Torpedos und U-Boote
Torpedos, U-Boote, usw...
- Februar 2009 - 25. März 2010 - 31. Juli 2010
Durch eine Propellerfläche fließt ein Massendurchsatz Q, in Kilogramm pro Sekunde. Wenn der Propeller eine Schubkraft erzeugt, dann beschleunigt er das Fluid beim Durchgang. Die Schubkraft, die an den Antriebsstrang übertragen wird, ist dann
Q ( V2 - V1 )
die Größe in Klammern stellt den Geschwindigkeitszuwachs dar.
So brüllt der Propeller ein Gas oder eine Flüssigkeit. Es gibt jedoch einen wichtigen Unterschied zwischen diesen beiden Medien. Flüssigkeiten sind viel zäher als Gase. Das Wort Zähigkeit spricht wenig auf den Durchschnittsmenschen an. Für ihn ist etwas zäh, "klebrig". Für einen Fluidmechaniker ist eine zähe Flüssigkeit eine Flüssigkeit, die bei einer Geschwindigkeit V und einer Dichte ro eine größere Reibungskraft erzeugt. Diese hohe Zähigkeit des Wassers begrenzt die Geschwindigkeit konventioneller Torpedos auf hundert bis hundertzwanzig Kilometer pro Stunde. Darüber hinaus würde die Leistung, die benötigt wird, um sie schneller zu machen, prohibitiv werden.
Kleine Randbemerkung: Wie funktionieren "hyperschnelle" Torpedos?
Man versucht, sie nicht im Kontakt mit Wasser, sondern mit Wasserdampf fliegen zu lassen, der an der Nase des Geräts durch Injektion eines Gases, das von einer Rakete erzeugt wird, erzeugt wird. Dies ist der Fall bei den russischen Torpedos Shkval, die von den Chinesen übernommen wurden, welche diese Technologie den Iranern vermittelt haben. Ich hatte dies in meinem Buch "UFOs und amerikanische geheime Waffen" bereits 2003 (Albin Michel) erwähnt. Das amerikanische Äquivalent ist der Torpedo "Supercav". Cav, für Kavitation. Die Kavitation ist das, was natürlicherweise geschieht, wenn ein Propeller eine ausreichende Unterdruck erzeugt, damit das Wasser verdampft (wenn der lokale Druck unter den "sättigenden Dampfdruck" fällt). Dies war der Grund dafür, dass der Journalist Larousserie schrieb und mir bei einem Treffen erneut sagte: "Es reicht aus, dass der Torpedo schnell genug in das Wasser eindringt, damit die Kavitation entsteht und aufrechterhalten wird." Er zitierte dazu die Kugeln, die in das Wasser abgefeuert wurden.
Mamma mia. Wissenschaftsjournalisten sind nicht mehr das, was sie einmal waren....
Ich habe vergeblich versucht, diese Idee aus seinem Kopf zu bekommen (diese Idee und viele andere ähnlicher Art). Aber in solchen Fällen ist es angebracht, aufzugeben. Quod feci.
Im Jahr 2002-2003 gab dieser Konzept von hyperschnellen Torpedos ziemlich geschmackvolle Kommentare. Zeuge war eine französische Admiral, der auf einen Freund antwortete, der bei einer jährlichen Veranstaltung "Euronaval" anwesend war:
- Sie wissen, was Torpedos betrifft, ist Geschwindigkeit nicht alles .....
Es scheint, dass dieser Admiral ein Projekt verfolgt. Moderne Torpedos werden durch Pulverraketen angetrieben. Sie übertreffen leicht die 400 km/h unter Wasser, sind kabelgesteuert, mit Kabeln, die sich aus Spulen abrollen, die vom Torpedo mitgeführt werden (nicht an Bord des U-Boots installiert). Um zu verhindern, dass die Gase, die aus dem Auspuff austreten, die Leitkabel beschädigen, werden diese aus Armen abgerollt, die nach dem Abschuss des Torpedos aus dem engen Schacht mit einer Druckluftstrahl ausfahren (die interkontinentalen Raketen werden ebenfalls auf diese Weise abgeschossen und dann außerhalb des U-Boots gezündet).
**Der russische Torpedo Shqwal, von hinten gesehen. Auf seinen Seiten seine seitlichen Leitkabel, die ausgeklappt sind. **
Die Röhren, die den "Knick" der Zentraldüse umgeben, könnten Gasinjektoren mit niedrigerer Temperatur sein, die den Hauptstrahl umgeben, indem sie eine unterschiedliche akustische Impedanz aufweisen, was es ermöglichen würde, die Schallwellen (Turbulenz) zu reflektieren, die vom Pulverantrieb ausgesendet werden, der vermutlich sehr laut ist.
Das ist jedoch nicht das einzige, was Sie vielleicht fragen könnten, wie ein solcher Torpedo gesteuert werden kann. Es ist äußerst einfach. Die Fotos der Vorderseite dieser Maschine sind mittlerweile überall zu finden.
