Суперкавитация - Supercavitation

Нысан (қара) сұйықтықпен (көк) жоғары жылдамдықта кездеседі. Нысанның артындағы сұйықтық қысымы сұйықтықтың бу қысымынан төмен түсіріліп, затты қамтитын және ығысуды азайтатын бу көпіршігі (қуыс) түзеді.

Суперкавитация бұл терінің үйкелуін азайту үшін кавитация көпіршігін қолдану сүйреу суға батқан объектіге және жоғары жылдамдықты қосыңыз. Өтініштерге кіреді торпедалар және бұрандалар, бірақ теориялық тұрғыдан техниканы бүкіл су астындағы кемеге таратуға болады.

Физикалық принцип

Кавитация - зат айналасындағы ағынның әсерінен сұйықтықтағы бу көпіршіктерінің пайда болуы. Көпіршіктер судың өткір бұрыштарында үдей түскенде және қысым төмен түскенде пайда болады бу қысымы. Тежелу кезінде қысым күшейеді, ал су буды қайта сіңіреді; дегенмен, бу көпіршіктері кеме винттері мен насостық доңғалақтары сияқты беттерді зақымдауы мүмкін шағын концентрацияланған импульстарды имплантациялауы және қолдануы мүмкін.

Сұйықта бу көпіршіктерінің пайда болу потенциалы өлшемсіз болып табылады кавитация нөмірі. Ол будың қысымын алып тастағандағы жергілікті қысымға тең динамикалық қысым. Тереңдіктің жоғарылауында (немесе құбырдағы қысым) кавитация әлеуеті төмен болады, себебі жергілікті қысым мен бу қысымының айырмашылығы үлкен.

Суперкавитациялық объект - бұл мұрыннан кавитация көпіршігін бастауға арналған, жылдамдығы жоғары су астындағы зат. Көпіршік созылады (табиғи түрде немесе ішкі өндірілген газбен толықтырылған) артқа заттың соңы және зат пен сұйықтықтың жанасуын болдырмайды. Бұл бөлу айтарлықтай азайтады терінің үйкеліс күші суперкавитациялық объектіде.

Суперкавитациялаушы заттың басты ерекшелігі - мұрын, ол әдетте периметрі бойынша кавитациялық көпіршікті қалыптастыру үшін өткір жиекті болады.[1] Мұрын жазық диск немесе конус түрінде буындалуы және пішіні болуы мүмкін. Суперкавитациялық нысанның пішіні негізінен жіңішке, сондықтан кавитация көпіршігі затты қамтиды. Егер көпіршіктің затты қоршап алу үшін уақыты жеткіліксіз болса, әсіресе баяу жылдамдықта болса, көпіршікті объектінің мұрнына жақын жерде жоғары қысымды газды енгізу арқылы үлкейтуге және ұзартуға болады.[1]

Суперкавитацияға қажет өте жоғары жылдамдыққа суға түсетін снарядтар мен снарядтар арқылы уақытша жетуге болады. Тұрақты суперкавиация үшін зымыранды қозғау қолданылады, ал жоғары қысымды ракета газын кавитация көпіршігін жақсарту үшін мұрынға жіберуге болады. Негізінде суперкавитациялық объектілерді әртүрлі әдістерді қолданып басқаруға болады, соның ішінде:

  • Көпіршікті айналасындағы сұйықтыққа шығаратын қанаттарды сүйреңіз[2] (22-бет)
  • Көлбеу зат мұрыны
  • Қуыстың геометриясын бұрмалау үшін мұрынның жанына газ асимметриялы түрде енгізіледі
  • Бір саңылауға арналған зымыранды векторлау
  • Бірнеше саптамалардан дифференциалды тарту[1]

