Torpédy, ponorky atd...
- únor 2009 – 25. březen 2010 – 31. červenec 2010
Přes šroub prochází hmotnostní průtok Q ve kilogramech za sekundu. Pokud šroub zajišťuje tah, znamená to, že
urychlí
tekutinu při průchodu. Tah, přenášený na hřídel, je pak
Q (V2 – V1)
část v závorce představuje zvýšení rychlosti.
Tímto způsobem šroub „zpracovává“ plyn nebo kapalinu. Existuje však důležitý rozdíl mezi těmito dvěma prostředími. Kapaliny jsou mnohem
viskózní
než plyny. Slovo
viskozita
má pro běžného člověka malý význam. Pro něj je viskózní „lepkavé“. Pro mechanika tekutin je viskózní kapalina taková, která při proudění rychlostí V a hustotou ρ
vytvoří větší třecí sílu.
Přesně tato vysoká viskozita vody omezuje rychlost běžných torped na 100–120 km/h. Nad touto rychlostí by byla potřebná výkonová síla pro jejich rychlejší pohyb nesmírně velká.
Malá poznámka: Jak fungují „hypervysokorychlostní“ torpédy?
Zajistíme, aby se torpéda pohybovala ne v kontaktu s vodou, ale s párou vody, která vzniká na jejím čele při vstříknutí plynu vytvořeného rakétou. Takto fungují ruské torpédy Shkwal, které byly přijaty Číňany a ty je předaly Iránům. Toto jsem již v roce 2003 (Albin Michel) zmínil ve své knize „UFO a tajné zbraně USA“. Americký ekvivalent je torpédo „Supercav“. Cav znamená
kavitace.
Kavitace je jev, který se přirozeně děje, když šroub vytvoří dostatečný podtlak, aby se voda vypařila (když místní tlak klesne pod „nasycenou párovou tlak“). To vedlo novináře Larousserieho k tomu, že napsal a poté opakoval při setkání: „stačí, aby torpédo vstoupilo do vody dostatečně rychle, aby se kavitace vytvořila a udržela“. Přitom citoval jako důkaz střely z pušky vystřelené do vody.
Mamma mia. Novináři o vědě už nejsou, co byli...
Snažil jsem se mu tuto myšlenku z hlavy vytáhnout (a mnoho dalších podobných myšlenek), ale v takových případech je nutné ustoupit. Quod feci.
V letech 2002–2003 byl tento koncept hypervysokorychlostních torped vyvolal několik zábavných poznámek. Například francouzský admirál odpovídající příteli během ročního setkání „Euronaval“:
„Vědíte, co se týče torped, rychlost není všechno…“
Zdá se, že tento admirál podporuje návrh na návrat k plachtové vojenské flotile, kde dřevo a plachty zajišťují vynikající neviditelnost před radarovými vlnami.
Moderní torpéda jsou poháněna střelným prachem. Překonávají snadno rychlost 400 km/h pod vodou, jsou drátově řízena, ovládaná dráty, které se vyvíjejí z bubenů přenášených torpédem (neinstalovaných na ponorce). Aby se zabránilo poškození výstupních drátů horkými plyny z trysky, jsou tyto dráty vyvíjeny z ramen, které se rozkládají po vystřelení torpéda z úzkého kanálu pomocí stlačeného vzduchu (stejným způsobem jsou vystřelovány i meziplanetární rakety, a pak se zapalují mimo ponorku).
Ruské torpédo Shkwal, pohled zezadu. Na bocích jsou viditelné boční dráty pro řízení, rozvinuté.
Potrubí kolem „klobouku“ centrální trysky mohou být injektory plynu s nižší teplotou, které zajišťují obal hlavního proudu, přičemž mají jinou akustickou impedance, což umožňuje odraz zvukových vln (turbulence), vysílaných pohonným systémem na střelný prášek, který je zjevně velmi hlučný.
