Supercavitación
Supercavitación es el uso de una burbuja de cavitación para reducir la piel de fricción de arrastre en un objeto sumergido y permitir altas velocidades . Las aplicaciones incluyen torpedos y hélices , pero en teoría, la técnica podría extenderse a una embarcación submarina completa.
La cavitación es la formación de burbujas de vapor en un líquido provocadas por el flujo alrededor de un objeto. Las burbujas se forman cuando el agua se acelera alrededor de las esquinas afiladas y la presión cae por debajo de la presión de vapor . La presión aumenta con la desaceleración y el agua generalmente reabsorbe el vapor; sin embargo, las burbujas de vapor pueden implosionar y aplicar pequeños impulsos concentrados que pueden dañar superficies como hélices de barcos e impulsores de bombas.
El potencial de formación de burbujas de vapor en un líquido viene dado por el número de cavitación adimensional . Es igual a la presión local menos la presión de vapor, dividida por la presión dinámica . A profundidades crecientes (o presiones en las tuberías), el potencial de cavitación es menor porque la diferencia entre la presión local y la presión de vapor es mayor.
Un objeto supercavitante es un objeto sumergido de alta velocidad que está diseñado para iniciar una burbuja de cavitación en su nariz. La burbuja se extiende (ya sea de forma natural o aumentada con gas generado internamente) más allá del extremo posterior del objeto y evita el contacto entre los lados del objeto y el líquido. Esta separación reduce sustancialmente la fricción de la piel sobre el objeto supercavitante.
Una característica clave del objeto supercavitante es la nariz, que normalmente tiene un borde afilado alrededor de su perímetro para formar la burbuja de cavitación. [1] La nariz puede articularse y formarse como un disco plano o un cono. La forma del objeto supercavitante es generalmente delgada, por lo que la burbuja de cavitación abarca el objeto. Si la burbuja no es lo suficientemente larga para abarcar el objeto, especialmente a velocidades más lentas, la burbuja puede agrandarse y extenderse inyectando gas a alta presión cerca de la nariz del objeto. [1]
La velocidad muy alta requerida para la supercavitación se puede alcanzar temporalmente mediante proyectiles disparados bajo el agua y proyectiles que entran en el agua. Para la supercaviación sostenida, se utiliza propulsión de cohete y el gas de cohete a alta presión puede dirigirse a la nariz para mejorar la burbuja de cavitación. En principio, los objetos supercavitantes se pueden maniobrar utilizando varios métodos, incluidos los siguientes:
