Nadzvuková ponorka  
Autoři sci-fi předestřeli ve svých dílech nejeden způsob rychlé dopravy mezi kontinenty. Od sub orbitálních letů technologií SCRAMJET přes vlaky ve vakuovém tunelu po obří ekranoplány. Ale nadzvuková ponorka?

Pohrobek studené války

 

Porovnání s klasickou ponorkou ZDE 
Superkavitační ponorka s raketovými motory na zádi a zařízením vypouštějícím vzduch na špici plavidla.  Kredit: South China Morning Post

Díky podstatně větší hustotě než má vzduch je rychlost zvuku ve vodě okolo 5800 km za hodinu. Pokud tedy řekneme, že něco ve vodě uhání rychlostí zvuku, je to násobně rychlejší než když se bavíme o letadlu. Tento jev je možný díky doposud málo probádanému efektu superkavitace. Je příznačné, že tento efekt zkoumali Sověti v průběhu studené válce, aby vyvážili super rychlým torpédem převahu Američanů v hladinovém i ponorkovém loďstvu. Konkrétně se jedná o raketové torpédo VA-111 Škval (rusky Vichřice), které se pohybuje rychlostí 100m/s.  Do výzbroje sovětského námořnictva bylo zavedeno v roce 1977. Je to střela poháněná studeným raketovým motorem, exotermickou reakcí peroxidu vodíku a manganistanu vápenatého. Torpédo se pohybuje ve své vlastní vzduchové bublině, což je v podstatě princip superkavitace. K nastartování superkavitace je potřeba dosáhnout rychlosti okolo 100 km v hodině, proto má torpédo pomocné startovací motory, které jej urychlí předtím, než se zažehne hlavní motor.

 


 Je jasné, že od torpéda s dostřelem do 10 km k transkontinentální ponorce je cesta doopravdy dlouhá. Je potřeba vyřešit celou řadu problémů, když to vezmeme od začátku tak je to urychlení ponorky na rychlost okolo 100km/h, kdy nastoupí efekt super kavitace. Následně je to vytvoření a udržení kavitační bubliny kolem ponorky. S tím souvisí i následný pohon, protože lodní šroub se nedostane do vody a tak nepřichází v úvahu, jediný možný pohon je raketový. Profesor LI Fengchen z Harbinského institutu proudění a tepelného přenosu prohlašuje, že jeho tým zná odpověď na výše zmíněné problémy.


 Pro urychlení ponorky bude použita kapalná membrána, která bude neustále stříkána na trup ponorky, aby se tak snížil odpor, který ponorce klade voda. Po dosažení rychlosti cca 75km/h se ponorka dostane do režimu super kavitace a tato membrána potom bude použita k řízení lodi, protože bude možné změnou tření na různých plochách trupu ponorky docílit rozdílné rychlosti obtékání a tím schopnosti plavidla manévrovat. Odpadnou tak problémy s řízením ponorky například vektorováním tahu raketového motoru. Pokud bychom byly schopni sestrojit podobné plavidlo, cesta ze Šanghaje do San Franciska by trvala pouhých 100 minut. Vojenské využití podobné ponorky je velmi sporné. Současná plavidla se stavějí s co nejtišším pohonem, skrývají se v hlubinách, aby mohly, nikým neviděny, nikým neslyšeny, udeřit a zase zmizet. Nadzvukovou ponorku půjde utajit stejně snadno, jako zvukovou techno soupravu na plný výkon v budhistickém klášteře.

 

Video zde
Ghost od Juliet Marine Systems Inc. Video ze zkušební plavby zde .

 Správně říkám pokud. Profesor Li a jeho tým se zaměřili ryze na řešení problému dosažení  superkavitace a následně řízení lodi v tomto režimu. Především ale zatím nejspíš nejsou k  dispozici dostatečně silné podvodní raketové motory s dlouhou výdrží. Nicméně pochopení funkce superkavitace se může uplatnit  jinde, třeba by to mohlo znamenat naprostou revoluci v plavání. Kombinéza, vybavená kavitačním zařízením, by snížila odpor vody nepředstavitelným způsobem. Ostatně na superkavitaci nebádají pouze v Číně. Americké námořnictvo po problémech a zklamání, jaké pro ně  představuje program revolučního trimaranu Litoral Combat Ship (LCS) pokukuje po lodi Ghost od Juliet Marine, jejíž pohon je též založen na superkavitaci.