**Ein russischer Shkwal-Torpedo, von vorn, bei einer öffentlichen Präsentation **
Detail seines Ausstoßrohrs für heiße Gase, mit einem auf Kugelgelenken montierten Ablenker, der die Steuerung ermöglicht
Das Gas tritt in der Achse aus, verdampft das Meerwasser, das mit 500 km/h strömt. Die Düse ist von einer kugelförmigen Gelenkverbindung umgeben, um die sich eine kreisförmige Platte dreht, die die Dampfblase um den Torpedo ausbreiten lässt. Durch Neigen mit zwei Zylindern, von denen einer sichtbar ist, wird die Dampfschicht, die die Wände des Torpedos berührt, verändert, also die lokale Reibungswiderstandsbereitstellung an jedem Ort. Dieser, kabelgesteuerte, aber nicht selbstgesteuerte Torpedo erweist sich somit als sehr manövrierfähig.
- Juli 2010.
Ich traf einen Kollegen, der einen Laboratorium für Wärmelehre in Marseille leitet. Es war der, der einen Vertrag mit ITER angenommen hat, um thermische Schockbelastungen an metallischen Wänden zu untersuchen.
- Ja, ich weiß, dass ITER eine Dummheit ist. Aber, verstehst du, wenn ich es nicht annehmen würde, könnte ich mich von meinem Posten an der Universität verabschieden.
Erzähle ich das, weiß ich, dass es ihm nicht gefallen wird. Aber es stört mich, dass ein Forscher so wenig Ethik und einfach nur Ehrlichkeit hat. Doch heutzutage weiß wohl kaum noch ein Wissenschaftler, was der Begriff Ethik bedeutet, außer Typen wie Vélot, die gegen GVOs im INRA kämpfen und sich dabei alle Mittel und Mittel verlieren.
Vor ungefähr zehn Jahren war Jean-Claude Charpentier Leiter des Departments Physikalische Wissenschaften für Ingenieure am CNRS. Der Brief des CNRS hatte eine Sonderausgabe herausgegeben, die den Beziehungen zwischen Forschern und der Armee gewidmet war, mit dem Titel "Forscher, wir müssen uns unterhalten". In diesen Seiten sagte Charpentier, dass er nicht genug Verträge mit der Armee hatte, um die Anforderungen der Forscher zu erfüllen ....
Ich werde nicht auf die unheilbaren Mängel von ITER eingehen, ich habe genug davon gesprochen N-mal. Trotzdem wird versucht, diese "Tänzerin" für 15 Milliarden Euro in einer Zeit der Sparmaßnahmen durchzusetzen. Unsinn ...
An diesem Tag wurde der Boden in Cadarache geräumt. Wenn man mit einem Segelflugzeug fliegt, sieht man diese große Narbe. Die Arbeiten sind jedoch vorerst eingestellt, bis dieser noch größere, pharaonische Haushalt genehmigt wird. Wenn ich an unser "MHD-Labor" denke, das auf einem Rolltisch passt und bereits erste veröffentliche Ergebnisse liefert, erscheint das surreal ...
Unser Prüfstand für MHD-Experimente mit niedriger Dichte, seit Juli 2010 in Betrieb
Kosten: 2000 Euro
In diesem gleichen Wärmelehr-Labor haben Forscher einen Vertrag mit der Marine, um kavitierende Torpedos zu untersuchen. Laut ihrem Chef wird diese Kavitation "einfach durch die Geschwindigkeit erzeugt". Mit anderen Worten, man platziert an der Vorderseite des Torpedos (mit Rakete angetrieben: die Franzosen entscheiden sich endlich, die Propeller aufzugeben, 40 Jahre zu spät) einen Kegel, hinter dem die Kavitation auftritt, wodurch der Rest des Torpedos in einer Umgebung von Wasserdampf voranschreitet, was den Reibungswiderstand an den Seiten reduziert.
-
Aber, der Widerstand durch den Kegel?
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Ah, das weiß ich nicht ....
Diese Leute wissen nichts über die Technologie der russischen Shqwal oder der amerikanischen Supercav. Man kann darüber sprechen, da es ein offenes Geheimnis ist. Selbst die Iraner haben Shqwal, die sie von den Chinesen gekauft haben, die sie unter Lizenz herstellen. Das Produkt stammt ursprünglich aus Russland und ist 30 oder 40 Jahre alt.
Im russischen System wird ein heißer Gasgenerator nach vorne abgestoßen. Dann verwandelt er das Meerwasser in Dampf. Ein System, das die Franzosen anscheinend noch nicht verstanden haben.
Wie wird ein Shqwal gesteuert? Zunächst durch Kabelsteuerung. Die Kabelhalterungen verlassen ihre Halterungen nach dem Verlassen des Torpedotubes. Auf den Fotos sieht man das Steuersystem, das eine Robustheit verbindet, die Effizienz aufweist. Aber ich erkläre es Ihnen mit einigen Zeichnungen.
