If you save the Ocean You save the Planet

NO PLASTIC AT SEA

NO PLASTIC AT SEA

Petizione OCEAN4FUTURE

Titolo : Impariamo a ridurre le plastiche in mare

Salve a tutti- Noi crediamo che l'educazione ambientale in tutte le scuole di ogni ordine e grado sia un processo irrinunciabile. Crediamo che l'esempio valga più di mille parole. Siamo arrivati a oltre 4000 firme ma continuiamo con la speranza che la classe politica comprenda l'emergenza in cui siamo, speriamo con maggiore coscienza
seguite il LINK per firmare la petizione

Ultimi articoli

  Address: OCEAN4FUTURE

su Amazon puoi trovare molti libri sul mare e sulla sua cultura :) clicca sull'immagine ed entra in un nuovo mondo :)

I mezzi marittimi del futuro viaggeranno in supercavitazione?

livello medio
.
ARGOMENTO: PROPULSIONE NAVALE
PERIODO: XX – XXI SECOLO
AREA: na
parole chiave: cavitazione

 

Ghost un mezzo di superficie che sfrutta la supercavitazione

E’ apparsa in internet la notizia che i Cinesi stiano sviluppando un sistema di propulsione che consentirebbe ad un sottomarino di navigare ad altissime velocità ovvero in grado di percorrere 6000 miglia, ovvero la distanza tra Shanghai a San Francisco, in soli 100 minuti. Questa notizia, che può sembrare una fake news, in realtà si riferisce ad un sistema di propulsione che sfrutterebbe un principio fisico ben noto la super cavitazione

Ma cos’è la super cavitazione?
In parole semplici la super cavitazione è una tecnica che permette di utilizzare gli effetti dell’ordinaria cavitazione per creare una bolla di gas all’interno di un liquido. Questo permetterebbe ad un oggetto di viaggiare ad altissima velocità, rimanendo completamente avvolto dalla bolla di gas. Lo scopo della bolla è di ridurre drasticamente la resistenza al moto, permettendogli di raggiungere velocità impossibili da ottenere con una normale tecnica di propulsione.

Cavitation for dummy
Per comprendere meglio bisogna partire dal fenomeno della cavitazione. La resistenza idrodinamica è la forza totale che si oppone al movimento di un qualsiasi corpo in un fluido. In fluidodinamica, esiste un paradosso sviluppato dal matematico francese Jean le Rond d’Alembert nel 1752 che afferma che in un flusso incomprimibile, la forza di resistenza idrodinamica è zero su un corpo che si muove a velocità costante al fluido.

Se ci pensate si tratta di una contraddizione in quanto dobbiamo sempre applicare della forza per vincere la resistenza e superare l’attrito superficiale causato dalla sua viscosità. In realtà, esiste la possibilità di superare la viscosità, riducendo al minimo la superficie in contatto con l’acqua. Questo avviene quando si genera il fenomeno della cavitazione.

Fisicamente la cavitazione si verifica quando un’elica di una nave viene ruotata così velocemente da raggiungere alte portate sulla sua superficie. I filetti fluidi che scorrono vengono sottoposti ad una bassa pressione e l’acqua inizia ad evaporare, formando delle bolle sferiche, dette di “cavitazione”. Se queste bolle tornano in aree con una pressione maggiore, esse producono molto rumore e quando collassano sulla superficie dell’elica, causano piccoli danneggiamenti strutturali. Subire questo effetto è sempre stato considerato un difetto tra i costruttori navali, in particolari quelli che progettano le eliche. 

La supercavitazione
La super cavitazione fu studiata per la prima volta durante il secondo conflitto mondiale in Germania, a Göttingen, nell’istituto “Kaiser-Wilhelm-Institut für Strömungsforschung” (in seguito chiamato Max-Planck-Institut) ed al Stoccarda-Ruit nel “Forschungsanstalt Graf Zeppelin”, sotto la direzione di Georg Madelung. Gli scienziati iniziarono a studiare il fenomeno per cercare di risolvere i problemi di non governo dei siluri che venivano lanciati dagli aerei. A causa della sempre maggiore velocità degli aeroplani divenne sempre più difficile per i piloti garantire la direzione dei siluri dopo il loro ingresso in acqua. Questo comportava che, in acque poco profonde, il siluro spesso toccava il fondo, perdeva la sua traiettoria o poteva spiattellare fuori dall’acqua. I risultati di questi primi esperimenti produssero modelli matematici complessi che hanno tutt’oggi validità. Questo problema tecnico assunse sempre maggiore importanza durante la II guerra mondiale. Nasceva la guerra aeronavale e questi studi potevano ottimizzare l’efficacia delle armi lanciate in mare da aerei ad alta velocità.

