supercavitatie

De Chinezen werken aan een supersonische onderzeeër, waarmee het straks mogelijk is om in honderd minuten van Shanghai naar San Francisco te reizen. De supersnelle onderzeeër maakt handig gebruik van supercavitatie. Er vormt een luchtbel om de onderzeeër, waardoor het vaartuig niet wordt afgeremd door de wrijving met water.

bierfles-tikkenHoe werkt supercavitatie?
Het is een aloude studentengrap. Tik met de bodem van jouw flesje bier op een ander flesje. Het resultaat: het bierflesje overstroomt. Dit komt omdat er een schokgolf ontstaat in het flesje. Door de plaatselijke onderdruk vormen zich heel snel veel belletjes in het bier. Dit schuim trekt zich snel omhoog in het flesje. Dit fenomeen is te vergelijken met supercavitatie. Er is één verschil: de bellen ontstaan door gas dat via een mondstuk aan de voorkant van een onderzeeër wordt uitgestoten. Het vaartuig moet dan wel erg snel varen, want anders wordt de lucht voor de onderzeeboot niet samengedrukt.

Het verschil tussen een normale onderzeeër (boven) en de supersonische onderzeeër (onder).

Het verschil tussen een normale onderzeeër (boven) en de supersonische onderzeeër (onder).

Vloeibaar membraan tackelt problemen
Er zijn twee problemen met supercavitatie. Ten eerste moeten onderzeeërs op hoge snelheid worden gelanceerd (circa 100 kilometer per uur) om de luchtbel in stand te houden. Daarnaast is het haast onmogelijk om te sturen, zonder direct contact te maken met het water. Vandaar dat de techniek alleen gebruikt wordt voor onderwatertorpedo’s, die in een rechte lijn worden afgevuurd. Volgens de Southern China Morning Post heeft professor Li Fengchen en zijn team deze problemen getackeld. Eenmaal in het water sproeit de onderzeeër een speciaal vloeibaar membraan op zijn buitenkant. Dit membraan wordt door het water weggespoeld, maar zorgt er wel voor dat de wrijving met het water vermindert, waardoor de onderzeeër vaart kan maken. Wanneer een snelheid van 75 kilometer per uur wordt gehaald, bereikt de onderzeeër de staat van supercavitatie. Het vloeibare membraan op de onderzeeër helpt met sturen, doordat er wrijvingsverschillen ontstaan op het oppervlak. Hierdoor verandert de koers van een onderzeeër. Hoe dit exact werkt, houden de onderzoekers op dit moment geheim. Vooral ook omdat het Chinese leger interesse heeft in de techniek.

Voorlopig nog toekomstmuziek
We zullen nog niet snel aan boord stappen van deze supersonische onderzeeboot. Er bestaat op dit moment namelijk geen krachtige raketmotor voor onderwater. Deze moet eerst nog ontwikkeld worden. De krachtigste raketmotoren voor supercavitatie-torpedo’s hebben op dit moment een reikwijdte van 11 tot 15 kilometer.

Snelle zwemkleding
Maar er zijn meer toepassingen te bedenken. “Denk aan zwemkleding”, vertelt Li. “Als zwemkleding kleine luchtbelletjes kan creëren en vasthouden, dan neemt de wrijving af en kunnen we dus veel sneller zwemmen.” Als de Chinese zwemploeg tijdens de Olympische Spelen van 2016 in Rio de Janeiro veel medailles in de wacht sleept, dan weten we waar dit door komt!