Superkavitace: Dočkáme se čínských nadzvukových ponorek?
-
26. 8. 2014
-
8 komentářů
-
Jan Grohmann
Čína, podobně jako minimálně Rusko a Spojené státy, intenzivně testuje možnost použití supekavitace ke konstrukci velmi rychlých podvodních plavidel a zbraní. Prozatím jedinou funkční superkavitační zbraní je sovětské torpédo VA-111 Škval. Informaci o čínských testech přinesl deník South China Morning Post.
Sovětský Škval
Sovětské torpédo VA-111 Škval vznikalo v 60. a 70. letech minulého století. Oficiálně se zbraň dostala do výzbroje až v roce 1990, avšak první sovětské ponorky měly torpédo Škval pokusně zavedeno již na konci 70. let.
Existenci torpéda s raketovým pohonem VA-111 Škval ruské námořnictvo připustilo až v roce 1995. Dodnes torpédo Škval patří k nejvíce utajovaným ruským zbraním.
Torpédo při pohybu využívá fyzikálního fenoménu superkavitace, zjednodušeně řečeno pohybu ve vzduchové kapse. VA-111 Škval vytváří vzduchovou kapsu pomocí plynového generátoru umístěného na nose torpéda.
Superkavitace využívá kavitačních účinků k vytvoření bubliny plynů uvnitř kapaliny, dostatečně velké, aby projmula celý objekt pohybující se v kapalině, což výrazně snižuje třecí odpor na povrchu objektu a umožňuje dosáhnout velmi vysoké rychlosti. Současné aplikace jsou omezeny na projektily, torpéda, lodní šrouby, ale v principu je možné tuto techniku rozšířit na celé plavidlo. Wikipedia
Plynová kapsa má oproti vodě zhruba tisíckrát nižší hodnotu tření, což zásadně snižuje odpor prostředí vůči torpédu. Jelikož kapsa uzavírá celé torpédo, je nutné k pohonu použít raketové motory. Maximální rychlost je 370 km/h.
Je zde však problém, torpédo je jen velmi obtížně říditelné. V zadní části těla Škvalu jsou čtyři výklopná kormidla, která slouží ke stabilizaci pohybu torpéda i k usměrňování toku kavitačního plynu. Přesto se torpédo dokáže (zde je však nutné spolehnout se jen na neoficiální zprávy) pohybovat víceméně po přímé dráze.
Ponorka vs. superkavitační torpédo. / South China Morning Post
Čínské řešení
Omezená možnost ovládání pohybu a také nutnost použití raketových motorů omezila využití superkavitace jen u malých torpéd s omezeným dosahem. Čínští vědci však věří, že našli klíč, jak tato omezení obejít a využít superkavitaci u velkých podhladinových plavidel.
„Naše metoda je odlišná od všech ostatních přístupů, například vektorováním pohonu nebo tahu motoru," říká profesor Li Fengchen z čínského technologického institutu Harbin institute of Technology Complex Flow and Heat Transfer.
Superkavitace funguje jen při dosažení určité rychlosti, což je u velkých podhladinových plavidel vzhledem k velkým rozměrům (hydrodynamický odpor) problém. Jak uvádí deník South China Morning Post, čínské řešení spočívá ve vytvoření tenké kapalné membrány kolem plavidla a tím dosažení nižšího tření.
Ponorka díky membráně s nižším třením dokáže vyvinout rychlost až 75 km/h a začít využívat superkavitaci. „Tím, že kombinujeme technologii tekuté membrány a superkavitace můžeme výrazně snížit startovní problémy a zajistit jednodušší ovládání," říká Fengchen.
Otázkou je použití pohonu. Rusko i Spojené státy například pracují na novém pohonu označovaném jako „vodní náporový motor" (water ramjet). Plavidlo v přední částí nasává vodu, do níž je přivedeno palivo v podobě práškového hliníku, hořčíku nebo lithia. Jedná se o kovy, které při hoření za přítomnosti vody vyvíjejí vysoké teploty (až 10 600 °C). Vzniklou horkou páru lze využít pro pohon lodi.
Avšak jak připomíná Fengchen, nadzvukové ponorky jsou "vzdálené ještě desítky let". Jedním z problémů je například kontrola vzduchové kapsy. Pokud při vysoké rychlosti dojde k poškození kapsy a trup se dostane do kontaktu s vodní masou, bude to znamenat pro plavidlo i posádku naprostou katastrofu.
Zdroj: South China Morning Post
Související články
Cizí ponorky dráždí Japonsko
Stránky novin poslední dobou plní zprávy ze Sýrie nebo ze Severní Koreje. Vážnou krizí však prochází ...