Alla fine della seconda guerra mondiale Göttingen fu conquistata dalle truppe britanniche e gli scienziati furono arrestati e deportati in Inghilterra. Uno di questi ricercatori, H. Reichardt, scrisse un rapporto che divenne famoso, “Die Gesetzmässigkeiten der Kavitationsblasen an umströmten Rotationskörpern (Lit.3) ovvero “La legge delle bolle di cavitazione sul flusso attorno ai corpi di rivoluzione”. Nel suo rapporto Reichardt scrisse che “I corpi si muovono in acqua ad alta velocità a causa del numero di piccole cavità nelle cavità posteriori, chiamate bolle di cavitazione.“

La ricerca continuò e, nel 1977, furono effettuati i primi test con razzi subacquei nel poligono di Linz raggiungendo, nel 1980, la velocità di 140 m/s nel poligono delle forze armate di Meldorf. Un risultato importante che aprì una nuova strada.

Immaginiamo ora che un corpo cada in acqua. Nella sua caduta deve spostare l’acqua sulla sua strada. Questa azione separa il fluido dal corpo e forma una cavità che viene riempita dall’aria che scorre. Un esempio pratico è quello del tuffatore che si lancia da una piattaforma di 10 metri. La sua bravura sarà quella di entrare in acqua in modo tale da formare una cavità più grande della sua dimensione corporea per evitare di fare spruzzi.

Ora, se un corpo viene accelerato in modo uniforme, dopo l’ingresso si formerà una cavità di dimensioni proporzionali alla sua velocità. Supponendo di essere in grado di calcolare tale cavità, è possibile progettare un corpo che si adatti alla cavità creata dalla sua ogiva. Per cui tale corpo, non avendo contatto con l’acqua, subirebbe pochissimo attrito superficiale, la principale fonte di resistenza. Quindi, mancando la resistenza, il copro potrebbe aumentare la velocità. Questo corpo ipotetico, che sulla sua traiettoria sott’acqua è circondato da un piccolo strato di gas, è chiamato supercavitante.

Inutile dire che fino ad oggi le applicazioni sono state principalmente nel campo delle armi ma, in linea di principio, la tecnica potrebbe essere estesa per includere mezzi navali e subacquei.

Come sappiamo l’acqua è 700 volte più densa dell’aria e, di conseguenza, esercita una maggiore resistenza su tutto ciò che cerca di attraversarlo. I moderni SSGN possono muoversi a una velocità massima di circa 40 nodi. Immaginiamo ora che il sottomarino sia azionato da motori a razzo. Se una parte dello scarico venisse indirizzato sulla prua in modo da creare un flusso al di fuori di essa, si verrebbe a creare una bolla di cavitazione attorno al sottomarino tale da avvolgerla. Questo principio è stato studiato anche per i siluri, che potrebbero raggiungere una velocità di oltre 200 nodi.

siluro russo Shkval notate gli ugelli della propulsione sul lato poppiero

Non è fantascienza
I sovietici in realtà costruirono il primo siluro supercavitante del mondo negli anni ’60 in grado di raggiungere delle velocità senza precedenti ma … anche molto rumoroso. Questo fattore lo rendeva poco impiegabile mettendo di fatto a rischio il vettore di lancio. Ma la ricerca sembra sia continuata e non solo in Russia. Una ricerca pericolosa visti i recenti “probabili” incidenti ai siluri imbarcati sui sottomarini nucleari russi che sembra abbiano causato danni significativi con molte perdite  dei membri dell’equipaggio.

siluro russo Shkval visto dal lato prodiero. Notate la sua estremità piatta.

