مرکز انجمنهای تخصصی

  در جنگهای  



کاويتاسيون باعث ايجاد حباب در يک مايع در اثر کاهش فشار آن مايع ميگردد. مهمترين آثار کاويتاسيون عبارتند از :

ايجاد تغيرات در هيدرو ديناميک سيال , صدمه به سطوح مرزی بين جامد و سيال و ايجاد ارتعاش .

اين آثار محدوديت های قابل توجه ای را در طراحی و ساخت وسايل هيدرو ديناميکی و هيدروليکی بوجود می آورند . کاويتاسيون را ميتوان در توربين , پمپ, نازل , پروانه , هايدروفويل , ياتاقان , افشانه , چرخ دنده , سد , کانال , سازه های دريايی و ... مشاهده نمود .

در مهندسی دريايی, کاويتاسيون به عنوان يک عامل مزاحم در نظر گرفته ميشود , زيرا علاوه بر ايجاد مشکلات ذکر شده , نيروی پسا بر شناورهای زير سطحی را افزايش ميدهد و محدوديت های زيادی را در طراحی و ساخت آنها ايجاد ميکند .

با ايده نوين سوپر کاويتاسيون , نه تنها مشکلات ياد شده حل ميگردند بلکه از ويژگی منحصر به فرد آن ميتوان برای طراحی و ساخت شناورهای زير سطحی فوق العاده سريع و حتی مافوق صوت , بهره گيری نمود . همانگونه که از نام آن برمی آيد ، سوپر کاويتاسيون همان کاويتاسيون است و تنها از نظر شدت بالای آن ، با اين پديده متفاوت ميباشد . به عبارت ديگر ميتوان آن را نوعی کاويتاسيون بسيار شديد ناميد .

در اين مقاله تلاش شده است تا ضمن شناخت پديده سوپر کاويتاسيون ، کاربردهای آن که ميتواند انقلابی را در فناوری نوين دريايی پديد آورد ، مورد کنکاش قرار گيرد .
هم اکنون مراکز تحقيقاتی و دانشگاهی کشورهای پيشرفته ، در حال مطالعه و پژوهش در مورد پديده سوپر کاويتاسيون ( Supercavitation) و کاربرد آن برای طراحی و ساخت شناورهای زير سطحی بسيار سريع هستند ، که می تواند چشم انداز فناوری دريايی را در آينده ای نه چندان دور دگرگون کند .

پديده فيزيکی سوپرکاويتاسيون اين امکان را فراهم ميسازد تا يک شناور زير سطحی در هاله ای از يک حباب بزرگ قرار گيرد به گونه ای که به جای تماس با آب ، که نيروی پسا ( Drag ) زيادی را توليد ميکند ، تنها با بخار آب در تماس باشد و بدين گونه اصطکاک به ميزان بسيار زيادی کاهش می يابد و در نتيجه ميشود با نيروی محرکه ای برابر با يک شناور زير آبی متعارف ، به سرعت بسيار بالاتری دست يافت .


 [External Link Removed for Guests] 


اولين مطالعات مرتبط با جنگ افزارهای زير سطحی فوق سريع ، در شوروی پيشين انجام شد و سرانجام پس از دهه ها تحقيق ، نخستين اژدر با نيروی رانش راکت به نام اسکوال ( Squall ) در سال 1977 ميلادی آزمايش گرديد .

برای پی بردن به پديده سوپر کاويتاسيون نخست بايد اثر کاويتاسيون را در مکانيک سيالات بررسی نمود .



کاويتاسيون


همان اصلی که باعث پرواز يک هواپيما ميشود ، موجب پديد آمدن پديده کاويتاسيون در اطراف يک شناور می گردد و می توان هر دو حالت را به وسيله اصل برنولی ( Bernoullics Principle ) توضيح داد. هرگاه سرعت سيالی افزايش يابد با نگرش به اصل بقای انرژی ، از فشار آن کاسته می شود .

هر گاه دمای مايع ، در فشار ثابت افزايش و يا فشار آن در دمای ثابت ، کاهش يابد ، در نهايت حالت مايع شروع به تغيير کرده و حبابهای پر شده از بخار آب و يا گاز توليد می گردند . اين حبابها را می توان به عنوان فضاهای خالی در مايع در نظر گرفت ( در زبان انگليسی کاويتی Cavity نام دارند ) .

