Под водой скорость более

Под водой со скоростью 300 км/час?

на страницах сайта

www.electrosad.ru

Периодически появляются описания непонятных объектов движущихся под водой со скоростью более 300 км/час. В результате появляются рассуждения о чудесах, сверхестественном. Но ничего сверхестественного в этом нет.

Кавитация.

О кавитации в Wikipedia пишут:

При движении струи жидкости с ростом ее скорости падает местное давление ниже порогового и образуются паро-газовые полости. При попадании такого кавитационного пузыря в область где давление выше порогового он схлопывается и образует ударную волну.

Число кавитации

Кавитационное течение характеризуют безразмерным параметром (числом кавитации):

P — гидростатическое давление набегающего потока, Па;

P_s — давление насыщенных паров жидкости при определенной температуре окружающей среды, Па;

ρ — плотность среды, кг/м³;

V — скорость потока на входе в систему, м/с.

Как уже говорилось выше, кавитация возникает при достижении потоком граничной скорости V = V_c , когда давление в потоке становится равным давлению парообразования (насыщенных паров). Этой скорости соответствует граничное значение критерия кавитации.

Хотелось бы обратить Ваше внимание на параметр Ps — давление насыщенных паров жидкости, который зависит не только от температуры, но и от давления в жидкости. Это говорит о том что скорость выхода на кавитационный (и выше) режим существенно зависит от параметров среды.

В зависимости от величины Χ можно различать четыре вида потоков:

• докавитационный — сплошной (однофазный) поток при Χ >1,
• кавитационный — (двухфазный) поток при Χ

1,

пленочный — с устойчивым отделением кавитационной полости от остального сплошного потока (пленочная кавитация) при Χ

суперкавитационный — при Χ

Результат работы кавитации

Кавитация работает в промышленности в системах ультразвуковой очистки деталей от загрязнений.

Общеизвестно, что проявление кавитации имеет отрицательный эффект. Она разрушает поверхность узлов находящихся в контакте с кавитирующим потоком. Известно применение кавитации в военной технике.

Ранее разработки в области сверхкавитации применялись при создании оружия:

— Это Российская подводная ракета «Шквал» способна развивать скорость до 200 узлов (около 100 метров в секунду) и крайне эффективна в борьбе с надводными и подводными кораблями.

— Германской антиторпедной ракеты Barracuda с подводной скоростью движения 200 узлов и выше, а также,

— новой иранской торпеды.

— В США была создана авиационная система быстрого разминирования Rapid Airborne Mine Clearance System, в которой вертолет отстреливал сверхкавитационные снаряды.

— Известны также специализированное личное оружие для подводной стрельбы – автомат Симонова АПС и подводный пистолет Heckler & Koch P11, которые стреляют стальными стрелами и используют эффект сверхкавитации.

Факторы сдерживающие применение кавитации и суперкавитации

Еще в декабре 2006 появилось сообщение:

Управление перспективных оборонных проектов Пентагона DARPA выбрало подрядчиков для проектирования так называемого «Подводного Экспресса» — сверхбыстрой перспективной подводной лодки, способной перемещаться под водой со скоростью до 100 узлов — свыше 150 км/ч. По сообщениям издания C4I Journal, компания Electric Boat (дочерняя фирма General Dynamics) и Northrop Grumman Electronic Systems получили контракты на общую сумму более $11 млн. (с опционным продолжением до $71 млн.). По заданию управления DARPA, разработчики должны обеспечить технический прорыв в области сверхкавитации – эффекта, связанного с обтеканием быстродвижущихся под водой тел пузырьками газа. По данным DARPA, сверхкавитация позволяет снизить сопротивление движению подводного объекта на 70%.

Но, прошло более 5лет, пока об результатах этой работы неизвестно. Хотя при малейшем успехе у американских компаний звон стоит изрядный.

Попробуем разобраться

Движение под водой в суперкавитационной паро-газовой оболочке снижает гидродинамическое сопротивление движению, за счет создания оптимального обтекания и снижения трения на границе раздела жидкость — паро-газовая оболочка.