Quando il siluro raggiunge una velocità dell’ordine di 90 nodi, la sua estremità piatta deflette l’acqua, che, incontrando a valle dell’estremità una pressione inferiore alla sua tensione di vapore, passa in fase gassosa dando origine alla bolla di gas attorno all’ogiva del siluro. Aumentando ulteriormente la velocità ed iniettando gas di altra origine è possibile far crescere questa bolla gassosa fino a ricoprire l’intero siluro. Un’arma che utilizza questa tecnica è il siluro russo Shkval che utilizza un razzo a propellente solido o kerosene – perossido di idrogeno per raggiungere quelle velocità. Si pensa che fu il malfunzionamento di uno di questi siluri ad aver causato l’affondamento del Kursk.

Al di là dei problemi tecnici, di fatto il lancio di un simile siluro resta un evidente campanello d’allarme per gli avversari. Se tale problema non è evitabile perché cercare di creare addirittura un sottomarino con queste caratteristiche?

Di fatto posizione del sottomarino verrebbe identificata immediatamente e comunicata ad ogni nave e sottomarino nella stessa zona. Ciò non ha impedito al DARPA statunitense di realizzare l’Underwater Express, un mini sommergibile capace di raggiungere velocità fino a 115 miglia all’ora. Ma non solo. Stanno comparendo mezzi di superficie come il Ghost che usano la super cavitazione per raggiungere elevate velocità.

Prodotto dalla Juliet Marine Systems, questo veicolo di superficie ha per ora scopi militari. La nave ha uno scafo centrale e due ali mobili che consentono allo scafo principale di volare in sollevamento  raggiungendo velocità elevate. A riposo le ali  si muovono orizzontalmente verso l’esterno permettendo allo scafo centrale di abbassarsi e galleggiare in superficie: permettendo così all’equipaggio di imbarcarsi. Quando in  velocità le ali si spostano in una posizione di circa 30 gradi dalla verticale, sollevando lo scafo centrale libero dalla superficie dell’acqua. La propulsione è data da un motore a turbina a gas da 2.000 CV per ogni tubo che fa girare due eliche montate frontalmente. Questi tubi espellono anche una sacca d’aria dalla parte anteriore per generare l’effetto di super cavitazione che riduce il coefficiente di resistenza della nave di un fattore 900. La velocità dichiarata è di circa 33 nodi.

Un esercizio accademico o uno sviluppo tattico importante per i mezzi subacquei?
Supponiamo che si vogliano rilasciare degli incursori, la missione dovrebbe ovviamente mantenere il massimo riserbo. Lo spunto di velocità consentirebbe di scattare via allontanandosi dai nemici in pochi minuti, avendo di fatto un rapporto di velocità tra l’uno e l’altro di circa uno a trenta. Cosa significa questo per il futuro della guerra sottomarina? Probabilmente poco, questo vantaggio sarebbe solo effimero perché in uno schermo di proiezione moderno la capacità di reazione non si misura solo con la velocità dei mezzi coinvolti ma con la capacità reciproca di coordinarsi. Una volta identificata la posizione del sottomarino nemico potrebbero essere sganciate armi di contrasto da parte di elicotteri e aerei (ma anche navi) distruggendolo.

Le ricerche proseguono. Oltre a Stati Uniti e Russia, anche l’Iran sta sviluppando armi similari (probabilmente retro ingegnerizzando un siluro Shkval),  e la Germania sta studiando il suo Superkavitierender Unterwasserlaufkörper (“supercavitating body running subacqueo”). Non ultimi i Cinesi che stanno studiando presso  l’Harbin Institute of Technology come utilizzare una “membrana liquida speciale” che riduca l’attrito alle basse velocità. Questo liquido viene inondato sull’oggetto per riempire la membrana mentre viene consumata dall’acqua.

Le modalità non sono ovviamente note. In teoria, la super cavitazione potrebbe in extremis consentire velocità fino alla velocità del suono che, sott’acqua, è di 1.482 metri al secondo (circa 3.320 nodi). A quella velocità, un arma subacquea potrebbe andare da Shanghai a San Francisco (circa 6.000 miglia) in meno di due ore. Ma lo stesso principio potrebbe essere applicato anche ad altri mezzi subacquei come droni e sottomarini nucleari. 