-
15.05.2013
-
3 komentářů
-
Jan Grohmann
Nejnovější senzory a výzbroj pro ruskou ponorku Novosibirsk
V pátek 26. 7. 2013 byly položeny v ruských loděnicích Sevmaš v Bílém moři základy ponorky ...
-
26.07.2013
-
0 komentářů
-
Jan Grohmann
Americké námořnictvo se připravuje na operace v Arktidě
US Navy se rozhodlo akcelerovat výzkum a vývoj nových technologií pro operace v Arktidě. Taní ledu ...
-
25.11.2013
-
4 komentářů
-
Jan Grohmann
Švédský CombatBoat 90 pro ruské námořnictvo
Řady ruského námořnictva VMF (Vojenno-morskoj flot) se v brzké době rozšíří, tentokrát o nový útočný ...
-
21.01.2014
-
5 komentářů
-
Jakub Mareš
Caminante pokud chcete bojovat proti nesmyslům neměl by jste je sám tvořit. Kovového lithia se vyrobí mnohonásobně více než zlata a spotřebovává se pro organickou syntézu. Velké ...Zobrazit celý příspěvek
Caminante pokud chcete bojovat proti nesmyslům neměl by jste je sám tvořit.
Kovového lithia se vyrobí mnohonásobně více než zlata a spotřebovává se pro organickou syntézu. Velké množství se také potřebuje ve vázané podobě a není ho nutné proto připravovat kovové. To ale neznamená, že to je příliš složité nebo drahé (v porovnáním s cenou zlata). V praxi by se jistě lithium pro pohon nepoužívalo. Volba by padla na hořčík nebo ještě lépe na hliník, kde se ukrývá více energie.
Také se mýlíte v tom, že v popisovaném pohonném zařízení nastává přímý tepelný rozklad vody na výchozí elementy. Voda složí jako okysličovadlo pro kov. Ten shoří a redukcí uvolní plynný vodík spolu s teplem, které přemění přítomný nadbytek vody na páru. Kombinace vodíku a vodní páry vytvoří jet sloužící k reaktivnímu pohonu.Skrýt celý příspěvekPár nesmyslů Velice se přimlouvám za to, aby autoři překladů článků také aspoň trochu přemýšleli nad tím, co píší a následně publikují. Například psát o použití Lithia, jehož ...Zobrazit celý příspěvek
Pár nesmyslů
Velice se přimlouvám za to, aby autoři překladů článků také aspoň trochu přemýšleli nad tím, co píší a následně publikují. Například psát o použití Lithia, jehož roční celosvětová produkce činí pouhých 10 tun (celoroční produkce zlata činí asi 2000 tun) dělá uvedenou zprávu zcela nevěrohodnou. Nemluvě pak o teplotě hoření magnézia - max. 2200´C. Při této teplotě již ale nevzniká vodní pára, jak se píše v článku, nýbrž se voda přímo rozkládá na vodík a kyslík, kde vodík prudce exploduje. Teplota vodíkového hořáku (např. při svařování) je max. 3250´C. Všechny zbraně a zbraňové systémy kamenným klínem počínaje vždy fungovali a budou fungovat pouze na základě známých fyzikálních vlastností a principů.Skrýt celý příspěvekNo tak tohle je slátanina vystřižená jak z konspiračního webu. Na jedné straně je uváděno, že je nutné vytvořit plynovou kavitu pokrývající celé plavidlo a na druhé se spekuluje ...Zobrazit celý příspěvek
No tak tohle je slátanina vystřižená jak z konspiračního webu.
Na jedné straně je uváděno, že je nutné vytvořit plynovou kavitu pokrývající celé plavidlo a na druhé se spekuluje o pohonu s motorem, který vyžaduje přísun vody z okolí, což by bez porušení oné superkavitace nebylo možné.
Údaj o dosahované teplotě hoření je taky nesmysl a to i kdyby reakce probíhala za tlaků panujících na dně Mariánského příkopu.
A nakonec lze pochybovat o účelnosti takové ponorky. Byla by jako raketa: Pohybovala se by se velmi rychle a stejně rychle by spotřebovávala palivo. Otázkou je kolik by zbylo místa na palivo pro superkaviatci. Torpédo je přeci jenom nálož, motor a palivo, ale ponorka má těch systémů víc, včetně nutnosti vlastnit další pohon a sním i další palivo na jeho provoz. Možná by se hodilo ke krátkým skokům třeba při uniku od nepřítele.
