süperkavitasyon - Supercavitation

Bir nesne (siyah) bir sıvıyla (mavi) yüksek hızda karşılaşır. Nesnenin arkasındaki sıvı basıncı, sıvının buhar basıncının altına düşerek nesneyi çevreleyen ve sürtünmeyi azaltan bir buhar kabarcığı (boşluk) oluşturur.

Süperkavitasyon sürtünme azaltmak için kavitasyon kabarcık kullanımıdır sürükleme bir daldırılmış bir nesne üzerinde ve yüksek hızlarda sağlar. Uygulamalar torpidoları ve pervaneleri içerir , ancak teoride teknik, tüm bir sualtı gemisine genişletilebilir.

Fiziksel prensip

Kavitasyon , bir nesnenin etrafındaki akışın neden olduğu sıvı içinde buhar kabarcıklarının oluşmasıdır. Su keskin köşelerde hızlandığında ve basınç buhar basıncının altına düştüğünde kabarcıklar oluşur . Yavaşlama üzerine basınç artar ve su genellikle buharı yeniden emer; bununla birlikte, buhar kabarcıkları patlayabilir ve gemi pervaneleri ve pompa pervaneleri gibi yüzeylere zarar verebilecek küçük konsantre darbeler uygulayabilir.

Bir sıvıda buhar kabarcıklarının oluşma potansiyeli boyutsuz kavitasyon sayısı ile verilir . Yerel basınç eksi buhar basıncının dinamik basınca bölünmesine eşittir . Artan derinliklerde (veya borulardaki basınçlarda), yerel basınç ile buhar basıncı arasındaki fark daha büyük olduğundan kavitasyon potansiyeli daha düşüktür.

Bir süper kavitasyon nesnesi, burnunda bir kavitasyon balonu başlatmak için tasarlanmış yüksek hızlı batık bir nesnedir. Kabarcık , nesnenin arka ucunu geçerek (doğal olarak veya dahili olarak üretilen gazla artırılarak) uzanır ve nesnenin yanları ile sıvı arasındaki teması önler. Bu ayırma , süper kavitasyon yapan nesne üzerindeki cilt sürtünme direncini önemli ölçüde azaltır .

Süper kavitasyon yapan nesnenin önemli bir özelliği, kavitasyon balonunu oluşturmak için çevresinde tipik olarak keskin bir kenara sahip olan burundur. Burun eklemli ve düz bir disk veya koni şeklinde olabilir. Süper kavitasyon yapan nesnenin şekli genellikle narindir, bu nedenle kavitasyon balonu nesneyi çevreler. Balon, nesneyi kuşatacak kadar uzun değilse, özellikle daha düşük hızlarda, nesnenin burnunun yakınına yüksek basınçlı gaz enjekte edilerek balon büyütülebilir ve uzatılabilir.

Süper kavitasyon için gereken çok yüksek hıza, su altında ateşlenen mermiler ve suya giren mermiler ile geçici olarak ulaşılabilir. Sürekli süper kavitasyon için roket tahriki kullanılır ve yüksek basınçlı roket gazı, kavitasyon balonunu geliştirmek için buruna yönlendirilebilir. Prensip olarak, süper kavitasyonlu nesneler, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanılarak manevra edilebilir:

  • Kabarcıktan çıkıntı yapan kanatları çevreleyen sıvıya sürükleyin (s. 22)
  • Eğik bir nesne burnu
  • Kavitenin geometrisini bozmak için burnun yanına asimetrik olarak enjekte edilen gaz
  • Tek bir nozül için yalpalama yoluyla roket itme vektörü
  • Çoklu nozullardan diferansiyel itme

Uygulamalar

Rus Deniz Kuvvetleri geliştirilen VA-111 SHKVAL Süperkavitasyon torpido roket tahrikini kullanıyor ve beş en az bir faktörle geleneksel torpido hızını aşıyor. NII-24, 1960 yılında "Шквал" (Squall) kod adı altında geliştirmeye başladı. VA-111 Shkval 1977'den beri (yalnızca Rus Donanması'nda) hizmet veriyor ve 1978'de seri üretime başladı. En başarılıları 1972'de tamamlanan M-5 ile birkaç model geliştirildi. 1972'den 1977'ye kadar 300 test lansmanı yapıldı (bunların %95'i Issyk Kul gölünde ).

2004 yılında, Alman silah üreticisi Diehl BGT Defence , artık resmi olarak Superkavitierender Unterwasserlaufkörper (İngilizce: supercavitating sualtı mermisi ) olarak adlandırılan "kendi" süper kavitasyonlu torpidolarını , Barracuda'yı duyurdu . Diehl'e göre, saatte 400 kilometreden (250 mph) daha yüksek hızlara ulaşıyor.

1994 yılında, Birleşik Devletler Donanması , C Tech Defense Corporation tarafından icat edilen bir deniz mayını temizleme sistemi olan Hızlı Havadan Mayın Temizleme Sistemini (RAMICS) geliştirmeye başladı . Sistem, hem havada hem de suda kararlı, süper kavitasyonlu bir mermiye dayanmaktadır. RAMICS mermileri 12,7 milimetre (0,50 inç), 20 milimetre (0,79 inç) ve 30 milimetre (1,2 inç) çaplarında üretilmiştir. Merminin terminal balistik tasarımı, tek bir turda 45 metre (148 ft) derinliğe kadar olan deniz mayınlarının patlayıcı bir şekilde imha edilmesini sağlar. 2000 yılında Aberdeen Proving Ground'da , havada süzülen bir Sea Cobra savaş gemisinden ateşlenen RAMICS mermileri, bir dizi canlı sualtı mayınını başarıyla imha etti. Mart 2009 itibariyle, Northrop Grumman , filoya giriş için RAMICS testinin ilk aşamasını tamamladı.

