www.wikidata.uk-ua.nina.az

Суперкавітація від лат Super над зверху cavitas cavitatis порожнина рос суперкавитация англ supercavitation нім Superkav

Суперкавітація

Суперкавітація (від лат. Super — над, зверху; cavitas (cavitatis) — порожнина) (рос. суперкавитация, англ. supercavitation, нім. Superkavitation f) — фундаментальне явище, притаманне рухові рідин, коли в них виникають достатньо великі порожнини (каверни). Розрізняють парову суперкавітацію (каверна заповнена парами рідини і виникає за рахунок збільшення швидкості) та штучну (каверна підтримується піддувом газу). Використовується для зменшення опору тертя та кавітаційної ерозії. Через велику різницю у густинах води і газу опір тертя на поверхнях, що не контактують з рідиною, може бути зменшений майже в 1000 разів. Використання газових каверн запобігає колапсам парових бульбашок, зменшує небезпеку виникнення зон надвисокого тиску та ерозії. Використовується на швидкісних суднах, торпедах, підводних снарядах, корабельних гвинтах, в насосах, в струменевих технологіях тощо.

Зменшення опору тертя Редагувати

Опір тертя є пропорційним до динамічної в'язкості, а отже і до густини рідини, що обтікає тверду поверхню. Тому та частина корпусу, що контактує з газом, а не рідиною, матиме в сотні разів менший опір тертя. Ця ідея знайшла своє втілення у різних суперкавітаційних апаратах та суднах, досліджувалась вченими різних країн, зокрема, значним є внесок наших співвітчизників (див. джерела). Завдяки суперкавітації вдалося досягти надзвукових швидкостей у воді (більших 1 450 м/с). Успішні запуски підводних надзвукових снарядів виконані в США та на Швидкісній багатоцільовій гідродинамічній трубі Інституту гідромеханіки НАН України.

Розроблені в США суперкавітаційні снаряди RAMICS дозволяють знищувати міни на глибині до 45 м. Аналогічні системи використовуються в Німеччині (Heckler & Koch P11) та Росії (underwater firearms). Суперкавітаційні технології застосовуються також в гарпунах для підводного полювання для збільшення дальності та стабільності руху. Дальність інерційного руху під довільним кутом до горизонту може бути збільшена за рахунок оптимізації форми корпусу та використання кавітаторів змінних розмірів. Окрім, снарядів, що рухаються за інерцією, суперкавітація успішно використовується на високошвидкісних торпедах, зокрема на радянській «Шквал», німецькій «Barracuda» та іранській «Hoot» (Кит). Завдяки зменшенню опору тертя вдалося перевищити швидкість руху у воді 400 км/год. 2005 року американська агенція DARPA анонсувала «Програму підводного експресу» ('Underwater Express program'), що передбачає створення суперкавітуючого швидкісного підводного човна.

Разом з тим, кавітатор має великий опір тиску, що робить в деяких випадках суперкавітуючі апарати менш ефективними від традиційних, що обтікаються без відриву потоку . Іншим недоліком суперкавітуючих корпусів є дуже малі значення сили Архімеда, оскільки вони розташовані в газовій бульбашці, а не у воді. Для підтримання ваги таких апаратів використовують підводні крила або глісування по поверхні каверни, що в свою чергу вимагає додаткових витрат енергії і обмежує область застосування суперкавітації досить малими об'ємами корпусів .

Зменшення кавітаційної ерозії Редагувати

Радіус парової кавітаційної бульбашки може зменшуватись до нуля в області підвищенного тиску, викликаючи дуже велики локальні стрибки тиску. Розміри газових бульбашок залишаються досить великими і не викликають таких значних стрибків тиску. Тому використання достатньо великих суперкаверн або піддуву газу зменшує ризик потрапляння дрібних бульбашок на тверді поверхні і запобігає ерозії. Використовується на підводних крилах високошвидкісних суден, на напівзанурених гвинтах, суперкавітуючих насосах тощо.