Nejspíš jde jen o to by Čína na sebe upozornila.Skrýt celý příspěvekStejne bych neveril, ze jdou vyrobit obdobu atomove (nejvetsi), nebo dieselove dalkove (stredne velke) ponorky. Spis bych to videl na obdobu modernich pribreznich typu, nebo jeste ...Zobrazit celý příspěvek
Stejne bych neveril, ze jdou vyrobit obdobu atomove (nejvetsi), nebo dieselove dalkove (stredne velke) ponorky. Spis bych to videl na obdobu modernich pribreznich typu, nebo jeste mensi. Pro tajne operace, rychlejsi lokalni utok, nanejvys tak obdobu utoku tomahawkem s atomovou hlavici. Na nosic balistickych strel bych to netipoval...Skrýt celý příspěvek
Napadlo me to same. Sonar by mohl byt v pridi, ktera neni uvnitr bubliny a vzadu by to mohli mit nejakou obdobu vlecneho sonaru. Stejne ale nevidim jiny zpusob jak by takova ...Zobrazit celý příspěvek
Napadlo me to same. Sonar by mohl byt v pridi, ktera neni uvnitr bubliny a vzadu by to mohli mit nejakou obdobu vlecneho sonaru. Stejne ale nevidim jiny zpusob jak by takova ponorka mohla byt bojove uspesna, nez ze by mela jeste alternativni konvencni motor, na ktery by presla, kdyz by se potrebovala maskovat. Na druhou stranu predstava superkavitacniho dela na superkavitacni miniponorce nasazovane v houfech podobne jako stihacky, jenom pod hladinou... Mimo dosah hlubinnych pum, a rychlejsi nez obranne torpedo... Presto v dosahu vlastni zbrane ktere nepratelska lod nestaci uhnout a na kterou je bodova obrana kratka...Skrýt celý příspěvek
Kavitačné opotrebenie na turbínach je iný problém. Kavitácia pri obtekaní lopatiek vzniká v miestach podtlaku a vzniká neriadene. Pri lokálnom zvýšení tlaku kavitácia v danom ...Zobrazit celý příspěvek
Kavitačné opotrebenie na turbínach je iný problém. Kavitácia pri obtekaní lopatiek vzniká v miestach podtlaku a vzniká neriadene. Pri lokálnom zvýšení tlaku kavitácia v danom mieste zaniká mikro implóziou a tá po troche vytrháva mikro čiastočky z povrchu napríklad lopatky turbíny. Pri torpéde alebo podvodných projektiloch je na materiál a presnosť náročný "iba" hrot, ktorý musí riadene vytvárať kavitačnú bublinu a odolávať hydrodynamickému treniu. Pre príklad rezanie vodným lúčom bez abraziva je zaloložené len na hydrodynamickom trení kvapaliny. V prípade torpéd alebo vyhľadovo ponoriek je vytvorenie kavitačnej bubliny podporené vypúšťaním dodatočného plynu (napr. pary) pravdepodobne v mieste hrotu. Komplikáciami pri konštrukcií podobných zariadení je hlavne vhodný tvar hrotu a jeho naklápanie - ovládanie pre podporu - umožnenie riadenia takéhoto plavidla a náročnosť návrhu plášťa plavidla, ktoré musí musí zniesť veľké a prudké výkyvy tlakov pri vytvorení, zániku a hlavne pri neriadenom kolapse kavitačnej bubliny. Vzhľadom na veľkosť plochy plavidla a veľkosť rozsahu tlakov, generované sily môžu byť enormné. Pri projektiloch a torpédach nejaká chyba a strata je relatívne malá, ale osobne do kavitačnej ponorky by som nesadol ani keby si ju sám navrhnem.Skrýt celý příspěvek
S kavitací jsem se setkal u vodních turbín, kde jde však o velmi negativní jev, protože narušuje svím působením povrch turbíny. Z toho důvodu se obávám, že životnost takové ponorky ...Zobrazit celý příspěvek
S kavitací jsem se setkal u vodních turbín, kde jde však o velmi negativní jev, protože narušuje svím působením povrch turbíny. Z toho důvodu se obávám, že životnost takové ponorky by byla dost problemativcká. U torpád to snad nevadí ale u ponorky ....
Z toho důvodu bude takoví projekt náročný na materiály/metalurgii - to vidím jako velký problém pro čínu. Čína totiž nezaznamenala moc velký rozvoj právě v tomto odvětví a okopírovat se to prakticky nedá - proto nedokáže vyábět ani vrtulníkové motory+rotory.Skrýt celý příspěvek
Načítám diskuzi...