Torpedini e sottomarini
Torpedini, sottomarini, ecc.
18 febbraio 2009 - 25 marzo 2010 - 31 luglio 2010
Attraverso una elica passa una portata di massa Q, in chilogrammi al secondo. Se l'elica fornisce una forza di propulsione, è perché accelera il fluido nel passaggio. La forza di propulsione, trasmessa all'albero, è allora
Q ( V2 - V1 )
la quantità tra parentesi rappresenta il guadagno di velocità.
Così, l'elica mescola un gas o un liquido. Tuttavia, esiste una differenza importante tra questi due mezzi. I liquidi sono molto più viscosi dei gas. La parola viscosità non parla molto al cittadino comune. Per lui, ciò che è viscoso è "appiccicoso". Per un meccanico dei fluidi, un fluido viscoso è un fluido che, circolando a una velocità V e con una densità ro produrrà una forza di attrito maggiore. È questa viscosità elevata dell'acqua che limita la velocità delle torpedini convenzionali a cento - centoventi chilometri all'ora. Oltre, la potenza necessaria per farle muovere più velocemente diventerebbe proibitiva.
Piccola parentesi: come funzionano le torpedini "iperveloci"?
Si cerca di farle muovere, non a contatto con l'acqua ma con vapore acqueo, che viene creato dalla testa dell'oggetto mediante iniezione di un gas prodotto da un razzo. È il caso delle torpedini Shkval russe, adottate dai cinesi, le quali hanno trasmesso questa tecnologia agli iraniani. Ne avevo parlato nel mio libro "UFO e armi segrete americane" già nel 2003 (Albin Michel). L'equivalente americano è la torpedine "Supercav". Cav, per cavità. La cavità è ciò che accade naturalmente quando un'elica crea una depressione sufficiente perché l'acqua si vaporizzi (quando il valore locale della pressione scende sotto "la tensione di vapore saturo"). È questo che aveva portato il giornalista Larousserie a scrivere, e a riferirmelo durante un incontro, "che bastava che la torpedine entrasse nell'acqua abbastanza velocemente perché la cavità si producesse e si mantenesse". Citava a supporto delle sue affermazioni i proiettili sparati nell'acqua.
Mamma mia. I giornalisti scientifici non sono più come prima....
Ho cercato invano di fargli uscire questa idea dalla testa (questa idea e molte altre dello stesso tipo). Ma in questi casi, l'abbandono è necessario. Quod feci.
Nel 2002-2003, questo concetto di torpedini iperveloci aveva dato origine a commenti abbastanza gustosi. Un esempio è stato un ammiraglio francese, che rispondendo a un amico, presente durante una manifestazione annuale "Euronaval":
- Sai, in materia di torpedini, la velocità non è tutto.....
Sembra che questo ammiraglio stia portando avanti un progetto di torpedini moderne propulse da razzi a polvere. Esse superano facilmente i 400 km/h, sott'acqua, sono filoguidate, guidate da fili che si srotolano a partire da bobine trasportate dalla torpedine (e non installate a bordo del sottomarino). Per evitare che i gas espulsi dalla tubatura danneggino i fili di guida, questi vengono srotolati da bracci che si estendono dopo l'eiezione della torpedine dal suo stretto condotto, grazie a un getto d'aria compressa (i missili intercontinentali vengono anche loro espulsi in questo modo, e accesi fuori dal sottomarino).
**La torpedine russa Shqwal, vista da dietro. Sul suo fianco le guide laterali, di filoguidaggio, estese. **
I tubi che circondano il "coperchio" della tubatura centrale potrebbero essere iniettori di gas a temperatura più bassa che permettono di circondare il getto principale, presentando una diversa impedenza acustica, il che permetterebbe di riflettere le onde sonore (turbolenza) emesse dal motore a polvere, che è presumibilmente molto rumoroso.
In ogni caso, potreste chiedervi come una tale torpedine possa essere pilotata. È estremamente semplice. Le foto della parte anteriore di questa macchina circolano ormai ovunque.
