Torpile, submarine, etc...
18 februarie 2009 - 25 martie 2010 - 31 iulie 2010
Printr-o elice trece un debit-masa Q, in kilograme pe secunda. Daca elicea asigura o forta de tractiune, inseamna ca ea
accelereaza
fluidul in trecere. Forta de tractiune, transmisa pe arbore, este atunci
Q ( V 2 - V 1 )
cantitatea intre paranteze reprezentand cresterea de viteza.
Asta este modul in care elicea amesteca un gaz sau un lichid. Totusi, exista o diferenta importanta intre aceste doua medii. Lichidele sunt mult mai
vizcoase
decât gazele. Cuvântul
viscozitate
nu spune mult oamenilor obisnuiti. Pentru ei, ceea ce este vizcos este „lipicios”. Pentru un mecanic al fluidelor, un fluid vizcos este un fluid care, circulând cu o viteza V si cu o densitate volumica ro
va produce o forta de frecare mai mare
. Este aceasta viscozitate mare a apei care limiteaza viteza torpililor conventionale la 100-120 km/h. În afara acestei limite, puterea necesara pentru a le face sa evolueze mai rapid ar deveni prohibitiva.
O scurta paranteza: cum functioneaza torpilele „hiperviteze”?
Se incerca sa le faca sa evolueze, nu in contact cu apa, ci cu abur de apa, care este creat la varful dispozitivului prin injectarea unui gaz produs de o racheta. Este cazul torpililor Shqwal russi, adoptati de chinezi, care au transmis aceasta tehnologie iranienilor. Am semnalat acest lucru in cartea mea „OVNIS si arme secrete americane” din 2003 (Albin Michel). Echivalentul american este torpila „Supercav”. Cav, pentru
cavitation
. Cavitationa este ceea ce se intampla natural cand o elice creeaza o depresiune suficienta pentru ca apa sa se vaporifice (cand valoarea locala a presiunii scade sub „tensiunea de vapori saturati”). Acesta a fost motivul pentru care jurnalistul Larousserie a scris, si mi-a spus din nou in timpul unei intalniri, „ca este suficient ca torpila sa intre in apa suficient de repede pentru ca cavitationa sa aiba loc si sa se mentina”. El citea in sprijinul afirmatiilor sale gloantele de pistol trasate in apa.
Mamma mia. Jurnalistii stiintifici nu mai sunt ce erau...
Am incercat inutil sa-i scot aceasta idee din cap (aceasta idee si multe altele de acelasi tip). Dar in aceste cazuri, renuntarea este obligatorie. Quod feci.
In 2002-2003 acest concept de torpila hiperviteza a dat nastere unor observatii destul de savuroase. Un exemplu este cel al unui amiral francez, raspunzand unui prieten, prezent la o manifestare anuala „Euronaval”:
- Stii, in privinta torpililor, viteza nu este totul...
Se pare ca acest amiral promoveaza un proiect de revenire la o marina militară cu vane, lemnul si tesatura asigurand o foarte buna furtivitate fata de undele radar.
Torpilele moderne sunt propulsate de rachete cu praf. Ele depasesc usor 400 km/h, sub apa, sunt filoguidate, ghidate prin fire care se dezvolta din bobine transportate de torpila (si nu instalate pe submarin). Pentru a evita ca gazele aruncate de jet sa incinga firele de ghidare, acestea se dezvolta din brate care se deschid dupa ejectionarea torpilii din tubul stramt, cu ajutorul unui jet de aer comprimat (rachetele intercontinentale sunt ejectate si ele in aceeasi maniera, apoi aprinse in afara submarinului).
Torpila rusa Shqwal, vazuta din spate. Pe flancurile ei, canalele laterale de ghidare sunt dezvoltate.
Tuburile inconjurand „coquetierul” central al jetului pot fi injectoare de gaz la temperatura mai scazuta, care permit acoperirea jetului principal, prezentand o impedanta acustica diferita, ceea ce ar permite reflectarea undelor sonore (turbulente) emise de propulsorul cu praf, care este probabil foarte zgomotos.
Totusi, poate vreti sa va intrebati cum poate fi controlata o astfel de torpila. Este extrem de simplu. Fotografiile din fata acestei masini sunt acum pretutindeni.
O torpila Shqwal rusa, vazuta din fata, in timpul unei prezentari publice
Detaliu al orificiului de evacuare a gazului cald, cu deflectoare montate pe cardane, asigurand controlul
Gazul iese in ax, vaporizeaza apa de mare, care curge la 500 km/h. Jetul este inconjurat de o sfera rotabila, in jurul careia se roteste un disc circular care face sa se dezvolte aburul in jurul torpilii. Inclinand-o cu ajutorul a doi cilindri, dintre care unul este vizibil, se modifica stratul de abur care atinge peretii torpilii, deci contributia, in fiecare loc, a valorii locale a rezistentei de frecare. Aceasta torpila, filoguidata, dar fara autoghidare, se dovedeste astfel foarte manevrabilă.
31 iulie 2010.
Am intalnit un coleg cercetator, care conduce un laborator de termica la Marsilia. Acesta a acceptat un contract cu ITER, pentru a studia socurile termice asupra peretilor metalici.
- Da, stiu ca ITER este o
ciudatenie. Dar, stii, daca nu acceptam, as putea spune adio de la postul meu la universitate.
Spunand asta, stiu ca nu ii va place. Dar ma surprinde ca un cercetator are atat de putina etica si onestitate. Totusi, in zilele noastre, care profesor-cercetator mai stie ce inseamna cuvantul etica, in afara de tipii ca Vélot care lupta impotriva OGM la INRA, si care se retrag fara niciun mijloc si credite.
De o quinzaine de ani Jean-Claude Charpentier a fost directorul departamentului Stiinta Fizica pentru Inginer la CNRS. Corespondenta CNRS a publicat un numar special dedicat rapoartelor dintre cercetatori si armata, intitulat „Cercetatori, trebuie sa ne vorbim”. In acele pagini, Charpentier spunea ca nu avea suficient contracte cu armata pentru a satisface cerintele cercetatorilor ....
Nu voi insista asupra defectelor iremediabile ale ITER, am vorbit destul de mult despre asta de N ori. Totusi, se face presiune pentru a face trecerea acestei „dansatoare” la 15 miliarde de euro in timpul unei perioade de restrictii de austeritate. Nimic deosebit ...
Acela zi, terenul a fost curatat, la Cadarache. Se poate vedea aceasta mare cicatrice, cand zbori cu planorul. Dar lucrările sunt in prezent oprite, pana cand acest buget, si mai fara de rost, va fi aprobate. Când gandesc la „laboratorul nostru de MHD, care intra pe o masa cu roate si care incepe deja sa dea rezultate publicabile, pare surrealista...
Bancul nostru de incercari pentru experimente MHD la densitate scazuta, operational din iulie 2010
Cost: 2000 de euro
In acelasi laborator de termica, cercetatorii au un contract cu Marina, pentru a studia torpile cu cavitation. Conform patronului lor, aceasta cavitation „ar fi obtinuta doar prin viteza”. Adica, se plaseaza un con in fata torpilii (propulsata cu racheta: francezii se hotarasc sa renunte la elice, cu 40 de ani de intarziere) in avalul caruia se produce cavitation, astfel incat restul torpilii avanseaza intr-un mediu de abur de apa, ceea ce reduce rezistenta de frecare, pe flancuri.
-
Dar, rezistenta datorata conului?
-
Ah, nu stiu...
Aceste oameni nu cunosc deloc tehnologia de tip Shqwal rusesc sau supercav american. Se poate vorbi despre asta, deoarece este un secret de polichinelle. Chiar si iranienii au Shqwal cumparate de la chinezi, care le produc sub licenta. Produsul este rusesc in origine, vechi de 30 sau 40 de ani.
In sistemul rusesc, un generator de gaz cald arunca acesta inainte. Astfel, transforma apa de mare in abur. Un sistem pe care francezii nu par sa-l fi inteles inca.
Cum se controleaza o Shqwal? Mai intai prin filoguidare. Suporturile firelor ies din locasurile lor dupa iesirea din tubul lansator. Se poate vedea sistemul de ghidare, o rusticitate care combina eficienta, pe fotografii. Dar o detaliu cu cateva desene.
Am spus asta pentru a va aminti bine ca atunci cand se deplaseaza un obiect in apa, o forta importanta de frecare apare. Se gandeste mai intai la aspectul rezistentei, dar se uita la antrenare. Arunca o privire la plana de mai jos:
S-a spus ca daca o elice asigura o forta transmisa pe axul sau, o forta de tractiune, aceasta va merge in paralel cu accelerarea apei, in trecere. Aceasta corespunde figurii din stanga sus. Exista conservarea produsului ro V S, unde ro este densitatea, V este viteza si S este sectiunea transversala a ceea ce se numeste in mecanica fluidelor un „tub de curent (fluid)”. Densitatea apei, un kilogram pe litru sau mii de kilograme pe metru cub (in unitati MKSA) este constanta, apa fiind un fluid incompresibil. Deci produsul V S este constant. Inainte de elice, acelasi debit Q de apa este asigurat intr-un tub de curent mai strans.
Evolutia elicelor.
Mai sus, am vorbit despre elicele carinate, al caror scop este de a creste randamentul. Intradevar, o elica este o aripa cu o deschidere foarte limitata, cu un alungire scăzută. O suprapresiune se creează sub o aripă de avion (intrados) în timp ce o depresiune se instalează pe partea superioară (extrados). La capatul aripii, aripa are tendinta de a trece de la intrados la extrados. Aceasta duce la aparitia a doua vortici marginalesi, la capatul fiecarei aripi. Aceste vortici rotatorii sunt pierderi de energie, aceste vortici nu servesc pentru sustinerea avioanelor, ci pentru incalzirea pasarilor mici.
Cu cat alungirea este mai scăzută, cu atat partea de energie cheltuită, disipată în aceste vortici, va fi mai mare. Este motivul pentru care planeurile au alungiri imense. Iar albatrosul zboară mai bine decât un porumbel.
Elica carinata este o modalitate de a preveni formarea vorticilor, ceea ce inseamna ca capetele palelor, tăiate brusc, circulă foarte aproape de carină. Dar o observatie se impune imediat: aceasta carină trebuie să fie adaptată regimului in care funcționează elica. Produsul dintre viteza V a apei si sectiunea S trebuie să fie acelasi la intrare si la iesire. Adică, desenul carinii trebuie să fie în raport cu variația de viteză (V 2 - V 1
) corespunzător regimului elicei, care depinde de numărul de rotații pe minut.
In submarinele lansatoare de rachete sau submarinele de atac, se încearcă să se reducă zgomotul cât mai mult posibil. Vorticii elicei sunt surse de zgomot. Adoptarea unei carine este o solutie pentru a reduce acesta, si a fost adoptată pe mai multe unități, în toate țările.
Modelul unui submarin cu propulsor carinat
Submarin cu carină
Submarin Sea Wolf
Același, vazut din față
Unul dintre monștrii Typhon ruși, vazut din spate
Aceste carine functionează doar la o anumita viteza, „viteza de adaptare”. În afara, devenind zgomotoase (viteze mici sau scăzute). Ar fi prea complicat să le ofere o geometrie variabilă. O soluție este să contramărezi apariția vorticilor marginale prin MHD, dotând palele cu acceleratoare periferice.
De câțiva ani, noile submarine sunt echipate cu elice „în cimeteră”. Recent (2010) un internaut a putut captura această imagine a unui submarin nuclear american, cu carină, în baza sa de la Kitsap-Bangor, în statul Washington. Iată două imagini, a doua corespunzând unui zoom.
Se va observa că internautul american a capturat aceste imagini prin navigarea pe un software de căutare de traseu pentru călătorii auto ....
Elice în cimeteră a unui submarin american
Această elice are numeroase calități hidrodinamice, pe care vi le voi explica într-o zi, ceea ce arată că într-un domeniu atât de bine cunoscut ca cel al elicelor marine, progresiuni esențiale pot fi încă realizate.
Noutati
Ghid (Index)
Pagina de pornire