Физика явления кавитации и суперкавитации говорит: — «нет проблем в достижении и применении этих эффектов, надо просто разогнать подводную лодку до скорости более 75 — 100 км/час».

Так ли это просто?

Практика показывает, что для достижения подводной лодкой скорости 30 узлов, в зависимости от ее размеров (лобового сопротивления), массы и других параметров, требуется мощность привода ходовых винтов более 35000 л.с. (35000 — 200000 л.с.). Для достижения скорости выхода на суперкавитационный режим нужна многократно большая мощность (более 10 раз).

Правда с помощью создания искусственной парогазовой оболочки можно снизить требуемое увеличение мощности энергоустановки для выхода на кавитационный до 3-5 раз.

Сопротивление движению в режиме суперкавитации снижается на 70% по сравнению с сопротивлением движению на той же скорости без паро-газовой суперкавитационной оболочки.

Но все равно, для современных АПЛ и аппаратов подобного водоизмещения (подводных танкеров), это мощности 100 — 1000 тыс. л.с.

Проблемы

Есть несколько проблем маячащих на горизонте при создании суперкавитационных скоростных подводных аппаратов.

Первая проблема

Это мощность двигательной установки.

Для достижения скоростей необходимых для выхода на скорости необходимые для перехода в кавитационный режим необходимы мощности многократно превосходящие мощности современных подводных аппаратов.

Поскольку технический прогресс идет в направлении увеличения мощности двигательных установок транспортных средств, можно предположить, что решение этой проблемы нас ожидает в близком будущем.

Вторая и наиболее важная проблема

Это движитель подводного аппарата движущегося в суперкавитационном режиме.

Та самая сверх кавитационная паро-газовая оболочка, которая помогает выходу подводного аппарата на сверхскоростной режим движения лишает его возможности отталкиваться от среды и двигаться. Поскольку винт оптимизированный для движения в воде попадая в воздушную (паро-газовую) среду почти полностью теряет свою тягу (работает в газовой среде), применение винта, как движителя, не допустимо.

Да и сам винт (его поверхности расположенные на максимальном расстоянии от оси его вращения) имеет линейную скорость приближающуюся к скоростям при которых возникает кавитация и не может служить движителем подводных аппаратов.

Из имеющихся сейчас движителей, только ракетный может работать при движении подводного аппарата в суперкавитационном режиме. Он и используется в существующих моделях таких подводных аппаратов — например ракетной торпеде Шквал.

Получается, что для движения в водной среде в суперкавитационном режиме нужен движитель с тягой создаваемой без взаимодействия с окружающей средой. пока таких двигателей нет.

Третья проблема

Управление подводным аппаратом движущимся в суперкавитационной каверне.

Та самая паро-газовая каверна, которая позволяет двигаться с огромными скоростями под водой лишает подводный аппарат связи со средой и воздействия на нее для создания управляющих движением моментов.

Получается для управления движением в нашем случае нужен управляемый вектор тяги. Управляемый вектор тяги известен и применяется в современной авиации и ракетной технике.

И самое последнее

Наличие в этом режиме движения среды многократно меняющейся плотности (твердая поверхность аппарата — > паро-газовая каверна -> плотная водная среда) не позволяет, при существующем уровне развития техники, поддерживать связь, контролировать курс и окружающее пространство, управлять аппаратом.

Так можно ли создать подводные аппараты со скоростью самолета?

Смею утверждать — можно!

Но, самое главное, для этого надо этого энергетическая установка с мощностью по крайней мере на порядок — несколько большей существующих. И возможно еще на порядок большими мощностями двигательной установки для обеспечения требуемой управляемости — ведь законы физики отменить нельзя.

Не менее важно, чтобы они имели движитель нового уровня, работающий без механического контакта с внешней средой, а для обеспечения управления подводным аппаратом движущимся в режиме сверхкавитации он должен иметь управляемый вектор тяги. И вполне возможно это совсем не движитель построенный на принципе реактивной тяги.

