Фрагмент перевода беседы:
ПОГ: И в чем же преимущество углеродного волокна?
РАШ: По соотношению strength-to-buoyancy он в три раза лучше титана
По некоторым инженерным соображениям я перевёл strength-to-buoyancy как удельная прочность (specific strength). И привёл доказательство в виде таблицы.
В одном из комментариев мне написали:
Strenght to buoyancy - прочность к плавучести. Раш учитывал что углепластиковый корпус имеет лучше плавучесть, чем, металлические, и расчитывал сэкономить если не использовать синтактическую пену для поддержки нейтральной плавучести.
Во первых, на практике ему все равно пришлось использовать дорогую синтактическую пену...
А во вторых,
《прочность к плотности》
или
《прочность к плавучести》?
Надо посчитать и сравнить плавучесть карбонового и титанового корпусов при прочих равных: Кольца и купола не учитываем, внутренний объем одинаков - 3,8м³ (ф1420 х 2400мм).
Карбоновый цилиндр
Внутренний диаметр 1420;
Толщина стенки 127;
Наружный диаметр 1674;
Плотность углепластика 1,45 т/м³.
Объем карбона 1,48м³
Объем внешний 5,28м³
Вес цилиндра 2,15 тонны
Относительная плотность 0,41 т/м³.
Корпус из карбон вытеснит 5,28м³ воды весом 5,28тонн. А сам весит 2,15тонны. Относительная плотность 0,41 т/м³ меньше воды - положительная плавучесть.
Титановый цилиндр
Внутренний диаметр 1420;
Толщина стенки 86 (купол 82,5);
Наружный диаметр 1592;
Плотность титана 4,5 т/м³.
Объем титана 0,97 м³
Объем внешний 4,78 м³
Вес цилиндра 4,31 тонны
Относительная плотность 0,90 т/м³.
Корпус из титана вытеснит 4,78 м³ воды весом 4,78 тонн. А сам весит 4,31 тонны. Относительная плотность 0,90 т/м³ меньше воды - положительная плавучесть.
Вывод: По плавучести цилиндрический корпус длиной 2400 и внутренним ф1420 из карбона лучше титанового в 2,2 раза (0.9 / 0.41). Ну ни как не в три.
Чтобы было ровно в "три раза", надо чтобы относительная плотность корпуса из титана была 1,23 т/м³ (0,41×3).
А это возможно только если стенка цилиндра из титана будет 125мм. Т.е. практически равна толщине 127мм стенке из карбона! Но сам Раш титановые купола сделал толщиной всего 83мм!
Вернусь к титановому корпусу со стенкой цилиндра 86мм и куполами 82,5мм. Его "плавучесть" 0,9 т/м³. И это при таком жёстком условии как мизерный внутренний диаметр!
Стоит увеличить внутренний объем как картина меняется:
К примеру сфера "Мира" имеет внешний диаметр 2100мм.
А Внутренний 2000мм (Толщина стенок 50мм).
Это больше корпуса Раша на 600мм!
Посчитаем плавучесть стальной сферы аппарата Мир:
Диаметр наружный 2100
Диаметр внутренний 2000
Толщина стенки 50
Плотность сплава стали с 30% кобальта, 18% никеля, хромом и титаном возьму с потолка побольше, пусть 6т/м³.
Объем внутренний 4,19м³
Объем внешний 4,85м³
Объем стали 0,66м³
Вес сферы 3,96 тонны
Относительная плотность 0,82 т/м³.
Корпус Раша по "плавучести" лучше корпуса Мира ровно в два раза.
Справедливей было бы посчитать плавучесть сферы (внутренним объемом 4,19м³) из карбона 127мм и из титана 83мм.
Так, что понять, что сказал Раш мне лично сложно. Беседа носила вид научпропа, а не защиты диссертации. Раш или делал скидку на аудиторию или передёргивал факты (взяв одинаковую толщину стенок).
Если ошибся в расчётах или есть другие данные прошу писать