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. Логвинович Г. В. Гидродинамика течений со свободными границами. — Киев: Наукова думка, 1969. — 208 с.
  2. . Архів оригіналу за 26 вересня 2011. Процитовано 1 лютого 2011. 
  3. Kirschner et al. (2001, October) Supercavitation research and development. Undersea Defense Technologies
  4. Savchenko, Yu.N. Perspectives of the supercavitation flow applications. Proceedings of the International conference on superfast marine vehicles moving above, under and in water surface (SuperFAST'2008), 2-4 July 2008, St. Petersburg, Russia. ISBN 5-88303-393-8.
  5. Нестерук І. Г., Савченко Ю. М., Семененко В. М. Оптимізація дальності для суперкавітаційного руху за інерцією // Докл. НАН Украины. — 2006. — № 8. — С. 57-66.
  6. . Архів оригіналу за 15 грудня 2003. Процитовано 1 лютого 2011. 
  7. Diehl BGT Defence: Unterwasserlaufkörper
  8. Iranian maneuverss (Translation)
  9. . Архів оригіналу за 5 червня 2011. Процитовано 1 лютого 2011. 
  10. ↑ Нестерук І. Г. Зменшення опору видовжених осесиметричних високошвидкісних тіл//Прикладна гідромеханіка. — 2009. — т. 11(83), № 2. — С. 55 — 67.
  11. ↑ Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир, 1974. 687 с.
  12. Егоров И. Г., Садовников Ю. М., Исаев И. И. и др. Искусственная кавитация.- Л.:Судостроение,1971. −284с.
  13. Пилипенко В. В. Кавитационные автоколебания.- Киев: Наукова думка, 1989. — 316с.

Джерела Редагувати

  • Ефремов И. И. Лінеарізована теорія кавітаційного обтікання.— Киев: Наукова думка,1974.
  • Логвинович Г. В., Серебряков В. В. О методах расчета формы тонких осесимметричных каверн // Гидромеханика. — 1975. — Вып. 32. — С. 47-54.
  • Ивченко В. М. Гидродинамика многофазных жидкостей. Кавитация.- Красноярск: Изд-во КрПИ, 1980.- 81 с.
  • Буйвол В. Н. Тонкие каверны в течениях с возмущениями. Киев: Наукова думка, 1980. — 296 с.
  • Нестерук И. Г. Об определении формы тонкой осесиметричной каверны на основе интегродифференциального уравнения//Известия АН СССР, МЖГ. — 1985. — N 5. — С. 83-90.
  • Савченко Ю. Н., Власенко Ю. Д., Семененко В. Н. Экспериментальные исследования высокоскоростных кавитационных течений // Гидромеханика. — 1998. — Вып. 72. — С. 103–111.
  • Савченко Ю. Н., Семененко В. Н., Путилин С. И. Нестационарные процессы при суперкавитационном движении тел // Прикладна гідромеханіка. — 1999. — Т. 1, № 1. — С. 62-80.
  • Макасеев М. В. Двумерная теория кавитационных течений под днищем судна// В зб. Суперкавітація: досягнення і перспективи. — 2010. -Інститут гідромеханіки НАНУ.- С. 64-76}
  • Faltinsen, O.M., Semenov, Y.A. (2008) The effect of gravity and cavitation on a hydrofoil near the free surface. Journal of Fluid Mechanics. Vol. 597, pp. 371 — 394.


Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Цю статтю треба вікіфікувати для відповідності стандартам якості Вікіпедії. Будь ласка, допоможіть додаванням доречних внутрішніх посилань або вдосконаленням розмітки статті. (Лютий 2011)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Superkavitaciya vid lat Super nad zverhu cavitas cavitatis porozhnina ros superkavitaciya angl supercavitation nim Superkavitation f fundamentalne yavishe pritamanne ruhovi ridin koli v nih vinikayut dostatno veliki porozhnini kaverni Rozriznyayut parovu superkavitaciyu kaverna zapovnena parami ridini i vinikaye za rahunok zbilshennya shvidkosti ta shtuchnu kaverna pidtrimuyetsya pidduvom gazu Vikoristovuyetsya dlya zmenshennya oporu tertya ta kavitacijnoyi eroziyi Cherez veliku riznicyu u gustinah vodi i gazu opir tertya na poverhnyah sho ne kontaktuyut z ridinoyu mozhe buti zmenshenij majzhe v 1000 raziv Vikoristannya gazovih kavern zapobigaye kolapsam parovih bulbashok zmenshuye nebezpeku viniknennya zon nadvisokogo tisku ta eroziyi Vikoristovuyetsya na shvidkisnih sudnah torpedah pidvodnih snaryadah korabelnih gvintah v nasosah v strumenevih tehnologiyah tosho Zmist 1 Zmenshennya oporu tertya 2 Zmenshennya kavitacijnoyi eroziyi 3 Div takozh 4 Primitki 5 DzherelaZmenshennya oporu tertya RedaguvatiOpir tertya ye proporcijnim do dinamichnoyi v yazkosti a otzhe i do gustini ridini sho obtikaye tverdu poverhnyu Tomu ta chastina korpusu sho kontaktuye z gazom a ne ridinoyu matime v sotni raziv menshij opir tertya Cya ideya znajshla svoye vtilennya u riznih superkavitacijnih aparatah ta sudnah 1 2 doslidzhuvalas vchenimi riznih krayin zokrema znachnim ye vnesok nashih spivvitchiznikiv div dzherela Zavdyaki superkavitaciyi vdalosya dosyagti nadzvukovih shvidkostej u vodi bilshih 1 450 m s Uspishni zapuski pidvodnih nadzvukovih snaryadiv vikonani v SShA 3 ta na Shvidkisnij bagatocilovij gidrodinamichnij trubi Institutu gidromehaniki NAN Ukrayini 4 Rozrobleni v SShA superkavitacijni snaryadi RAMICS dozvolyayut znishuvati mini na glibini do 45 m Analogichni sistemi vikoristovuyutsya v Nimechchini Heckler amp Koch P11 ta Rosiyi underwater firearms Superkavitacijni tehnologiyi zastosovuyutsya takozh v garpunah dlya pidvodnogo polyuvannya dlya zbilshennya dalnosti ta stabilnosti ruhu Dalnist inercijnogo ruhu pid dovilnim kutom do gorizontu mozhe buti zbilshena za rahunok optimizaciyi formi korpusu ta vikoristannya kavitatoriv zminnih rozmiriv 5 Okrim snaryadiv sho ruhayutsya za inerciyeyu superkavitaciya uspishno vikoristovuyetsya na visokoshvidkisnih torpedah zokrema na radyanskij Shkval 6 nimeckij Barracuda 7 ta iranskij Hoot Kit 8 Zavdyaki zmenshennyu oporu tertya vdalosya perevishiti shvidkist ruhu u vodi 400 km god 2005 roku amerikanska agenciya DARPA anonsuvala Programu pidvodnogo ekspresu Underwater Express program 9 sho peredbachaye stvorennya superkavituyuchogo shvidkisnogo pidvodnogo chovna Razom z tim kavitator maye velikij opir tisku sho robit v deyakih vipadkah superkavituyuchi aparati mensh efektivnimi vid tradicijnih sho obtikayutsya bez vidrivu potoku 10 Inshim nedolikom superkavituyuchih korpusiv ye duzhe mali znachennya sili Arhimeda oskilki voni roztashovani v gazovij bulbashci a ne u vodi Dlya pidtrimannya vagi takih aparativ vikoristovuyut pidvodni krila abo glisuvannya po poverhni kaverni sho v svoyu chergu vimagaye dodatkovih vitrat energiyi i obmezhuye oblast zastosuvannya