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? :)
- cynic's blog
- Login to post comments
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.