Přesto si možná položíte otázku, jak může být taková torpéda řízena. Je to extrémně jednoduché. Fotografie přední části této stroje se teď šíří po celém světě.
Ruské torpédo Shkwal, pohled zepředu, během veřejné prezentace
Detail výstupního otvoru pro horké plyny s odraznou deskou na kloubu, zajišťující řízení
Plyn uniká podél osy, vypařuje mořskou vodu, která proudí rychlostí 500 km/h. Tryska je obklopena koulí, kolem níž se otáčí kruhový disk, který rozptyluje páru kolem torpéda. Skloněním pomocí dvou válců (jeden je viditelný) měníme vrstvu páry, která se dotýká stěn torpéda, a tím i příspěvek lokálního třecího odporu v každém bodě. Tato drátově řízená, ale bez autopilota torpédo je tedy velmi manévrovatelná.
- červenec 2010.
Setkal jsem se s kolegou vědcem, který řídí laboratoř termiky v Marseille. Přijal smlouvu s ITER pro studium tepelných rázů na kovových stěnách.
„Ano, vím, že ITER je hloupost. Ale víš, kdybych to neudělal, mohl bych se rozloučit se svým pracovním postem na univerzitě.“
Když to říkám, vím, že mu to nebude líbit. Ale šokuje mě, že vědec má tak málo etiky a prostě tak málo upřímnosti. Přesto dnes, když učitel-vědec ví ještě, co znamená slovo etika, kromě lidí jako Vélot, kteří bojují proti OGM na INRA a nakonec jsou zbaveni všech prostředků a financí.
Před patnácti lety byl Jean-Claude Charpentier ředitelem oddělení fyzikálních věd pro inženýry na CNRS. Časopis CNRS vydal speciální číslo o vztazích mezi vědci a armádou s názvem „Vědci, musíme si promluvit“. V těchto stránkách Charpentier řekl, že nemá dostatek smluv s armádou, aby uspokojil požadavky vědců...
Nebudu se dále zabývat neodstranitelnými nedostatky ITER, o nichž jsem mluvil už několikrát. Nicméně se dělá velký tlak, aby tato „tanečnice“ za 15 miliard eur projela během období úsporných opatření. Něco z toho je nesmysl...
Ten den byl terén na Cadarache vyčištěn. Když létáte na planéru, vidíte tuto rozsáhlou jizvu. Ale práce jsou momentálně pozastaveny, dokud nebude schválen ještě více nákladný rozpočet. Když si představím naši „laboratoř MHD“, která se vejde na vozík a už dává publikovatelné výsledky, zdá se to surreální...
Naše zkušební zařízení pro experimenty MHD s nízkou hustotou, provozuschopné od července 2010
Náklady: 2000 eur
V téže laboratoři termiky mají vědci smlouvu s námořním vojskem na studium kavitacních torped. Podle jejich šéfa je tato kavitace „jednoduše získána rychlostí“. Jinými slovy, před torpédo (poháněné raketa: Francouzi se konečně rozhodli opustit šroub, s 40letým zpožděním) je umístěn kužel, za kterým vzniká kavitace, takže zbývající část torpéda se pohybuje ve vodní páře, což snižuje třecí odpor na bocích.
„Ale co odpor způsobený kuželem?“
„No, to nevím…“
Tito lidé vůbec neznají technologii typu ruského Shkwal nebo amerického supercav. O tom můžeme mluvit, protože je to tajemství Polichinelle. I Iránové mají Shkwal zakoupené od Číňanů, kteří je vyrábějí pod licencí. Původní produkt je ruský, starý 30 až 40 let.
V ruském systému generátor horkých plynů vystřeluje plyn dopředu. Přeměňuje tak mořskou vodu na páru. Francouzi tento systém zatím nezdají pochopit.
Jak se řídí Shkwal? Nejprve drátově. Po vystřelení z trubky vystupují dráty z jejich uložení. Na fotografiích je viditelný systém řízení, jehož hrubost spojuje účinnost. Detailněji to vysvětlím na několika obrázcích.
