Forschung: In Zukunft mit Schallgeschwindigkeit durch die Meere?

Schneller in der Membran?

 

Die Superkavitation – doch richtig spannend wird es für uns bei der Überwindugn des anfänglichen Wasserwiderstandes per Flüssigkeitsmembran © smp

Die Superkavitation – doch richtig spannend wird es für uns bei der Überwindugn des anfänglichen Wasserwiderstandes per Flüssigmembran © smp

 

Zukunftsmusik mit interessantem Unterton: Chinesische Wissenschaftler entwickeln U-Boot mit Überschallgeschwindigkeit. Nebeneffekt: Eine Methode zur Reduktion des Wasserwiderstandes.

Noch ist alles nichts anderes als ein Hirngespinst und hat mit Segeln nur den Ort des Geschehens gemein – das Wasser respektive die Ozeane.

Noch. Aber jetzt mal ehrlich: Was und wo wären wir ohne Visionen, vermeintlich aberwitzige Ideen? Wer hätte vor 50 Jahren gedacht, dass heutzutage 40-Meter-Trimarane einhand in rekordverdächtigen Geschwindigkeiten über den Atlantik gesteuert werden? Wer wäre vor 10 Jahren auf die Idee gekommen, dass der America’s Cup auf „übers Wasser schwebenden“ Katamaranen ausgefochten wird? Wer hätte vor fünf Jahren geahnt, dass ein gewisser Paul Larsen mit seiner Segelrakete tatsächlich sagenhafte 65 Knoten Maximalgeschwindigkeit erreichen würde? Eben!

Sailrocket legte mit einem Passagier ihren bisher schnellsten Lauf hin.  © sailrocket

Sailrocket bei Probeläufen. © sailrocket

So sind die Neuigkeiten, die gerade aus dem Fernen Osten zu uns gelangen, zunächst einmal nichts anderes als wissenschaftliche Visionen, die das Reißbrett bzw. das CAD-Programm noch nicht verlassen haben und wohl auch noch lange Zeit im obskuren Raum der Theorie verweilen dürften. Doch der Ansatz ist spannend und könnte durchaus Konsequenzen – welcher Art auch immer – für die Segelwelt haben.

Forscher der chinesischen Universität „Harbin Institute of Technology“ ließen kürzlich verlauten, dass sie eine Technik entwickelt hätten, mit der Torpedos und U-Boote zukünftig die submarine Schallmauer von 5570 km/h durchbrechen könnten. Wer angesichts dieser Geschwindigkeit die Augenbrauen runzelt: die Schallgeschwindigkeit ist im Wasser etwa viereinhalb mal so hoch wie in der Luft.

America's Cup

Noch weniger Wasserwiderstand dank Flüssigkeitsmembran der Schlüssel zu mehr Geschwindigkeit? . © ACEA Gilles Martin Raget

In eineinhalb Stunden durch den Pazifik

So sehen sich die Chinesen bereits in der Lage, mal „eben schnell“ unter Wasser in 100 Minuten von Shanghai nach San Francisco zu düsen. Theoretisch!  Eine Technik, mit der sie (verständlicherweise) das Reisen auf und in unserem „Blauen Planeten“ revolutionieren wollen.

Bis hierhin ist zumindest die Idee nichts Neues. Forscher der Sowjetunion kamen schon in Zeiten des Kalten Krieges auf die Idee, Torpedos mit Hilfe der Superkavitation („hinter einem schnell von Flüssigkeit umströmten Körper wird der Druck durch den Verdrängungsimpuls stark verringert, der Strömungswiderstand reduziert sich“  – siehe Wikipedia-Erklärung). 1977 wurde bereits ein sowjetischer Torpedo eingesetzt, der 500 km/h unter Wasser erreichen konnte.

U-boot Opti

Unerwarteter Besuch an der Luvtonne. Das Optimisten Rennen wurde abgebrochen. © Matias Capizzano

Spannend ist der Weg bis zur Superkavitation

Neben einer gewissen zerstörerischen Kraft, die beim Einsatz der Superkavitation etwa bei 75 km/h gefürchtet ist – so war Paul Larsens größte Sorge zu Beginn seiner Rekordfahrten, dass durch die Superkavitation tragende Teile seiner Segelrakete zerstört werden könnten, was aber nicht eintrat –  birgt die Superkavitation auch die Problematik einer schlechten Steuerbarkeit des Objektes. Soll heißen: Ab einer gewissen Geschwindigkeit wird’s schwierig mit dem Rudergehen.

Zudem müsste jedoch das erwähnte U-Boot erst einmal auf die für eine Superkavitation benötigte Geschwindigkeit gebracht werden, wofür man wieder spezielle „Raketentriebwerke“ benötigen würde, um eben eine größeres „Projektil“ als ein ein Torpedo in Fahrt zu bringen.

