Hyper-Agile U-Boote?

Bei hohen Geschwindigkeiten (ab 77 km/h) wirkt Wasser als Schleifmittel. Jedes sich bewegende Sub wird schnell poliert:

Als das schnellste U-Boot der Welt an die Oberfläche kam, konnten sie es nicht erkennen - die gesamte Farbe wurde vollständig abgezogen und die Schweißnähte wurden geglättet.

(Quelle: http://avtoexpert--dv-ru.translate.goog/stati/samaya-bystraya-podlodka-v-mire.html?_x_tr_sl=auto&_x_tr_tl=en ). Ich vermute, dass ab 77 km/h der Unterrumpf und alle hervorstehenden Teile schnell verschleißen.

Jedes U-Boot wird auch laut (100 db innen) über 65 km/h; Niemand weiß noch, was damit zu tun ist.

Um auf den Kopf zu stellen, ist beides erforderlich

• extrem hohe Geschwindigkeit, wie bei einer Fassrolle, damit der Sub immer denkt, er steht NICHT auf dem Kopf, oder

• eine echte Fähigkeit für jedes Gerät, über einen ausreichend langen Zeitraum auf dem Kopf zu arbeiten.

Hohe Geschwindigkeit wurde versucht (Einschränkungen wurden festgestellt, siehe oben), aber keine extrem hohe Geschwindigkeit (außer bei kleinen Geräten wie Torpedos).

Die gesamte Ausrüstung so herzustellen, dass sie auf den Kopf gestellt werden kann, ist, ähm, teuer (wiederum mit Ausnahme einfacher Geräte wie Torpedos). Denken Sie an die Küche, die Toiletten, Wasser, das in einer Turbine oder einem Kernreaktor zu Dampf wird, Dampf, der in einem Dampfkondensator zu Wasser wird, Öl in einem Verbrennungsmotor, Kraftstoffpumpen, die aus halb leeren Kraftstofftanks pumpen müssen usw Denken Sie daran, dass ein U-Boot bereits ein komplizierteres Gerät ist als eine orbitale Raumstation.

Hyper-Agile U-Boote sind weder praktisch noch nützlich

• Referenz: Ich bin ein ehemaliger U-Boot-Offizier

Aus den Kommentaren geht hervor, dass OP Hochgeschwindigkeits-Subs mit Fassrollen, Loop-de-Loop usw. zu wollen scheint. Das wird sowohl technisch sehr herausfordernd als auch nicht wirklich nützlich sein .

Design-Herausforderungen

Das grundlegende Problem ist Macht. Der Luftwiderstand steigt mit dem Würfel (!) der Geschwindigkeit. Ihre Widerstandskraft steigt also mit zunehmender Geschwindigkeit stark nichtlinear an.

Macht ist bereits eine schwierige Frage für U-Boote; Im Grunde genommen ist Atomkraft Ihre einzige Wahl, wenn Sie einen leistungsdichten, luftunabhängigen Antrieb wünschen. Kernreaktoren sind schwer und groß – ein modernes Atom-U-Boot ist mehr als 350 Fuß lang und hat einen Durchmesser von mehr als 30 Fuß, und etwa die Hälfte dieses Raums ist für den Antrieb bestimmt.

Sie müssten also eine wirklich spektakuläre Stromquelle von Hand schwenken, um die von OP gewünschte Leistung zu erzielen.

Taktische Herausforderungen

Angenommen, Sie haben diese Stromquelle gefunden, stoßen Sie auf das Problem der Tarnung. Je schneller du fährst, desto mehr Lärm machst du. Dieses Rauschen macht es einfacher, Sie zu finden, und schwieriger für Sie, andere Subs (!) Zu finden, da Ihr Eigenrauschen Ihre eigenen Sensoren blendet.

Ein U-Boot, das mit 5 Knoten dahinrollt, tötet ein U-Boot, das mit 50 Knoten daran vorbeirast, weil das langsame Boot auf dem Sonar unsichtbar ist, während das schnelle Boot gut erkennbar ist.

Kampfherausforderungen

Unter der Annahme, dass das schnelle Boot den ankommenden Torpedo tatsächlich hört, ist die Fähigkeit zum "Ausweichen" eigentlich nicht so nützlich. Die Explosion eines Torpedos erzeugt eine Überdruckwelle, die in den Rumpf schlägt und ihn beschädigt - ein physischer Kontakt zwischen Torpedo und Rumpf ist nicht erforderlich.

Hyperagile U-Boote sehe ich nicht als Sache an.

Superkavitation sub.

https://navalpost.com/a-gamechanger-weapon-supercavitating-torpedo/

https://www.19fortyfive.com/2021/09/the-supercavitating-torpedo-the-one-weapon-the-us-navy-cant-match/

Superkavitierende Torpedos hingegen fliegen extrem schnell – Hunderte von Kilometern pro Stunde. Torpedos aller Art werden durch Reibung mit Wasser verlangsamt. Eine Möglichkeit, diesen Widerstand zu überwinden, sind Blasen.

