Флотофилам в помощь (Excel-калькулятор параметров корабля)

Доброго времени суток, уважаемые коллеги. Сегодня публикую небольшой внеплановый пост, который не касается напрямую непосредственно АИшных проектов, но может пригодиться кому-то из флотофилов, ибо посвящен он упрощенному способу просчета ТТХ кораблей с помощью специальной таблицы Excel.

Вступление

Определение ТТХ корабля для флотофилов-АИшников является важным процессом. Для этого придуманы различные формулы и методики определения как самых простых переменных (толщина брони), так и более сложных (скорость, дальность хода, мощность машин). Временами простой расчет с помощью калькулятора вызывает немало проблем из-за сложности формул, да и при работе можно легко ошибиться, ввести не те данные и получить ошибочный ответ. В результате процесс составления правдоподобных ТТХ корабля становится не только не самым простым, но и длительным процессом. Конечно, в эпоху компьютерных технологий и автоматизации уже составлены программные способы решения проблем вроде широко известного в узких кругах Шарпа, но эта программа не самая простая в освоении, и что более важно – может давать большие ошибки, когда корабль с характеристиками на все 45 тысяч тонн стандартного водоизмещения получится «ужать» в 28 килотонн, что в нашей с вами реальности, с нашими законами физики и уровнем технологий будет попросту невозможным. Между тем, самые важные формулы сводятся к достаточно короткому списку, и они не требуют написания сложных программ – для пересчета достаточно составить удобную форму в том же Excel, что я и сделал, а теперь делюсь с вами этим небольшим и удобным файлом. Лично мне он сильно упростил жизнь при расчете ТТХ кораблей.

Как пользоваться

Собственно, сама таблица в Excel-е.

К сожалению, я слишком забывчив и ленив, чтобы собрать на каком-то языке программирования полноценный экзешник, совсем простой в работе, потому пришлось обойтись лишь таблицой Excel. Впрочем, она тоже достаточно проста в использовании, для чего достаточно иметь базовые навыки ввода данных в ячейки и их очистки. Ячейки серого цвета используются для наименования данных ввода-вывода, синие – заголовок таблицы, белые – ячейки для ввода данных. В зеленых после ввода всей необходимой информации автоматически определяется нужное вам число. Для нового расчета ячейки ввода данных требуется очистить вручную. Точность расчетов задана до 7 знаков после запятой в тех случаях, когда данные ввода-вывода используются дробные. При желании из зеленых ячеек можно извлечь формулы расчета данных, и использовать их вручную, с калькулятором. Очень важная оговорка – чтобы получать правильные данные на выходе, необходимо четко осознавать, какие данные вводятся при расчетах. Если взять удельный расход топлива «Бисмарка», и попытаться с помощью его цифры рассчитать дальность хода АИ-«Ретвизана», результат получится заведомо ошибочным. Потому для получения наиболее адекватных результатов требуется не только уметь работать с Excel, но и развитое логическое мышление, дабы точно подбирать прототипы и необходимые исходники для осуществления расчетов. К примеру, для определения характеристик броненосца 1890-х годов с котлами Бельвиля и паровой машиной тройного расширения лучше всего взять известный прототип с известными характеристиками того же времени, и с той же энергетической установкой.

Что считает

Несмотря на обилие различных формул и расчетов, которые необходимы при составлении ТТХ АИ-кораблей, мною были выбраны восемь самых сложных и актуальных формул, чье вычисление требует автоматизации. Большинство из них касаются параметров энергетической установки. Важно! Формулы и расчеты носят относительный характер, и не дают абсолютно точных результатов. Все они пригодны лишь для определения более или менее правдоподобных результатов для отдельно взятых кораблей для тех, кто не обладает достаточным оборудованием и навыками для точных вычислений по всем правилам судостроения. Детальнее о том, что считает таблица, расписано ниже.

1. Коэффициент полноты корпуса. Применяется «сложная» формула, в которой учитывается также объем выступающих частей и плотность воды.
2. Водоизмещение корабля. Расчеты, как и в случае с предыдущей формулой, проводятся с учетом плотности воды и примерного объема выступающих частей.
3. Адмиралтейский коэффициент. Эмпирический параметр, упрощающий расчет скорости хода корабля. Вычисляется по реальным аналогам с необходимыми характеристиками корпуса (теоретического чертежа), близкими к АИ-кораблю. Сам по себе не особо ценен, но используется в следующих формулах. Важно! Так как адмиралтейский коэффициент является эмпирическим параметром, он может меняться под влиянием множества факторов, и вообще является весьма относительным и неточным понятием. Для наиболее точного его определения и дальнейшего использования для АИ-корабля следует удачно выбрать прототип, у которого должны быть примерно те же характеристики (длина, ширина, осадка, теоретический чертеж, К полноты, и т.д.). Использование Адмиралтейского К от эсминца ВМВ для броненосца 1890-х годов приведет к получению неправдоподобных результатов.
4. Скорость хода. Определяется по известному адмиралтейскому коэффициенту, мощности машин и водоизмещению корабля. Один из важнейших параметров при расчете ТТХ АИ-корабля.
5. Мощность машин для скорости. Формула необходима для вычисления потребной мощности машин для развития определенных скоростей – к примеру, экономической скорости хода. Также можно рассчитывать необходимую мощность ЭУ для достижения желанных скоростей.
6. Мореходность. Определение мореходности корпуса корабля по известной длине по ВЛ и высоте надводного борта (форштевня). Сама формула имеет британские корни. В результате получается коэффициент, от значения которого зависит, насколько хороша мореходность у корабля. Важно! Оценка мореходности по коэффициенту взята по меркам ВМВ, когда стандарты и требования к кораблям были значительно выше, в результате чего большинство кораблей конца XIX или начала XX века будут иметь плохую мореходность. Для точности оценки мореходности более ранних кораблей лучше всего брать сравнение с реальными аналогами. Не менее важно! Полученная оценка мореходности является некоей общей, и может не соответствовать оценкам заливаемости носа корабля, забрызгиваемости мостика, продольной и поперечной качки, и т.д. Можно легко получить К мореходности меньше 0,8, но при этом все равно в определенных условиях будут проявляться определенные проблемы, связанные с мореходностью по конкретным ее параметрам.
7. Дальность плавания. Для ее оценки очень пригодятся формулы 5 и 8. Здесь важно не напутать со значением удельного расхода топлива, ибо, как правило, оно указывается в кг*л.с./ч, но в таблице вместо килограммов используются тонны. Важно! Следует понимать, что это простейшая оценка дальности плавания, которая может не до конца соответствовать действительности, ибо один из параметров – удельный расход топлива – в зависимости от типа котла, используемого топлива и скорости хода может заметно меняться. Кроме того, от большого количества факторов может меняться мощность, потребная для развития крейсерской скорости, потому в формуле учтен резерв мощности в 20%. Таким образом, на деле дальность плавания может оказаться даже больше, а указанные цифры будут минимально возможными.
8. Удельный расход топлива. Сам по себе это обычный статистический параметр, но может пригодиться при расчете дальности плавания корабля (формула 7). Для расчета УРТ для АИ-корабля берется реальный прототип со схожей ЭУ. Все показатели массы указаны в тоннах. Важно! Для разных скоростей, типов котлов и топлива показатели могут сильно отличаться даже в рамках одного корабля. К примеру, огнетрубные котлы на угольном отоплении имеют малое потребление топлива на малых мощностях и скоростях, в результате чего являются достаточно экономичными, но с ростом потребной мощности расход топлива значительно возрастает, и потому на высоких скоростях водотрубные котлы могут быть экономичнее, хотя на крейсерской скорости они обычно уступают огнетрубным.

Если есть какие-то вопросы или дополнения – пишите в комментарии, обсудим, и возможно в таблице появятся еще формулы для расчета. За консультации касательно усовершенствования формул отдельная благодарность коллеге Штурману.

Текущая версия таблиц — 1.1

Скачать формулы