Қолданбалар

The Ресей әскери-теңіз күштері дамыды ВА-111 Шквал суперкавитация торпедо,[3][4] ол зымыран қозғағышын пайдаланады және әдеттегі торпедалардың жылдамдығынан кем дегенде бес есе асады. NII-24 1960 жылы «Шквал» (Squall) кодтық атауымен дами бастады. VA-111 Shkval 1978 жылдан бастап жаппай өндіріспен 1977 жылдан бастап қызмет етеді (тек Ресейдің Әскери-теңіз күштерінде). Бірнеше модель әзірленді, ең сәтті M-5, 1972 жылы аяқталды. 1972 жылдан 1977 жылға дейін 300 сынақ ұшыру өткізілді (оның 95% -ы) Ыстық көл ).[дәйексөз қажет ]

2004 жылы, Неміс қару өндіруші Diehl BGT Defence өздерінің «өздерін» жариялады суперкавитациялық торпедо, қазір ресми түрде аталған Барракуда Superkavitierender Unterwasserlaufkörper (Ағылшын: суперкавитациялық суасты ағысы). Дильдің айтуынша, оның жылдамдығы сағатына 400 шақырымнан асады (250 миль / сағ).[5]

1994 жылы Америка Құрама Штаттарының Әскери-теңіз күштері Минадан жылдам тазарту жүйесінің (RAMICS) дамуын бастады, а теңіз минасы рұқсат C Tech Defence Corporation ойлап тапқан жүйе. Жүйе ауада да, суда да суперкавитациялық снарядқа негізделген. RAMICS снарядтары диаметрі 12,7 миллиметр (0,50 дюйм), 20 миллиметр (0,79 дюйм) және 30 миллиметр (1,2 дюйм) шығарылды.[6] Снарядтың терминал-баллистикалық дизайны 45 метр тереңдіктегі теңіз миналарын бір айналыммен жарып жіберуге мүмкіндік береді.[7] 2000 ж Абердин, RAMICS снарядтары қалықтағаннан атылды Кобра теңізі зеңбіректер тірі су астындағы миналарды ойдағыдай жойды. 2009 жылдың наурызындағы жағдай бойынша Нортроп Грумман флотқа енгізу үшін RAMICS тестілеуінің бастапқы кезеңін аяқтады.[8]

Иран өзінің алғашқы суперкавитациялық торпедасын сәтті сынап көрдік деп мәлімдеді Жұт (Кит), 2006 жылдың 2-3 сәуірінде. Кейбір дереккөздер бұл орыс тіліне негізделген деп жорамалдайды ВА-111 Шквал бірдей жылдамдықпен жүретін суперкавитациялық торпедо.[9] Ресей сыртқы істер министрі Сергей Лавров Иранға технологияны жеткізуден бас тартты.[10]

2005 жылы, ДАРПА Underwater Express бағдарламасы жоғары жылдамдықты суасты қолөнерін қолдану үшін суперкавитацияны қолдануды көрсететін зерттеу және бағалау бағдарламасы туралы жариялады. АҚШ-тың Әскери-теңіз күштерінің түпкі мақсаты - суасты техникасының жаңа сыныбы жағалау әскери-теңіз күштерінің жеке топтарын немесе мамандандырылған әскери жүктерді 100 түйінге дейінгі жылдамдықпен тасымалдай алатын миссиялар. DARPA Northrop Grumman және General Dynamics электр қайығы 2006 жылдың соңында.[дәйексөз қажет ] 2009 жылы DARPA сүңгуір қайықтың жаңа класы бойынша жетістіктер туралы хабарлады:

Сүңгуір қайықтың дизайнері «Электр қайығы» Род-Айленд жағалауындағы теңіз сынауларының төрттен бір масштабты моделімен жұмыс істейді. Егер сынақтар сәтті аяқталса, электр қайығы 100 футтық сүңгуір қайықта өндірісті бастайды. Қазіргі уақытта Әскери-теңіз күштерінің ең жылдам сүңгуір қайығы су астына түскенде 25-30 торапта ғана жүре алады. Бірақ егер бәрі жоспар бойынша жүрсе, су астындағы экспресс 100 түйін бойымен жылдамдықпен жүреді, бұл ерлер мен материалдарды бұрынғыдан да жылдам жеткізуге мүмкіндік береді.[11]