بنابراين هم بوسيله افزايش دما در فشار ثابت و هم کاهش فشار ديناميکی در دمای ثابت ، حباب در مايع بوجود می آيد . نخستين روش جوشيدن ( Boiling ) و دومين روش کاويتاسيون نام دارد . بنابراين کاويتاسيون باعث ايجاد حباب در يک مايع در اثر کاهش فشار آن مايع ميگردد .


 [External Link Removed for Guests] 


کاويتاسيون از اهميت قابل توجه ای در هيدروديناميک برخوردار است و آثار آن بايد در نظر گرفته شوند زيرا در يک سيال ممکن است سرعت تغيير کند و در نتيجه با توجه به اصل برنولی فشار نيز تغيير يابد . بنابراين در جايی که سرعت افزايش يابد ، کاويتاسيون رخ ميدهد .

مهمترين آثار کاويتاسيون عبارتند از :

ايجاد تغييرات در هيدرو ديناميک سيال ، ادامه به سطوح مرزی بين جامد و سيال ( Boundary Surfaces ) و ايجاد ارتعاش .


اين آثار محدوديتهای قابل توجه ای را در طراحی و ساخت وسايل و تجهيزات هيدروديناميکی و هيدروليکی به وجود می آورند .کاويتاسيون را می توان در توربين ، پمپ ، نازل ، پروانه ، هايدرو فويل ، ياتاقان ، افشانه ، چرخ دنده ،سد ، کانال ، سازه های دريايی و... مشاهده نمود .

در سيستم های هيدرو ديناميکی و هيدروليکی ، جريانهای همراه با کاويتاسيون ، از نوع توربولانس ( Turbulance ) است و ديناميک آن در اندرکنش بين فاز مايع و گاز ، پيچيده بوده و به شرايط سياليت ( فشار ، سرعت ، چگالی ، ويسکوزيته ) وهندسه سطوح مرزی بين جامد ـ مايع بستگی دارد .

تحقيقات دامنه داری برای فرمولاسيون اندر کنش بين اين پارامترها و چگونگی رفتار حباب در هنگام تولد ، رشد ، انقباض و فروپاشی انجام يافته است .


۱. تغييرات هيدرو ديناميکی : کاويتاسيون پيوستگی الگوی حرکت سيال را مختل ميکند ، زيرا حباب باعث جابجايی سيال شده و اندرکنش ديناميکی بين سيال و مرزهای آن را دچار آشفتگی می نمايد .اين مسئله باعث ايجاد مقاومت در مقابل حرکت سيال ميگردد . . به عنوان مثال کاويتاسيون در پروانه کشتی ، توربين و پمپ ها توان خروجی و بازدهی را کاهش ميدهد .


۲. صدمات حاصل از کاويتاسيون : در علوم دريايی ، آثار مخرب کاويتاسيون بيشتر مورد توجه بوده است . کاويتاسيون باعث جدا شدن ذرات ماده از سطوح مرزی بين جامد و مايع می گردد و در نتيجه فرسايش و خوردگی شديد در هرگونه سطح در تماس با مايع ، بوجود می آيد .حبابهای حاصل از کاويتاسيون ناپايدار می باشند و ايجاد و انبساط آنها بستگی به کاهش فشار مايع دارند ، ليکن به محض اينکه فشار سيال افزايش يابد ، اين حبابها با سرعت زياد منقبض شده و دچار فروپاشی می گردند و در نتيجه امواج شوک نيرومند در سيال ايجاد می شوند . اين امواج ذراتی از فلز را از هرگونه سازه ای که در تماس با مايع قرار دارد ، جدا کرده و باعث خوردگی و فرسايش آن می شوند و در نتيجه با گذشت زمان ، سطوح مرزی تخريب ميگردند.

۳. ارتعاش و صدا : ارتعاش و سرو صدا از ديگر آثار کاويتاسيون هستند . در اثر افزايش فشار و فروپاشی حباب های حاصل از کاويتاسيون ، امواج شوک باعث ايجاد غرش می گردند . انرژی آزاد شده ارتعاش شديد محيط را در پی دارد . اين مسئله به ويژه در نيروی دريايی از اهميت بيشتری برخوردار است زيرا ردگيری شناور خودی توسط دشمن آسان تر ميگردد .از آنجائيکه کاويتاسيون پديده ای ناپايدار بوده و نيروهای نوسانی در آن دخالت دارند ،چنانچه يکی از مؤلفه های فرکانسی اين نوسانات با فرکانس طبيعی ، بخشی يا همه يک ابزار هيدروديناميکی برابر گردد ، آنگاه به علت رزونانس ، ارتعاش تشديدی بوجود می آيد .


