Forum Okrętów Wojennych

Chodzi mi głównie o odporność jednostek na wybuchy podwodne i powietrzne.
Najpierw parę banałów. Wielkość zniszczeń przy ładunku kontaktowym zależy od pierwiastka stopnia 2,5 od masy ładunku wybuchowego wyrażonego w TNT ( odpowiednik ). Gdzieś tam wyczytałem, że standardowa torpeda zawierająca ok. 350 kg TNT wybijała w poszyciu kadłuba dziurę o wymiarach ok 20 długa x 10 wysoka. Od tego można wyjść na inne ładunki.

Ale pojawia się pewien problem jak chcę to zaimplementować w mojej symulacji. Bo:
1. Jak głęboko taka eksplozje wjedzie do wnętrza kadłuba? To zależy od TDS i jego konstrukcji. Ale jak konkretnie. Mamy powiedzmy jednostkę z warstwowym TDS. 7 grodzi, łączna odporność powiedzmy 700 kg TNT. Robię eksplozję 500 kg. To ile grodzi puści? Pewnie ze 6, a może 4? No bo to jest zależność mocno nieliniowa.
2. Jak się eksplozja rozchodzi w powietrzu. No bo zdecydowanie gorzej niż w nieściśliwej wodzie. Ale ile gorzej? Jak eksplozja 350 kg kontaktowa w wodzie zrobi dziurę 20x10m to eksplozja taka przy kontakcie nad wodą jaką? No i pewnie mniej więcej okrągłą. A co będzie równo na powierzchni? No i z zależnością od zanurzenia. Pewnie przy zanurzeniu jednostki 10m eksplozja głowicy na 8m zrobi większe szkody niż na 2m ( zakładam taką samą grubość poszycia na całej głębokości ). Ale ile większe?
3. Jak na odporność TDS wpływa zalanie przedziałów które mają być suche czy osuszenie tych co mają być mokre? Osłabia - to wiem ale o ile?
4. Mamy warstwowy TDS odporny na 500 kg TNT. Odpalam przy burcie 100 kg TNT - coś tam zniszczy. Potem w tym samym uszkodzonym miejscu odpalam kolejne 100 kg. Łączne zniszczenia będą większe czy mniejsze niż dla jednego ładunku 500 kg? Teoretycznie mniejsze, no ale nie mamy już pierwszej warstwy powietrza....
5. A jak to będzie dla Publisse? Niby tragedia, no ale powiedzmy do zmiażdżenia cylindra wystarczy 100 kg. Odpalam 100 kg, cylinder się miażdży, ale gródź wytrzymuje. A potem w tym samym miejscu odpalam 50 kg. Gródź puści czy nie?
6.Tak ze dwa razy pogrubiam poszczególne grodzie. Ile zyska na odporności TDS? Czasem może wręcz stracić - jak zewnętrzne poszycie będzie się rozwalało w odłamki, ale jaka jest konkretna zależność?
7. Mamy wybuch w pobliżu kadłuba - jak wraz z odległością ( w zależności od masy głowicy ) będą spadały uszkodzenia kadłuba? A żeby nie było za łatwo to jeszcze w zależności od głębokości wybuchu i położenia względem kadłuba ( chodzi mi głownie czy pod dnem czy z boku, mniejsza czy przed dziobem/rufą czy koło burty, choć to pewnie też ma znaczenie dla "ślizgania się" fali uderzeniowej )
8. Wybuch pod dnem. Nieporównanie skuteczniejszy, bo bąbel powietrza który idzie w górę nie wentyluje się w większości w powietrze tylko do środka kadłuba - zdjęcie Belfasta nie pozostawia złudzeń. Ale ile większe będą zniszczenia? 2x 4x 8x? Pomijam zniszczenia od wstrząsów.

Problemów pewnie będę miał więcej, ale zacznę od tych.
Jak mawiała Lea
"Help me obi FOW'owcy you are my only hope"

Krotko o wybuchach podwodnych , bo kiedys sie tym zajmowalem
Za wzgledu na wlasiwosci wody , nie ma jednej fali uderzeniowej tylko po pierwszej
falo dochodzi do nastepnego (lub anwet nastepnych) fal wybuchowych. Powstaje pulsujacy babel, ktorego 2-ga fala wybuchowa moze nawet miec wikesze cisnienie niz pierwsze. Moze dojs do spietrzenia sie tych fal .

