La supercavitación es un fenómeno físico. Cuando la velocidad de un objeto en el agua supera los 100 nudos, se formarán extrañas burbujas de vapor de agua en la parte trasera, lo que dará como resultado un flujo de "supercavitación"
—— Efectos mecánicos.
Cuando un líquido se mueve rápidamente alrededor de un objeto, la presión disminuirá a medida que aumenta la velocidad, cuando la presión del líquido
iguala la presión del vapor de agua, el líquido cambiará del agua. fase a la fase gaseosa se forma vapor de agua. La cavitación distorsiona el flujo de agua, perdiendo así la eficiencia de las bombas de agua, las turbinas y las hélices. También puede provocar la aparición de fuertes ondas de choque y provocar corrosión en las superficies metálicas. Los diseñadores de barcos a menudo tienen que lidiar con cavitaciones problemáticas
y tratar de evitarlas, por ejemplo, diseñando el casco para que sea aerodinámico.
Cuando un objeto se mueve en el agua, también necesita superar la resistencia viscosa causada por la fricción con el agua. Esta resistencia es aproximadamente 1.000 veces mayor que la resistencia del aire. Los científicos se devanaron los sesos para mejorar el diseño, pero al final
se sorprendieron gratamente al descubrir que un método eficaz era utilizar las molestas cavitaciones para formar un gas reemplazable.
El nuevo gas La envoltura minimiza el área humedecida de la superficie del objeto por el fluido, reduciendo así en gran medida la resistencia viscosa. Esta burbuja de baja densidad es una supercavitación.
La supercavitación es una forma extrema de cavitación cuando el objeto se mueve en el agua a una velocidad superior a 50 metros/segundo
un avión de nariz chata o un vehículo montado en la cabeza. Los sistemas de inyección de gas pueden crear bolsas de aire de baja densidad. La longitud de la burbuja de cavitación está relacionada con la velocidad del objeto. El objeto puede avanzar rápidamente con una resistencia mínima en la larga burbuja producida por él mismo.
Compitiendo por nuevas áreas de aplicación militar
Actualmente, los principales países navales del mundo están desarrollando innovadores submarinos y torpedos de alta velocidad basados en el fenómeno de la supercavitación
La antigua Armada Soviética desarrolló muy pronto el torpedo supercavitante propulsado por cohetes "Snow", con una velocidad de 370 kilómetros por hora (unos 200 nudos), y hay informes de que ha sido vendido a otros países. . Según informes relevantes, Estados Unidos también ha lanzado un plan integral para desarrollar armas supercavitantes; Francia siempre ha tenido un gran interés en la tecnología supercavitante y ya la ha comprado a Rusia. Se están evaluando varios torpedos "Snow" y la "Operación Cavitación". Se está implementando un plan de coordinación para probar una bomba de supercavitación antiminas aerotransportada; Alemania y la Marina de los EE. UU. están estudiando.
Los departamentos colaboraron para lanzar un programa conjunto sobre el diseño de un nuevo generador de cavitación y el modelado de un sistema de guiado de torpedos. /p>
También se completó un prototipo de torpedo supercavitante y se espera que se lance pronto.
La investigación sobre la supercavitación es extensa en varios países. Las armas de supercavitación se pueden utilizar para hacer frente a minas, torpedos autoguiados, barcos pequeños, misiles antibuque de alta velocidad e incluso aviones y helicópteros de vuelo bajo. Se espera que el uso de tecnología de supercavitación también sea posible. pequeños buques de superficie de ultra alta velocidad, misiles nucleares submarinos que pueden desactivar grupos completos de portaaviones y armas destructivas no guiadas de mediano alcance para la guerra submarina. Por lo tanto, los expertos creen que estos sistemas de supercavitación pueden tener grandes beneficios. cambiar el modo de combate marítimo.
