FAQ's e princípios físicos

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José Franco da Costa
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FAQ's e princípios físicos

Mensagem por José Franco da Costa » quarta out 18, 2006 2:06 pm

Sou muitas vezes contactado por pessoas com muita curiosidade no funcionamento dos submarinos. São navios que, de um modo geral, ainda estão rodeados de mistério. Talvez daí a curiosidade.

Como é que os submersíveis mergulham? Como voltam à superfície? e no caso particular dos modelos, até que distância e profundidade podem ir? e se falta a energia? e mais, e mais e mais...

Para espevitar os espíritos e procurar trazer mais entusiastas por estes navios ao Fórum, atrevo-me a apresentar algumas das respostas que dei.

No texto acima, já deram por alguma incoerência? :roll: :roll:

Mas há. Submersível e submarino não são sinónimos. Os primeiros são navios que navegam predominantemente à superfície só mergulhando ocasionalmente e, por norma, a pequenas profundidades. Os segundos - os submarinos - são basicamente o contrário: estão mais tempo submersos que à superfície e atingem profundidades muito grandes. Exemplos: os da classe "U" são submersíveis e os atómicos, de um modo geral, são submarinos.

Como mergulham?
Há dois sistemas de imersão autónoma: o sistema estático e o dinâmico.

No primeiro sistema aumenta-se o peso próprio do navio/modelo, sem variação do seu volume molhado, alterando assim o equilibrio das forças (peso próprio e a impulsão) em jogo. Como? Alagando depósitos. Nos mais antigos os depósitos são visíveis por bossas laterais do casco e nos mais modernos estão localizados entre dois cascos praticamente idênticos.
Quando completamente imerso, a quantidade de água introduzida nos depósitos produzirá - se o peso próprio superar a impulsão - um movimento descendente uniformemente acelerado e quando se igualarem as forças o navio/modelo pairará, não subindo nem descendo.

No sistema dinâmico não há variação da flutuabilidade do navio/modelo, sendo que a imersão se consegue pela conjugação da acção da velocidade de progressão com o efeito das superfícies móveis de vante e de ré. Assim (da ré para a proa) / \ desce e assim \ / sobe

Numa analogia com os voadores: os estáticos correspondem aos balões e os dinâmicos aos aviões.

Os estáticos retornam à superfície por nova variação das forças em jogo. Desta vez reduzindo, por esvaziamento dos tanques, o peso próprio do navio/modelo.

Os dinâmicos basta reduzir a velocidade suficientemente para começarem a subir ou fazê-los "voar" para superfície comandando as superfícies móveis.

Percebe-se facilmente que só sistemas estáticos estão indicados para aparelhos destinados a fins científicos, pois podem parar para observações e os dinâmicos para submarinos de ataque pela facilidade e rapidez de manobra. É, obviamente, importante adequar o sistema ao modelo a construir.

No caso dos dinâmicos se faltar a energia ele volta para a superfície por acção exclusiva da impulsão, nos estáticos ... não ... ficam lá!
Há que gastar mais algum na electrónica para garantir reserva de energia para as bombas de expulsão de água dos tanques.

A que profundidade vão?
Devidamente comandados depende da transparência da água, da quantidade de produtos sólidos em suspensão (algas, poeiras ou sal - quanto maior a quantidade, pior) mas, o que mais condiciona, é a visibilidade do modelo e parece ser consensual que nunca mais de 1 a 2m.
Descomandados, é até bater no fundo!!!! :neutral1: :neutral1:

Vá, agora manifestem-se, para haver discussão.
Cumprimentos,

José Franco da Costa

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Re: FAQ's e princípios físicos

Mensagem por pjesus » quarta out 18, 2006 3:09 pm

Bom tópico, sempre tive curiosidade.

Já agora, umas questões:
José Franco da Costa Escreveu:No sistema dinâmico não há variação da flutuabilidade do navio/modelo, sendo que a imersão se consegue pela conjugação da acção da velocidade de progressão com o efeito das superfícies móveis de vante e de ré. Assim (da ré para a proa) / \ desce e assim \ / sobe
:roll: Não percebi isso das superfícies móveis, tens fotografias? :D
José Franco da Costa Escreveu:Os estáticos retornam à superfície por nova variação das forças em jogo. Desta vez reduzindo, por esvaziamento dos tanques, o peso próprio do navio/modelo.
Então... o esvaziamento dos tanques implica deitar a àgua fora, certo?
E de onde vem o ar que enche os tanques? É conseguido à custa de diminuição da pressão do ar no resto do modelo? Se sim, há-de haver um limite de vezes que pode submergir e emergir (pelo menos sem vir à superfície). Ou não?
José Franco da Costa Escreveu:Os dinâmicos basta reduzir a velocidade suficientemente para começarem a subir ou fazê-los "voar" para superfície comandando as superfícies móveis.
Quer isso dizer que os submarinos militares atómicos têm que estar sempre em movimento?

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Re: FAQ's e princípios físicos

Mensagem por Helderluiss » quarta out 18, 2006 3:48 pm

Não me querendo meter mas já esticando o pézinho :roll:
pjesus Escreveu::roll: Não percebi isso das superfícies móveis, tens fotografias? :D
Superficies moveis ou hidroplanos

Imagem
pjesus Escreveu:Então... o esvaziamento dos tanques implica deitar a àgua fora, certo?
E de onde vem o ar que enche os tanques? É conseguido à custa de diminuição da pressão do ar no resto do modelo? Se sim, há-de haver um limite de vezes que pode submergir e emergir (pelo menos sem vir à superfície). Ou não?
É assim mesmo para a maioria dos casos, excepto para os tanques de lastro ventilados (abertura para o exterior, ar comprimido ou com compressores). Cada vez que se enche o tanque de lastro à um aumento de pressão dentro do CE (WTC) que se regulariza quando se procede ao seu vazamento. O CE deverá ser estudado para aguentar este aumento e diminuição de pressão e albergar ar suficiente para permitir esta operação.

O limite de vezes que pode submergir não está relacionado com esta questão mas apenas com o limite das baterias.
pjesus Escreveu: Quer isso dizer que os submarinos militares atómicos têm que estar sempre em movimento?
Nop, os submarinos militares são por definição estáticos ou melhor mistos. Fazem uso do tanque de lastro para submergir mas sobretudo dos tanques de lastro para colocar a sua flutuabilidade proximo do zero e então utilizam os hidroplanos para se moverem no plano vertical.
Para submergir podem faze-lo apenas com o uso do lastro (estático) ou com a conjugação do lastro e hidroplanos (misto)

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Re: FAQ's e princípios físicos

Mensagem por pjesus » quarta out 18, 2006 4:23 pm

Helderluiss Escreveu:Imagem
Isto com bonecos é muito mais fácil! :lol:
Vocês controlam os "flaps" de vante e da ré independentemente ou há um mecanismo único?
Helderluiss Escreveu:Cada vez que se enche o tanque de lastro à um aumento de pressão dentro do CE (WTC) que se regulariza quando se procede ao seu vazamento.
Ok, estava a ver mal o filme. Pensei que o ar que estava no CE era deitado fora. Ía chegar a um ponto em que não havia mais ar... eheh.

Obrigado

José Franco da Costa
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Mensagem por José Franco da Costa » quarta out 18, 2006 5:36 pm

Numa só resposta vou afundar dois porta-aviões! :lol: :lol:

Primeiro o do Helder Luís. Apetece-me dizer "ora ponha aqui, ora ponha aqui o seu pézinho" sempre e muitas vezes!

A minha ideia ao mandar aqueles bitaites todos era a de abrir uma converseta séria sobre os submarinos. Para participarem o maior número possível de membros e ver se cativamos mais alguns para a causa!:neutral1: :neutral1:

Os seus esclarecimentos foram rigorosos e preciosos. Não faria melhor e assino-os por baixo. Obrigado.

Agora para o pjesus.

As superfícies móveis de vante e de ré, na realidade, movem-se conjuntamente de forma semelhante aos aillerons dos aviões (sobe um desce o outro).

Nos modelos a coisa varia. Há os que movem todas as superfícies e então vão conjuntamente, ou aqueles que só movem as de ré (como é o caso do Akula da Dumas).

Ao construir o meu Akula, andei a pensar se deveria dar movimento às superfícies móveis de vante, alterando, portanto, o plano.

Abandonei a ideia com medo de com a alteração impossibilitar o modelo de submergir. :roll: :roll: Porquê?

Pelo seguinte.

Você claro que já reparou que a linha de água dos submarinos é muito alta. Mais de metade do casco é molhado na maioria dos casos.

Isso deve-se à prevenção da cavitação do hélice quando o navio começa a submergir.

De facto, se a proa mergulhar acentuada e rapidamente, o casco (que não dobra) obriga a levantar a ré. Esse levantamento pode colocar o hélice muito próximo ou mesmo fora da superfície.

Assim perde-se eficiência na propulsão do navio/modelo e a redução de velocidade pode ser tal que o navio/modelo não consegue mergulhar, ficando a andar numa atitude estranha só com a proa mergulhada.

Mas isto já são outros quinhentos paus.... :neutral1: :neutral1: :neutral1:

Oxalá tenha esclarecido a sua dúvida. Obrigado por estar a participar.

Quando é que começa a construir um submarino, para experimentar estas coisas todas no real?????
Cumprimentos,

José Franco da Costa

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Mensagem por Helderluiss » quarta out 18, 2006 6:09 pm

José Franco da Costa Escreveu: Primeiro o do Helder Luís. Apetece-me dizer "ora ponha aqui, ora ponha aqui o seu pézinho" sempre e muitas vezes!
Já que é assim vai o pé todo. E eu que já estava quase a desistir a pensar que andava a pregar aos peixinhos. ;-)
José Franco da Costa Escreveu:As superfícies móveis de vante e de ré, na realidade, movem-se conjuntamente de forma semelhante aos aillerons dos aviões (sobe um desce o outro).

Nos modelos a coisa varia. Há os que movem todas as superfícies e então vão conjuntamente, ou aqueles que só movem as de ré (como é o caso do Akula da Dumas).
Nos modelos há-os ainda que trabalham independentemente ou que utilizam sistemas de nivelamento que actuam no hidroplano avante. Este sistema torna-se vantajoso já que quando submerso basta manobrar o hidroplano de ré que o modelo mantem-se sempre numa atitude de plena horizontalidade.

Imagem

"Pitch Controller"

José Franco da Costa Escreveu:Ao construir o meu Akula, andei a pensar se deveria dar movimento às superfícies móveis de vante, alterando, portanto, o plano(...) a linha de água dos submarinos é muito alta. Mais de metade do casco é molhado(...) prevenção da cavitação do hélice quando o navio começa a submergir.
É mesmo assim. A forma que usei no Robbe U47 para evitar a cavitação da hélice foi a de regular ambos os hidroplanos da seguinte forma " \ \ " mediante a colocação de um servo a operar o hidroplano da proa.
Isto resultou? Sim, em detrimento de um comportamento à escala.
Última edição por Helderluiss em quarta out 18, 2006 7:09 pm, editado 1 vez no total.

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Mensagem por João Gabriel » quarta out 18, 2006 6:57 pm

Discussão muito interessante. Façam o favor de continuar! :D

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Mensagem por Skipper » quarta out 18, 2006 7:25 pm

Li interessado as mensagens anteriores e, estando na presença de quem sabe e, desde já, pedindo desculpa pela ignorância :oops: , aproveito para pôr uma questão que sempre me intrigou:

A antena do submersível (modelo) tem de estar sempre à superfície ou as ondas de rádio conseguem propagar-se abaixo desta?

José Franco da Costa
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Mensagem por José Franco da Costa » quarta out 18, 2006 7:44 pm

Skipper,

A esta bola vou eu! :lol: :lol:

A segunda vaga de ataque fica para o Helder Luís.

A antena vai no modelo. Preferencialmente dentro de um CE.

Não esquecer de na extremidade, fazer o isolamento dos filamentos do cabo eléctrico só para prevenir oxidações. Normalmente um pingo de resina epoxídica ou de silicone é o bastante.

O problema que levanta é dos mais interessantes. A propagação do sinal rádio na água não é, de facto, muito boa.

A capacidade de propagação das ondas rádio depende da cristalinidade da água, da quantidade de poeiras em suspensão e de químicos, eventualmente, em suspensão ou nela dissolvidos.

Assim, na água salgada a propagação é pior que na doce (por causa do sal), nas piscinas tratadas a cloro, também (por causa do cloro). O melhorzinho é a água pura dos regatos e dos lagos naturais não poluídos.
O pior é que nas zonas urbanas não há disso, e fora delas também não é fácil encontrar...

Restam os lagos públicos, com águas pouco transparentes, mas também com profundidades tão pequenas que daí não vem mal ao mundo.

De qualquer maneira, parece que se arrisca a perder-se o sinal em óptimas águas a profundidades da ordem dos 1 a 2 m.

Faça um submarino, experimente-o e, depois, dê-nos a sua opinião. Nós esperamos! :neutral1: :neutral1:
Cumprimentos,

José Franco da Costa

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Mensagem por Helderluiss » quarta out 18, 2006 8:00 pm

Isto até perde a piada. O homem tem a cartilha toda :mrgreen:

Bom, à relatos de profundidades de 3 metros atingidas mas vendo bem não há necessidade pois se não for o caso da existencia de aguas limpidas perde-se a noção de onde este se encontra.

O que é usual é navegar à profundidade do periscopio a escaços centimetros de profundidade o que permite logo um maior alcançe rádio.