Literatura:  Škval http://www.military.cz/russia/navy/weapons/skval/skval.htm
 LCS - http://en.wikipedia.org/wiki/USS_Independence_%28LCS-2%29
 ponorka - http://www.scmp.com/news/china/article/1580226/shanghai-san-francisco-100-minutes-chinese-supersonic-submarine

 Ghost  - http://www.julietmarine.com/

Autor: Martin Tůma
Datum: 26.08.2014 22:37
Tisk článku


Diskuze:

.

Palo Priezvisko,2014-09-08 17:11:25

vysvetli mi niekto ako je mozne v hutnom prostredi cestovat rychlejsie ako v riedkom?
pretoze trenie je jedna vec, ale voda ma proti vzduchu vyrazne vyssiu jednotkovu hmotnost, takze aj zotrvacnost a voda sa pri rozrazani musi uhybat.
takze sice superkavitacne torpedo dosahuje 370km/h(cca 100m/s), ale pri tom istom vykone motora, by uz raketa vo vzduchu letela 3km/s.

podmorske cestovanie medzi amerikou a cinou za hodinu, ked take nieje mozne ani vo vzduchu, je cista fantazia.

Odpovědět

Torpedo, ponorka

David Cech,2014-08-28 14:06:30

sa pohybuje cele komplet v bubline, alebo hlava torpeda, ponorky permantentne narazajuca na vodu ?
Cele komplet asi nie / alebo sa myslim ? /

Dovolim si tvrdit, ze podstatny problem bude prekonat odpor kvapaliny pred hlavou telesa. Ked niekto zvladne tesne pred vstupom hlavy telesa odstranit zpred jeho hlavy vodu a natlacit tam vzduch, sposobom, aby cele teleso v podstate "lietalo" v bubline,a este Mach-x tak klobuk dolu...
Mam lepsie "riesenie" : vytvorit okolo telesa vakuum, vzduch ma prilis vysoke trenie...

Odpovědět


Z Z,2014-08-28 16:51:26

"Mam lepsie "riesenie" : vytvorit okolo telesa vakuum, vzduch ma prilis vysoke trenie..."
A to vákuum sa udrží okolo "telesa" ako? Že ponorku vložíme do väčšej ponorky?

Nestačí na efekt kavitácie prirodzené ohriatie ponorky od pohybu a plynom vyvolávajúcim kavitáciu by bola obyčajná vodná para?

Odpovědět


scifi nápad

Jiří Novák,2014-08-28 17:24:41

pro Z Z: podle obrázků na netu soudím, že vzduch vyfukují z výpustí těsně za přídí stroje. Takže samotná příď nebude kavitou kryta.

Mám tedy scifi nápad: místo výpustí pro vzduch by těsně za přídí (nebo klidně před přídí) byly trisky těch raketových motorů. Takže místo vzduchu by loď obklopovala bublina vodní páry (vzniklé spalováním H2 + O2), nebo jiných výfukových plynů.

Odpovědět


UFO

Martin Smatana,2014-08-28 20:57:56

Kdesi som čítal, že UFO okolo seba s pomocou nejakého energetického poľa vytvárajú vákuum a vďaka tomu môžu aj v nižších polohách lietať extrémnymi rýchlosťami. Skrátka odbúrajú trenie vzduchu. Ešte chýba maličkosť - dokázať samotnú existenciu UFO :)
Samozrejme, aj za predpokladu, že by to fungovalo, je tu ešte faktor preťaženia.