Superkavitierende Torpedos bewegen sich in einer großen Blase durch das Wasser, die den größten Teil oder den gesamten Torpedo einkapselt. Das im Torpedo gespeicherte komprimierte Gas wird aus der Nase ausgestoßen, und der Torpedo „gleitet“ durch das Wasser in der Blase und bleibt relativ trocken.

Steuerflächen, im Allgemeinen Flossen, durchbohren die Blase und halten den Kontakt mit dem Wasser aufrecht, wodurch der Torpedo steuern kann.

Anstatt nur ein Torpedo ist Ihr ganzes U-Boot superkavitierend. Es wird von einem Fusionsmotor angetrieben, der mehr als reichlich Leistung liefert. Das Gas, mit dem das U-Boot umhüllt wird, ist Dampf. Dampf ist auch die Antriebskraft und wird wie ein Raketentriebwerk aus dem Heck des U-Bootes geblasen. Wie der Superkavitations-Torpedo fliegt das U-Boot mit großer Geschwindigkeit durch das Wasser, befreit von der schleppenden Geschlepptheit durch seinen Blasenanzug.

Es ist ähnlich wie das Fliegen eines Jets. Im Dunkeln, unter Wasser.

TL;DR: Auf jeden Fall physisch und technologisch machbar, aber taktisch fragwürdig.

Ein Kampfjet-U-Boot würde wahrscheinlich von jedem richtigen Schiff, das größer ist als es, überholt und überholt werden, und es würde wahrscheinlich von allen Torpedos, die kleiner als es sind, ausmanövriert und abgeschossen werden. Es gibt kein technisches Hindernis für den Bau eines hyperagilen Kampf-U-Bootes – die Fluiddynamik folgt unter Wasser und über Wasser den gleichen Grundgesetzen – aber die unterschiedliche Umgebung unter Wasser bedeutet, dass es wahrscheinlich einfach keinen taktischen Sinn ergibt.

Das ist eine Sache, die es bereits gibt:

Über GfyCat.

Eine Firma namens SeaBreacher stellt sie her. Obwohl die realen Beispiele für Erholung und Unterhaltung bestimmt sind, scheinen sie einen positiven Auftrieb zu haben, sodass sie automatisch an die Oberfläche zurückkehren, es sei denn, Sie drücken sie aktiv nach unten. Aber das Verhalten sollte bei neutralem Auftrieb weitgehend ähnlich sein der in der Lage ist, viel tiefer zu tauchen.

Abgesehen davon möchte ich gründlich über die Kinematik und Energetik dessen nachdenken, was Sie vorschlagen.

Moderne Kampfflugzeuge werden von einer Vielzahl evolutionärer Rassen geprägt:

• Geschwindigkeit von Raketen versus Geschwindigkeit von Flugzeugen. Ein Beispiel für den Sieg eines Flugzeugs wäre die SR-71, die einfach beschleunigen könnte, wenn auf sie geschossen wird, und allen auf sie abgefeuerten Raketen entkommt. Beispiele für den Verlust von Flugzeugen wären die XB-70 und B-1A, die fast so schnell fliegen konnten wie die SR-71, aber am Ende zurückgestellt wurden, weil erwartet wurde, dass sie mit immer fortschrittlicherer Raketentechnologie abgeschossen werden.
• Höhenreichweite verschiedener Flugzeugtypen im Vergleich zur Höhenreichweite von Abfangjägern, Raketen und Radar. Im Zusammenhang mit oben haben Flugzeuge wie die U-2 versucht, außerhalb der Reichweite feindlicher Luftstreitkräfte zu bleiben, indem sie einfach höher geflogen sind, als Abfangjäger und Raketen reichen könnten. Als dies fehlschlug, wechselten viele Bomber und Jäger stattdessen dazu, niedrig genug zu fliegen, um das Gelände zu nutzen, um sich vor dem Radar zu verstecken, was zu einem drastischen Umdenken im Designbereich führte.
• Manövrierfähigkeit von Flugzeugen versus Manövrierfähigkeit von Flugkörpern/Gegenmaßnahmen. Wenn Flugzeuge manövrierfähiger sind als Raketen, kommt es mit ihren internen Kanonen und infrarot-/wärmesuchenden Kurzstreckenraketen zu vielen Luftkämpfen aus nächster Nähe. Wenn Raketen manövrierfähiger sind als Flugzeuge, wird viel mehr Wert auf leistungsstarke Radargeräte und hohe Geschwindigkeit auf Kosten der Wendigkeit gelegt, denn dann kann erwartet werden, dass derjenige gewinnt, der zuerst schießt. Im frühen Jet-Zeitalter wurden viele US-Kampfflugzeuge in der Erwartung gebaut, dass Luft-Luft-Raketen den Luftkampf der Vergangenheit angehören lassen würden. Ihre schlechte Leistung gegen langsamere, aber wendigere gegnerische MiGs führte dazu, dass die folgenden Jahrzehnte der US-Kampfflugzeuge (denken Sie an F-15, F-16) letztendlich wieder viel mehr Wert auf Manövrierfähigkeit legten.
• Auftrieb versus Flügel. Einige Zeit lang waren Luftschiffe leichter als Luft, nicht Kampf- und Bomberflugzeuge, die prominenteste Form sowohl der militärischen als auch der zivilen Luftfahrt. Ihr großer Nachteil ist, dass ein Großteil ihrer Masse und ihres Volumens immer nur dafür aufgewendet werden muss, sich in der Luft zu halten, während Fortschritte in der Triebwerkstechnologie und Aerodynamik es jeder Flugzeuggeneration ermöglichen, einen größeren Bruchteil der nutzbaren Nutzlast zu tragen.
• Sensorreichweite versus Tarnung.
• Fähigkeit, kinetische Energie zu erzeugen, versus Fähigkeit, sie zu behalten (Schub versus Luftwiderstand, schätze ich).

