¿Cómo se determina la profundidad máxima segura de un submarino?

Answer 1

Estos cálculos son un poco diferentes de un país a otro, pero los principios básicos son los mismos. En la fase de diseño de un programa submarino, se calcula una “profundidad de diseño” basada en la “profundidad de aplastamiento”, pero tiene en cuenta una serie de márgenes de error y márgenes de seguridad. Cuando se aprueba la profundidad de diseño (y el diseño general del submarino), la profundidad de diseño se utiliza para calcular la ‘profundidad máxima de operación’ y la ‘profundidad de prueba’. Estas son generalmente proporciones simples, en general basadas en la disposición al riesgo de la autoridad naval. El libro ‘Metal Failures: Mechanisms, Analysis, Prevention’ de AJ McEvily da ejemplos de la Marina de los EE. UU., La Marina Real y la Marina Alemana para profundidades de prueba (aunque generalmente también deben clasificarse, por lo que pueden no ser correctos). La profundidad de prueba de la Marina de los EE. UU. Es 2/3 de la profundidad de diseño, Royal Navy es 4/7 de la profundidad de diseño y la Armada alemana 1/2 de la profundidad de diseño. La relación para la ‘profundidad máxima de operación’ generalmente se clasifica, pero siempre es menor que la profundidad de prueba.

Answer 2

Sophia es más o menos correcta al calcular la profundidad de aplastamiento, pero no la profundidad máxima de operación (no son lo mismo)

Antecedentes: todos los metales son elásticos. Hasta su límite elástico, se deformarán (debido a la compresión en este caso) pero aún volverán a su forma original una vez que regrese a la superficie. Más allá del límite elástico, habrá deformado permanentemente el casco, incluso si no ha fallado. Por lo tanto, el límite elástico es más limitante que el punto de falla del material. El límite operativo (profundidad operativa máxima) usaría el límite elástico más limitante basado en el material del casco al final de la vida útil (EOL).

Entonces, los submarinos tienen una profundidad operativa máxima y una profundidad de aplastamiento, la profundidad de aplastamiento es más profunda. Los submarinos no (intencionalmente) van más allá de su profundidad máxima de operación, ya que esto podría deformar el plástico en el casco (daño permanente) y volvería inseguro operar en el futuro.

Dado que los submarinos suelen tener una vida útil de varias décadas, estos cálculos se basan en suposiciones de fin de vida útil (EOL). En otras palabras:

1. Debe tener en cuenta el peor espesor del casco al final de la vida útil debido a la corrosión del agua salada.
   (En esta nota, los submarinos de EE. UU. A la imagen ultrasónica periódica del casco para verificar que el casco se adelgaza en menos del peor de los casos diseñado por los ingenieros)
2. También debe considerar los puntos de falla de sus materiales / límites elásticos al final de la vida útil. (La mayoría de los metales se vuelven más frágiles debido a que se comprimen varias veces durante la vida útil, por lo que el límite elástico será más limitante al final de la vida útil)
3. Hay otras consideraciones también. Los sistemas de seguridad (como el sistema de soplo de emergencia) deben estar diseñados para funcionar de manera efectiva a su profundidad máxima de operación, junto con todos los sistemas de agua de mar, sistema de control de inundaciones, etc. Por lo tanto, hay más que considerar que solo el casco.

Answer 3

Si recuerdo correctamente (¡físicos e ingenieros, ensamblen!), Es un cálculo bastante simple. Lo primero que debe saber es el punto de falla del material que forma el casco. Entonces necesitas el volumen interno. Entonces necesita el módulo de volumen para el agua de mar (2,34 GPa).

Entonces es una ecuación de elasticidad simple donde el volumen de aplastamiento = punto de falla del material.

2.34 GPa = -dp / (volumen de aplastamiento / volumen original), resolviendo para dp.

Pero eso te da la máxima compresión antes de fallar. Para saber cuál es la profundidad, utilice la ecuación P = rho * gh donde rho es la densidad del fluido (1029 kg / m ^ 3), g es la aceleración debida a la gravedad, (9.81 m / s ^ 2) y h es tu profundidad. dp se usa en lugar de P.

Answer 4

Si bien no puedo responder la pregunta en ningún sentido técnico, sí sé que la profundidad de operación segura de un submarino depende al menos tanto de la resistencia y confiabilidad de sus accesorios de penetración del casco como de la resistencia bruta de sus materiales de casco. Todos esos accesorios deben ser diseñados, construidos y mantenidos con estándares extremadamente altos, ya que la falla de cualquiera de ellos puede conducir a la pérdida del submarino.