آثار ياد شده را ميتوان به عنوان مثال بر روی يک کشتی در نظر گرفت . با چرخش پروانه ، آب در اطراف آن شروع به دوران ميکند و در نتيجه سرعت آب در نزديکی پره های پروانه افزايش می يابد . برابر اصل برنولی ، در اثر افزايش سرعت آب ، فشار آن تا فشار بخار آب کاهش می يابد . با کاهش فشار ، حبابهای آب ظاهر ميگردند . در نتيجه پره ها به جای آب ، در مخلوطی از آب و حبابهای حاوی بخار آب ، دوران ميکنند . از آنجائيکه چگالی و ويسکوزيته بخار آب بسيار کمتر از چگالی آب ميباشد ، نيروی عکس العمل رانشی وارد بر پره ها و در نهايت توان و بازدهی پروانه و سرعت کشتی به ميزان بسيار کاهش می يابند . علاوه بر اين ، در نقاطی که فشار بيشتر است ، انرژی حاصل از فروپاشی حبابها به سطح پره ها آسيب رسانده و در نهايت پروانه آسيب می بيند . همچنين به علت ناپايداری و طبيعت نوسانی کاويتاسيون ، ارتعاش و سروصدای نامطلوب توليد می گردد.

عدد کاويتاسيون


عدد کاويتاسيون ( Cavitation Number ) از لحاظ کمی رفتار ديناميکی جريان سيال را مشخص ميکند. اين عدد کميتی بدون بعد است و اثر متغيرهايی مانند فشار , سرعت سيال و هندسه سطوح مرزی تماس را بر کاويتاسيون به يکديگر مربوط ميسازد .

K = ( Po - Pv ) / PV²/2

فشاردر درون حباب = Pv

فشار مطلق مايع = Po

سرعت نسبی بين شناور و مايع = V

چگالی مايع = P

بنابراين ، اين کميت چگونگی مقاومت سيستم هيدرو ديناميکی را در مقابل ظهور کاويتاسيون و ميزان پايداری نشان ميدهد .

صورت و مخرج اين کسر به ترتيب ميزان فشار لازم برای فروپاشی و ايجاد حبابهای کاويتاسيونی را نشان ميدهد . در نتيجه K شدت ايجاد کاويتاسيون را در سيستم مشخص ميکند . چنانچه اين عدد از يک مقدار بحرانی Ki بيشتر شود ، کاويتاسيون متوقف می گردد. بنابراين هر چه عدد بحرانی کاويتاسيون کمتر باشد ، مقاومت سيستم بيشتر و هر چه اين عدد بيشتر گردد ، کاويتاسيون آسان تر رخ می دهد .

به عبارت ديگر ميتوان با مقايسه عدد کاويتاسيون با مقدار بحراني آن ،ميزان کاويتاسيون در دماغه شناور را اندازه گرفت .

با توجه به پارامترهای ديناميکی سيستم ، مشخص می گردد که عدد کاويتاسيون K ثابت نميباشد . در ابتدای کاويتاسيون K = Ki است ، ليکن با ادامه عمل کاويتاسيون ، K مرتب کاهش می يابد . با کاهش يافتن K حجم فضای کاويتاسيون افزايش می يابد .

بعنوان مثال عدد کاويتاسيون وشکل دماغه يک پرتابه در درون آب ، مشخص کننده شکل و اندازه کاويتاسيون ميباشند . چنانچه پرتابه ای به درون آب انداخته شود ، در ابتدای برخورد با آب ، در درون حباب بزرگی قرار ميگيرد ودر نتيجه اصطکاک آن با آب و مقدار K حداقل ميباشد .با کاهش سرعت ، حباب کوچکتر شده و K افزايش می يابد . در نهايت حباب از بين می رود .

از آنجايی که چگالی آب هزار برابر چگالی هوا می باشد ، بنابر اين بر يک جسم متحرک در آب هزار برابر بيشتر نيروی پسا وارد ميشود . با افزايش سرعت ، اين نيرو نيز افزايش می يابد . به همين دليل سرعت شناورهای زير سطحی در آب بسيار کمتر از سرعت هواپيما است . در نتيجه همواره دغدغه مهندسان دريايی طراحی مطلوب بدنه و افزايش قدرت نيروی محرکه بوده است .


