Superkavitation - Fortbewegungsmethode der Zukunft?

[Harmakhis]

Was haltet ihr von Superkavitation? Seht ihr darin eine Fortbewegungsmöglichkeit, die den Flugzeugen den rang ablaufen könnte?

Superkavitation ist ein Phänomen, dass bei Objekten in Wasser ab einer Geschwindigkeit von ca. 180 km/h auftritt. Durch die hohe Reibung verdampf das Wasser durch die Druckänderung spontan und bildet eine Gasblase, die das Objekt vollständig umschließt. Dadurch wird die Reibung enorm heruntergesetzt und die bisherigen Obergrenzen bei Geschwindigkeite im Wasser (ca. 50-70 km/h) gelten nicht mehr. Da die Objekte dann in einer Gasblase eingeschloßen sind, funktionieren Schiffsschrauben natürlich nicht mehr. Man verwendet stattdessen Raketentriebwerke.
Die Superkavitation wurde zuerst von der Sowjetunion für Torpedos eingesetzt. Im Jahre 1977 wurde der "Shkval" entwickelt und konnte damals biszu 350 km/h erreichen und war damit für kein feindliches U-Boot abzuwehren. Inzwischen soll es eine zweite Generation des Shkval geben, der bis zu 500 km/h schafft. Ein Test dieses Torpedos soll u.a. auch am Untergang der Kursk mitschuld sein.
Die US-Navy verfügt inzwischen wohl auch über Superkavitationstorpedos, die bis zu 750 km/h schaffen können. Die Torpedos haben bisher bloß den Haken, dass man sie nach dem Abschuß nicht mehr steuer kann, da man bisher die Steuerung dieser Gasblase nicht kontrollieren konnte.
Aber die Bundesmarine scheint hier einen Durchbruch erzielt haben mit einem 800 km/h schnellen, steuerbaren Torpedo, der erst vor wenigen Wochen vorgestellt worden ist.

Bestimmte Testtorpedos der Amerikaner sollen es sogar schon auf so unglaubliche Geschwindigkeiten von 5400 km/h (knapp Mach 3,7) gebracht haben.

Das bedeutet natürlich erstmal eine völlige Umwälzung des U-Boot-Krieges, da die alten langsamen Anschleichtatiken nicht mehr gültig sind.
Wirklich interessant wird aber der Gedanke, die Superkavitation für ganze Boote anzuwenden. Dann wären U-Boote möglich, die sich wie Kampfflugzeuge durch's Wasser bewegen und die Strecke London-New York in 2 Stunden absolvieren.
Da man mit dem Durchbruch der Bundesmarine offenbar die Steuerung von superkavitierten Körpern in Griff bekommen hat, sollten bemannte Superkavitations-Körper nicht mehr in weiter Ferne sein. Das einzige Problem ist bisher wohl nur genau die richtige Geometrie rauszubekommen, damit die Superkavitation auch zustande kommt und der Treibstoff. Hier würden sich wohl Wasserstoff-Sauerstoff-Triebwerke anbieten, da man hier den Treibstoff - einen Nuklearreaktor vorausgesetzt - direkt aus dem umgebenden Meer extrahieren könnte.

Ich finde das ist ein überaus interessantes Thema und irgendwo auch fast unglaublich, wenn man denkt, dass man in den nächsten Jahrzehnten so Visionen, wie in der Computerspielreihe Aqua Nox Realität werden lassen könnte. Solch eine Technologie würde das Machtgleichgewicht auf der Erde auch wieder enorm verändern, da Küstenstaaten natürlich enorm davon bevorzugen würden.



Noch ein paar Links:
http://de.wikipedia.org/wiki/Superkavitation
http://www.deepangel.com/ (hier wird durchgespielt wie die Superkavitation sich im 21. Jahrhundert auswirken könnte)
http://www.prosieben.de/lifestyle_magazine/www/themenarchiv/themen_1_n/13595/

[Spocky]

Ich dachte, die Russen hätten inzwischen eine Methode entwickelt, die Teile doch noch zu steuern, was unter anderem durch speziell geformte "Finnen" gewährleistet würde. Zumindest glaube ich, dass die eine Rolle spielten, aber ich meine letztens was gesehen zu haben, wo die so ein Teil auch steuern konnten...

[Aglarion]

Wozu den Nuklearreaktor? Eine ausreichende Spannung für eine Elektrolyse dürfte man auch ohne hinbekommen. Die Frage ist nur, wo man genügend Wasser dafür herbekommen soll. Wenn man das umgebende Wasser in Dampf verwandelt hat, hat es eine geringe Dichte und würde auch relativ lange zum Abkühlen brauchen, und Dampf kann man, wenn ich mich nicht täusche, nicht elektrolysieren. Und das flüssige Wasser außen rum kann man auch nicht verwenden, weil man nicht rankommt, ohne die Kavitation kaputt zu machen.

