Skip navigation.
Home

Мучительный вопрос.

Народ. Меня мучает вопрос. Чисто технический. Я вроде бы как понимаю ответ, а с другой стороны, закрадываются сомнения. Итак:

В научно-фантастической книжке времен моего босоногого детства как вариант защиты от перегрузок предлагался следующий вариант: космонавта укладывают в здоровую емкость с водой, вода слегка соленая, чтобы клиент имел нулевую плавучесть, в зубы клиенту - загубник с подачей воздуха. Мол, при резком ускорении клиенту все пофиг, он в воде болтается.

Чего я не понимаю: жидкость, к которой приложено давление, передает давление во все точки равномерно, так нас учит учебник физики. Соответственно, при приличном ускорении в таком сосуде с жидкостью просто будет резко возрастать давление, т.е. вышеупомянутый космонавт будет похож на рыбу, которой бросили динамитную шашку в воду (тоже резкое повышение давления, рыбе отбивает все внутренности и она всплывает дохлой).

В качестве эксперимента там человека погрузили в здоровый ящик с водой и сбросили ящик с десятиметровой высоты на твердую поверхность. И клиент остался жив и здоров. Я почему-то считаю, что клиенту отобьет все (доводилось неудачно прыгать с вышки по молодости), но имею по этому поводу сомнения. Кто точно знает, что будет? :)

Это чисто

Это чисто литературный приём. Выглядит эффектно, но с технической точки зрения - слышали звон, да не поняли откуда он.
Этот же приём использован в культовом японском мультсериале "Евангелион" - там детей, используемых в качестве приманки для монстров, тоже засовывали внутрь капсулы, заполняемой жидкостью.

В реальности, емкость с жидкостью эффективна только против вибрационных и ударных перегрузок, которые на ранних этапах ракетостроения были очень значительными. Вон, к примеру, Н-1 даже так и не полетела ни разу - всякий раз разваливалась из-за вибраций.
От линейных долгоиграющих перегрузок жидкость не спасает.

Во. Я именно это

Во. Я именно это хотел сказать. Т.е. такая штука может спасти от ударов и вибрации, вполне допускаю. А когда мы летим с ускорением, мы просто оказываемся в слое воды под повышенным давлением.

Так, еще

Так, еще раз.
Давайте одтелять мух от котлет.
1. Есть ускорение.
2. Есть перегрузки.
3. И есть физиологические последствия перегрузок для живого организма среднего млекопитающего вида хомо.

С конца:
3. Физиологические последствия перегрузок - суть опасные для здоровья организма последствия смещения одних органов относительно других, приводящие к кратко-, средне- и долговременным нарушениям работы организма в целом на микро- и мкроуровнях.
Пример: удар молотком по бедру. Головка молотка стремится встретиться с берцовой костью, ее движение замедлется и останавливается тканями бедра. В направлении движения головки молотка в сторону кости, которая также тверда как и головка молотка - ткани, содержажие в себе сосуды с жидкостью (кровью) сдавливаются, и это давление в жидкости прорывает снеки сосудов. Получется кровоизлияние, кровоподтек, которое мы называем "синяк". Это но если удар недостаточно силен - а то можно и кость сломать, конечно. В этом случае давление головки молотка на ткани бедра - это локальная перегрузка (так как на всю осталную поверхность тела также действует двление водуха, которе наши ткани прекрасно выдерживают)

2. Перегрузка - суть силя/силы, возникающие в момент, когда разные области объема тела начинают двигаться относительно друг друга или окружающей среды с разными скоростями и/или в разных направлениях по причине того, что силы, воздействующие на разные области тела имеют различные величины и/или направления. Если на все области тела действуют силы одинаковой величины и направления - то смещения его частей друг относительно друга не будет и перегрзки могут возникнуть только на границе с оуружающей средой.
Аналогичный пример: удар головой об стол. В какой-то момент костная черепная коробка, даже целая, уже замедлилась до 0 скорости, а мозг и кровь в нем (в более эластичной среде, чем кость) продолжают еще двигаться. Возникают локалбные перегрузки внутри всего объема мозга и особенно на его границах, где он соприкасается с костями черепа. (схема упрощенная конечно, там еже другие ткани есть, но для описания механизма этого достаточно). На границах неоднородностей сред могут возникнуть разрывы и прочие дефекты тканей, вплоть до кровоизлияний опять. Стол тут стал внешней средой - на границе с ним точно произойдут некие дефекты тканей. 8-)

1. Ускорение - суть изменение скорости движения тела за определенный период времени. Ну уж это я не буду разжевывать.