نويسنده : مهندس مهرداد محمودی
ماهنامه پيام دريا

با سپاس از جناب Fariborz عزیز

من مطلب فوق رو خوندم, دوست دارم که مطلب رو به بیان ساده تر و خلاصه تر خدمتتون عرض کنم.

طبق مطالب بیان شده ورابطه مذکور ما داریم که با افزایش سرعت شدت کاویتاسیون کم میشه و در نتیجه با کاهش شدت کاویتاسون حجم فضای حباب زیاد میشه.

این به وضوح در شکل اون زیر دریایی قابل مشاهده است و میتونیم ببینیم.

اگر سرعت زیر دریایی ها رو بشه تا حدوی زیاد کرد که کاویتاسیون بشدت کم بشه و حباب ایجاد بشه اون وقت دیگه پره ها به جای تماس با آب با هوای داخل حباب تماس دارند و این سرعتشون رو خیلی بیشتر میکنه.

مزایای حالت فوق در صورت دوام حباب کاویتاسیون:

1- عدم خوردگی بدنه توسط آب
2- عدم ایجاد ارتعاشات
3- افزایش بسیار قابل ملاحضه سرعت.

سایت اینترنتی «FAS.org» ادعا میکند که مقاله چاپی و نوشته شده در ایران در باره موشک/ اژدر حوت در اختیار دارد.

[External Link Removed for Guests]

لینک به اصل مقاله

[External Link Removed for Guests]

صحت مقاله بالا در شک است و هنوز اثبات نشده است.

ايا مي شه پشت اين اژدر هاي حوت پره نصب كرد و ايا چرخيدن پره درون هوا باعث بلند شدن عقب ازدر و انحراف ان نميشه؟

تو این فکر افتادم که میشه با این تکنیک کار دیگه ای هم کرد؟ مثلا......

مثلا تفنگی که از بیرون آب بشه یه زیر دریائی تو عمق 200 متری را منهدم کرد 8->

کافیه گلولشو اونجوری طراحی کنیم.

SAMAN نوشته شده:با سپاس از جناب Fariborz عزیز

من مطلب فوق رو خوندم, دوست دارم که مطلب رو به بیان ساده تر و خلاصه تر خدمتتون عرض کنم.

طبق مطالب بیان شده ورابطه مذکور ما داریم که با افزایش سرعت شدت کاویتاسیون کم میشه و در نتیجه با کاهش شدت کاویتاسون حجم فضای حباب زیاد میشه.

این به وضوح در شکل اون زیر دریایی قابل مشاهده است و میتونیم ببینیم.

اگر سرعت زیر دریایی ها رو بشه تا حدوی زیاد کرد که کاویتاسیون بشدت کم بشه و حباب ایجاد بشه اون وقت دیگه پره ها به جای تماس با آب با هوای داخل حباب تماس دارند و این سرعتشون رو خیلی بیشتر میکنه.

مزایای حالت فوق در صورت دوام حباب کاویتاسیون:

1- عدم خوردگی بدنه توسط آب
2- عدم ایجاد ارتعاشات
3- افزایش بسیار قابل ملاحضه سرعت.

این پدیده نمیتونه steady (پایدار ) باشه - چون:
1-وقتی کاویت تولید میشه و جسم وارد اون میشه تغییر حالت محیط باعث افت جلوبرنده میشه(کاهش چگالی سیال>افت سرعت.
2 - سپس سرعت کاهش پیدا میکنه.
3-در اثر کاهش سرعت - کاویت از بین میره.
اگر - 4- مجدد سرعت افزایش پیدا کنه(تغییر محیط بخار به مایع) مجددا کاویت تولید میشه و > بند 1

پس ارتعاش را حتما داریم.

ضمنا اینو باید بگم که تولید کاویتاسیون در این نوع وسیله ها در سرعت زیاد بوجود نمیاد بلکه به علت شکل نوک حمله اینگونه ادواته.میگی نه؟

مثلا تفنگی که از بیرون آب بشه یه زیر دریائی تو عمق 200 متری را منهدم کرد

کافیه گلولشو اونجوری طراحی کنیم.

SAMAN نوشته شده:با سپاس از جناب Fariborz عزیز

من مطلب فوق رو خوندم, دوست دارم که مطلب رو به بیان ساده تر و خلاصه تر خدمتتون عرض کنم.

طبق مطالب بیان شده ورابطه مذکور ما داریم که با افزایش سرعت شدت کاویتاسیون کم میشه و در نتیجه با کاهش شدت کاویتاسون حجم فضای حباب زیاد میشه.