Und ich glaube auch nicht, dass man auf jeden Torpedo einen Kernreaktor einbauen will

[MRM]

Tja - also was Superkarvitationsschiffe als Flugzeugerstatz angeht bin ich ehrlichgesagt skeptisch, da IMO dann trotz verringertem wiederstands in der Gasblase der Wiederstand immer noch größer sein dürfte als beim Flugzeug. Drum wird das ganze vermutlich wieder einmal ein Militärspielzeug werden - U-Boote die Schallgeschwindigkeit erreichen ....

[Harmakhis]

Wozu den Nuklearreaktor? Eine ausreichende Spannung für eine Elektrolyse dürfte man auch ohne hinbekommen. Die Frage ist nur, wo man genügend Wasser dafür herbekommen soll. Wenn man das umgebende Wasser in Dampf verwandelt hat, hat es eine geringe Dichte und würde auch relativ lange zum Abkühlen brauchen, und Dampf kann man, wenn ich mich nicht täusche, nicht elektrolysieren. Und das flüssige Wasser außen rum kann man auch nicht verwenden, weil man nicht rankommt, ohne die Kavitation kaputt zu machen.

Und ich glaube auch nicht, dass man auf jeden Torpedo einen Kernreaktor einbauen will

Die Reaktoren waren doch kein Vorschlag für die Torpedos. Sondern für Schiffe. Denn macht ja keinen Sinn z.B. Dieseltreibstoff mitzunehmen um daraus Raketentreibstoff mit Meerwasser herzustellen.
Und ich hätte jetzt gedacht, dass sie das Wasser nicht während eines Superkavitation-Fluges oder Kampfeinsatz einsammeln, sondern halt mal anhalt, Wasser reinpumpen und dann fröhlich weiter schippern.

Tja - also was Superkarvitationsschiffe als Flugzeugerstatz angeht bin ich ehrlichgesagt skeptisch, da IMO dann trotz verringertem wiederstands in der Gasblase der Wiederstand immer noch größer sein dürfte als beim Flugzeug. Drum wird das ganze vermutlich wieder einmal ein Militärspielzeug werden - U-Boote die Schallgeschwindigkeit erreichen ....

Also, ich hab jetzt schon häufiger gelesen, dass der Widerstand in der Blase sogar niedriger sein soll, als bei entsprechenden Flugzeugen. Müsste in einem der Links da oben (oder einem der weiterführenden Links) stehen.

[St3v3f]

Wie beim Auto auch, das kannst auch nich auftanken solang du noch fährst

[Bynaus]

Tolle Sache - trotzdem scheint mir das recht energieaufwändig... Aber ich bin sicher, dass die Superkavitation ihre Anwendungen finden wird - leider vermutlich vorallem im militärischen Bereich...
Könnte man Superkaviation auch in festen Materialien versuchen? Das wär doch was: der Berlin-Neuseelandexpress, direkt durch den Kern...

EDIT: die "Deep Angel" Serie schaut ja designmässig toll aus - inhaltlich scheint sie mir eine hurrapatriotische militärgeile Techno-Serie zu sein, mit Charakteren, die ein bisschen in Richtung Stereotypen tendieren...

[Skymarshal]

Ist wirklich eine heftige Technologie.

Also U-Boote und Schiffe die keine Abwehrtorpedos mit gleichen Geschwindigkeiten haben sehen wohl alt aus.

Das könnte wirklich sehr hohe Vorteile bringen.

Ein ganzes U-Boot was so schnell beschleunigt wird kann ich mir schwer vorstellen.

Mal eine etwas blöde Frage: Warum gehen die Raketenantriebe nicht aus? Ist das sowas wie Phosphor?

Also wenn ich Wasser auf ein Feuer kippe dann geht es aus....bei euch auch?

[MRM]

Mal eine etwas blöde Frage: Warum gehen die Raketenantriebe nicht aus? Ist das sowas wie Phosphor?

Also wenn ich Wasser auf ein Feuer kippe dann geht es aus....bei euch auch?

Tja - kommt drauf an was da brennt

In einem der Artikel wurde ja ein Antrieb mit Aluminiumpulver beschrieben - das kann sehr wohl mit Wasser reagieren ( ebenso Magnesium ) - aber das macht es noch unwahrscheinlicher, daß damit jemals wirtschaftlich zivilie Schiffe betrieben werden können - zumindest nicht für den regulären passagiertransport - zudem, was passiert wenn das U-Boot bei dem Tempo mit einem Wal zusammenstößt

[Bynaus]

Frag mal den Magrathea-Wal... Der hat Erfahrung mit heftigen Zusammenstössen...

Ich denke nicht, dass der "Raketenantrieb im Wasser" ein grosses Problem ist - schliesslich operiert der Antrieb innerhalb der Kavitationsblase - er zündet also in eine Wasserdampfwolke hinein.