Погружая организм в жидкость плотности равной плотности основного объема наиболее ценных тканей организма - мы превращаем весь сосуд фактически в тело, с которым уже работаем дальше. В этом случае мы кардинально уменьшаем количество границ сред со существенными отличиями в плотности, на которых могут произойти деформации опасной величины и таким образом уменьшаем количество областей тела, на которые силы могут действовать с другой величиной и/или вектором, т.е. областей возникновения перегрузок.

Давление тут вообще не при чем. Организм достаточно прочный, чтобы выдерживать очень высокие давления, если они равномерно распределены по всему организму - поэтому ныряние с аквалангом или в батискафе возможно на гораздо большие глубины, чем на просто вдохе: с аквалангом или в батискафе у тебя в легких такое же давление, как снаружи организма. При погружении на задержке дыхания - если в легких есть достаточно воздуха, то на определенной глубине давление просто пересилит твои мышцы и деформирует грудную клетку настолько сильно, что возникнет боль: признак границы безвредной деформации тканей. Если проигнорировать и продолжить погруежение в том же режиме, скорее всего будут травмы.

Еще раз самое главное:
Цель погружения организма в жидкость - не от ускорения его защитить, а уменьшить величину и последствия воздействия перегрузки. Ускорение конечно все равно будет, как написал коллега выше. Но границу допустимого в таком случае ускорения мы существенно поднимем. Понятно, что не бесконечно - в конце концов при определенных ускорениях в момент начала действия силы, вызывающей ускорение, даже неоднородность в кости или пустоты внутри легких уже создадут достаточную разницу плотности сред и достаточное линейное пространство для деформации тканей, что оно все равно может стать опасным для здоровья.

Смещение

Смещение органов происходит внутри тела, а вода которая этому должна препятствовать, находится снаружи тела. Каким таким образом вода снаружи будет удерживать органы, которые внутри?
Святым духом что-ли? :) Тогда вода должна быть строго кошёрная.

Самый простой

Самый простой вариант это представить и понять, без рисунков и видео:
Представь воздушный шарик хорошо наполненный водой, на грани его прочности.
Привяжи его к концу палки длиной 1 метр из материала плотностью, равной плотности воды (ну или максимально близкой плотности, пусть 98%).
Возьми палку в руки и подними ее вертикально вверх.
Шарик растняулся и повис с какой-то из сторон палки.
Резко махни палкой вперед в направлении, противоположном тому, к какой стороны от палки висит шарик.
В зависимости от силы взмаха и таким образом полученного ускорения и прочности материала шарика - шарик растянется и кинется догонять палку оставаясь на привязи.
Это будет проискходить какое-то время.
Если твое ускорение продолжать достаточно долго - то шарик будет постепенно все сильнее и сильнее растягиваться и в конце концов гарантированно или оторвется в районе крепления, или разорвется на другом конце, где вода его растягивает.

Это - как твоя сила вызывает ускорение палки, шарика и воды в нем, вызывает перегрузку на границах палка-резина и резина-вода-воздух, заставляя материал шарика - резину - растягиваться все сильнее и сильнее, пока в какой-то части не порвется. (в какой-то момент уэе и сопротивление воздуха придется учитывать, а может даже и нагрев, смотря какие зарактеристики прочтости всех этих материалов).

А теперь этот же шарик с палкой положи в прочную чугунную ванну с водой. И двигай с таким же ускорением всю ванну вместе с водой и шариком. Насколько больше должно быть ускорение, чтобы и тут шарик оторвался от палки или порвался сам? 8-)

В твоих

В твоих рассуждениях есть дырка: у нас на самом деле не один шарик, а два - один в другом. И фейл системы случается условно тогда, когда внутренний шарик коснётся внешнего.

Неа. Нету дырки

Неа. Нету дырки в рассуждениях.
В последний раз.
Нам надо минимизировать повреждения пилота при например старте ракеты.
Если его просто положить на стальную пластину - то при определённом ускорении он своими же костям проткнет свои же мягкие ткани между костю и пластиной, например, локтями или позвонками или черепом.
Если его положить ванну с водой, что он в толще воды, и уже эту ванну поставить на пластину, то при том же ускорении он не повредит мягкие ткани, так как не будет их сжатия между костью и другой твердой поверхностью.

Погоди. А он

Погоди. А он получается должен быть как бы в центре ванной? Ну, я имею ввиду - если его положить то спина у него будет плотно касаться дна. Играет ли это какую-то роль? Тогда ведь получается что он лежит как бы на двух пластинах, а сверху он "накрыт" водой.

Ни ы коем

Ни ы коем случае. Он в толще воды обязательно должен быть. Например, эластичными резинками так поддерживается.