To jest trochę skomplikowane. Obawiam sie, że zadałeś zbyt trudne pytania i trudno będzie na nie odpowiedzieć. Stąd też wzięły się próby na modelach.

Zacząć trzeba od Komoroskiego "Torpedy" roz. Fizyka wybuchu podwodnego bo chyba najbardziej dostępne po antykwariatach. Jeśli docielkiwość nie przejdzie, to dobić się Billem Jurensem "Underwater Protection in Capital Ships a Technical Approach" Warship Int. 4/1985
Co do jakże słynnego systemu Publisse trzeba by było spojrzeć do suplementów Rivista Marittima zdaje się z 2004 roku - coś tam zdaje było.

May the Force be with you

AvM pisze:Krotko o wybuchach podwodnych , bo kiedys sie tym zajmowalem
Za wzgledu na wlasiwosci wody , nie ma jednej fali uderzeniowej tylko po pierwszej
falo dochodzi do nastepnego (lub anwet nastepnych) fal wybuchowych. Powstaje pulsujacy babel, ktorego 2-ga fala wybuchowa moze nawet miec wikesze cisnienie niz pierwsze. Moze dojs do spietrzenia sie tych fal .

Druga pulsacja pecherza gazowego, która przekłada się na ciśnienie na froncie fali uderzeniowej, jest znacznie słabsza od pierwszej - zdaje 20% energii wybuchu (w pierwszej pulsacji 60%). No i ma to znaczenie głownie w przypadku eksplozji niekontaktowych.

Nie ukrywam że moje intencje są dosyć dwuznaczne. Raz chętnie się dowiem jak dokładnie działa eksplozja - co prawda to można przeczytać chyba u Okuna ( przynajmniej mniej więcej ), ale on pisze strasznie rozwlekle, więc będę wdzięczny za wszelkie wyjaśnienia.
Powód drugi jest dosyć jednoznaczny - chcę wprogramować realistyczne uszkodzenia od silnych eksplozji do mojej symulacji. W tym przypadku nie ma znaczenia czy fala uderzeniowa jest jedna czy jest ich 14. Ważne jak daleko wlezą i co zdziałają. Z konieczności dam spore uproszczenia żeby procesor wyrobił. Starałem się dać wzory używane przy określaniu zniszczeń od pocisków, ale że występują tam duże nieliniowości to przy zmianie masy ładunku z kilku do kilkudziesięciu kg TNT na dobre kilkaset zaczęły dziać się cuda. A minimalna zmiana parametrów powoduje że albo jedna torpeda topi pancernik. Każdy. Albo do zatopienia głupiego Nelsona trzeba tak około 60 torped, co by potwierdzało tezę jednego z angili z okresu międzywojennego, że torpedy to przeżytek i nic nie zrobią pancernikowi. Szkoda tylko że ten angol nie miał racji.
Niestety do wprogramowania potrzebuję jakieś konkrety - czyli trzeba grzebać w antykwariatach.....

Obawiam, że nie da się zaprogramować realistycznych uszkodzeń.

Zeby coś obliczyć trzeba znać dla każdego pancernika:
- grubości poszycie, grodzi
- rozdaj materiału t.j. gestości stali konstrukcyjnych, pancerzy, wody, mazutu itd.
- szerokości przedziałów TDSu
- efektywność złączy
- porzeczny i wzdłużny podział wewnetrzny za TDSem
- energię wybuchu
- umiejscowienie wybuchu z odpowiednimi współczynnikami (odległosć, powierzchania, dno)
- i jeszcze pewnie parę innych
Co nie zawsze jest takie łatwe do ustalenia. Otrzymamy wynik, który nijak pewnie ma się do rzeczywistości.

Łatwiej, przyjemniej i co najważniejsze o wiele bardziej realistycznie jest zebrać przypadki prawdziwych skutków i pierdyknąć liniową zależność w funkcji wyporności/nowoczesności :
R-class - 2 torpedy, QE-class, - 3 torpedy itd...

