегу. Я объясню свои рассуждения ниже.

На Земле этот эффект незначителен и важен только для ракетных запусков и дальних артиллерийских обстрелов, но на нашей относительно небольшой вращающейся среде обитания его величина была бы намного больше. Как это применимо к нашей реке? Поскольку наш вращающийся цилиндр расположен «наизнанку» по сравнению с Землей, силы поменялись местами. Вода, движущаяся в направлении вращения быстрее, чем вода вокруг нее, будет фактически тяжелее, а вода, движущаяся против вращения, будет легче. Это означает, что спиновые токи будут опускаться, а антиспиновые токи возрастать. Это приведет к тому, что поверхность реки будет иметь большую скорость против вращения, чем дно реки. Таким образом, эффект Этвеша усугубит восприятие течения реки наблюдателем на поверхности.

Второй эффект – это ветер. Я ожидаю, что ветер на поверхности среды обитания будет в основном направлен против вращения, и в результате это будет способствовать дальнейшему движению реки против вращения. Мои рассуждения заключаются в следующем. Все вышеперечисленные эффекты действуют на воздух среды обитания так же, как на воду. Это означает, что воздух также будет иметь чистую скорость против вращения относительно кольца, причем на больших высотах скорость против вращения будет выше. Кроме того, здесь будет играть роль тепловой цикл. Горячий воздух на поверхности кольца, нагретый искусственным Солнцем, будет подниматься вверх из-за пониженной плотности, как и на Земле. Однако здесь эффект Кориолиса отклонит поднимающийся воздух по вращению. В свою очередь, холодный воздух сверху, который опускается, заменяя теплый воздух, будет двигаться против вращения. Таким образом, конвекционные потоки во вращающейся среде обитания будут создавать на поверхности кольца сильные ветры, направленные против вращения. Поэтому поверхность любой воды будет отталкиваться ветром в направлении, противоположном направлению вращения.

Эти силы, различные трения и эффекты Кориолиса, будут действовать вместе, заставляя поверхность круговой реки течь против вращения в бесконечном цикле, питаемом кинетической энергией вращения системы, которая постепенно будет теряться в результате нагрева.

Я не думаю, что это сработает без активного контроля. Даже в этом случае ваш план будет заимствовать энергию от вращения, что в долгосрочной перспективе будет плохо.

Как уже отмечалось, рекам нужна погода. Вам придется испарять воду из низменных водоемов и выливать ее в виде дождя на возвышенности.

Теоретически вы могли бы сузить внутреннюю часть цилиндра возле концов (сделав концы цилиндра «возвышенными»). Затем при дифференциальном нагреве сделайте центр цилиндра более теплым и попытайтесь запустить скороговорку циркуляции воздуха, идущую от центра к каждому концу по земле (с возвратом через ось). Это приведет к тому, что воздух выделит влагу, которую он собрал в центре. Это сформирует цикл, который позволит рекам течь.

Проблема, которую я вижу в этом, заключается в том, что он зависит от поднимающегося воздуха, выделяющего воду. Во вращающемся цилиндре гравитация резко уменьшается по мере приближения к центру. Более низкая гравитация позволит воздуху удерживать более крупные капли воды, прежде чем они станут достаточно тяжелыми, чтобы упасть.

Будет ли этого достаточно, чтобы предотвратить погоду в цилиндре? Я не знаю.

Если это так, это все равно может сработать, если у вас есть водяные конденсаторы на концах (или, может быть, на позвоночнике, проходящем через ось), и таким образом вы будете получать воду из воздуха.

Только если вы готовы изменять скорость вращения всей станции.

Цель: ленивая река с пассивным приводом внутри цилиндра О'Нила.

На самом деле требованием является то, чтобы это был бесконечный цикл. Он будет течь в обратном направлении до тех пор, пока не прекратит противоречить первому закону движения. Первая часть заставляет воду оставаться там, где она есть. Вторая часть в конечном итоге ускоряет его за счет трения о русло реки, после чего оно перестает «течь». Как только это произойдет, вам придется замедлить работу станции и дать ей перезагрузиться, а затем вы сможете повторить процесс.

Или наслаждайтесь этим, пока оно длится. Через некоторое время, когда станция наберет скорость, без насосов или водного цикла, вода начнет застаиваться.

Да и нет

Сначала основные факты: Что заставляет реку работать на Земле, так это гравитация и разница высот, то есть, в конечном итоге, разница в потенциальной энергии. В этой системе невозможно использовать разницу высот в качестве движущей силы реки, потому что она должна огибать реку (поскольку вода не может подниматься вверх в любой точке потока).

Забавные природные факты о круговороте воды:

Горы вносят основной вклад в формирование рек как источников воды. Когда вода испаряется в ходе круговорота воды в атмосферу, она ищет способы охладиться, конденсироваться и вернуться обратно. Из-за высоты гор они могут действовать как точки конденсации, собирая водяной пар в виде дождя, тумана, росы и т. д. Затем эта вода стекает с горы и питает реки.

Как заставить это работать:

Стратегически разместите горы рядом с вашей рекой и постройте коллекторные каналы так, чтобы они подавали воду в главную реку. Пусть все ручьи направлены в одном направлении (например, справа от горы в реку). Поскольку все притоки рек текут в одном направлении, это приведет к тому, что течение будет течь в одном направлении. Затем реку можно снова завернуть в себя.

Одна важная деталь:

Воду необходимо брать из реки, иначе она просто будет собираться в лужу. Но его можно использовать для орошения полей, цивилизации или намеренно испарять, чтобы еще больше подпитывать цикл.

Но по сути это река, по сути это та же концепция, что и «ленивая река» в аквапарке.

Черт возьми, я просто нарисовал вам картинку, разберитесь с ее качеством:

Я ошибся в написании слова «feed» и «feen». Упс.

независимо от того, используете ли вы энергию воды, стекающей с гор, для управления течением реки.