İran başarıyla ilk Süperkavitasyon torpido, test iddia öt Bazı kaynaklar Rus dayanmaktadır sürmüşlerdir 2-3 Nisan 2006 tarihinde (balina), VA-111 SHKVAL Süperkavitasyon torpido, aynı hızda hareket eder. Rusya Dışişleri Bakanı Sergey Lavrov , İran'a teknoloji sağladığını yalanladı.

2005 yılında, DARPA , yüksek hızlı bir sualtı zanaat uygulaması için süper kavitasyonun kullanımını gösteren bir araştırma ve değerlendirme programı olan Sualtı Ekspresi programını duyurdu. ABD Donanmasının nihai hedefi, küçük donanma personeli gruplarını veya özel askeri kargoları 100 knot'a kadar hızlarda taşıyabilen, kıyı görevleri için yeni bir sualtı gemisi sınıfıdır . DARPA , 2006'nın sonlarında Northrop Grumman ve General Dynamics Electric Boat ile sözleşme imzaladı . 2009'da DARPA, yeni bir denizaltı sınıfında ilerleme kaydettiğini duyurdu:

Denizaltının tasarımcısı Electric Boat, Rhode Island kıyılarında deniz denemeleri için çeyrek ölçekli bir model üzerinde çalışıyor. Denemeler başarılı olursa, Elektrikli Tekne tam ölçekli 100 fitlik bir denizaltı üzerinde üretime başlayacak. Şu anda, Donanmanın en hızlı denizaltısı, su altındayken yalnızca 25 ila 30 knot hızla seyahat edebiliyor. Ancak her şey plana göre giderse, Sualtı Ekspresi 100 deniz mili hızla ilerleyecek ve her zamankinden daha hızlı insan ve malzeme teslimatı sağlayacak.

Ghost adlı bir prototip gemi , kendini keskinleştirilmiş kenarları olan iki payanda üzerinde itmek için süper kavitasyon kullanıyor. Bu tarafından gizli operasyonlar için dizayn edilmiştir Gregory Sancoff ait Juliet Marine Systems . Gemi dalgalı suda sorunsuz bir şekilde ilerliyor ve 29 deniz mili hıza ulaştı.

Operasyonda bir süper kavitasyonlu pervanenin sanatçı çizimi

Çin Deniz Kuvvetleri ve ABD Deniz Kuvvetleri bildirildi kendi supercavitating üzerinde çalışıyoruz denizaltılar Rus VA-111 SHKVAL Süperkavitasyon torpido üzerinde elde edilen teknik bilgileri kullanarak.

Bir supercavitating pervane kullanımları su azaltma Süperkavitasyon yüzey sürtünmesi ve artış pervane hızı. Tasarım askeri uygulamalarda, yüksek performanslı yarış teknelerinde ve model yarış teknelerinde kullanılmaktadır. Ön kenardan başlayarak tüm ön yüzde kavitasyonu zorlamak için kama biçimli bıçaklarla tamamen daldırılmış olarak çalışır. Kavite de bıçağının arkasındaki çöker için, supercavitating pervane önler pul pul geleneksel pervaneli bir sorun kavitasyon kaynaklanan hasar,.

Süper kavitasyonlu mühimmat, Alman ( Heckler & Koch P11 ) ve Rus sualtı ateşli silahları ve diğer benzer silahlarla birlikte kullanılır.

iddia edilen olaylar

Kursk denizaltı felaket başlangıçta neden olmuş düşünülen hatalı SHKVAL supercavitating torpil, hatalı sonradan delil noktaları olsa 65-76 torpido .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

  • Deniz Araştırmaları Ofisi (2004, 14 Haziran). Mekanik ve enerji dönüşümü: yüksek hızlı (süper kavitasyonlu) denizaltı silahları (D&I). 12 Nisan 2006, Office of Naval Research Ana Sayfasından alındı
  • Savchenko YN (nd). CAV 2001 - Dördüncü Yıllık Kavitasyon Sempozyumu - California Institute of Technology 9 Nisan 2006'da alındı, Wayback Machine'de arşivlendi
  • Hargrove, J. (2003). Yüksek hızlı su altı araçlarının geliştirilmesinde süper kavitasyon ve uzay teknolojisi. In 42 AIAA Uzay Bilimleri Toplantısı ve Exhibit . Teksas A&M Üniversitesi.
  • Kirschner et al. (2001, Ekim) Süperkavitasyon araştırma ve geliştirme. Denizaltı Savunma Teknolojileri
  • Miller, D. (1995). Süper kavitasyon: bir balonun içinde savaşa gitmek. Jane'in İstihbarat İnceleme . 14 Nisan 2006, Defence & Security Intelligence & Analysis | Jane'in 360'ı
  • Graham Rowe ve Duncan. (2000). Bir mermiden daha hızlı. NewScientist , 167(2248), 26-30.
  • Tülin, MP (1963). Süper kavitasyonlu akışlar - küçük pertürbasyon teorisi. Laurel, Md, Hydronautics Inc.
  • Niam JW (Aralık 2014), Süper Kavitasyonun Sayısal Simülasyonu

Dış bağlantılar