Torpéda a ponorky
Torpéda, ponorky atd...
- února 2009 – 25. března 2010 – 31. července 2010
Vrtulí prochází hmotnostní tok Q, v kilogramech za sekundu. Pokud vrtule zajišťuje propulsní sílu, znamená to, že urychluje kapalinu při průchodu. Propulsní síla přenášená na hřídel je pak
Q ( V2 - V1 )
přičemž veličina v závorce představuje přírůstek rychlosti.
Takto vrtule míchá plyn nebo kapalinu. Mezi těmito dvěma prostředími však existuje podstatný rozdíl. Kapaliny jsou mnohem* viskóznější než plyny. Slovo viskozita* toho člověku z ulice moc neřekne. Pro něj je viskózní to, co je „lepivé“. Pro mechanika tekutin je viskózní tekutina ta, která při proudění rychlostí V a s hustotou ró vyvolá větší třecí sílu. Právě tato vysoká viskozita vody omezuje rychlost konvenčních torpéd na sto až sto dvacet kilometrů v hodině. Za touto hranicí by se výkon potřebný k jejich rychlejšímu pohybu stal neúnosným.
Malá vsuvka: jak fungují „hyperrychlá“ torpéda?
Zařídí se to tak, že se pohybují nikoli ve styku s vodou, ale s vodní párou, která se vytváří na přídi stroje vstřikováním plynu produkovaného raketou. To je případ ruských torpéd Škval, která převzali Číňané a ti tuto technologii předali Íráncům. Upozornil jsem na to ve své knize „OVNIS a tajné americké zbraně“ již v roce 2003 (Albin Michel). Americkým ekvivalentem je torpédo „Supercav“. Cav jako kavitace. Kavitace je to, co vzniká přirozeně, když vrtule vytvoří dostatečný podtlak, aby se voda vypařila (když místní hodnota tlaku klesne pod „tlak nasycených par“). To přivedlo novináře Larousserieho k tomu, aby napsal, a při jednom setkání mi to zopakoval, „že stačí, aby torpédo proniklo do vody dostatečně rychle, aby kavitace vznikla a udržela se“. Na podporu svých slov citoval puškové kulky vystřelené do vody.
Mamma mia. Vědečtí novináři už nejsou, co bývali...
Marně jsem se mu snažil tuto myšlenku vymluvit z hlavy (tuto myšlenku a mnoho dalších podobného druhu). Ale v takových případech se prostě musí ustoupit. Quod feci.
V letech 2002–2003 tento koncept hyperrychlých torpéd vyvolal dosti pikantní poznámky. Svědectvím je ta od francouzského admirála, který odpovídal příteli na každoroční akci „Euronaval“:
- Víte, co se torpéd týče, rychlost není všechno.....
Zdá se, že tento admirál prosazuje projekt... Moderní torpéda jsou poháněna práškovými raketami. Snadno překonávají 400 km/h pod vodou, jsou naváděna po drátě, vedená dráty, které se odvíjejí z cívek nesených torpédem (a nikoli instalovaných na palubě ponorky). Aby plyny vyfukované tryskou nespálily naváděcí dráty, odvíjejí se tyto z ramen, která se rozvinou po vystřelení torpéda z jeho úzkého výpustného tubusu pomocí proudu stlačeného vzduchu (mezikontinentální rakety se rovněž vystřelují stejným způsobem a zapalují se až mimo ponorku).
Ruské torpédo Škval, pohled zezadu. Na jeho bocích jsou rozvinuté boční držáky naváděcích drátů.
Trubice obklopující „stojánek na vajíčko“ centrální trysky jsou možná vstřikovače plynu o nižší teplotě, které umožňují opláštit hlavní proud a vykazují přitom odlišnou akustickou impedanci, což by pak umožnilo odrážet zvukové vlny (turbulenci) vydávané práškovým motorem, který je a priori velmi hlučný.
Nicméně můžete se možná ptát, jak lze takové torpédo řídit. Je to nesmírně jednoduché. Fotografie přední části tohoto stroje se nyní povalují všude.