En la descripción de algunos expertos navales, el enfrentamiento del "gato y el ratón" entre grandes submarinos furtivos se parece un poco a una batalla aérea, con pequeños "cazas submarinos" de corto alcance de enormes "subacuáticos". Los portaaviones" despegan para aprovecharse unos de otros
disparando con "balas submarinas" de alta velocidad; y las armas supercavitantes tienen más probabilidades de ser un "arma en la lucha contra los sistemas de defensa antimisiles"
” — —— Los torpedos y misiles supercavitantes de múltiples etapas de largo alcance equipados con ojivas nucleares pueden navegar rápidamente docenas de millas náuticas bajo aguas oceánicas para acercarse a sus objetivos, y cualquier medio de defensa aéreo o espacial no puede derrotarlos. Todos
no tienen otra opción.
El torpedo supercavitante "Fengxue" es superior
El torpedo ruso propulsado por cohetes "Fengxue" se ha hecho mundialmente famoso y actualmente es la única arma supercavitante conocida
p>
La antigua Armada soviética equipó a sus tropas en 1997 después de más de 10 años de investigación y desarrollo secretos.
El torpedo "Snow" fue desarrollado por el Instituto de Mecánica de Fluidos de Ucrania. Mide 8,23 metros de largo y pesa 2697 kilogramos.
El caparazón se vuelve gradualmente más delgado desde la cola. a la cabeza, y la cabeza está equipada con una ojiva y el centro de la cola es un cohete sólido de gran apertura
La boquilla del motor está rodeada por 8 pequeños cohetes de arranque cilíndricos, que aceleran el "viento y la nieve" a velocidad superespacial
burbujas, y luego el motor principal comienza a funcionar. También hay un carrete de cable guía en la cola. Cuando el torpedo está corriendo en el agua, el cable se suelta. Este cable se utiliza para controlar el movimiento del torpedo y la detonación de la ojiva.
La cabeza del torpedo es un generador de cavitación extremadamente importante. Tiene forma de disco plano redondo u ovalado y se inclina hacia adelante
para formar un "ángulo de ataque" para generar soportes. el levantamiento de la parte delantera del cuerpo de la mina. Inmediatamente detrás del generador de cavitación hay varios snorkels anulares, que inyectan el escape del cohete en la burbuja de cavitación para expandirla. Durante la navegación, las cavidades locales se generan primero mediante el generador de cavitación de placa plana y luego se inyecta gas en las cavidades locales a través del tubo de ventilación para expandirlas hasta alcanzar la supercavitación. Pequeños cohetes de arranque navegan el torpedo hasta que se forma una cavidad, luego se trabaja el gran cohete central.
Los bordes de los generadores de cavitación suelen ser afilados, lo que produce la interfaz aire/agua más clara, o al menos perturbada, es decir, bolsas de aire "transparentes". La "nieve" en realidad se "mueve" lentamente alrededor del perímetro de la bolsa de aire, pasando repetidamente la pared de agua a medida que avanza a través del agua.
Centrarse en avanzar en nuevos planes para proyectiles de artillería y torpedos
Según informes extranjeros, aunque Estados Unidos comenzó a investigar sobre hélices de alta velocidad e hidroalas en la década de 1950
Investigación sobre supercavitación, pero aún no se han desplegado armas de supercavitación. El trabajo sobre armas supercavitantes en Estados Unidos está liderado por la Oficina de Investigación Naval (ONR), que desarrolla principalmente dos tipos de armas supercavitantes: proyectiles de artillería y torpedos.
Los proyectiles de artillería supercavitantes son un arma transportada por helicóptero que destruirá minas de superficie y
cerca de la superficie. El proyectil de punta plana se dispara desde un cañón de disparo rápido modificado diseñado para navegar suavemente por el aire y el agua y tiene capacidades avanzadas de orientación. La Marina de los EE. UU. está considerando el despliegue de un sistema de armas de corto alcance R AMICS equipado en la cubierta de barcos de superficie para destruir estelas mortales de torpedos autoguiados. El siguiente paso en la tecnología de proyectiles supercavitantes será el desarrollo de sistemas de artillería totalmente submarinos que utilicen municiones submarinas adaptativas de alta velocidad
(AHSUM, o proyectiles supercavitantes de "energía cinética"). El sistema está instalado en el casco submarino de un submarino, barco de superficie o dispositivo antiminas remolcado. Tiene una torreta aerodinámica y está comandado por sonar. Al igual que el sistema de armas de fuego rápido de corto alcance "Phalanx" de la Armada de los EE. UU. dirigido por radar para proteger a los barcos de superficie de ataques con misiles antibuque, A HSUM puede construir una línea de defensa submarina para los barcos.