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Mensagem por Helderluiss » quarta out 18, 2006 8:01 pm

Mais, a propria temperatura da agua interfere também no sinal rádio.

E esta hein :neutral1:

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Mensagem por José Franco da Costa » quarta out 18, 2006 8:08 pm

Helder Luís disse:
É mesmo assim. A forma que usei no Robbe U47 para evitar a cavitação da hélice foi a de regular ambos os hidroplanos da seguinte forma " \ \ " mediante a colocação de um servo a operar o hidroplano da proa.
Isto resultou? Sim, em detrimento de um comportamento à escala.
Para conseguir o mergulho, numa situação do hélice em cavitação, já tive após o comando de descida (que faz afundar a proa) de dar um toque para subir (que ao levantar a proa afunda a ré) e com o ganho de velocidade que assim obtive, voltar a comandar para descida e conseguir o mergulho.

Para acabar com isto, subi a linha de água do modelo para passar a partir de uma posição mais funda, e .... safei-me! :neutral1: :neutral1: :neutral1:
Cumprimentos,

José Franco da Costa

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Mensagem por Helderluiss » quarta out 18, 2006 8:15 pm

É por essas e outras que me virei para os estáticos :toquenemposso:

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Mensagem por José Franco da Costa » quarta out 18, 2006 8:17 pm

Helder Luís disse:
O que é usual é navegar à profundidade do periscopio a escaços centimetros de profundidade o que permite logo um maior alcançe rádio.
Um tipo nem janta, nem nada (de nadar, claro!) :D :D :D

Essa, Helder Luís, é a maior das verdades. o gozo verdadeiro é andar a roçar na superfície das águas, mas por baixo dela!!!!! :lol: :lol: :lol:

E, já agora, mergulhar a pouca velocidade.

Isto só os submarinos conseguem!!!!!:neutral6: :neutral6:

Estou consigo.
Cumprimentos,

José Franco da Costa

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Mensagem por Helderluiss » quarta out 18, 2006 8:21 pm

Off topic mas que também tem a ver, não pensaste (estou a tratar-te por tu e não espero menos da tua parte em relação a mim ;-) ) em adaptar o Akula a estático.

Já assisti a algumas conversões bastante interessantes (
ò pra mim a picar) :twisted:

Não é um modelo que conheça e não me cabe a mim opinar acerca, mas talvez seja possivel.

Imagem

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Mensagem por José Franco da Costa » quarta out 18, 2006 8:48 pm

Helder Luís,

Quando li que TE TINHAS virado para os estáticos, pensei logo em prateleiras. Foi só susto!:lol: :lol:

Como tu sabes - agora já sabem todos - o Akula foi o meu primeiro modelo.

Quando lhe deitei as rudes mãos, queria era que ele não metesse água e que fosse ao fundo e voltasse de qualquer maneira.

Pesou também a quantidade de €, pois os estáticos consomem um pouco mais.

Hoje evoluí. Estou mais sensível aos estáticos. Talvez aqueles trambolhos hidrodinâmicos amarelos (porquê amarelos? será para se verem melhor?) usados para fins científicos. Talvez feito "da minha cabeça". Inventado, portanto.

Quem sabe o que o futuro trará.

Há um apelo muito forte, também, pelos hydrofoils. Os PT50 (da carreira Macau/Hong Kong) e os Voskhod (em serviço na Holanda). Já pedi ajuda aqui no Fórum. Ainda ninguém avançou. Vamos ver.

Nada de promessas.

Olha, se daqui a uns tempos vires um lago sem nada ... talvez esteja cheio de submarinos submersos ... ! :neutral1: :neutral1: :neutral1:
Cumprimentos,

José Franco da Costa

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Mensagem por Skipper » quarta out 18, 2006 10:30 pm

Obrigado José Franco da Costa! Obrigado Helderluiss! :D

Fiquei esclarecido e, das vossas respostas, depreendo que a propagação dos sinais de rádio na água é afectada, fundamentalmente, por três factores:
- Conductividade - quanto maior a conductividade da água (sais dissolvidos) menor a propagação.
- Turbidez - quanto maior a turbidez (partículas em suspensão) menor a propagação.
- Densidade - característica da água alterada pela temperatura.

Depois disto fiquei a pensar :idea: se o ângulo do rádio controlo em relação à superfície da água e se o ângulo de incidência da luz solar na superfície não poderão também afectar as condições de propagação.

Será assim?