MiKo pisze:Obawiam, że nie da się zaprogramować realistycznych uszkodzeń.

Chodzi mi o w miarę realistyczne Nie chcę tworzyć programu który miał by symulować eksplozję zamiast testów w skali 1:1 - to znaczy nie mam nic przeciw uzyskaniu takiej dokładności, ale nie czuję się na siłach. Chcę tylko żeby to się trzymało kupy. Znalazłem raporty z testów artyleryjskich gdzie było powiedziane, że odłamki w takiej to a takiej odległości od epicentrum wybuchu mogą przebić taką to a taką płytę. Siła spada w tempie wykładniczym od odległości itd. Coś takiego dla torped - czy innych generalnie dużych ładunków wybuchowych mi wystarczy.

MiKo pisze: Zeby coś obliczyć trzeba znać dla każdego pancernika:
- grubości poszycie, grodzi

To jest. Odwzorowuję całą strukturę wewnętrzną z grodziami o zmiennej grubości w różnych miejscach, płytami pancernymi itd. Poczekaj na definicję kadłuba

- rozdaj materiału t.j. gestości stali konstrukcyjnych, pancerzy, wody, mazutu itd.

No właśnie. Tu mam pewien problem.

- szerokości przedziałów TDSu

To mam. Na badzie szatkownicy płyt podłużnych, poprzecznych i pokładów generuję pomieszczenia z automatu i odpowiednich rozmiarach. Te dane mam i symuluję.

- efektywność złączy

W pierwszym przybliżeniu dajmy wszystkim sztywność 100% jak lity materiał. Potem będzie można kombinować i usprawniać. Od czegoś trzeba zacząć.

- porzeczny i wzdłużny podział wewnetrzny za TDSem

To mam. I przed i za i w środku kadłuba - odwzorowuję całą strukturę.
Żeby nie być gołosłownym - struktura blach i pomieszczeń Nelsona. Trochę nie czytelne, ale widać że jest
[img=http://img7.imagevenue.com/loc526/th_61954_nelson_plyty_122_526lo.jpg]

- energię wybuchu

I tu przydała by się pomoc

- umiejscowienie wybuchu z odpowiednimi współczynnikami (odległosć, powierzchania, dno)

Otóż to. Samo umiejscowienie no problem. Cały okręt jest w przestrzeni 3d wybuch też. Policzyć odległość no problem, te dane mam. Tylko chciałbym wiedzieć jak to wpływa na zniszczenia.

- i jeszcze pewnie parę innych

Co nie zawsze jest takie łatwe do ustalenia. Otrzymamy wynik, który nijak pewnie ma się do rzeczywistości.

Ale żeby choć trochę był zbliżony. Powiedzmy że pomylę się o 1-2, no niech będzie 4 torpedy niezbędne do zatopienia Yamato. Ale nie o 40....

Łatwiej, przyjemniej i co najważniejsze o wiele bardziej realistycznie jest zebrać przypadki prawdziwych skutków i pierdyknąć liniową zależność w funkcji wyporności/nowoczesności :
R-class - 2 torpedy, QE-class, - 3 torpedy itd...

Ale to u mnie nie tak działa.
Jest eksplozja. Niszczy wszystko w promieniu 2m, w promieniu 4 m uszkadza i dziurawi a w promieniu 8 czy 10 uszkadza.
Jak w pobliżu są pomieszczenia pod wodne, to wlewa się do nich woda. Jak się wleje za dużo okręt tonie. Tu już działa fizyka. Mogę nawet zrobić takie przybliżenie, tyle że to nie będzie uwzględniało istnienia TDS. A jak próbowałem na głupa uwzględniać TDS to wyszły bzdury....

Wydaje mi się że napisanie programu w miarę oddającego to co Maciej napisał w pierwszym poście to temat na całkiem niezłą pracę dyplomową.

No właśnie. Tu mam pewien problem.

Z gęstościami? Gęstości tych materiałów łatwo znaleźć. Stale konstrukcyjne i pancerne 7,7-7,9 g/cm3. Woda 1,0 g/cm3. Mazut 0,9 g/cm3.

