Abbildungen des russischen Schkval-Torpedos im Internet (siehe:
Schkval bei Wikipedia) zeigen einen zylindrischen Torpedokörper mit einem langen ellipsoidförmigen Kopfteil mit
vorgesetzter Stirnplatte.
Bei Wikipedia werden folgende Daten angegeben:
Länge : 8,2 m
Durchmesser : 533 mm
Masse : 2700 kg
Geschwindigkt: 350 km/h
Für die folgende Berechnung gehen wir von einem Körper aus, der eine Stirnplatte mit
anschlie-
ßendem Halb-Ellipsoid-
Teil besitzt und mit einem zylinderförmigen Endteil abschließt.
Geschätzte
Daten:
Stirnplattendurchmesser:
200 mm
Halb-Ellipsoid-Länge :
2,6 m
Zylinderlänge :
5,5 m
Berechnung der Körperdichte
Aus den geschätzten Daten ergibt sich ein Körpervolumen von ca. 1,6 m³ und eine Dichte von ca. 1,69 g/cm³.
Im vollumströmten Zustand bei einer Wasserdichte 1,027 g/cm³ hätte der Torpedo einen Untertrieb von 69%.
(Zum Vergleich: deutsche Torpedos des 2.Weltkrieges hatten einen Untertrieb von ca. 20%).
Berechnung der Kavitationsblase bei Geschwindigkeit 350 km/h (ca. 100 m/s)
Nach der Definitionsgleichung für die Kavitationzahl (siehe Kavitationsblasen-Gesetze)
ergibt sich für die Kavitationszahl bei einem Blaseninnendruck 0 bar und einer Tiefe von 10 m ein Wert von 0,042.
In der
Tabelle sind neben der Kavitationszahl auch die entsprechenden Blasendaten Durchmesser und Länge für verschiedene
Wassertiefen eingetragen:
| Tiefe | 15 m | 10 m | 5 m | 6 m |
| σ | 0,052 | 0,042 | 0,032 | 0,034 |
| Blasendurchmesser | 0,8 m | 0,89 m | 1,02 m | 0,99 m |
| Blasenlänge | 6,4 m | 8,17 m | 10,94 m | 10,4 m |
Bereits in Tiefen von 10 bzw. 15 m sind die Blasenlängen zu kurz, um einen kavitierenden Lauf zu gewährleisten.
Für die weiteren Überlegungen wurde eine Lauftiefe von 6 m angenommen.
Die Begrenzung der
Lauftiefe von Unterwasserraketen auf ca. 6 m bei Geschwindigkeiten bis ca. 400 kmh erleichtert deren Abwehr erheblich..
Stabilisierung im stationären Unterwasserlauf
Bei Wikipedia steht:
"Am hinteren Teil des Rumpfes werden nach dem Start Kufen ausgeklappt, die bis ins Wasser jenseits
der Kaverne reichen. Sie stabilisieren den Torpedo ähnlich einem Leitwerk. Nach dem Start bleibt der Schkval über
einen abspulbaren Draht mit der Abschussstelle verbunden. Frühere Versionen waren ungelenkt, die neueren Modelle
Schkval-15 und Schkval-15B besitzen
einen Aktuator, der die Front des
Kavitators (hier als Stirnplatte bezeichnet) in einer Ebene kippen kann. Mit dem nur um
eine Achse beweglichen Kavitator ist eine Lenkung in alle Richtungen möglich, weil der Torpedo durch die Leitkufen
in Rotation versetzt wird. Ein ähnliches Steuerungsprinzip kommt auch bei einigen russischen Luft- und Panzerabwehrraketen zum
Einsatz, charakteristisch ist der spiralförmige Verlauf der Trajektorie (Laufbahn)."
Eine andere Erklärung liegt meiner Meinung nach näher. Die am Heck ausklappbaren "Kufen" könnten
auch als "Sensoren" betrachtet werden, die zur Messung des Blasendurchmessers im Heckbereich dienen. Wenn die Sensoren einen
zu großen Blasendurchmesser melden, wird die Stirnplatte nach oben geneigt, so dass die Raketenspitze eine Kraft nach unten
erfährt und dadurch in größere Tiefe fährt, wo sich die Kavitationsblase entsprechend verkleinert. Zeigen die Sensoren dagegen
einen zu kleinen Blasendurchmesser an wird die Stirnplatte nach unten geneigt, so dass eine nach oben gerichtete Kraft die
Rakete nach oben lenkt und dadurch eine Blasenvergrößerung bewirkt. Damit ist eine einfache Einhaltung der Soll-Lauftiefe
gewährleistet.
Raketenschub im stationären Unterwasserlauf
Mit den bisher angenommenen Daten läßt sich ein erforderlicher Raketenschub von ca. 130 kN errechnen.
Dieser Schub wird möglicherweise erreicht durch eine Erhöhung der Stützmasse des Raketenstrahls. Hierfür
könnte die ca. 7 cm breite Öffnung in der Raketenspitze dienen. Immerhin beträgt der Staudruck bei einer
Laufgeschwindigkeit von 100 m/s über 50 bar. Mit diesem Druck könnte Wasser in die Raketendüse
gespritzt werden und damit der Raketenschub erhöht werden.
Abschuss des Schkval vom getauchten U-Boot
Nach Angaben im Internet wird der Schkval-Torpedo vom getauchten U-Boot in Wassertiefen bis zu 100 m aus einem konventionellen Torpedo-Rohr
ausgestoßen. Im allgemeinen beträgt die Austritts-
geschwindigkeit von Torpedos aus dem Torpedo-Rohr ca. 10 m/s.
Aufgrund der wesentlich höheren Masse des Schkval gegenüber herkömmlichen Torpedos dürfte
eine Austrittsgeschwindigkeit von
10 m/s eher die Grenze der erreichbaren Austrittsgeschwindigkeit darstellen.
Wenn der Schkval mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s ins Wasser eintritt, würde er einen hohen Wasserwiderstand
haben. Er muß deshalb nach Verlassen des U-Bootes sofort eine künstliche Gasblase am Torpedo-Kopf erzeugen, um den
widerstandsarmen kavitierenden Lauf zu erreichen.
Dazu besitzt er offensichtlich einen Gaserzeuger, der über 3 glockenförmige Kappen am Kopf (siehe obige Abbildung)
Gas ausströmen
läßt und damit eine künstliche Kavitationsblase aufbaut.
Nach dem Ausstoß des Torpedos werden vermutlich die 8 am Heck angebrachten
Zusatztriebwerke gezündet, um einen Sicherheitsabstand vom U-Boot zu erreichen.
Anschließend sollte das
Haupttriebwerk gezündet werden und den Torpedo auf die Sollgeschwindigkeit von 100 m/s beschleunigen.
Wenn diese erreicht ist,
wird der
kavitierende Lauf aufrechterhalten, ohne dass eine künstliche Gaserzeugung zur Blasenaufweitung erforderlich wäre.