Атты прототипті кеме Аруақ, суперкавитацияны шеттері өткір екі тіреуіштің үстінде қозғалу үшін қолданады. Ол жасырын операцияларға арналған Григорий Санкофф туралы Juliet Marine Systems. Кеме қытырлақ суда бірқалыпты жүреді және оның жылдамдығы 29 түйінге жетті.[12]

Жұмыс істеп тұрған суперкавитаторлы әуе винтінің суретшісі

The Қытай Әскери-теңіз күштері[13][14][15] және АҚШ Әскери-теңіз күштері[16] өз суперкавитатында жұмыс істеп жатыр сүңгуір қайықтар ресейлік ВА-111 Шквал суперкавитациялық торпедосында алынған техникалық ақпаратты пайдалану.

A суперкавитациялық винт суды азайту үшін суперкавитацияны қолданады терінің үйкелісі және бұранданың айналу жылдамдығын арттыру. Дизайн әскери қосымшаларда, жоғары өнімділікте қолданылады жарыс қайықтар, және модельдік жарыс қайықтары. Ол алдыңғы жағынан бастап бүкіл алға қарай кавитацияға мәжбүр ету үшін сына тәрізді жүздермен толығымен жұмыс істейді. Қуыс пышақтың артында жақсы құлағандықтан, суперкавитациялық винт аулақ болады шашырау кавитациядан болатын зақым, бұл әдеттегі бұрандалармен проблема болып табылады.[дәйексөз қажет ]

Суперкавитациялық оқ-дәрі неміс тілінде қолданылады (Heckler & Koch P11 ) және орыс су астындағы атыс қаруы,[17] және басқа ұқсас қарулар.

Болжалды оқиғалар

The Курск суасты қайғысы ақаулы Шкваль суперкавитациялық торпедодан болған деген қауесет болды,[18] кейінірек дәлелдемелер ақаулы 65-76 торпедоны көрсетеді (қараңыз) Курск суасты апаты ).