superkavitaciyi dosit malimi ob yemami korpusiv 10 Zmenshennya kavitacijnoyi eroziyi RedaguvatiRadius parovoyi kavitacijnoyi bulbashki mozhe zmenshuvatis do nulya v oblasti pidvishennogo tisku viklikayuchi duzhe veliki lokalni stribki tisku 11 Rozmiri gazovih bulbashok zalishayutsya dosit velikimi i ne viklikayut takih znachnih stribkiv tisku 11 Tomu vikoristannya dostatno velikih superkavern abo pidduvu gazu zmenshuye rizik potraplyannya dribnih bulbashok na tverdi poverhni i zapobigaye eroziyi Vikoristovuyetsya na pidvodnih krilah visokoshvidkisnih suden 12 na napivzanurenih gvintah superkavituyuchih nasosah 13 tosho Div takozh RedaguvatiKavitaciya Kavitacijna stijkistPrimitki Redaguvati Logvinovich G V Gidrodinamika techenij so svobodnymi granicami Kiev Naukova dumka 1969 208 s Arhivovana kopiya Arhiv originalu za 26 veresnya 2011 Procitovano 1 lyutogo 2011 Kirschner et al 2001 October Supercavitation research and development Undersea Defense Technologies Savchenko Yu N Perspectives of the supercavitation flow applications Proceedings of the International conference on superfast marine vehicles moving above under and in water surface SuperFAST 2008 2 4 July 2008 St Petersburg Russia ISBN 5 88303 393 8 Nesteruk I G Savchenko Yu M Semenenko V M Optimizaciya dalnosti dlya superkavitacijnogo ruhu za inerciyeyu Dokl NAN Ukrainy 2006 8 S 57 66 Arhivovana kopiya Arhiv originalu za 15 grudnya 2003 Procitovano 1 lyutogo 2011 Diehl BGT Defence Unterwasserlaufkorper Iranian maneuverss Translation Arhivovana kopiya Arhiv originalu za 5 chervnya 2011 Procitovano 1 lyutogo 2011 a b Nesteruk I G Zmenshennya oporu vidovzhenih osesimetrichnih visokoshvidkisnih til Prikladna gidromehanika 2009 t 11 83 2 S 55 67 a b Knepp R Dejli Dzh Hemmit F Kavitaciya M Mir 1974 687 s Egorov I G Sadovnikov Yu M Isaev I I i dr Iskusstvennaya kavitaciya L Sudostroenie 1971 284s Pilipenko V V Kavitacionnye avtokolebaniya Kiev Naukova dumka 1989 316s Dzherela RedaguvatiEfremov I I Linearizovana teoriya kavitacijnogo obtikannya Kiev Naukova dumka 1974 Logvinovich G V Serebryakov V V O metodah rascheta formy tonkih osesimmetrichnyh kavern Gidromehanika 1975 Vyp 32 S 47 54 Ivchenko V M Gidrodinamika mnogofaznyh zhidkostej Kavitaciya Krasnoyarsk Izd vo KrPI 1980 81 s Bujvol V N Tonkie kaverny v techeniyah s vozmusheniyami Kiev Naukova dumka 1980 296 s Nesteruk I G Ob opredelenii formy tonkoj osesimetrichnoj kaverny na osnove integrodifferencialnogo uravneniya Izvestiya AN SSSR MZhG 1985 N 5 S 83 90 Savchenko Yu N Vlasenko Yu D Semenenko V N Eksperimentalnye issledovaniya vysokoskorostnyh kavitacionnyh techenij Gidromehanika 1998 Vyp 72 S 103 111 Savchenko Yu N Semenenko V N Putilin S I Nestacionarnye processy pri superkavitacionnom dvizhenii tel Prikladna gidromehanika 1999 T 1 1 S 62 80 Makaseev M V Dvumernaya teoriya kavitacionnyh techenij pod dnishem sudna V zb Superkavitaciya dosyagnennya i perspektivi 2010 Institut gidromehaniki NANU S 64 76 Faltinsen O M Semenov Y A 2008 The effect of gravity and cavitation on a hydrofoil near the free surface Journal of Fluid Mechanics Vol 597 pp 371 394 nbsp Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi Cyu stattyu treba vikifikuvati dlya vidpovidnosti standartam yakosti Vikipediyi Bud laska dopomozhit dodavannyam dorechnih vnutrishnih posilan abo vdoskonalennyam rozmitki statti Lyutij 2011 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Superkavitaciya amp oldid 35067802