Ruské torpédo Škval, pohled zepředu, při prezentaci pro veřejnost
Detail jeho otvoru pro výfuk horkého plynu s deflektorem upevněným na kardanu, který zajišťuje řízení
Plyn vychází v ose, vypařuje mořskou vodu, která se řítí rychlostí 500 km/h. Tryska je obklopena kulovým kloubem, kolem něhož se otáčí kruhový talíř, který rozptyluje páru kolem torpéda. Jeho naklápěním pomocí dvou pístnic, z nichž jedna je vidět, se mění vrstva páry obtékající stěny torpéda, a tím i příspěvek místní hodnoty třecího odporu v každém místě. Toto torpédo, naváděné po drátě, ale bez autopilota, je tedy velmi obratné.
- července 2010.
Setkal jsem se s kolegou výzkumníkem, který vede laboratoř termiky v Marseille. Je to ten, kdo přijal smlouvu s ITER, aby studoval tepelné rázy na kovových stěnách.
- Ano, vím, že ITER je blbost. Ale chápeš, kdybych ji nepřijal, mohl jsem se rozloučit se svým místem na univerzitě.
Když to říkám, vím, že se mu to nebude líbit. Ale šokuje mě, že výzkumník má tak málo etiky a prostě poctivosti. Nicméně, v dnešní době, který vysokoškolský učitel ještě ví, co znamená slovo etika, kromě chlapíků jako Vélot, kteří na INRA bojují proti GMO a ocitnou se zbaveni všech prostředků a kreditů.
Před nějakými patnácti lety byl Jean-Claude Charpentier ředitelem oddělení fyzikálních věd pro inženýry v CNRS. Kurýr CNRS vydal zvláštní číslo věnované vztahům mezi výzkumníky a armádou nazvané „výzkumníci, musíme si promluvit“. Na těch stránkách Charpentier říkal, že nemá dost smluv s armádou, aby uspokojil požadavky výzkumníků....
Nebudu zdůrazňovat neodčinitelné nedostatky ITER, mluvil jsem o tom už dost N-krát. Nicméně se tlačí na to, aby tato „tanečnice“ za 15 miliard eur prošla v plném období úsporných omezení. Naprostý nesmysl..
Onoho dne byl terén v Cadarache vyklizen. Ta rozsáhlá jizva je vidět, když letíte na kluzáku. Ale práce jsou prozatím zastaveny, dokud nebude tento ještě faraonštější rozpočet schválen. Když pomyslím na naši „laboratoř MHD, která se vejde na pojízdný stolek a která už začíná dávat publikovatelné výsledky, zdá se to surrealistické...
Náš zkušební stav pro experimenty MHD při nízké hustotě, v provozu od července 2010
Cena: 2000 eur
V téže laboratoři termiky mají výzkumníci smlouvu s námořnictvem na studium kavitačních torpéd. Podle jejich šéfa by se této kavitace „dosáhlo prostě rychlostí“. Jinými slovy, na příď torpéda (poháněného raketou: Francouzi se rozhodli opustit vrtuli, se 40letým zpožděním) se umístí kužel, za nímž kavitace vzniká, takže zbytek torpéda postupuje v prostředí vodní páry, což snižuje třecí odpor na bocích.
-
Ale odpor kvůli kuželu?
-
Ale to nevím....
Ti chlapi nevědí nic o technologii ruského stylu Škval nebo americké supercav. Dá se o tom mluvit, protože to je veřejné tajemství. Dokonce i Íránci mají Škvaly koupené od Číňanů, kteří je vyrábějí v licenci. Výrobek je původně ruský, starý 30 nebo 40 let.
V ruském systému generátor horkých plynů vyfukuje tyto plyny dopředu. Ten pak mění mořskou vodu v páru. Systém, který Francouzi zřejmě ještě nepochopili.
Jak se Škval řídí? Nejprve po drátě. Držáky drátů vyjdou ze svých uložení po opuštění torpédometu. Na fotografiích je vidět naváděcí systém s jednoduchostí spojující účinnost. Ale podrobně jej popisuji několika nákresy.
Vyprávěl jsem to, abych vám dobře připomněl, že když se předmět pohybuje ve vodě, projevuje se značná třecí síla. Nejprve se myslí na aspekt odporu, ale zapomíná se na strhávání. Podívejte se na následující tabuli:
Řekli jsme, že pokud vrtule zajišťuje sílu přenášenou podél své osy, tažnou sílu, jde to ruku v ruce s urychlováním vody při průchodu. To tedy odpovídá obrázku nahoře vlevo. Existuje zachování součinu ró V S, kde ró je hustota, V rychlost a S příčný průřez toho, čemu se v mechanice tekutin říká „proudová trubice (tekutiny)“. Hustota vody, jeden kilogram na litr nebo tisíc kilogramů na metr krychlový (v jednotkách MKSA), je konstantní, protože voda je nestlačitelná tekutina. Takže součin V S je konstantní. Před vrtulí je stejný průtok Q vody zajištěn v užší proudové trubici.
Vývoj vrtulí.
Výše jsem mluvil o vrtulích v prstenci, jejichž cílem je zvýšit účinnost. List vrtule je totiž křídlo s velmi omezeným rozpětím, tedy s malou štíhlostí. Pod křídlem letadla (spodní plocha) vzniká přetlak, zatímco na horní ploše (vrchní plocha) se vytváří podtlak. Na konci křídla má vzduch tendenci přecházet ze spodní plochy na horní. To vede ke vzniku dvou okrajových vírů na konci každého křídla. Tyto vířivé víry jsou ztrátou energie, tyto víry neslouží k nadnášení letadel, ale k ohřívání ptáčků.
Čím menší je štíhlost, tím vyšší je podíl vydané energie rozptýlené v těchto vírech. To je důvod, proč mají kluzáky obrovskou štíhlost. Albatros létá lépe než holub.
Vrtule v prstenci je způsob, jak zabránit vzniku vírů, což znamená, že ostře seříznuté konce listů se pohybují velmi blízko prstence. Ale hned se nabízí poznámka: tento prstenec musí být přizpůsoben režimu, ve kterém vrtule pracuje. Součin rychlosti vody V a průřezu S musí být stejný na vstupu i na výstupu. To znamená, že tvar prstence musí odpovídat změně rychlosti (V2 - V1) odpovídající režimu vrtule, který závisí na počtu otáček za minutu.
U raketonosných ponorek nebo útočných ponorek se snaží co nejvíce snížit hluk. Víry vrtulí jsou zdroji hluku. Přijetí prstence je řešením, jak jej snížit, a bylo přijato na nejedné jednotce ve všech zemích.
Model ponorky s vrtulí v prstenci
Ponorka s prstencem
Ponorka Sea Wolf
Tatáž, pohled zepředu
Jeden z ruských monster Typhon, pohled zezadu
Tyto prstence fungují jen při určité rychlosti, jejich „přizpůsobené rychlosti“. Mimo ni se stávají hlučnými (nízká rychlost nebo malé rychlosti). Dát jim proměnnou geometrii by bylo příliš složité. Řešením je potlačit vznik okrajových vírů pomocí MHD, vybavením listů povrchovými urychlovači.
Už několik let jsou nová podmořská plavidla vybavena vrtulemi „ve tvaru šavle“. Nedávno (2010) jeden uživatel internetu dokázal zachytit tento snímek americké jaderné ponorky s prstencem ve své základně Kitsap-Bangor ve státě Washington. Zde jsou dva snímky, druhý odpovídá přiblížení.
Povšimneme si, že americký uživatel internetu zachytil tyto snímky při surfování v softwaru pro hledání tras pro automobilové cesty....
Vrtule ve tvaru šavle americké ponorky
Tato vrtule má četné hydrodynamické přednosti, o nichž vám jednou pohovořím, což ukazuje, že i v tak ohraném oboru, jakým jsou námořní vrtule, lze ještě dosáhnout zásadního pokroku.