W pierwszym przybliżeniu dajmy wszystkim sztywność 100% jak lity materiał. Potem będzie można kombinować i usprawniać. Od czegoś trzeba zacząć.

Weź podręcznik do Podstaw Konstrukcji Maszyn albo okrętowego odpowiednika i odpowiednie współczynniki znajdziesz. Ja bym zaczął od 80% sztywności

I tu przydała by się pomoc

1 tona TNT wybucha z energią 4,2 GJ.

Dzięki, to już coś, ale jak zwykle powoduje następne pytania. Czysta mechanika i odporność materiałów to nie moja działka ( niestety ).
Mamy sobie energię ok 2 GJ ( eksplozja długiej lancy, zakładam mniej więcej liniową zależność energii wybuchu od masy głowicy ). Ile toto zrobi zniszczeń? Innymi słowy - w wodzie płytę ze stali konstrukcyjnej czy pancernej o grubości 40mm spokojnie przerwie. A grubości 200? Pewnie też. A 380?
A jak przerwie płytę grubości 40mm, to mniej więcej ile energii zostanie pochłonięte. Innymi słowy za tą płytą będzie metr dalej płyta grubości 30mm przerwie ją czy nie?
A jak się zmieni odporność jak pomiędzy nimi zamiast powietrza dam wodę/paliwo itd itp.

jogi balboa pisze:Wydaje mi się że napisanie programu w miarę oddającego to co Maciej napisał w pierwszym poście to temat na całkiem niezłą pracę dyplomową.

A jakbyś zgadł. Program ten sprzed dobrych kilku lat bardzo mi pomógł przejść przez seminarium dyplomowe. Choć dyplom pisałem z czegoś zupełnie innego ( niezwiązanego z kierunkiem studiów zresztą, ale to tylko szczegół ). Ale kij w oko dyplomom, tytuły mam w nosie. Pragnieniem mego życia jest zrobienie dobrej symulacji, niezależnie od tego czy będę miał z tego pieniądze czy nie ( jak na razie to tylko dopłacam i to nieźle ). Naprawdę chcę żeby to było realistyczne.

Jest eksplozja. Niszczy wszystko w promieniu 2m, w promieniu 4 m uszkadza i dziurawi a w promieniu 8 czy 10 uszkadza.

Zapominasz o tym, że wszelkie badania sobie, a życie sobie...gdyby brać pod uwagę tylko teorię, to połowa zatopionych okrętów powinna pływać, a połowa tylko trafionych zatonąć

Np. jak policzyć prawdopodobieństwo występowania w obszarze rażenia wad materiałowych, kiepskiego/idealnego montażu, błędu konstrukcyjnego, wady materiału wybuchowego, zapalnika, czynników atmosferycznych, hydrostatycznych itd...i różnych skrzyżowań ww

Wszystko zgoda. Ale to załatwiają uproszczenia w programie. np. w pociskach zrobiłem dokładnie tak jak tam było opisane. Z pewną modyfikacją. Jak jest jakaś płyta jakieś grubości to zmniejsza siłę fali uderzeniowej/odłamków o ileś tam. Działa w miarę OK jak ładunek jest w miarę mocny i nie dotyka do płyty. Ale jak stosunkowo słaby ładunek ( tak powiedzmy z pocisku 6-8" ) wybucha w bezpośrednim kontakcie z płytą powiedzmy 200 mm ( piszę z pamięci, musiałbym sprawdzić w kodzie dokładne wartości ) to w rzeczywistości taka płyta powinna falę uderzeniową wytrzymać bez niczego.
A tu z powodu uproszczeń w programie jak eksplozja będzie w pobliżu podanego jawnie wierzchołka powstanie mała dziura. Ale jak wybuch odsuniemy już o 50 cm od płyty, albo nawet będzie w kontakcie z płytą ale w odległości 50 cm od wierzchołka, w miejscu "uśrednianym", to dziury nie będzie. Jest to ewidentne uproszczenie które powinno być poprawione. Ale mogę rżnąć głupa, że to jest "losowe uwzględnienie wad materiałowych"
Bo w końcu ile będzie takich pocisków? Raptem małych kilka procent z tych co się zatrzymają na tej płycie i wybuchnął. Jak który się nie zaktywuje, albo uszkodzi, dziury niet. Jak wybuchnie gdzie indziej dziury niet. A tu czasem - bardzo rzadko się pojawia choć nie powinna.