Вам это ничего не напоминает?

Одно можно сказать торпеда это реальность, а подводный обитаемый (да и автомат тоже) аппарат продолжительность плавания которого измеряется часами и сутками — это дело не года — пяти, а существенно более дальних времен.

И что самое главное, такие подводные аппараты смертельно опасны для всего живого на их пути!

Источник

Советская подлодка установила мировой рекорд 50 лет назад

На момент установки рекорда подлодка в строю Военно-морского флота СССР носила имя К-162. Ее историю можно начать отсчитывать еще с 1959 года, когда Совет министров поставил задачу сконструировать и создать новую подводную лодку — скоростную, с современной энергетической установкой и способную вести ракетную стрельбу из подводного положения. Разработкой занялись в Центральном конструкторском бюро №16 (сейчас это СПМБМ «Малахит»). По техническому заданию конструкторы должны были использовать для проекта только новые материалы, оборудование и вооружение, то есть создать совершенно новый тип подводных лодок. Проект получил индекс 661 и имя «Анчар», а главным конструктором стал Н.Н. Исанин.

К 1960 году несколько сотен советских предприятий совместными усилиями подготовили предэскизный вариант проекта, причем версий о том, как сделать лучше, было несколько десятков. Предлагалось и разное вооружение, и основные материалы для конструкции. Ими могли стать сталь или алюминий, но в итоге остановились на титане. Из-за этого стоимость проекта резко выросла, и еще не собранную подлодку во флоте прозвали «Золотая рыбка» именно из-за высокой цены металла. Сборка шла несколько лет, в конце 1968 голу судно под именем К0162 спустили на воду.

Первые попытки разогнать новый образец до максимальной скорости предприняли в 1969 году и достигли 42 узлов (78 километров в час), но в ходе испытаний отметили, что лишь на 80 процентов задействовали мощность энергоустановки. Следующая попытка оказалась еще удачнее — 18 декабря 1970 года скорость достигла 44,7 узла. Ни до, ни после этого случая подводные лодки не набирали такой скорости в подводном положении.

Однако вскрылись и минусы такой резвости — преодолев порог в 35 узлов появился гидродинамический шум, причем громкость достигала 100 децибел. Этот нюанс снижал скрытность. Несмотря на это, лодка участвовала и в боевых задачах. Уже в 1971 году она вышла в Атлантический океан и сблизилась с авианосцем США «Саратога». Американцы попытались уйти от К-162, но к своему удивлению не смогли этого сделать — несколько часов попыток оторваться на скорости свыше 30 узлов ни к чему не привели. Более того, советская субмарина умудрялась маневрировать вокруг авианосца, выбирая наиболее удобные позиции.

К-162 с перерывами на ремонт служила флоту до 1978 года, затем ее переименовали в К-222. В марте 1989 года «Золотую рыбку» исключили из боевого состава военно-морского флота, а через десять лет спустили флаг. После она лишь ждала утилизации, которую начали в 2008 году. Субмарина так и осталась единственным образцом проекта «Анчар», цена производства оказалась слишком высокой для запуска в серию.

В Северодвинске на Севмаше сейчас разрабатывают документацию на установку в Приморском парке города рубки К-222 — самой быстрой из когда-либо построенных подводных лодок.

Источник

Под водой со скоростью 100 метров в секунду

Наблюдается аналогия с кумулятивным снарядом, который расплавляет броню (переводит сталь из твердого состояния в жидкое, или хотя бы размягчает его) на пути следования, резко снижая лобовое сопротивление. А мы переводим воду из жидкого состояния в газообразное состояние. Только для кумулятивного снаряда рабочее расстояние это толщина брони, а для нас это весь путь под водой, который необходимо пройти.
Реальных характеристик стоящих на вооружении ракето-торпед никто не знает. На выставках демонстрируют образец «Шквал — Э» (на фото).