Esta questão poderá ser importante caso ocorra uma perda de controlo de um submarino e este fique no fundo sem reacção. Será que deslocando a posição do rádio controlador para um ponto mais alto ou tentando recuperar o controlo a uma hora que o reflexo na água não seja tão intenso poderá ajudar a saír de uma situação chata sem ter de dar um mergulhito?

Estarei, provavelmente, a chocar os conhecedores destas matérias com um grande chorrilho de disparates. No entanto, sempre gostei de perguntar aquilo que não sei e que me desperta alguma curiosidade.

Obrigado pela atenção.

PS- quanto a construír um submarino :?: :?: :?: . Eu sou mais de superfície e vento. Talvez um dia...

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Mensagem por Carlos Mariano » quinta out 19, 2006 12:14 am

Então e se enfiarem a antena do rádio dentro de água ,já a emissão se propaga melhor,é logo directo :neutral18: :neutral18: :neutral18:

José Franco da Costa
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Mensagem por José Franco da Costa » quinta out 19, 2006 8:26 am

Skipper,

A minha segurança em responder-lhe às questões que levantou sobre a eficácia da propagação da onda rádio em função do angulo de incidência da onda rádio e da incidência da luz solar na superfície da água, não é a maior.

Li alguma coisa sobre o assunto. Fiquei com umas ideias. Vou dizer-lhas e pronto. Valem o que valem...

Consegue-se perceber dos relatos de especialistas nestas matérias, que a propagação da onda rádio na água é muito má e cobre apenas pequenas distâncias (entenda-se pequenas à escala deles). Referem, inclusivé, que a propagação da onda rádio em ambientes carregados de vapor de água é também muito afectada.

Também se compreende que a acção rádio-magnética do sol é, também, altamente prejudicial à propagação da onda rádio, particularmente nas camadas altas da atmosfera.

Os cientistas que estudam estas coisas dizem, também, que a intensidade do sinal rádio reduz-se de forma inversamente proporcional ao quadrado da distância entre o emissor e o receptor.

E, finalmente também se entende, que a propagação da onda rádio na transição entre meios físicos diferentes sofre de fenómenos de reflexão e difracção, função da permeabilidade relativa às ondas rádio dos meios em presença, de forma semelhante ao que acontece à luz.

É tudo o que lhe posso dizer no campo teórico sobre o assunto.

Extrapolando para o ponto de vista prático no nosso hobby, diria que face à proximidade dos nossos emissores e receptores e à intensidade relativa dos nossos sinais rádio, os efeitos que o levaram a interrogar-se, ainda que reais, têem uma expressão negligenciável. (Se visse quanto preocupa os cientistas a perda de eficiência da propagação rádio em meios saturados de vapor de água, e a gente comanda os barcos na boa em dia de nevoeiro ... . Nem se dá por nada, não é?)

Não me parece, por tudo o que ficou dito, que por deslocar o rádio para um ponto mais alto - como sugere - ou esperar (sentado, de preferência ... :neutral1: ) que o sol bata na água com menos força, isso vá ajudar decisivamente a resolver o problema de um submarino que perdeu o contacto rádio.

Diria só mais isto. Se o submarino ficou sem contacto rádio por que se afundou (literalmente, sem ser comandado para isso, como no Titanic ...) pode-se suspeitar que a água invadiu os CE e pode ter provocado curtos circuitos inutilizando o funcionamento normal da "tralha" eléctrica, o melhor é mergulhar depressa, sacar (e secar ...) o modelo, para ver se os estragos não se agravam.

E, às vezes, um mergulhito até sabe bem ... :lol:
Cumprimentos,

José Franco da Costa

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Mensagem por Helderluiss » quinta out 19, 2006 8:58 am

Tudo dito, mas aqui o Carlos também não fica sem resposta

Carlos Mariano Escreveu:Então e se enfiarem a antena do rádio dentro de água ,já a emissão se propaga melhor,é logo directo :neutral18: :neutral18: :neutral18:
Imagem

Não é só a antena mas também o radio que vai para dentro de água e segundo fabricante ".... David Merriman Jr. of D&E Miniatures reports that he has stayed in control of his subs several hundreds of feet (horizontally) from where he was standing..."

Agora vão lá calçar as barbatanas :mrgreen:
Skipper Escreveu:Esta questão poderá ser importante caso ocorra uma perda de controlo de um submarino e este fique no fundo sem reacção....
Existem equipamentos que se podem colocar no modelo que retiram importancia a esta questão ou seja os "failsafe" que perante uma falha de sinal ou na iminencia das baterias se encontrarem totalmente esgotadas retiram a água dos tanques de lastro e fazem submergir o modelo.
Nos modelos dinamicos tal não é necessário.

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