Otra tecnología de supercavitación que interesa a la Armada estadounidense es un torpedo con una velocidad máxima de 200 nudos (similar al
"Snow" ruso. Su trabajo de investigación se centra en el lanzamiento). Todavía existen muchas dificultades técnicas en los campos de la dinámica de fluidos, la acústica, la guía y el control y los dispositivos de potencia.
Continuos avances en tecnologías clave durante el desarrollo
Lo más importante para realizar armas de supercavitación es que deben tener sistemas de control avanzados y sistemas de propulsión avanzados
El sistema de control avanzado del torpedo "Snow" alguna vez se consideró un arma menos precisa porque sólo podía
navegar directamente, pero en el futuro se podrán diseñar dispositivos de supercavitación para maniobrar en el agua. Esto se puede controlar utilizando superficies de control perforadas, como aletas traseras y sistemas de vectorización de empuje (boquillas direccionales del escape del motor). Pero se debe tener cuidado al girar para mantener el torpedo dentro de la bolsa de aire. Los investigadores también consideraron lograr maniobras de guiñada y cabeceo moviendo o rotando el generador de cavitación del cabezal en dos planos simultáneamente, así como utilizando canards para el control. Si las superficies de control están coordinadas adecuadamente, los vehículos supercavitantes podrían ser muy diestros.
Cuando el sistema de supercavitación funciona sin soporte en una burbuja de baja densidad, la parte trasera a menudo golpea la pared de la cavidad de aire, pudiendo pasar de la navegación submarina normal al estado de supercavitación y volver al estado original. Esto se logra ventilando artificialmente algunas bolsas de aire y manteniendo y expandiendo las bolsas de aire cambiando la velocidad. Al inyectar gas en la burbuja para expandirla y mantenerla en movimiento, y luego reducir lentamente su tamaño para reducir su velocidad, se puede lograr fácilmente el control del arma submarina.
Sistemas de propulsión avanzados La mayoría de los vehículos supercavitantes autónomos existentes y futuros también deben depender de
motores de cohetes para generar el empuje requerido. Pero los cohetes convencionales seguramente estarán asociados con algunos inconvenientes graves: alcance limitado
y una disminución del empuje a medida que aumenta la presión a medida que aumenta la profundidad. Lo primero debería resolverse con una tecnología de central eléctrica de alta densidad de energía; lo segundo puede evitarse mediante el uso de tecnología de hélices de supercavitación especializada.
Alcanzar la velocidad de supercavitación requiere mucha energía. Para lograr el máximo alcance del cohete, se debe quemar combustible de alta densidad con el mayor empuje específico. Después de comparar una variedad de dispositivos de energía, los expertos rusos concluyeron: "Sólo queman combustible metálico (aluminio, manganeso o litio) y utilizan agua de mar como oxidante y combustible
Turbinas de gas de alta eficiencia o sistemas de propulsión a chorro que queman los biorefrigerantes son la mejor manera de propulsar vehículos supercavitantes
Se informa que el Laboratorio de Investigación Aplicada de la Universidad de Pensilvania está en funcionamiento.
p>Un sistema de "estampado de agua" que quema aluminio que sirve como unidad de potencia auxiliar para los buques de superficie de la Armada
Experimentos con tecnología de hélices supercavitantes muestran que las hélices son más eficientes que los cohetes. El empuje potencial proporcionado por el Ye es un 20% mayor. Hoy en día, la gente lo ha entendido. una vez que se logren avances en tecnologías clave, el modelo de batalla naval cambiará enormemente.