Ausserdem: Feuer erlischt im Wasser aus zwei Gründen: 1. Sauerstoffmangel (das ist bei einem Raketenantrieb kein Problem), 2. Kühlung (das ist bei einem genügend heissen Antrieb, bei dem ständig Sauerstoff nachgeliefert wird, ebenfalls kein Problem).

[MRM]

Frag mal den Magrathea-Wal... Der hat Erfahrung mit heftigen Zusammenstössen...

Ich denke nicht, dass der "Raketenantrieb im Wasser" ein grosses Problem ist - schliesslich operiert der Antrieb innerhalb der Kavitationsblase - er zündet also in eine Wasserdampfwolke hinein.

Ausserdem: Feuer erlischt im Wasser aus zwei Gründen: 1. Sauerstoffmangel (das ist bei einem Raketenantrieb kein Problem), 2. Kühlung (das ist bei einem genügend heissen Antrieb, bei dem ständig Sauerstoff nachgeliefert wird, ebenfalls kein Problem).

Naja - abe wo siehst du den Vorteil gegenüber dem Flugzeug ? Ich denk der Raketenantrieb wird Verbrauchsintensiver sein - und daß der Wiederstand unter Wasser geringer sein soll glaub ich auch nicht so auf anhieb - zumal so wie ich das in den Artikeln verstanden habe die Spitze ja nach wie vor dem Wasserwiederstand ausgesetzt ist. Und Wale gibts in 10 000 m Höhe auch nicht

[Aglarion]

Warum geht denn das Feuer aus, wenn du Wasser draufkippst? Weil es a) Energie aus dem Feuer übernimmt (das Wasser wird heiß, das Feuer kalt), aber viel wichtiger: Es erstickt das Feuer. Der Sauerstoff kann nicht mehr zum Brennstoff, das Feuer erstickt. Aber bei Raketentriebwerken ist das egal. Weil die Brennstoff und Sauerstoff zusammen mitführen (in Feststoff-Raketen Magnesium und Sauerstoff), ansonsten oft Wasserstoff und Sauerstoff.

Man könnte auch unter Wasser ein Gemisch aus Methan und Sauerstoff entzünden und es würde weiterbrennen.

Zur Not nimmt man einfach Cäsium und wirft es hinter dem Boot ins Wasser. Hat das mal einer gesehen? Kalium geht auch schon gut ab

[MRM]

Warum geht denn das Feuer aus, wenn du Wasser draufkippst? Weil es a) Energie aus dem Feuer übernimmt (das Wasser wird heiß, das Feuer kalt), aber viel wichtiger: Es erstickt das Feuer. Der Sauerstoff kann nicht mehr zum Brennstoff, das Feuer erstickt. Aber bei Raketentriebwerken ist das egal. Weil die Brennstoff und Sauerstoff zusammen mitführen (in Feststoff-Raketen Magnesium und Sauerstoff), ansonsten oft Wasserstoff und Sauerstoff.

Man könnte auch unter Wasser ein Gemisch aus Methan und Sauerstoff entzünden und es würde weiterbrennen.

Zur Not nimmt man einfach Cäsium und wirft es hinter dem Boot ins Wasser. Hat das mal einer gesehen? Kalium geht auch schon gut ab

o.k. du kannst Sauerstoff mitnehmen ( den man an der Luft nicht mitnehmen müßte ), das aber schränkt dann auch gleich wieder die Nutzlast ein bzw erhöht das eigengewicht des fahrzeuges und damit den Verbrauch - auch hier wieder gehen wird es wohl - aber obs wirtschaftlich ist ... ?

[Bynaus]

Und Wale gibts in 10 000 m Höhe auch nicht

Ausser dem Magrathea-Wal - aber nur für einen beliebig kurzen Moment...

Ich hab ja geschrieben, das ganze sei wohl recht energieintensiv. Aber dass der Reibungswiederstand geringer ist als in der Luft (bei gleicher Geschwindigkeit), kann ich mir schon vorstellen. Das heisst, nur, wenn man sowieso ein Überschallgerät baut (ob in der Luft oder im Wasser), dann kann mans gerade so gut im Wasser bauen... aber eine Konkurrenz zum normalen Flugzeug ist das ganze vermutlich nicht.

[Aglarion]

Vor allem ist unter Wasser wesentlich mehr los. Die Gefahr mit einem Wal, Öltanker, Taucher oder Treibnetz zu kollidieren ist in der Luft einfach geringer. (Ich stelle mir grade vor, wie so ein Fahrzeug mit Mach 2 in ein stabiles Treibnetz an einem alten Kutter fährt )

Andererseits wären die Strecken kürzer, wenn man unter Wasser statt in der Luft "fliegt".

Eine andere hübsche, moderne Antriebsvariante sind Scramjets, allerdings hier nur für Flugzeuge und Raumshuttles.