Odpovědět


Anton Matejov,2014-08-29 08:24:12

...pomocou nejakého energetického poľa vytvárajú vákuum a vďaka tomu môžu aj v nižších polohách lietať extrémnymi rýchlosťami. Skrátka odbúrajú trenie vzduchu. Ešte chýba maličkosť - dokázať samotnú existenciu UFO :) ...

S tým UFO to môže byť oveľa jednoduchšie. V poslednej dobe sa zaoberám myšlienkou, čo ak nám snímajú Internet,alebo mobily a podobne. Som zástancom myšlienky, že pre vyspelé mimozemské civilizácie je asi neekomomické a rizikové cestovať príliš veľké vzdialenosti. Na Marse nehráme golf, ako si mnohí vizionári mysleli v 70 rokoch minulého storočia. Nie že by sme na to už nemali, technickí, technológiou.Sú tam ale naše satelity a autička a ešte budú utešené pribúdať.
Už poznáme okolo 2 tisíc planét pri druhých hviezdách. A vôbec sme nemuseli lietať ďaleko. Čo to už vieme dokonca aj o ich atmosférach,aj keď ich priamo nevidíme.
Používanie nadzvukového civilného lietadla Konkord sa odložilo v nedohľadlo, ani nie tak pre jeho jedinú haváriu, alebo že by sme už nemohli vymyslieť ešte lepšie. Prevladla ekonomika. Ani nejde sa dostať niekde o dve tri hodiny skôr. To môžeme aj cez mobily Internet.
A práve čo v 70 rokoch dosť vizionári prehľadli bol nástup komunikácie ľudstva, cez mobily, Internet, PC ,TV a podobne. Ak si chceš pohovoriť s kamarátom z Austrálie, Ameriky a podobne nemusíš tam vôbec letieť.Takmer zadarmo môžeš na videu v živom prenose.
Samozrejme sa teraz ukazujú aj zneužitie takejto komunikácie a to špehovaním. Myslím že Snowden a podobní už o tom dosť presvedčivých dôkazov uviedli.Ale keď nás pohodlne šmírujú, archivujú naše štáty, veľmoci, oligarchia, mafie a podobne, prečo by to nerobili tvoji UFÓNI?
Už padli podobné výskumy na Internete, či u nás neboli ľudia z budúcnosti.Zatiaľ bez úspechu.

Odpovědět


Z Z,2014-08-29 14:03:37

To ja som zase, v serióznej literatúre, čítal o sedemmíľových čižmách, teda na tom niečo bude, už len zostáva ich niekde zohnať. By ma zaujímalo, keď to UFO "okolo seba vytvára vákuum", čo robí s tým zmiznutým vzduchom okolo seba - nasáva ho do seba? A potom ho vo vhodnej chvíli niekde odhodí? Ak "vytvára vákuum" nejako odpudzovaním vzduchu, tak určite "neodbúra odpor vzduchu", len sa vlastne z telesa menšieho stane teleso väčšie, pravda, asi s nejakým iným povrchovým "trením".

Odpovědět

energie paliva, ůčinnost cca 30%, dráha; nebo Newt

Josef Hrncirik,2014-08-28 12:29:14

onův zákon aerodynamického odporu; nebo objemová práce vytvoření kavitovaného tunelu v jeho max. objemu při hydrostat. tlaku.

Odpovědět

Radim Křivánek,2014-08-28 11:13:09

Raketový motor asi fouká na zádi poměrně hodně, v tom bych problém neviděl.
Ale není mi jasný výpočet toho odporu.

Odpovědět

Ztrátě 40 MW/ m2 pak odpovídá součinitel C aero

Josef Hrncirik,2014-08-28 07:26:53

(hydrodynamického) odporu krásných 0,08 (vzhledem k enormně vysokému Re cca 100 000 000 i pro malé torpédíčko). Překvapuje mě, že nikdo neporovnává C v režimech bez a s kavitací a Ć s kavitací zahrnující i příkon na udržení kavity dodávkou plynu s obřím průtokem a tlakem). Navíc z hlediska síly odporu je v zásadě jedno, zda na špici je kapalina odhrnována tělesem nebo prostřednictvím plynu. Při vysokých Re je odpor tvořen hlavně ztrátami víření, tj. tření z viskozity již není převažující. Důležité je asi foukat do " zpět sajícího vakua" za zádí a tím ho zmenšovat.