Schneller mit Flüssigkeitsmembran? © safl

Schneller mit Flüssigmembran? © safl

Womit wir beim (für unsereinen) interessanten Punkt der chinesischen Forschung angelangt wären:  Um den anfänglichen Wasserwiderstand von 0 bis Superkavitationsgeschwindigkeit zu überwinden, wollen die Chinesen eine Flüssigmembran einsetzen. Der Leiter des Forschungsprojektes, Professor Li Fengchen berichtete hierzu der „South China Morning Post“: „Wenn wir die Membrantechnik mit der Superkavitation kombinieren, können wir das Antriebsproblem signifikant verringern!“

Membran versus Wasserwiderstand

Einmal im Wasser würde sich das Objekt mit der Flüssigmembran besprühen, förmlich in ihr duschen und somit der Wasserwiderstand deutlich verringert. Wie genau diese Flüssigmembran zum Einsatz kommen soll, erklärt der Wissenschaftler allerdings nicht. Fengchen unterstreicht jedoch:

„Die Flüssigmembran wird nicht nur beim Militär, also in U-Booten zum Einsatz kommen, sondern auch bei der Handelsschifffahrt oder beim Sport. Wenn etwa ein Schwimmanzug viele kleine Bläschen entwickeln und „halten“ kann, würde das den Wasserwiderstand reduzieren. Schwimmen im Wasser wäre dann ähnlich widerstandsfrei wie fliegen in der Luft!“

Reduktion des Wasserwiderstandes durch den Einsatz einer Flüssigmembran. Wie auch immer sowas aussehen soll – vielleicht der nächste Schritt für Boote und Schiffe mit Windantrieb, widerstandsärmer in, über oder durch die Wasser zu rasen?

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Michael Kunst

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10 Kommentare zu „Forschung: In Zukunft mit Schallgeschwindigkeit durch die Meere?“

  1. avatar Schkwal sagt:

    Sehr interessantes, spannendes Thema hier bei SR! Dazu ein paar kleinliche Anmerkungen:

    1. Zitat: „hinter einem schnell von Flüssigkeit umströmten Körper wird der Druck durch den Verdrängungsimpuls stark verringert, der Strömungswiderstand reduziert sich”. Der wichtigste Punkt fehlt: Der absinkende Druck lässt das Wasser kavitieren. Entsprechend erfährt der Körper keinen Widerstand aus Reibung im Wasser sondern nur noch Reibung zwischen Wasserdampf und Körper. Bei Wikipedia stehts auch so.

    2. Das Bild von SMP bzw. SCMP oben ist grob falsch. In der Blase befinfet sich keine Luft sondern Wasserdampf. Ggf. vermischt mit Abgas des Antriebes.

    3. Ich wage zu behaupten das Superkavitation (super = Blase schließt sich hinter Körper) weniger “zerstörerisch” ist als die klassische Kavitation. Die “Standard”-Kavitation zeichnet sich dadurch aus, dass die im Bereich der Saugspitze entstehenden Dampfblasen AUF der Oberfläche des Körpers kollabieren. Die extremen Drücke die dabei entstehen zerstören dann langsam aber sicher den Körper. Das Nachteilige an Superkavitation ist der Verlust der Steuerfähigkeit, die Ruder hängen im Gas…

    Super Beitrag, mehr davon! Like or Dislike: Daumen hoch 13 Daumen runter 0

    • avatar Alex sagt:

      Kann man schon recht banal bei einer Flügelradpumpe haben, die wegen geschlossenen Ventilen nicht fördern kann. Schon hier können die, dann entstehenden Gasblasen die Rotorblätter zerstören.

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      • avatar x-claim sagt:

        Das ist dann aber Kavitation, ohne Super. Und im Schiffbau ein unter anderem ein Problem für die Antriebspropeller.

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  2. avatar Super-Spät-Segler sagt:

    Ganz so neu ist das nicht.

    Hier ein Artikel von 2000(!) :

    http://www.heise.de/tp/artikel/8/8428/1.html

    Sogar die Grafik sieht der alten verdächtig ähnlich 🙂

    Super Beitrag, mehr davon! Like or Dislike: Daumen hoch 7 Daumen runter 1

    • avatar Schkwal sagt:

      Schöner Fund;) Inbesondere die frappierende Ähnlichkeit der Grafik! Das waren wohl beim SCMP ein paar copycats unterwegs!

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  3. avatar Ketzer sagt:

    Und dann regen sich die Umweltschützer über die störenden Geräusche von Windparks und ihre Auswirkung auf die Wale auf. Ganz schön kleinlich.

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  4. avatar Ikarus sagt:

    was ist wenn ein wal dazwischen kommt?

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    • avatar Hurghamann sagt:

      Dann ist da nen Tunnel drin.

      Die Russen haben schon lange mit Superkavitationstorpedos experimentiert und auch sehr hohe Geschwindigkeiten erreich (ich meine mit Wasserstoffperoxyd-Antrib) – das wesentliche Problem ist die Steuerbarkeit eines solchen Geschosses/ Fahrzeugs da etwaige Steuerflächen aus der Kavitationsblase herrausstehen.
      Es gibt in diesem Zusammenghang auch Gerüchte das die Explosion die zum Untergang der Kursk im Jahre 2000 führte, durch einen Hyperkavitationstorpedo verursacht wurde.

      Im grossen und ganzen ein alter Hut und bekannt.

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  5. avatar Segler sagt:

    Das Problem mit der schlechten Steuerbarkeit habe ich auch oft, vor allem bei zu viel Tuch.

    Wahrscheinlich bin ich da einfach schon regelmäßig sehr nahe an der Schallgeschwindigkeit im Wasser 🙂

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    • avatar Segler2 sagt:

      Das im Artikel die Schallgeschwindigkeit angesprochen wird schnalle ich nicht so richtig. Springender Punkt bei der Technik ist ersteinmal das Unterschreiten des Dampfdruckes des Wasser -> Kavitation. Die Schallgeschwindigkeit spielt da überhaupt noch nicht rein.

      Insofern vermute ich, dass Du Dich beim Segeln mit zuviel Tuch nicht der Schallgeschwindigkeit näherst, sondern Du in einer großen Gasblase unterwegs bist. Wo die dann herkommt sein mal dahingestellt…;)

      Super Beitrag, mehr davon! Like or Dislike: Daumen hoch 8 Daumen runter 0

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