این به وضوح در شکل اون زیر دریایی قابل مشاهده است و میتونیم ببینیم.

اگر سرعت زیر دریایی ها رو بشه تا حدوی زیاد کرد که کاویتاسیون بشدت کم بشه و حباب ایجاد بشه اون وقت دیگه پره ها به جای تماس با آب با هوای داخل حباب تماس دارند و این سرعتشون رو خیلی بیشتر میکنه.

مزایای حالت فوق در صورت دوام حباب کاویتاسیون:

1- عدم خوردگی بدنه توسط آب
2- عدم ایجاد ارتعاشات
3- افزایش بسیار قابل ملاحضه سرعت.

این پدیده نمیتونه steady (پایدار ) باشه - چون:
1-وقتی کاویت تولید میشه و جسم وارد اون میشه تغییر حالت محیط باعث افت جلوبرنده میشه(کاهش چگالی سیال>افت سرعت.
2 - سپس سرعت کاهش پیدا میکنه.
3-در اثر کاهش سرعت - کاویت از بین میره.
اگر - 4- مجدد سرعت افزایش پیدا کنه(تغییر محیط بخار به مایع) مجددا کاویت تولید میشه و > بند 1

پس ارتعاش را حتما داریم.

ضمنا اینو باید بگم که تولید کاویتاسیون در این نوع وسیله ها در سرعت زیاد بوجود نمیاد بلکه به علت شکل نوک حمله اینگونه ادواته.میگی نه؟

SAMAN نوشته شده:با سپاس از جناب Fariborz عزیز

من مطلب فوق رو خوندم, دوست دارم که مطلب رو به بیان ساده تر و خلاصه تر خدمتتون عرض کنم.

طبق مطالب بیان شده ورابطه مذکور ما داریم که با افزایش سرعت شدت کاویتاسیون کم میشه و در نتیجه با کاهش شدت کاویتاسون حجم فضای حباب زیاد میشه.

این به وضوح در شکل اون زیر دریایی قابل مشاهده است و میتونیم ببینیم.

اگر سرعت زیر دریایی ها رو بشه تا حدوی زیاد کرد که کاویتاسیون بشدت کم بشه و حباب ایجاد بشه اون وقت دیگه پره ها به جای تماس با آب با هوای داخل حباب تماس دارند و این سرعتشون رو خیلی بیشتر میکنه.

مزایای حالت فوق در صورت دوام حباب کاویتاسیون:

1- عدم خوردگی بدنه توسط آب
2- عدم ایجاد ارتعاشات
3- افزایش بسیار قابل ملاحضه سرعت.

این پدیده نمیتونه steady (پایدار ) باشه - چون:
1-وقتی کاویت تولید میشه و جسم وارد اون میشه تغییر حالت محیط باعث افت جلوبرنده میشه(کاهش چگالی سیال>افت سرعت.
2 - سپس سرعت کاهش پیدا میکنه.
3-در اثر کاهش سرعت - کاویت از بین میره.
اگر - 4- مجدد سرعت افزایش پیدا کنه(تغییر محیط بخار به مایع) مجددا کاویت تولید میشه و > بند 1

پس ارتعاش را حتما داریم.

ضمنا اینو باید بگم که تولید کاویتاسیون در این نوع وسیله ها در سرعت زیاد بوجود نمیاد بلکه به علت شکل نوک حمله اینگونه ادواته.میگی نه؟

کی پارس

استاد عزیزم مساله ای که تیز بینی شما اون رو کشف کرده بود امروز دوباره بیان شد

ولی با غرض.

ادم حرسش می گیره از عناد بعضیا

توی این گزارش عملا پیمانکار و ناظر برای تحقیقات پروژه مطرح شده ،


جالبه،


بزرگترین دلیل اف ای اس برای کپی بودن این موشک دلیل محکمیه بر کار سخت روی طراحی اون،


هر چند این موشک از اصول طراحی موشک شکوال استفاده می کنه اما کپی بودنش از همون دلدرد های معروف برادران دروغگوی یانکیه.

اف ای اس درواقع توی اون مطلب می خواد ادعا کنه ما به مسائل احاه اطلاعاتی داریم.

اون گزارش بچه گانه ، که یکی از نوشته های روی عکسهاش هم کامل نیست و حتی فونت درستی هم نداره.

بگذارید خوش باشن!

مدتهاست تو مجامع فنی کار روی حوت2 اعلام شده .