в "Обливионе" с вышкой наврали )
Джозеф Косински снял обалденнейший фильм "Обливион". Однако, меня, как инженера-конструктора, очень и очень заинтересовала возможность реализации вышки, где жили наши герои. Уверен, что не только у меня одного возникли сомнения в возможности такого (эдакое проявление зануууудства) )))
Для проверки воспользуемся такой наукой как "сопротивление материалов" и немного данных, добытых путём гугления )) будет формул немного, рассуждений ) и вывод ))
Вышка нужна эта была чтобы поддерживать связь с Тетом и, видимо, чтобы выжившее население Земли не смогло никак на них напасть. Опустим тот факт, что можно было одну из опор взорвать и вся бы эта конструкция рухнула.
Мало того, мы опустим тот факт, что почему-то всегда на вышке безветренно:
волосы не развиваются - штиль однако )
Пусть будем считать, что вышка находится на 100 метров над облаками.
Я не специалист по метеорологии, но из открытых источников я выяснил, что средняя высота облаков над землёй составляет от 6 до 13км. Давайте возьмём золотую середину - 9,5км. Плюс ещё наши 100 метров - 9,6км (со школы известно, что на высоте 8-10 км от земли - ветра достигают свою пиковую скорость)
Так же посчитаем ветровое давление на этой высоте: Обычно эти скорость ветра в этих высотах превышают 70м/сек.
Учебник Савицкого "Ветровая нагрузка на сооружения" предлагает нам такую формулу, для вычисления ветрового давления:
w=0.5*p*v*v,
где v - скорость ветра, м/с;p - плотность воздуха, кг/м3, зависящая от его влажности, температуры и атмосферного давления.
Плотность воздуха величина непостоянная - пруф. А считаем мы условно - поэтому примем плотность равной единице, соответственно формула наша упрощается:
w=0.5*v*v. Подставляем - w=0.5*70*70=2450кг/м2.
Давайте составим расчётную схему по нашим исходным данным. Для этого сделаем вот такой блюпринт (чертёж):
Стержень, который больше всего меня интересует имеет длину 7,76км.
Для того, чтобы расчитать какое он будет воспринимать усилие, нам нужно понять сколько весит дом и какое давление испытывает домик от давления ветра (на схеме w).
Вес самого дома даже не будем учитывать (считаем грубо же). Думаю тут не менее 20ти тонн.
Так же посчитаем какое ветровое давление испытывает дом. Будем считать, что боковая поверхность, на которую воздействует ветер имеет высоту, равную трём метрам, и шириной 10 метрам (если у кого-то глазомер хорошо работает - давайте уточним), как на картинке ниже:
То есть площадь, на которую воздействует ветровое давление равна: 3*10=30 м.кв.
Приводим к равндействующей силе: w=2450*30=81,7т.
То есть сила от давления ветра равна 81,7тонн.
Тогда изгибающий момент в расчётном стержне будет равен: M=81.7*7760=633992т*м.
Будем считать, что опора металлическая (Обычную сталь возьмём). Следовательно её расчётное сопротивление (R) равно 2350 кг/см2.
Напряжение определяем по формуле: σ=M/W, где σ должна быть меньше, или равна R.
Момент инерции (М) меняется в зависимости от сечения стержня.
Судя по картинке, прямоугольного сечения:
Теперь все данные у нас имеются, давайте попробуем определить какой должно быть сопротивление сечения, чтобы выдержать действующий изгибающий момент:
R=M/W, следовательно W=M/R. Подставляем, W=63399200/2.35=2697838,298см3
Короче говоря опора должна выглядеть примерно так:
Некрасиво, да? Наши герои жили в пирамиде ))))
И остаётся добавить (КЭП будет довольнэ): "Фильмы врут :D"
Для проверки воспользуемся такой наукой как "сопротивление материалов" и немного данных, добытых путём гугления )) будет формул немного, рассуждений ) и вывод ))
Вышка нужна эта была чтобы поддерживать связь с Тетом и, видимо, чтобы выжившее население Земли не смогло никак на них напасть. Опустим тот факт, что можно было одну из опор взорвать и вся бы эта конструкция рухнула.
Мало того, мы опустим тот факт, что почему-то всегда на вышке безветренно:
волосы не развиваются - штиль однако )
Пусть будем считать, что вышка находится на 100 метров над облаками.
Я не специалист по метеорологии, но из открытых источников я выяснил, что средняя высота облаков над землёй составляет от 6 до 13км. Давайте возьмём золотую середину - 9,5км. Плюс ещё наши 100 метров - 9,6км (со школы известно, что на высоте 8-10 км от земли - ветра достигают свою пиковую скорость)
Так же посчитаем ветровое давление на этой высоте: Обычно эти скорость ветра в этих высотах превышают 70м/сек.
Учебник Савицкого "Ветровая нагрузка на сооружения" предлагает нам такую формулу, для вычисления ветрового давления:
w=0.5*p*v*v,
где v - скорость ветра, м/с;p - плотность воздуха, кг/м3, зависящая от его влажности, температуры и атмосферного давления.
Плотность воздуха величина непостоянная - пруф. А считаем мы условно - поэтому примем плотность равной единице, соответственно формула наша упрощается:
w=0.5*v*v. Подставляем - w=0.5*70*70=2450кг/м2.
Давайте составим расчётную схему по нашим исходным данным. Для этого сделаем вот такой блюпринт (чертёж):
Стержень, который больше всего меня интересует имеет длину 7,76км.
Для того, чтобы расчитать какое он будет воспринимать усилие, нам нужно понять сколько весит дом и какое давление испытывает домик от давления ветра (на схеме w).
Вес самого дома даже не будем учитывать (считаем грубо же). Думаю тут не менее 20ти тонн.
Так же посчитаем какое ветровое давление испытывает дом. Будем считать, что боковая поверхность, на которую воздействует ветер имеет высоту, равную трём метрам, и шириной 10 метрам (если у кого-то глазомер хорошо работает - давайте уточним), как на картинке ниже:
То есть площадь, на которую воздействует ветровое давление равна: 3*10=30 м.кв.
Приводим к равндействующей силе: w=2450*30=81,7т.
То есть сила от давления ветра равна 81,7тонн.
Тогда изгибающий момент в расчётном стержне будет равен: M=81.7*7760=633992т*м.
Будем считать, что опора металлическая (Обычную сталь возьмём). Следовательно её расчётное сопротивление (R) равно 2350 кг/см2.
Напряжение определяем по формуле: σ=M/W, где σ должна быть меньше, или равна R.
Момент инерции (М) меняется в зависимости от сечения стержня.
Судя по картинке, прямоугольного сечения:
Теперь все данные у нас имеются, давайте попробуем определить какой должно быть сопротивление сечения, чтобы выдержать действующий изгибающий момент:
R=M/W, следовательно W=M/R. Подставляем, W=63399200/2.35=2697838,298см3
Короче говоря опора должна выглядеть примерно так:
Некрасиво, да? Наши герои жили в пирамиде ))))
И остаётся добавить (КЭП будет довольнэ): "Фильмы врут :D"