Тактико-технические данные первой торпеды «Шквал»

• Калибр — 533,4 мм
• Длина — 8200 мм
• Вес торпеды — 2700 кг
• Мощность боеголовки в тротиловом эквиваленте — 210 кг
• Эффективная дальность стрельбы — 7-10 км
• Маршевая скорость — 360 км/час

Эскизный проект ракеты-торпеды утвердили в 1963 году. Новая торпеда, по расчетам, развивала фантастическую скорость — 100 метров в секунду, тогда как простые торпеды шли в три раза медленнее.
Под водой огромные скорости казались немыслимы. Сила трения служит стопором, она «съест» любую скорость. Однако если корпус торпеды «закутать» в оболочку газа, создать каверну, то сила трения снизится настолько, что достижение невиданных скоростей будет реальностью.
Первые опытные пуски реактивных торпед «Шквал» начались летом 1964 года на полигоне озера Иссык-Куль со специального плавучего стенда. Через год макеты торпед отстреливались с дизельной подводной лодки в Феодосии.

Лишь в ноябре 1977 года противолодочный комплекс «Шквал» с торпедой М-5, получившей эксплуатационный шифр ВА-111, был принят на вооружение Военно-Морских Сил СССР.Западные военные аналитики не проявили большого внимания к новому оружию и посчитали его создание вынужденным. В то время советские подводные лодки были шумными и не могли неслышно приблизиться к противнику. «Шквал» компенсировал этот недостаток.
Уже в 50-х годах американцы испытали ракетную торпеду, которая шла со скоростью 70 метров в секунду.

Но к 1970 году американцы работы свернули. Для дезинформации советского руководства они подкинули сведения об испытании ВМС США противолодочной реактивной торпеды, имевшей фантастическую скорость: она проходила 150 метров в в секунду. В СССР эту «дезу» приняли всерьез и расширили работы над неуправляемыми реактивными торпедами.
Американцы же пошли другим путем. Они стали совершенствовать тактику применения надводных кораблей. Их «коньком» стало постоянное маневрирование, что затрудняло советским подводным лодкам поиск их надводных эскадр. Но средства разведки совершенствовались, и сейчас скрывать армаду кораблей даже в океанах невозможно.
Вот тут «Шквал» и пригодился. Ракетная торпеда не имеет системы самонаведения, вся информация закладывается в автопилот перед пуском. Казалось бы, это недостаток комплекса. Но не тут-то было. Такая система застрахована от помех и реагирований на ложные цели. Рули ракеты с невероятным упорством направляют ее только вперед по заданному курсу. Далеко вы сможете отвернуть авианосец за 60 секунд между пуском торпеды и поражением цели?
Появление бесшумных и скоростных подводных лодок изменило весь ход морских баталий. Морские военные эксперты считают, что закончилась под водой эра «кошек-мышек», когда субмарины долго выслеживали друг друга. Подводный бой будет напоминать схватку самолетов. Вот тут-то и пригодятся реактивные торпеды.
Подобного оружия у американцев на сегодня не имеется. Это признают и специалисты, и военные.
Один из американских журналов писал по этому поводу: «Создание реактивных торпед было крупным достижением в развитии подводного оружия. Насколько известно, запрета против них нет до сих пор. Американцы далеко позади в развитии этого вида технологий».

Это не совсем так. Именно американцам принадлежит рекорд подводной скорости — 1549 м/сек. Это быстрее, чем скорость звука в воде. Так что нельзя сказать, что они безнадежно отстали. Другое дело, что все эти работы экспериментальные и до создания надежной, испытанной реактивной торпеды им далеко. Так что «Шквал» их по-прежнему интересует и любая новая информация об этом комплексе им важна. Шпионам открыто большое поле для риска. Эдмунд Поуп, он же Паук, рисковал, добывая сведения по технологии создания двигателей ракеты и топливных зарядов. И получил 20 лет.
Готовятся испытания модернизированного комплекса «Шквал», которые намечено провести на Тихом океане.
Такого видео с ракето-торпедами вы наверняка еще не видели (хотя на первом и не Шквал). Рекомендую:

Источник