**Una torpedine Shqwal russa, vista da davanti, durante una presentazione al pubblico **
Dettaglio del suo foro di espulsione del gas caldo, con un deflettore montato su cardini, che assicura il controllo
Il gas esce in asse, vaporizza l'acqua marina, che scorre a 500 km/h. La tubatura è circondata da una sfera che gira attorno a un piano circolare che fa espandere il vapore intorno alla torpedine. Inclinandola con due cilindri, di cui uno è visibile, si modifica il strato di vapore che lambisce le pareti della torpedine, quindi la contribuzione, in ogni punto, del valore locale della resistenza di attrito. Questa torpedine, filoguidata ma priva di guida autonoma, risulta quindi molto manovrabile.
31 luglio 2010.
Ho incontrato un collega ricercatore, che dirige un laboratorio di termica a Marsiglia. È lui che ha accettato un contratto con ITER, per studiare i colpi termici sulle pareti metalliche.
- Sì, so che ITER è una sciocchezza. Ma, capisci, se non l'avesse accettato, poteva dire addio al suo posto all'università.
raccontando questo, so che non gli piacerà. Ma mi sconvolge che un ricercatore abbia così poca etica e onestà. Tuttavia, al giorno d'oggi, quanti insegnanti-ricercatori sanno ancora cosa significa la parola etica, tranne tipi come Vélot che si battono contro gli OGM all'INRA, e si ritrovano privati di tutti i mezzi e dei fondi.
Un quindicennio fa Jean-Claude Charpentier era direttore del dipartimento Scienze Fisiche per l'Ingegneria al CNRS. La corrispondenza del CNRS aveva pubblicato un numero speciale dedicato ai rapporti tra i ricercatori e l'esercito, intitolato "ricercatori, dobbiamo parlarne". In queste pagine Charpentier diceva che non aveva abbastanza contratti con l'esercito per soddisfare le richieste dei ricercatori ....
non insisterò sui difetti irrimediabili di ITER, ne ho parlato abbastanza N volte. Tuttavia, si fa forza per far passare questa "danzatrice" a 15 miliardi di euro in un periodo di restrizioni di austerità. Nonsense ...
quel giorno il terreno è stato sgomberato, a Cadarache. Si vede questa vasta cicatrice, quando si vola in planata. Ma i lavori sono al momento fermi, fino a quando questo budget, ancora più faraonico, non venga approvato. Quando penso al nostro "laboratorio di MHD, che sta su un tavolo a rotelle e che inizia già a dare risultati pubblicabili, sembra surreale...
Il nostro banco di prova per esperienze di MHD a bassa densità, operativo dal luglio 2010
Costo: 2000 euro
nello stesso laboratorio di termica i ricercatori hanno un contratto con la Marina, per studiare le torpedini a cavità. Secondo il loro capo, questa cavità "sarebbe semplicemente ottenuta dalla velocità". In altre parole, si pone un cono all'avanti della torpedine (propulsione a razzo: i francesi si decidono a lasciare l'elica, con 40 anni di ritardo) al cui posteriore si verifica la cavità, facendo sì che il resto della torpedine si muova in un ambiente di vapore acqueo, riducendo così la resistenza di attrito sui fianchi.
-
Ma, la resistenza dovuta al cono?
-
Ah, non lo so...
Questi ragazzi non conoscono nulla della tecnologia del tipo Shqwal russo o supercav americana. Si può parlarne poiché è un segreto di Pulcinella. Anche gli iraniani hanno delle Shqwal acquistate dai cinesi, che le producono sotto licenza. Il prodotto è originariamente russo, datato di 30 o 40 anni.
Nel sistema russo, un generatore di gas caldi espelle il gas in avanti. Questo trasforma l'acqua marina in vapore. Un sistema che i francesi sembrano non aver ancora capito.
Come si pilota una Shqwal? Innanzitutto con filoguidaggio. I supporti dei fili escono dai loro alloggi dopo l'uscita del tubo lanciatore. Si vede il sistema di guida, di una robustezza che unisce efficienza, sulle foto. Ma lo dettaglio con alcuni disegni.
