Superkavitation

Superkavitation
Kavitationsbildung hinter einem sehr schnell von Flüssigkeit umströmten Körper
Kavitator eines Schkwal-Torpedos mit Gasausstoßöffnungen
Superkavitationsblase um ein Unterwasserprojektil (Superpenetrator)

Die Superkavitation ist ein Fall von Kavitation, bei welchem sich hinter einem sehr schnell von Flüssigkeit umströmten Körper (Kavitator) durch den Verdrängungsimpuls der Druck so stark verringert, dass die Flüssigkeit ihrem Phasendiagramm folgend in die Dampfphase übergeht. In diesem ellipsoidförmigen gasgefüllten Bereich (Kavität oder Kaverne genannt) kann z. B. ein im Vergleich zum Kavitator sehr großes Objekt mit sehr geringem Strömungswiderstand durch die Flüssigkeit geführt werden. Nach Abschätzungen sowjetischer Forscher ist ein unter Wasser in einer Superkavitation bewegter Gegenstand ab etwa 300 m/s einem geringeren Strömungswiderstand ausgesetzt als bei einer gleichschnellen Bewegung in Luft, unter der Voraussetzung, dass der in Luft bewegte Körper den gleichen Querschnitt aufweist wie die Kavität.[1]
Die Geschwindigkeit zur Ausbildung einer Superkavitation in Wasser liegt im Bereich von 180 km/h, abhängig vom Druck und der Temperatur des Wassers und der Form des Kavitators. Als erstes einsatzfähiges System, das die Superkavitation nutzt, wurde 1977 der Torpedo Schkwal nach etwa zehnjähriger Entwicklung von der Marine der Sowjetunion in Dienst gestellt. Seine Geschwindigkeit wird mit 350 bis 500 km/h angegeben. Der Antrieb erfolgt durch ein Feststoff-Raketentriebwerk.

Ein Problem bei der Bewegung in einer Superkavitation ist die Steuerbarkeit, so waren frühe Modelle des Schkwal ungelenkt. Es wurden aber seitdem verschiedene Steuerkonzepte entwickelt, so rotieren aktuelle Versionen des Schkwal vermutlich um ihre Längsachse und sind dadurch mittels eines um eine Achse schwenkbaren Kavitators steuerbar.

Die Deutsche Marine hat gemeinsam mit dem Technologiekonzern Diehl BGT Defence einen neuartigen Hochgeschwindigkeits-Torpedo entwickelt (Superkavitationstorpedo). Der Torpedo ist laut Herstellerangabe unter Wasser nicht nur über 400 km/h schnell (ca. 216 kn), sondern auch noch lenkbar.

Unterwasserprojektile bedienen sich ebenfalls der Superkavitation. Diese kommen ohne technische Hilfsmittel aus, um eine komplette Blase um sich herum zu errichten.

Literatur

  • Spektrum der Wissenschaft 08/2001, Raketen unter Wasser preview
  • Wunderwelt Wissen 01/05

Weblinks

 Commons: Supercavitation – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Wissenschaft und Menschheit 1987, Urania Verlag

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