什么是气动鱼雷?
气动鱼雷也就是超空泡鱼雷
随着水下航行器航速成的不断增大,在航行器壳体上最小压力点处的压力Pmin不断下降。当Pmin下降到某一数值时(这一数值大体与海水在该温度下的饱和蒸汽压力 相近),便会出现一种新的现象。 此时,在最小压力点附近水的连续性被破坏,不断地形成许多充满水蒸气和气体的空泡。这些空泡以大约与其周围水流相等的速度向后移动。空泡的尺寸将随着周围水流的压力变化而变化。当空泡进入高压区时,泡内的水蒸气将发生凝聚,气体将被溶解,空泡即迅速溃灭。 同时产生极高的压力冲击并伴随着高温、噪音、发光、放电和化学反应。邻近溃灭区域的固体边壁将会因此而受到剥蚀破坏。
如果维持水温不变,...全部
气动鱼雷也就是超空泡鱼雷
随着水下航行器航速成的不断增大,在航行器壳体上最小压力点处的压力Pmin不断下降。当Pmin下降到某一数值时(这一数值大体与海水在该温度下的饱和蒸汽压力 相近),便会出现一种新的现象。
此时,在最小压力点附近水的连续性被破坏,不断地形成许多充满水蒸气和气体的空泡。这些空泡以大约与其周围水流相等的速度向后移动。空泡的尺寸将随着周围水流的压力变化而变化。当空泡进入高压区时,泡内的水蒸气将发生凝聚,气体将被溶解,空泡即迅速溃灭。
同时产生极高的压力冲击并伴随着高温、噪音、发光、放电和化学反应。邻近溃灭区域的固体边壁将会因此而受到剥蚀破坏。
如果维持水温不变,使水面的压强降低到某临界值后,水体内含有的小气泡(通称气核)将迅速膨胀,在水中形成含有水蒸气或其它气体的明显气泡,通常把由于流体动力压力的下降而产生的空泡发生、发育直到溃灭的全过程称为空化(Cavitation)现象[3]。
空化在水中形成的空洞称为“空泡”(Cavity),球形空泡常称为气泡,较大的空穴称为气穴,带有空泡的水流称为空泡流。空泡中大部分是气体的称为气体空泡,大部分为蒸汽的称为蒸汽空泡。
液体流经的局部地区,压强若低于某临界值时,液体也会发生空化。
在低压区空化的液体挟带着大量的空泡形成了“两相流”运动,从而破坏了液体宏观上的连续性,水流挟带着的空泡在流经下游压强较高的区域时,空泡将发生溃灭(Collapse)。由于空泡在溃灭时产牛很大的瞬时压强,当渍灭发生在固体表面附近时,水流中不断溃灭的空抱所产生的高压强的反复作用,可破坏固体表面,这种现象称为“空蚀”(Cavitation Damage)。
水是不可压缩媒体,在数百和数千大气压下只有极微弱的变化,但是液体压力减小到饱和蒸气压力时,即 = 0。021 MPa时,液体开始向外扩散,失去流体连续性,开始形成内部充满水蒸气的空泡、空穴。
费鲁德是首先给这种现象命名为空化的科学家,“空化”一词来源于希腊词“空泡”或“空腔”。研究的起因是发生空泡的战舰螺旋桨的推力突然大幅下降,研究证明这种空化现象不仅会降低螺旋桨、涡轮机和水泵的效率,而且会给它们带来致命的损坏。
因此,长期以来人们认为空化现象是一个有害的不受欢迎的现象。
影响水中空化产生与发展的主要变量有流动边界形状、压强和流速等;此外水流粘性、表面张力、汽化特性、水中杂质、边壁表面条件和所受的压力梯度等也有一定影响,其中最基本的量为压强与流速,一般均以这两个变量为基础来建立标志空化特性的参数
通常认为空化所产生的空泡内部充满水蒸汽,泡内压强 应为饱和蒸汽压强 ,而绕流物体上如果发生空化,就首先发生在压强最低点。
空化数 是无量纲数,通常用它来表示空化状态的特性。
固体与水作相对运动时,水的内部或水固交界面上的空化状态。一般可分为亚空化状杰(即没有空化的状态)、临界空化状态(即开始出现空比的状态)、局部空化状态(即水固交界面上或邻近水体内部出现空化的状态)和超空化状态(即固体整个边界面上和靠近固体的尾端都出现空化的状态)。
不同空化状态的 值不一样,( )值愈大时, 值愈大,水流愈不易空化; 愈大时, 值愈小,水流愈易空化。
根据空泡的发展程度共分为三个阶段:
初始空泡:是伴随有典型强泡沫破裂噪音并能损害固体材料表面(如螺旋桨叶片、水泵和涡轮机等)的小泡沫的阶段。
局部空泡:是由小泡沫形成能够部分覆盖空化物体的阶段,该空泡是脉动的和不稳定的。
超空泡:是空泡的尺寸超过物体的尺寸的阶段。
根据空穴内部所含气体的性质作如下分类;:
蒸汽空穴:空穴中主要含水蒸汽。
气体空穴:生灾中主要含气体。
通气空穴:空穴中的气体用人工(或自吸)通入。
超空泡也是水下物体恒压 下运动速度增加所不可避免的自然过程,在物体运动速度超过50m/s时即可产生超空泡现象。
对于相对较小的速度,如v≥3m/s时,超空泡现象也可在物体入射水自由表面或水平运动穿越自由边界时观察到,此时超空泡内部为自然空气,且和低速人工或注气超空泡相关。
超空泡现象是一个流体动力学过程,在此过程中水下运动物体几乎完全包绕在一个超空泡之内,超空泡由安装在水下物体头部的空泡发生器产生。
超空泡可通过以下两种方法取得并得以维持:
通过超高速使物体头部附近的水汽化;
通过注入常压空气。
第一种方法称作水蒸气超空泡,第二种方法被称为注气或人工超空泡。
超空泡物体可通过减少水摩擦系数来达到高速度:装置在头部的空泡发生器能产生空化气泡,从而大大减少物体表面摩擦力,根据水下物体的不同类型,摩擦系数与全浸润物体相比能减少若干个数量级。
航行器入水以后。
利用启动发动机将自身的速度提高到50m/s或者更高。这时安放在壳体头部的空泡发生器的边缘开始出现空泡。为了使空泡进一步扩展成为超空泡,需要向发生空泡的部位注入气体,通过合适的气体填充,空泡逐渐扩大,最后将整个壳体裹在气体泡中,超空泡便形成了。
然后主发动机开始工作。为物体在水中航行提供持续推力。因为在超空泡中运动的航行器仅头部的空泡发生器处与水有着直接的接触,其余部分都是在气体的包络下,所以基本上不受水的摩擦阻力的影响。因此,在火箭发动机的推动下能够以100m /s甚至更高的速度航行。
在航行过程中由于存在尾部气体的泄漏,所以要进行气体的补充,来保证空泡的形状、参数不会发生变化,从而保证航行的稳定性。
详细资料请查阅以下网站 。收起