Ho raccontato questo per ricordarvi bene che quando si sposta un oggetto nell'acqua, si manifesta una forza di attrito importante. Si pensa prima all'aspetto della resistenza, ma si dimentica l'attrito. Diamo un'occhiata alla tavola seguente:
Si è detto che se un'elica assicura una forza trasmessa lungo il suo asse, una forza di spinta, ciò andava di pari passo con l'accelerazione dell'acqua, nel passaggio. Questo corrisponde quindi alla figura in alto a sinistra. C'è conservazione del prodotto ro V S, dove ro è la densità, V la velocità e S la sezione trasversale di ciò che in meccanica dei fluidi si chiama un "tubo di corrente (fluido)". La densità dell'acqua, un chilogrammo per litro o mille chilogrammi per metro cubo (nelle unità MKSA) è costante, l'acqua essendo un fluido incomprimibile. Quindi il prodotto V S è costante. Prima dell'elica, la stessa portata Q d'acqua è assicurata in un tubo di corrente più stretto.
L'evoluzione delle eliche.
Più in alto, ho parlato delle eliche caricate, il cui scopo è aumentare l'efficienza. In effetti, una pala di elica è un'ala di apertura molto limitata, con un allungamento basso. Si crea una sovrapressione sotto un'ala di aereo (intradosso), mentre si instaura una depressione sul dorso (estradosso). Ai bordi dell'ala, l'aria passa dall'intradosso all'estradosso. Questo causa la nascita di due vortici marginali, ai bordi di ogni ala. Questi vortici sono perdite di energia, questi vortici non servono a sostenere gli aerei, ma a riscaldare gli uccellini piccoli.
Più basso è l'allungamento, più alta sarà la parte di energia spesa, dispersa in questi vortici. È per questo che i planeurs hanno allungamenti enormi. L'albatro vola meglio di una colomba.
L'elica carata è un modo per impedire la formazione di vortici, il che implica che i bordi delle pale, tagliati netti, circolano molto vicino al carato. Ma una osservazione si impone immediatamente: questo carato deve essere adatto al regime in cui funziona l'elica. Il prodotto della velocità V dell'acqua per la sezione S deve essere lo stesso all'ingresso e all'uscita. Cioè, la forma del carato deve essere in relazione con la variazione di velocità (V2 - V1) corrispondente al regime dell'elica, il quale dipende dal numero di giri al minuto.
Nei sottomarini lanciasommergibili o nei sottomarini d'attacco, si cerca di ridurre il rumore il più possibile. I vortici delle eliche sono fonti di rumore. L'adozione di un carato è una soluzione per ridurre questo, ed è stata adottata su molte unità, in tutti i paesi.
**Modellino di sottomarino con propulsore carato **
**Sottomarino con carato **
**Sottomarino Sea Wolf **
Lo stesso, visto di fronte
Uno dei mostri Typhon russi, visto da dietro
Questi carati funzionano solo a una velocità data, la loro "velocità di adattamento". Fuori, diventano rumorosi (bassa velocità o velocità basse). Sarebbe troppo complicato dargli una geometria variabile. Una soluzione è contrastare la formazione dei vortici marginali con la MHD, dotando le pale di acceleratori parietali.
Negli ultimi anni, i nuovi sottomarini sono dotati di eliche "a sciabola". Recentemente (2010) un utente internet ha potuto catturare questa immagine di un sottomarino nucleare americano, con carato, nella sua base di Kitsap-Bangor, nello stato di Washington. Ecco due immagini, la seconda corrispondente a un ingrandimento.
**Si noterà che l'utente americano ha catturato queste immagini navigando su un software di ricerca itinerario per auto .... **
Elica a sciabola di un sottomarino americano
Questa elica possiede molte qualità idrodinamiche, di cui vi parlerò un giorno, il che dimostra che in un settore così battuto come le eliche marine, possono ancora essere effettuati progressi essenziali.