Unter Wasser sind viele dieser Dinge völlig anders. Es gibt sowohl viel mehr Trägheit als auch viel mehr Viskosität, also wird die Reynolds-Zahl anders sein. Die Flüssigkeit ist inkompressibel. Sie erhalten mehr Trägheits- / Viskositäts- / Hautwiderstand, aber die Schallgeschwindigkeit ist auch viel, viel höher, sodass die Machzahl niedriger ist und Sie weniger Wellenwiderstand erhalten. Radar und optisches Licht reichen nicht weit, während Sonar sich nicht mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegt und von Ihren eigenen Motoren verwirrt werden kann, sodass Sie vergleichsweise blind sind. Aktive Energie wird nicht benötigt: Jets müssen in Bewegung bleiben, weil sie sonst vom Himmel fallen, aber Sie, ein U-Boot, können im Grunde für immer still an einem Ort schweben. Auftrieb ist kein Kostenfaktor wie bei Luftschiffen;, sodass der Hauptnachteil eines massiven Schiffes anstelle eines kleineren Fahrzeugs ebenfalls zunichte gemacht wird.

Ich möchte nicht zu viel darüber nachdenken, aber insgesamt bin ich mir nicht sicher, ob es einen Platz für U-Boote im Kampfjet-Stil geben wird. Kürzere Sicht, hoher Luftwiderstand, freier Auftrieb – All diese Umweltfaktoren scheinen den Bedingungen entgegenzuwirken, die zur Entwicklung moderner Kampfflugzeuge über der Oberfläche geführt haben. Ein großes, schweres U-Boot im realen Stil wäre wahrscheinlich in der Lage, weiter zu reisen, sich tiefer zu verstecken, schneller zu laufen, länger zu bleiben und mehr Nutzlast zu tragen als kleinere, hyperagile Fahrzeuge, während ein kleiner, automatisierter Torpedo oder eine Drohne dies wahrscheinlich tun würde ausmanövrieren können, ohne einen Piloten oder Treibstoff für die Rückfahrt mitnehmen zu müssen. Jede Rolle, die es ausfüllen könnte, würde besser entweder von etwas viel Größerem oder etwas viel Kleinerem ausgefüllt werden.

Sie werden feststellen, dass trotz der bereits in unserer Welt existierenden hyperagilen Tauchboote kein Militär versucht, sie in einer Rolle einzusetzen, die der von Kampfflugzeugen ähnelt.

Wenn Sie immer noch U-Boote im Kampfjet-Stil wollen, empfehle ich, sie von einem Mutterschiff-U-Boot im Flugzeugträger-Stil einzusetzen, das groß genug ist, um die oben genannten Bedingungen auszunutzen, und sich eine Art Entschuldigung dafür auszudenken, warum automatische Torpedos nicht sind nicht lebensfähig sind (z. B. keine Mikroprozessoren, leicht zu hacken) oder warum automatisierte Torpedos eigentlich Kampfflugzeuge sind und die gleichen Einsätze wie Kampfflugzeuge haben (z. B. ferngesteuert, Pilot bei Verlust hingerichtet).

U-Boote in Fischform

Ja, U-Boote haben ein hoffnungsloses Design. Verwenden Sie unter Wasser besser ein Roboterkonstrukt, das wie ein Fisch geformt ist. Es kann den Energieverbrauch minimieren, indem es sich in Resonanz bewegt, wie es Fische tun.

Es gibt auch starre Konstrukte im Design, die wie ein Fisch geformt sind,

„Ein Mutterschiff in Walhai-/Manta-Form würde aus superstarken Legierungen und Acryl hergestellt werden, mit Oberflächen, die ihre Form verändern können. Mit hybrider algenelektrischer Reiseleistung und Antriebstechnologien, einschließlich Tunnelantrieben, die ähnlich wie ein blattloser Ventilator von Dyson funktionieren , könnte das U-Boot mit beispiellosen Geschwindigkeiten von bis zu 150 Knoten reisen."

https://www.maritime-executive.com/article/royal-navy-considers-fish-shaped-submarines