I faktycznie mniejsza o teorię. Mogą być dane o poziomie zniszczeń pochodzące z testów czy badań uszkodzonych okrętów. Niestety o ile mam trochę opisów uszkodzeń od pocisków to te od torped/bomb są mało użyteczne do programowania.

A i dodam, że na początku płyty nie zmniejszały siły podmuchu. Fajne wychodziły efekty. np. niszczyciel czy raczej lekki krążownik strzelający do Yamato z pocisków burzących miał spore szanse żeby go zatopić. No bo fala uderzeniowa przechodziła przez pancerz bez niczego. A jak walił z pocisków przeciwpancernych to mógł rozwalić co najwyżej trochę działek przeciwlotniczych. No może zalać kawałek bąbla.


Takie uproszczenie w przypadku pocisków ( ze spadkiem zasięgu uszkodzeń od płyt ) można zaakceptować. Jak promień zniszczeń zamiast 4m wyjdzie 6 albo odwrotnie, to przy wymiarach okrętów i tak ograniczy się to do mniej więcej tych samych pomieszczeń. No może z małymi różnicami - ale to można uzasadniać "błędami w wykonawstwie kadłuba". Ale w przypadku torpedy jak zamiast 10m promienia wyjdzie 15 albo odwrotnie to się robi kaszana.

@Maciej13:
myślę, że temat możesz sobie spokojnie odpuścić i to bez urazy do nikogo
Teoretycznie jesteś za słaby - a to jest temat na habilitację (jak nie na kilka),
Gdzie nie starcza teorii robi się modele symulacyjne. Ale tu trzeba mieć dostęp do wyników prób - a tego nikt i nigdy Ci nie ujawni. I tak byłby to temat na bardzo dobrą pracę magisterską - jak nie doktorską.
Na pewno nie będą to modele liniowe.
Aby Ci zupełnie zepsuć humor - to jeszcze na to wszystko musisz nałożyć jakość wykonania elementu, która będzie zależna od stoczni i od ludzi. Oczywiście dla każdej symulacji musisz mieć badania próbek materiału z huty - a jak wiadomo każdy wytop stali to trochę inny gatunek. Ciekawe jak te próbki dopasujesz do miejsca Twojej hipotetycznej eksplozji
Reasumując - temat do zamknięcia, szkoda bić piany.

Zeskanuje prosty artykul o obliczaniu obciazen okretow na wybuchy
ale po urlopie.

Oczywiscie ze mozna utrudniac,
sa programy do obliczania wybuchow podwodnych
meteoda elementow skonczonych

Taki jeden lepszych w Europie ma iABG w Monachium

Widzialem na konferencji w Milenie,
projekto obliczany ABAQUSem.

Ale w czasach II WS i troche pozniej, nie bylo ani komputerow ani
programow, chociaz dane eksperymentalne tez sa niestety niedostepne
W czasie mojej pracy zetknalem sie ze zachowanie wody ponad 20,000 at
nie jesdt nigdzie opulikowane i podlega tejemnicy.

W löatach 80-tych napisalem opracowanie dla CTO o obliczaniu
wytrzymalosci malych scigaczy. Wiekszosc firm , tez na zachodzie
polagela na praktyce i badaniach,. opiero od niedawna mozna przeprowadzac
takie obliczenia, zwlaszcza opbliczenia bezpiczenstwa elektrowni atomowych
oraz ostatnio zderzen samochodow przyczynily sie do tegop ze takie programy
sa i dobre i w miare tanie, i licza tez w rozsadnym czasie.

Z góry dziękuję za artykuł. Na pewno się przyda. Żadnego programu który to symuluje na pewno nie kupię - nie dla programu tworzonego hobbystycznie i rozdawanego gratis komu tylko się zechce poprosić. Nie stać mnie. A wszelkie dane - choćby przybliżone się przydadzą. Szczególnie z uszkodzeń w prawdziwym boju. Bo testy nie zawsze były adekwatne - przykłady można mnożyć.