Pověděl jsem to, abych vám dobře připomněl, že při pohybu tělesa ve vodě se projevuje velká odporová síla. Nejprve si myslíme na odpor, ale zapomínáme na odpor způsobený prouděním. Podívejte se na následující obrázek:
Řekli jsme, že pokud šroub zajišťuje sílu přenášenou podél osy, tedy tah, současně dochází k urychlení vody při průchodu. To odpovídá obrázku v horním levém rohu. Zde platí konzervace součinu ρV·S, kde ρ je hustota, V rychlost a S průřez tzv. proudové trubice (tekutiny) v mechanice tekutin. Hustota vody, tedy jeden kilogram na litr nebo tisíc kilogramů na metr krychlový (v jednotkách MKSA), je konstantní, protože voda je nestlačitelná. Tedy součin V·S je konstantní. Před šroubem je stejný průtok Q vody v úzké proudové trubici.
Vývoj šroubů.
Výše jsem mluvil o zahalených šroubech, jejichž cílem je zvýšit účinnost. Skutečně je lopatka šroubu křídlo s velmi omezenou rozpětím a nízkým poměrem rozpětí. Na spodní straně křídla (intrados) vzniká přetlak, zatímco na horní straně (extrados) vzniká podtlak. Na konci křídla dochází k přechodu od intradosu k extradosu. To způsobuje vznik dvou okrajových vírů, jeden na každém konci křídla. Tyto víry jsou ztráty energie; nejsou určeny k udržení letadel ve vzduchu, ale ke zahřívání malých ptáků.
Čím nižší je poměr rozpětí, tím větší část energie se spotřebuje a rozptýlí ve vírech. Proto mají planéry obrovské poměry rozpětí. I albatros letí lépe než holub.
Zahalený šroub je způsob, jak zabránit vzniku vírů, což znamená, že konec lopatky, oříznutý ostře, se pohybuje velmi blízko k zahalení. Ale okamžitě vyvstává poznámka: toto zahalení musí být přizpůsobeno provoznímu režimu šroubu. Součin rychlosti V vody a průřezu S musí být stejný na vstupu i výstupu. Jinými slovy, tvar zahalení musí odpovídat změně rychlosti (V2 – V1), která odpovídá režimu šroubu, který závisí na počtu otáček za minutu.
Na ponorkách pro vystřelování zbraní nebo bojových ponorkách se snažíme co nejvíce snížit hluk. Víry šroubů jsou zdrojem hluku. Použití zahalení je řešením pro snížení hluku a bylo přijato na mnoha jednotkách ve všech zemích.
Model ponorky s zahaleným pohonem
Ponorka s zahalením
Ponorka Sea Wolf
Stejná ponorka, pohled zepředu
Jeden z ruských obřů Typhon, pohled zezadu
Tato zahalení fungují pouze při určité rychlosti, jejich „přizpůsobené rychlosti“. Mimo tuto rychlost se stávají hlučnými (nízká rychlost nebo nízké rychlosti). Bylo by příliš složité jim dodat proměnlivou geometrii. Řešením je vyrovnání vzniku okrajových vírů pomocí MHD, vybavením lopatek akcelerátory podél povrchu.
Posledních několik let jsou nové ponorky vybaveny „mečovými“ šrouby. Nedávno (2010) mohl internetový uživatel zachytit tuto fotografii americké jaderné ponorky s zahalením ve své základně v Kitsap-Bangor ve státě Washington. Jsou zde dvě obrázky, druhý je zoom.
Všimněte si, že americký internetový uživatel zachytil tyto obrázky při procházení softwarem pro plánování cest automobilu...
Mečový šroub americké ponorky
Tento šroub má mnoho hydrodynamických vlastností, o nichž vám jednou povím, což ukazuje, že i v tak dobře prozkoumaném oboru jako jsou mořské šrouby lze dosáhnout zásadních pokroků.
Novinky
Průvodce (Index)
Domovská stránka