Odpovědět

z údajů o torpedu výpočtem odhaduji nutný příkon

Josef Hrncirik,2014-08-27 21:12:15

cca 40 MW/m2 průřezu při pouhé rychlosti 300 km/h, což poroste rychleji než s kvadrátem rychlosti. Hlavní problém ale vidím v nutnosti doplňovat plyn ztrácející se z kavity v oblasti úplavu velkou rychlostí. Parou to asi nelze nahradit, pokud těleso nebude rozžhavené spíše do běla.

Odpovědět

Je také možne diky superkavitaci rozhrnovat

Karel Rabl,2014-08-27 14:27:55

prostor a tím obejít rychlost světla ?

Odpovědět


Re:

Vít Výmola,2014-08-27 15:04:05

Není to sice superkavitace (to je jev týkající se tekutin), ale ano, něco podobného by mohlo existovat:
http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&clanek=6485
Ale jde samozřejmě o naprosto exotický a dnešními prostředky nedosažitelný pohon. Ačkoliv ve Star Treku pomocí toho létají furt. :)

Odpovědět

Tak teď už jen zbývá

Jaroslav Santner,2014-08-27 11:34:45

přidat ještě trochu plynu a bude to jezdit i skrz horniny. Proč to objíždět po oceánech. Dolů rovnou k protinožcům. Samozřejmě to má také několik technických překážek, ale když dostaneme grant, tak je lehce překonáme. Ekonomika tohoto počínání není ani pro armádu. To už je jenom pro magory.

Odpovědět

.Vojenské využití podobné ponorky je velmi sporné?

Anton Matejov,2014-08-27 07:35:18

Ja si myslím, že práve ide o vojenské využitie.
Civilné využitie je sporné neekomomické a ešte spornejšie ako nadzvukové dopravné lietadlo Konkord,ktorý bol odstavený v nedohľadno.
Ktorí civilisti by sa na takej ponorke vozili? Tí čo si môžu dovoliť aj vesmírnu turistiku? O bezpečnostných rizikách ani nehovorím. Čo ak takej ponorke skrížia dráhu, neaké veľryby, výskumnici, piráti a podobne?
Väčšinou dnešným boháčom ani tak nejde rýchlo sa dostať s jednej strane oceánu na tú druhú.Ušetriť dve-tri hodiny cestovania. To môžu aj letecký, cez Internet a mobily.
Vojaci ale potrebujú rýchly presun svojích rakiet, alebo techniky, či schopnosť vylodenia!
Takže si myslím, že za týmito projektami stoja vojenskí jastrabi a kvôli utajeniu, alebo propagande sa snažia hlásať neaké civilné vízie.

Odpovědět

Technická poznámka

Xavier Vomáčka,2014-08-26 23:50:19

Zdá se, že je zde trochu chaos v jednotkách. [km/h] nebo [m/s], či dokonce [km/s] ?

Šahnghaj je od San Franciska vzdálená 10.000km, takže 100minut dělá 1.6km/s.

Odpovědět


Nejde o chaos v jednotkách

Josef Pazdera,2014-08-27 00:24:27

Sovětské superkavitační torpédo vyvinulo rychlost 370km/h a možná i více. Teoreticky by superkavitační ponorka ale měla být schopna dosáhnout pod vodou rychlosti podobné, jakou se ve vodě šíří zvuk. Tedy okolo 5 800 km/h. Překonat Atlantik by jí mohlo trvat méně než hodinu a Pacifik okolo 100 minut. Údaje v článku jsou vpořádku.

Odpovědět


Xavier Vomáčka,2014-08-27 10:02:10

Přečetl jsem si to pořádně po druhé a máte pravdu. Ale je to bez urážky trošku zhutněný až zmatený text.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace