Подводные лодки, торпеды и т.д.
18 февраля 2009 - 25 марта 2010 - 31 июля 2010
Через винт проходит массовый расход Q, в килограммах в секунду. Если винт обеспечивает тяговое усилие, значит он
ускоряет
жидкость при прохождении. Тяговое усилие, передаваемое на вал, тогда
Q ( V 2 - V 1 )
количество в скобках представляет собой прирост скорости.
Таким образом, винт перемешивает газ или жидкость. Однако существует важное различие между этими двумя средами. Жидкости намного более
вязкие
, чем газы. Слово
вязкость
мало говорит обычному человеку. Для него вязкое - это "липкое". Для инженера-механика вязкая жидкость - это жидкость, которая, циркулируя со скоростью V и с плотностью ro
произведет большую силу трения
. Именно эта высокая вязкость воды ограничивает скорость обычных торпед до 100-120 км/ч. За пределами этого, мощность, необходимая для их ускорения, становится непомерной.
Маленькая ремарка: как работают "сверхзвуковые" торпеды?
Мы пытаемся заставить их двигаться, не в контакте с водой, а с водяным паром, который создается на носу устройства при впрыске газа, производимого ракетой. Это случай торпеды Шквал русского производства, принятой китайцами, которые передали эту технологию иранцам. Я упомянул об этом в своей книге "НЛО и секретные американские оружия" с 2003 года (Albin Michel). Американский аналог - торпеда "Суперкав". Кав, для
кавитации
. Кавитация - это то, что происходит естественно, когда винт создает достаточное разрежение, чтобы вода испарилась (когда локальное значение давления падает ниже "насыщенного парового давления"). Это то, что заставило журналиста Ларуссери написать, и повторить мне во время встречи, "достаточно, чтобы торпеда проникла в воду достаточно быстро, чтобы кавитация возникла и поддерживалась". Он привел в подтверждение своих слов пули, выпущенные в воду.
Мамма мия. Научные журналисты больше не те, что были...
Я безуспешно пытался вытеснить эту идею из его головы (эта идея и многие другие подобного рода). Но в таких случаях приходится сдаваться. Quod feci.
В 2002-2003 году этот концепт сверхзвуковых торпед породил довольно приятные замечания. Свидетельство - замечание французского адмирала, ответившего другу, присутствовавшему на ежегодной выставке "Euronaval":
- Вы знаете, в вопросах торпед, скорость - это не все...
Кажется, этот адмирал продвигает проект возвращения к военно-морскому флоту с парусами, дереву и тканям, обеспечивающим отличную скрытность относительно радиолокационных волн.
Современные торпеды приводятся в действие ракетными двигателями. Они легко превышают 400 км/ч под водой, имеют проводное управление, направляются проводами, которые разматываются с катушек, транспортируемых торпедой (а не установленных на подводной лодке). Чтобы избежать того, чтобы газы, выбрасываемые соплом, обжигали провода управления, они разматываются с помощью рукавов, которые раскладываются после выброса торпеды из узкого канала с помощью струи сжатого воздуха (ракеты-носители также выбрасываются таким же образом, а затем запускаются вне подводной лодки).
Русская торпеда Шквал, вид сзади. На ее бортах расположены боковые направляющие для проводного управления.
Трубы, окружающие "кок" центрального сопла, возможно, являются газовыми инжекторами с более низкой температурой, позволяющими обернуть основной поток, представляя другую акустическую импеданс, что позволило бы отразить звуковые волны (турбулентность), излучаемые пороховым двигателем, который, по-видимому, очень шумный.
Во всяком случае, вы, возможно, зададитесь вопросом, как такая торпеда может быть управляемой. Это очень просто. Фотографии передней части этой машины теперь везде.
Русская торпеда Шквал, вид спереди, во время публичной презентации
Деталь его отверстия для выброса горячего газа, с отклоняющим устройством, установленным на карданах, обеспечивающим управление
Газ выходит вдоль оси, испаряет морскую воду, которая течет со скоростью 500 км/ч. Сопло окружено сферическим шарниром, вокруг которого вращается круглый диск, расширяющий пар вокруг торпеды. Наклоняя его с помощью двух цилиндров, один из которых виден, мы изменяем слой пара, обтекающего стенки торпеды, и, таким образом, вклад, в каждой точке, локального значения трения. Эта торпеда, проводная, но без автономного управления, оказывается очень маневренной.
31 июля 2010.
Я встретил коллегу-исследователя, который руководит лабораторией термодинамики в Марселе. Это тот, кто принял контракт с ИТЕР, чтобы изучить термические удары на металлических стенках.
- Да, я знаю, что ИТЕР - это
глупость. Но, ты понимаешь, если я не приму, я могу попрощаться с моей должностью в университете.
Рассказывая об этом, я знаю, что ему это не понравится. Но меня шокирует, что исследователь имеет так мало этичности и просто честности. Впрочем, в наши дни, что означает слово этика для преподавателя-исследователя, кроме таких типов, как Велот, которые борются против ГМО в INRA, и в результате лишены всех средств и кредитов.
Около пятнадцати лет назад Жан-Клод Шарпентье был директором отдела физических наук для инженеров в CNRS. Письмо CNRS выпустило специальный номер, посвященный отношениям между исследователями и армией, под названием "Исследователи, нам нужно поговорить". В этих страницах Шарпентье говорил, что у него не было достаточно контрактов с армией, чтобы удовлетворить запросы исследователей ....
Я не буду настаивать на неисправимых недостатках ИТЕР, я уже говорил об этом N раз. Тем не менее, заставляют пройти эту "танцовщицу" за 15 миллиардов евро в период сокращения бюджета. Невероятно...
В этот день территория была освобождена в Кадараше. Когда вы летите на планере, вы видите эту большую царапину. Но сейчас работы приостановлены, пока этот еще более фараоновский бюджет не будет утвержден. Когда я думаю о нашем "лаборатории МГД, которая помещается на тележке и уже начинает давать публикуемые результаты, это кажется абсурдным...
Наша испытательная установка для экспериментов МГД с низкой плотностью, работающая с июля 2010 года
Стоимость: 2000 евро
В том же лаборатории термодинамики исследователи имеют контракт с Военно-морским флотом, чтобы изучить торпеды с кавитацией. По словам их руководителя, эта кавитация "просто получается за счет скорости". Другими словами, на передней части торпеды (приводимой ракетой: французы наконец-то решаются отказаться от винта, с 40-летним опозданием) устанавливается конус, за которым происходит кавитация, что позволяет остальной части торпеды двигаться в среде водяного пара, что уменьшает трение по бокам.
-
Но, сопротивление конуса?
-
О, я не знаю...
Эти ребята ничего не знают о технологии русской торпеды Шквал или американской сверхкавитационной. Мы можем об этом говорить, потому что это секрет полихинелли. Даже иранцы имеют Шквалы, купленные у китайцев, которые производят их по лицензии. Продукт изначально русский, старый на 30 или 40 лет.
В российской системе генератор горячего газа выбрасывает его вперед. Тогда он превращает морскую воду в пар. Система, которую французы, кажется, еще не понимают.
Как управляется Шквал? Сначала по проводу. Поддержки проводов выходят из своих гнезд после выхода из трубы торпеды. Вы видите систему управления, которая сочетает простоту и эффективность, на фотографиях. Но я подробно объясню это с помощью нескольких рисунков.
Я рассказал это, чтобы хорошо напомнить вам, что при перемещении объекта в воде возникает значительная сила трения. Сначала думают о сопротивлении, но забывают о вращении. Посмотрите на следующую таблицу:
Говорилось, что если винт обеспечивает силу, передаваемую по его оси, силу тяги, это связано с ускорением воды при прохождении. Это соответствует рисунку вверху и слева. Сохраняется произведение ro V S, где ro - плотность, V - скорость и S - поперечное сечение того, что в гидродинамике называется "потоком (жидкостью)". Плотность воды, один килограмм на литр или тысяча килограмм на кубический метр (в единицах СИ) постоянна, поскольку вода является несжимаемой жидкостью. Таким образом, произведение V S постоянно. Перед винтом тот же расход Q воды обеспечивается в более узком потоке.
Развитие винтов.
Выше я говорил о защищенных винтах, цель которых - увеличить эффективность. Действительно, лопасть винта - это крыло с очень ограниченным размахом, с низким удлинением. На нижней стороне крыла самолета (интрадо) создается избыточное давление, тогда как на верхней стороне (экстрадо) устанавливается разрежение. На конце крыла воздух переходит с интрадо на экстрадо. Это приводит к образованию двух краевых вихрей на конце каждого крыла. Эти вихри являются потерями энергии, эти вихри не служат для поддержания самолетов, но для нагрева маленьких птиц.
Чем меньше удлинение, тем больше доля энергии, рассеиваемой в этих вихрях. Это причина, по которой планеры имеют огромное удлинение. Алbatross летает лучше, чем голубь.
Защищенный винт - способ предотвратить образование вихрей, что подразумевает, что концы лопастей, обрезанные резко, движутся очень близко к обтекателю. Однако сразу возникает замечание: обтекатель должен быть адаптирован к режиму работы винта. Произведение скорости воды V на площадь S должно быть таким же на входе и на выходе. То есть, форма обтекателя должна быть связана с изменением скорости (V 2 - V 1), соответствующим режиму винта, который зависит от числа оборотов в минуту.
В подводных лодках, запускающих боеприпасы или подводных лодках атаки, стремятся максимально снизить шум. Вихри винтов являются источниками шума. Принятие обтекателя является решением для уменьшения этого, и оно было принято на многих единицах, во всех странах.
Модель подводной лодки с обтекателем
Подводная лодка с обтекателем
Подводная лодка Sea Wolf
Тот же, вид спереди
Один из монстров русских Тайфунов, вид сзади
Эти обтекатели работают только на определенной скорости, их "скорости адаптации". За пределами они становятся шумными (низкая скорость или низкие скорости). Сложно придать им переменную геометрию. Решение - противодействовать образованию краевых вихрей с помощью МГД, оснастив лопасти боковыми ускорителями.
В последние годы новые подводные лодки оснащены "мечевыми" винтами. Недавно (2010) интернет-пользователь смог зафиксировать это изображение американской атомной подводной лодки с обтекателем, в своей базе в Китсап-Бэнгор, штат Вашингтон. Вот две фотографии, вторая соответствует увеличению.
Вы заметите, что американский интернет-пользователь зафиксировал эти изображения, используя программу поиска маршрутов для автомобильных поездок ....
Мечевой винт американской подводной лодки
Этот винт имеет множество гидродинамических преимуществ, о которых я расскажу в какой-то момент, что показывает, что в столь изученной области, как винты для судов, еще можно сделать существенные прогресс.
Новинки
Руководство ( Индекс )
Главная страница
