Виртуальная АД труба + методика расчета.

tarasv, 12.03.2004 14:51:56 :

to Anton
>Не знаем тягу? Делаем оценку: T = 0.8*N*Vmax, N - мощность силовой установки.

И этот тоже путь рассамтривался только вот никто не смог даже примерно сказать как соотносится тепловая мощность реактора АПЛ (она известна) и механическая мощность СУ.

 

А Вы на КПД умножте Порядка 20-30%
У "Трешера" по памяти СУ 15000л.с. скорость, максимальная 30 узлов.

tarasv, 10.03.2004 15:18:35 :

>А что вы вообще от "Трешера" хотите? Может, если подумать, то можно будет и руками посчитать?

На ВИФ как-то был спор на счет версий гибели Трешера, привели статью некоего "кандидата технических наук, контр-адмирала, всю свою сознательную жизнь посвятившего лодкам и 6 лет бывшего начальником Технического управления Северного флота."

Вот цитата
"Лодка падала более двух километров и при этом, как показали расчеты, развила скорость 110-160 узлов. Гребной винт сыграл роль стабилизатора, перевернув ее носом вниз. По мнению американских специалистов, прочный корпус "Трешера" вполне мог углубиться в грунт более, чем на 150 метров"

Скорость даже в 110 узлов мне показалась абсолютно фантастичекой и я решил посчитать, но дальше идеально обтекаемого тела с весом и миделем Трешера я не продвинулся. Задача как по мне гораздо более простая чем Ту-16 без пушек

 

Должно быть Адмирал узлы с км/час перепутал... Бывает.

>Serg Ivanov
>Должно быть Адмирал узлы с км/час перепутал... Бывает.

А один хрен скорость нереальная. Макс. скорость АПЛ порядка 30-40 узлов (соотвественно, порядка 60-70 км/ч). И это при работающей силовой установке! Причём это стационар, до которого нужно разгоняться.
В случае же с утонутием подлодки ситуция раскладывается следующая: силовая установка, вероятнее всего, давно застопорена (не знаю, как было с "Трешером", кто в курсе - поправьте), и единственной силой, разгоняющей лодку, является вес излишней забортной воды (он примерно постоянен в процессе разгона, в отличие от тяги винтов, которая на нулевой скорости много больше). Вертикальную скорость лодка набирает практически с нуля. Посмотрим, как будет идти разгон. Движущая сила одна - вес воды. Какого порядка он может быть? Если лодка тонет торчком, то, очевидно, хлебнула она воды в носовой/вые отсеки. Отсеков на лодке должно быть что-то около восьми или десяти, причём носовые относительно невелики. Значит, в грубом приближении можно посчитать, что лодка приняла воды где-то на 10% водоизмещения, никак не больше. Это разгоняющая сила. Препятствовать же разгону будет сопротивление воды, и силы инерции. С сопротивлением всё понятно. Прикинем теперь инертную массу. Она сложится из массы самой лодки, массы зачёрпнутой воды, и присоединённой массы. Т.к. лодка - тело хорошо обтекаемое, то присоединённая масса, вернее всего, тоже примерно 10% водоизмещения. Получаем, что в самом идеальном случае невязкой среды ускорение лодки не больше 1/10 g, а ведь сопротивление-то очень даже есть! Теперь пару слов о присоединённой массе и учёте её в Сх. Сх никак её не учитывает, т.к. относится к равномерному движению, присоединённая масса же проявляет себя при изменении скорости. Более того, сопротивление среды, которое и описывает Сх, в случае идеальной невязкой жидкости тождественно равно нулю, а присоединённая масса есть ВСЕГДА - ведь когда тело передвигается даже в идеальной жидкости, вокруг него всегда в движение приходят какие-то массы жидкости (какие именно - зависит от движения и формы тела), и если движение ускоренное, то эти, присоединённые массы, тоже нужно ускорить.
Резюме: смело можно полагать, что ни 110ти узлов, ни 110-ти километров в час тонущая лодка не наберёт.