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c Эшли, Стивен (мамыр 2001). «Варп су астымен айдайды». Ғылыми американдық: 70–79.
  2. ^ http://www.aem.umn.edu/research/supercavitation/documents/thesis_eric.pdf
  3. ^ «Шкваль Торпедосы (Барракуда) және супер-кавитация - физикадағы саңылау суасты экипажын дабыл қағып отыр». www.articlesextra.com.
  4. ^ «Ucg.com». www.periscope.ucg.com. Архивтелген түпнұсқа 2003-12-15. Алынған 2010-03-23.
  5. ^ «Diehl BGT Defence: Unterwasserlaufkörper». Архивтелген түпнұсқа 2009-08-25. Алынған 2006-10-07.
  6. ^ «MK258 броньды тесу, фин тұрақтандырылған, Sabot-Tracer (APFSDS-T) гидроболистикалық оқ-дәрі минаға қарсы снарядты тастайды». www.globalsecurity.org.
  7. ^ «C Tech Defence Projects: әуедегі лазерлік нысанаға алу және снарядтың супер кавитациялық технологиялары». www.ctechdefense.com.
  8. ^ «Нортроп Грумман-Әскери-теңіз күштерінің тобы миналарды тазарту қаруын сынау кезінде күткеннен асып түсті». Northrop Grumman Newsroom. Алынған 2019-09-20.
  9. ^ «Мұрағатталған көшірме». Архивтелген түпнұсқа 2008-07-04. Алынған 2008-08-06.CS1 maint: тақырып ретінде мұрағатталған көшірме (сілтеме) [1] [2] Мұрағатталды 2007-02-28 Wayback Machine
  10. ^ «Мұрағатталған көшірме». Архивтелген түпнұсқа 2007-03-11. Алынған 2007-02-28.CS1 maint: тақырып ретінде мұрағатталған көшірме (сілтеме)
  11. ^ «DARPA ультра жылдам мини-субды дайындайды». Ғылыми-көпшілік.
  12. ^ Каролин Уинтер (2014-08-21). «Бұл жасырын шабуыл жасайтын қайық Пентагон үшін тым жаңашыл болуы мүмкін». Bloomberg BusinessWeek.
  13. ^ «Шанхайдан Сан-Францискоға 100 минутта жете алатын Қытайдың дыбыстан тыс сүңгуір қайығы шындыққа жақындай түседі - ExtremeTech». www.extremetech.com.
  14. ^ «Шанхайдан Сан-Францискоға 100 минут ішінде қытайлық сүңгуір қайықпен». South China Morning Post. 24 тамыз, 2014 ж.
  15. ^ Кран +, Дэвид. «Қытай әскери күштері жоғары жылдамдықтағы теңіз соғысы үшін суперкавитаторлық су асты қайығын жасауда». DefenceReview.com (DR): Онлайн-тактикалық технология және әскери қорғаныс технологиялары журналы, ең соңғы және ең үлкен тактикалық атыс қаруы туралы жаңалықтарға (тактикалық мылтық туралы жаңалықтар), тактикалық беріліс жаңалықтары мен тактикалық ату туралы жаңалықтарға баса назар аударады..
  16. ^ «АҚШ Әскери-теңіз күштері көпіршікті пайдаланып, дыбыс жылдамдығымен мұхитты кесіп өтетін» дыбыстан жоғары сүңгуір қайықтарды «жасап жатыр». www.defense-aerospace.com.
  17. ^ «Мұрағатталған көшірме». Архивтелген түпнұсқа 2004-10-25. Алынған 2004-11-07.CS1 maint: тақырып ретінде мұрағатталған көшірме (сілтеме)
  18. ^ Герц, Билл (2001 ж. 23 тамыз). «Орыс кітабы зымыранға жарық түсіреді». Washington Times. б. A.4.

Әрі қарай оқу

  • Әскери-теңіз күштерін зерттеу басқармасы (2004 ж., 14 маусым). Механика және энергияны түрлендіру: жоғары жылдамдықты (суперкавитациялық) теңіз астындағы қару-жарақ (D&I). 2006 жылдың 12 сәуірінде алынды Әскери-теңіз күштерін зерттеу бөлімі
  • Савченко Ю.Н. (нд). CAV 2001 - Кавитация бойынша төртінші жылдық симпозиум - Калифорния технологиялық институты 2006 жылы 9 сәуірде алынған, мұрағатталған Wayback Machine
  • Харгроув, Дж. (2003). Жоғары жылдамдықты суасты көліктерін жасаудағы суперкавитация және аэроғарыштық технология. Жылы 42-ші AIAA аэроғарыштық ғылымдар кездесуі және көрмесі. Texas A&M University.
  • Киршнер және т.б. (2001, қазан) Суперкавитацияны зерттеу және әзірлеу. Теңіз астындағы қорғаныс технологиялары
  • Миллер, Д. (1995). Суперкавитация: көпіршікті соғысқа бару. Джейннің зияткерлік шолуы. 14 сәуір 2006 ж. Бастап алынды Қорғаныс және қауіпсіздік барлау және талдау | Джейн 360
  • Грэм-Роу және Дункан. (2000). Жылдамдықпен атылған оққа қарағанда жылдамырақ. NewScientist, 167(2248), 26-30.
  • Тулин, М. П. (1963). Суперкавитациялық ағындар - шағын мазасыздық теориясы. Лорел, MD, Hydronautics Inc.
  • Niam J W (желтоқсан 2014), Суперкавитацияны сандық модельдеу

Сыртқы сілтемелер