Ich erzähle das, um Sie daran zu erinnern, dass sich bei der Bewegung eines Objekts im Wasser eine große Reibungskraft zeigt. Man denkt zuerst an den Widerstand, vergisst aber den Trägheitswiderstand. Werfen Sie einen Blick auf die folgende Tabelle:
Es wurde gesagt, dass wenn eine Propeller eine Kraft überträgt, die entlang ihrer Achse verläuft, eine Schubkraft, dies mit der Beschleunigung des Wassers einhergeht. Dies entspricht also dem Bild oben links. Es gibt die Erhaltung des Produkts ro V S, wobei ro die Dichte, V die Geschwindigkeit und S die Querschnittsfläche ist, die in der Fluiddynamik als "Strömungsröhre (Flüssigkeit)" bezeichnet wird. Die Dichte des Wassers, ein Kilogramm pro Liter oder tausend Kilogramm pro Kubikmeter (in MKSA-Einheiten) ist konstant, da Wasser eine inkompressible Flüssigkeit ist. Daher ist das Produkt V S konstant. Vor der Propeller wird der gleiche Durchfluss Q Wasser in einer engeren Strömungsröhre geleitet.
Die Entwicklung der Propeller.
Oben habe ich über die ummantelten Propeller gesprochen, deren Ziel es ist, die Effizienz zu erhöhen. Tatsächlich ist ein Propellerblatt eine Flügel mit sehr begrenzter Spannweite und geringer Flügelverhältnis. Eine Überdruck entsteht unter einem Flügel (Intrados), während eine Unterdruck auf dem Oberflügel (Extrados) entsteht. Am Ende des Flügels gibt es eine Schwierigkeit, von Intrados zu Extrados zu wechseln. Dies führt zur Entstehung von zwei Randwirbeln an jedem Flügel. Diese Wirbel sind Energieverluste, diese Wirbel dienen nicht dazu, Flugzeuge zu tragen, sondern um kleine Vögel zu erwärmen.
Je geringer das Flügelverhältnis, desto höher ist der Anteil der Energie, die in diese Wirbel verloren geht. Das ist der Grund dafür, dass Segelflugzeuge sehr große Flügelverhältnisse haben. Der Albatros fliegt besser als ein Taube.
Der ummantelte Propeller ist eine Möglichkeit, die Wirbel zu verhindern, was bedeutet, dass die Enden der Blätter, die plötzlich abgeschnitten sind, sehr nahe am Ummantelungslage fliegen. Aber eine Bemerkung ist sofort erforderlich: Dieser Ummantelung muss dem Betriebszustand des Propellers angepasst sein. Das Produkt aus der Geschwindigkeit V des Wassers und der Querschnittsfläche S muss an der Ein- und Ausgangsseite gleich sein. Das heißt, das Design des Ummantelung muss in Beziehung zur Geschwindigkeitsänderung (V2 - V1) stehen, die dem Betriebszustand des Propellers entspricht, der vom Anzahl der Umdrehungen pro Minute abhängt.
In U-Booten, die Waffen abfeuern oder Angriffs-U-Boote, wird versucht, den Lärm so gering wie möglich zu halten. Die Wirbel der Propeller sind Quellen von Lärm. Die Anwendung eines Ummantelung ist eine Lösung, um dies zu reduzieren, und wurde auf vielen Einheiten in allen Ländern übernommen.
**Modell eines U-Bootes mit ummanteltem Antrieb **
**U-Boot mit Ummantelung **
**U-Boot Sea Wolf **
Das gleiche, von vorn gesehen
Eines der russischen Typhoon-Monster, von hinten gesehen
Diese Ummantelungen funktionieren nur bei einer bestimmten Geschwindigkeit, ihrer "Anpassungsgeschwindigkeit". Außerhalb werden sie laut (niedrige Geschwindigkeit oder niedrige Geschwindigkeiten). Es wäre zu kompliziert, ihnen eine variable Geometrie zu geben. Eine Lösung besteht darin, die Entstehung von Randwirbeln durch MHD zu verhindern, indem die Flügel mit Seitenbeschleunigern ausgestattet werden.
In den letzten Jahren sind neue U-Boote mit "Kurzschwert"-Propellern ausgestattet. Kürzlich (2010) konnte ein Internetnutzer dieses Bild eines amerikanischen Atom-U-Bootes mit Ummantelung in seiner Basis in Kitsap-Bangor, im Bundesstaat Washington, aufnehmen. Hier sind zwei Bilder, wobei das zweite ein Zoom ist.
**Man wird bemerken, dass der amerikanische Internetnutzer diese Bilder mit einem Routenplaner-Software für Auto-Reisen aufgezeichnet hat .... **
Kurzschwert-Propeller eines amerikanischen U-Bootes
Dieser Propeller besitzt viele hydrodynamische Qualitäten, die ich Ihnen eines Tages erzählen werde, was zeigt, dass in einem so ausgereiften Bereich wie den marinen Propellern noch wesentliche Fortschritte möglich sind.