Т.е. даже в самом идеальном случае лодка с ускорением 1/10 g пройдёт 2 км за двадцать секунд и наберёт скорость 20 м/с (72 км/ч). И это в идеальном случае, без сопротивления! Какие уж тут 110 узлов, и о двадцати можно только мечтать...

Существует еще т.н. "адмиралтейская формула" для подлодок:
V=K(P/(L*D))^(1/3), где
V- скорость в узлах
Р- мощность СУ в л.с.
L- длина в футах
D- диаметр в футах
1фут=0,3048м
K=25 для одновальной схемы
K=24 для двухвальной
У "Трешера" по Справрчнику по ин. флотам" 1970г.и.
мощность 15000л.с -схема одновальная
максимальная скорость 30уз
длина-85м
ширина-9,7м
осадка-7,7м
Водоизмещение надводное/подводное, 3750/4300тонн
На полном ходу тяга винта (по T = 0.8*N*Vmax, N - мощность силовой установки) получается более 135000т.
Т.е. даже если после аварии неуправляемая лодка на полном ходу спикировала, прочный корпус полностью заполнился водой,то установившаяся скорость не превысила бы 10-15 узлов (18-27км/час).
Вообще пример с "Трешером" характерен для подхода "поколения Интернета", чуть что - дайте программу которая сама все посчитает. Нет сначала головой подумать, книжки почитать...

2 Fakir

> С чего бы это они пошли из таких задач?

Исторически Кто-то из великих (к своему стыду уже не помню кто) предложил понятие присоединенной массы в качестве поправки на сопротивление воздуха при колебании маятника часов. Он же и рассчитал эту самую "половину вытесненной жидкости" для сферы.

Но понятие присоединной массы используют обычно только при ускоренном движении, при равномерном достаточно одно только Сх, а я сразу оговорился, что мы рассматриваем установившееся погружение с постоянной скоростью.

> Более того, сопротивление среды, которое и описывает Сх, в случае идеальной невязкой жидкости тождественно равно нулю,

Ну да, щас, как же! Это вы на парадокс Даламбера-Эйлера, что ли намекаете?

> а присоединённая масса есть ВСЕГДА - ведь когда тело передвигается даже в идеальной жидкости, вокруг него всегда в движение приходят какие-то массы жидкости

Это как же интересно тело увлечет за собой идеальную невязкую жидкость?

> Резюме: смело можно полагать, что ни 110ти узлов, ни 110-ти километров в час тонущая лодка не наберёт.

Что мы и получили не привлекая никаких присоединененных масс

2 Serg Ivanov

Если нужны более точные оценки, то могу поискать методичку и посчитать Сх

>Anton
>Но понятие присоединной массы используют обычно только при ускоренном >движении, при равномерном достаточно одно только Сх. а я сразу >оговорился, что мы рассматриваем установившееся погружение с постоянной >скоростью.

Ну а я с самого начала указывал на то, что каким бы не было установившееся движение, на то, чтобы оно установилось, требуется время, что в случае тонущей подлодки равносильно глубине океана в соответствующем месте. И хватит ли этой глубины для того, чтобы движение установилось - совсем неочевидно. Разгон же до установившейся скорости - движение явно ускоренное, и присоединённая масса вполне к месту.

>> Более того, сопротивление среды, которое и описывает Сх, в случае >идеальной невязкой жидкости тождественно равно нулю,

>Ну да, щас, как же!

А что, есть сомнения?

>Это как же интересно тело увлечет за собой идеальную невязкую жидкость?

Кто-то сказал "увлечёт за собой"? Я писал "приведёт в движение", это не одно и то же. Самый простой пример - посмотрите на движение поршня в трубе, заполненной невязкой жидкостью. Трения никакого, а доп. массу ускорять придётся.

>Что мы и получили не привлекая никаких присоединененных масс

Ну и зер гут. Значит, результат всяко надёжный.