Я еще раз подчеркиваю: это решение не освобождает тело внутри жидкости воздействия ускорения. Оно служит очень хорошим компенсационным "костюмом". Увы, естественно, не с бесконечными возможностями: пока есть внутри тела неоднородности плотности, будут ускорения (силы), которые смогут причинить вред. Но ускорение, нужно для того чтобы например сместить и вдавить почку в печень у человека просто приложив к нему ускорение - на порядки выше, чем ускорение, при котором можно сместить сердце легкое (заполненное воздухом). Хотя, если/когда смогут и легкие заполнить жидкостью - то пределы возможности использования такой схемы еще увеличатся.
Тут еще проблема в том, что если уберечь организм от непоправимых повреждений такая схема помогает - то физиологические особенности переноса ускорения таковы, что гораздо раньше "пилот" перестает адекватно воспринимать действительность и поэтому не может все равно ничего осознанного, конструктивного делать даже в такой ванне. Теряется смысл. Только если нам нормально, что мы просто бессознательнцую тушку куда-тоам закинем, а потом уже она очухается и после окончания такого сильного воздействия начнет что-то делать.

Практическая же фишка сейчас в том, что на нынешнем этапе развития техники - это решение просто нецелесообразно. На тех ускорениях, что выдерживает техника - пока достаточно чисто механичееских компенсаторных механизмов/костюмов, чтобы например позвоночник не вылез через зад. 8-) Возможно когда-то через много лет все же перейдут и к этим ваннам.

Ваша честь, я не

Ваша честь, я не согласен с последним абзацем. Современная электроника в боеприпасах выдерживает до 100g, кажется. Во всяком случае управляемые снаряды, выстреливаемые из пушки есть и вполне себе работают.

Не об

Не об электронике речь. Электроника - давно выдерживает. Автоматические управляемые снаряды и ракеты без пилота - там конечно такое не нужно. Там всев монолитный компаунд заливается. Даже ламповая РЛС старого МИГ-15 и то 30-35G выдерживала.
Механика не выдерживает. Для фантастического корабля вглубь галактики, где пилот должен просто пережить период ускорения - возможно такая ванна пойдет. Для современного истребителя с пилотом и ручным управлением маневрированием - нет. Или для Формулы-1. Но там хватает и механической компенсации.

Смотри.

Смотри. Опасность перегрузки с физиологической точки зрения - это инерционные смещения органов и крови относительно их нормального положения при ускорении, а не при давлении (человек почти весь из воды = почти несжимаемой жидкости). Для этого смещения надо, чтобы органы и кровь смещались при неподвижности внешней оболочки тела. Наодясь внутри емкости с водой - тело все целиком, вместе с водой, смещается при перегрузках, а усилие испытывают стенки емкости.
Поэтому такая схема прекрасно будет работать. Хотя и громоздкая неудобная. Но зато работающая при очень высоких ускорениях.
Для реальных ускорений, до которых современные технические механизмы и системы сами еще сохраняют целостность и работоспособность - чаще всего достаточно более простых и дешевых компенсационных схем - инерционных или пневматических. Можешь почитать про компенсационные костюмы в авиации.

Я знаю про

Я знаю про компенсационные костюмы в авиации. Но меня смущает один момент. Допустим, мы стартуем с человеком в таком корыте с ускорением... ну не знаю, в 20G. По идее произойдет резкий бросок давления в емкости. Чем он отличается по сути своей от подрыва гранаты в непосредственной близости от пловца? количеством G? Мне кажется (кажется) что клиент схлопочет примерно то же самое, что происходит при прыжке в воду и быстром погружении на большую глубину: по меньшей мере барабанные перепонки скажут "прощай".

Неа. Потому что

Неа. Потому что ты всю масу воды вмесе с телом внутри перемещаешь. Для простоты - если это куб, то тогда это как если его куда-то резко дернули, но дернули одновременно и за переднюю стенку и толкнули в заднюю с одинаковыми силами. Внутри объема жидкости, в общем , никакой силы, воздействующей на тело внутри нее не возникнет. ( в реальности, так как тело живого существа все же имеет области неодинаковой плотности - силы воздейтвия возникнут, но будут пренебрежительно малы)

Это не то же самое, что само тело об воду ударится.

Вот если такой например куб с водой поставить во дворе и в%ебать по нему ПО СТЕНКЕ огромной кувалдой (ну или выстрелить в него из пушки) - то появится внутри воды ударная волна и телу внутри не поздоровится. Ощущения как при взрыве например динамитной шашки при глушении рыбы.

Comment viewing options

Select your preferred way to display the comments and click "Save settings" to activate your changes.