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Chinesisches Überschall-Uboot

Am 24.8.2014 erschien in der South China Morning Post ein Artikel von Stephen Chen mit dem Titel: Shanghai to San Francisco in 100 minutes by Chinese supersonic submarine.

Der Autor führte ein Gespräch mit Prof. Li Fengchen vom Harbin Institute of Technology über seine Arbeiten am dortigen Institut auf dem Gebiet der Erforschung von Superkavitation.
Nach Li Fengchen gibt es zwei Hauptprobleme:
  1. Getauchte Schiffe müssen mit hoher Geschwindigkeit (ca.100 kmh) abgeschossen werden, um eine Blase zu erzeugen und aufrecht zu erhalten.
  2. Die Steuerbarkeit mit herkömmlichen Mitteln ist extrem schwierig wenn nicht gar unmöglich.

Mit seinem Team von Wissenschaftlern hat er innovative Mittel gefunden, um beide Probleme anzusprechen:
Hierzu wird eine spezielle Flüssigkeitsschicht auf die Schiffshaut ausgesprüht, die den Widerstand des Schiffes bei niedriger Geschwindigkeit stark reduziert, auch wenn sie von der Strömung ständig abgespült wird. Wenn die Geschwindigkeit 75 kmh überschreitet, wird der superkavitierende Zustand erreicht.
Durch eine präzise Dosierung der Aussprühung in verschiedenen Oberflächenbereichen kann die Steuerbarkeit erreicht werden. Aus Geheimhaltungsgründen können keine näheren Einzelheiten angegeben werden. Die Ergebnisse aber sind vielversprechend.

Prof. Li Fengchen konzidiert, dass noch viele Probleme gelöst werden müssen. Unter anderem muss ein starker Raketen-Antrieb entwickelt werden, um die Reichweite zu erhöhen.

Hierzu ist folgendes zu sagen:

  1. Es ist seit Jahrzenten bekannt, dass durch Einbringung von Detergentien in die Grenzschicht von Torpedos der Widerstand stark herabgesetzt werden kann. Neu ist der Gedanke, spezielle Flüssigkeiten hinsichlich Menge und Örtlichkeit zu variieren, um Querkräfte auf Schiffe auszuüben und damit eine Steuerbarkeit zu erreichen. Wegen der Wasserumströmung ist dies aber immer mit Widerstand verbunden.

  2. Das bekannte Verfahren durch künstliche Belüftung schon in der Startphase eines Schiffes den Zustand der Superkavitation zu erreichen, erscheint wesentlich vorteilhafter.

  3. Wie der russische Shkval und der deutsche Barracuda zeigen, ist die Steuerbarkeit durch Maßnahmen an Kopf und Heck ohne großen technischen Aufwand und mit vernachlässigbarem Widerstandszuwachs zu gewährleiten.

  4. Ein Raketen-Antrieb zur Erzielung der angestrebten Geschwindigkeiten ist völlig ausgeschlossen, wie eine Überschlagsrechnung leicht nachweist:

    5. Für die Rechnung wird von folgenden Daten ausgegangen:
    Lauftiefe:   100 m
    Geschwindigkeit:   1500 m/s
    Druck in der Kavitationsblase:   0 bar

    Daraus ergibt sich ein Staudruck von:   11.250 bar, eine Kavitationszahl von:  0,00096 und ein Längen/Durchmesser-Verhältnis der Kavitationblase von  97..
    Die Kavitationszahl entspricht, wie an anderer Stelle gezeigt wird, dem niedrgsten erreichbaren Widerstandsbeiwert.

    Es wird ein U-Boot von der Gestalt eines Halb-Ellipsoides angenommen mit der Länge   150 m, dem Heckdurchmesser   5 m und einm Flachkopf von 190 mm Durchmesser.
    Aus diesen Daten ergibt sich ein Widerstand von 25.500 kN.

    Wir verwenden als Antrieb den Feststoff-Raketen-Booster, der zur Beschleunigung des Space Shuttles in der Startphase diente und der nach Wikipedia die schubstärkste Feststoffrakete darstellt, die jemals gebaut wurde, und erreichen mit ihr einen Schub von 12.450 kN bei einer Brenndauer von ca 2 Minuten. Das heißt, die Schubkraft des erforderlichen Antriebes müßte doppelt so hoch und die Brenndauer 50 mal länger sein.



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