Кстати, прошу прощения - что-то я в детской арифметике обклался. Конечно, с ускорением 1/10 g лодка пройдёт 2 км за не за 20, а за 60 секунд, и скорость будет соответственно 60 м/с (210 км/ч). С учётом того, что ускорение даже в идеале ближе к 1/12 g - конечная скорость 190 км/ч, что версию о 110-ти узлах позволяет отбросить явно, а о 110-ти км/ч - хоть и неявно, но после недолгих раздумий

Извиняюсь, ошибка в расчетах.
"Не знаем тягу? Делаем оценку: T = 0.8*N*Vmax, N - мощность силовой установки."
Мощность то надо ДЕЛИТЬ на скорость!
Получается прав был старый Адмирал - мог "Трешер" до 100 узлов разогнаться.
Если конечно "адмиралтейская формула" при таких скоростях применима. И кавитация раньше не разрушит легкий корпус - т.е. обтекаемая форма сохранится.

> Разгон же до установившейся скорости - движение явно ускоренное, и присоединённая масса вполне к месту.

Просто сейчас присоединенными массами уже никто не пользуется -
во всех задачах на неустановившееся движение просто раскладывают
аэродинамические коэффициенты по параметрам движения (скоростям, ускорениям и т.п.) Присоединенные массы нужны, если мы вообще не хотим думать ни о какой аэродинамике. В этом случае мы говорим, что движение тела будет таким же, как в вакууме, но если бы при этом его масса (ну, вообще говоря, компоненты тензора инерции) была бы больше на величину присоединенной массы.

>>> Более того, сопротивление среды, которое и описывает Сх, в случае >>>идеальной невязкой жидкости тождественно равно нулю,

>>Ну да, щас, как же!

> А что, есть сомнения?

Пары котрпримеров хватит?

1. Обтекание полубесконечного тела вращения
2. Решение Фепла для цилиндра в присутствии пары вихрей
3...

> Самый простой пример - посмотрите на движение поршня в трубе, заполненной невязкой жидкостью.
Не могу посмотреть, так как не имею невязкой жидкости
К тому же Трешер тонет не в трубе, а безграничном океане

> Мощность то надо ДЕЛИТЬ на скорость!
Извиняюсь, напутал. Действительно, Т=0.8*N/Vmax (0.8 - оценка КПД трансмиссии, винта и т.п.)

Но вообще-то нам еще нужно знать, на сколько масса Трешера (с водой внутре) превышала его водоизмещение. Без этого никак не получится посчитать скорость

Надводное водоизмещение 3750 т - вес "Трешера"
Подводное 4300 т = вес + масса принятой в балластные цистерны воды для нейтрализации запаса плавучести.
Т. е. принято на борт 550т воды. Если не считать "плавучесть" стального корпуса то это примерный объем воздуха в прочном корпусе. После раздавливания он тоже заполнится водой. Итого масса движущегося корпуса с водой примерно 4900т.
Вода в воде никаких сил не создаст. Вниз будет тянуть вес стального корпуса, оборудования и т.п. Минус вес вытесненой им воды. Объем 3750т стали =480м3. Конечно не все оборудование из стали - объем вытесненной воды будет больше, но даже если в 2-3 раза, все равно ускорение 0,2-0,5g обеспечено. На 600м можно разогнаться до 50м/с= 100узлов.

"Трешер" всплыл:

>Получается прав был старый Адмирал - мог "Трешер" до 100 узлов разогнаться

Он вобще написал про 160. При Сх=0.012 и бесконечном пути максимальная (установившаяся) скорость утопания 75 м/с, (150узлов) но мне кажется что таких ПЛ не бывает.

>Вода в воде никаких сил не создаст. Вниз будет тянуть вес стального корпуса,

Я считал еще сфероконичней в пользу адмирала - вес=подводное водоизмещение.

>На 600м можно разогнаться до 50м/с= 100узлов.

В вакууме может и больше, а тут даже не воздух а вода. Похоже на то что адмиралтейская формула работает в пределах "нормальных" для ПЛ скоростей гдето до 50узлов.