Li Fengchen, professore presso l’Istituto di Harbin, ha affermato che la tecnologia che stanno sviluppando non si limita all’uso militare e potrebbe favorire un domani il trasporto mercantile. Possiamo immaginare autostrade del mare dove navi superveloci trasportino a velocità molto elevate beni di consumo destinati ad un mondo sempre più affamato di risorse. I Paesi in possesso di queste tecnologie avrebbero un vantaggio economico enorme sugli altri ma, nello stesso tempo, nascerebbero nuove sfide per il controllo marittimo delle rotte. 

 

 

PAGINA PRINCIPALE - HOME PAGE 

print

(Visited 406 times, 1 visits today)
Share

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Legenda

Legenda

livello elementare articoli per tutti

livello medio articoli che richiedono conoscenze avanzate

livello difficile articoli specialistici

Translate:

Traduzione

La traduzione dei testi è fornita da Google translator in 42 lingue diverse. Non si assumono responsabilità sulla qualità della stessa

La riproduzione, anche parziale, a fini di lucro e la pubblicazione e qualunque altro utilizzo del presente articolo e delle immagini contenute è sempre soggetta ad autorizzazione da parte dell’autore che può essere contattato tramite

infoocean4future@gmail.com


If You Save the Ocean
You Save Your Future

OCEAN4FUTURE

Salve a tutti. Permettimi di presentare in breve questo sito. OCEAN4FUTURE è un portale, non giornalistico, che pubblica articoli e post di professionisti e accademici che hanno aderito ad un progetto molto ambizioso: condividere la cultura del mare in tutte le sue forme per farne comprendere la sua importanza.

Affrontiamo ogni giorno tematiche diverse che vanno dalla storia alle scienze, dalla letteratura alle arti.
Gli articoli e post pubblicati rappresentano l’opinione dei nostri autori e autrici (non necessariamente quella della nostra redazione), sempre nel pieno rispetto della libertà di opinione di tutti.
La redazione, al momento della ricezione degli stessi, si riserva di NON pubblicare eventuale materiale ritenuto da un punto di vista qualitativo non adeguato e/o non in linea per gli scopi del portale. Grazie di continuare a seguirci e condividere i nostri articoli sulla rete.

Andrea Mucedola
Direttore OCEAN4FUTURE

Chi c'é online

10 visitatori online

Ricerca multipla

Generic selectors
Exact matches only
Search in title
Search in content
Search in posts
Search in pages
Filter by Categories
Archeologia
Associazioni per la cultura del mare
Astronomia e Astrofisica
Biologia
Cartografia e nautica
Chi siamo
Conoscere il mare
Didattica
disclaimer
Ecologia
Emergenze ambientali
Fotografia
Geologia
geopolitica
Gli uomini dei record
I protagonisti del mare
Il mondo della vela
L'immersione scientifica
La pesca
La pirateria
La subacquea ricreativa
Lavoro subacqueo - OTS
Le plastiche
Malacologia
Marina mercantile
Marine militari
marine militari
Materiali
Medicina subacquea
Meteorologia e stato del mare
Normative
Ocean for future
OCEANO
Oceanografia
per conoscerci
Pesca non compatibile
Programmi
Prove
Recensioni
Relitti Subacquei
Reportage
SAVE THE OCEAN BY OCEANDIVER campaign 4th edition
Scienze del mare
Sicurezza marittima
Storia della subacquea
Storia Navale
subacquea
Subacquei militari
Sviluppi della scienza
Sviluppo compatibile
Tecnica
Uncategorized
Uomini di mare
Video

For English readers

 


Do you like what you read and see on our site? OCEAN4FUTURE is a free blog, totally  independent, followed by million of people every year. Although mostly written in Italian Language,  ALL posts may be read in English, and other 36 languages.


We consistently publish Ocean news and perspectives from around the World that you may don’t get anywhere else, and we want to be able to provide you an unfattered reading.

Support us sharing our post links with your friends and, please consider a one-time donation in any amount you choose using one of the donation link in the portal.

Thanks  and stay with us.

OCEAN4FUTURE

 i nodi fondamentali

I nodi fanno parte della cultura dei marinai ... su Amazon puoi trovare molti libri sul mare e sulla sua cultura :) clicca sull'immagine ed entra in un nuovo mondo :)

Follow me on Twitter – Seguimi su Twitter

Tutela della privacy – Quello che dovete sapere

Share