Vývoj torpéda

[El Diablo]

Mám dojem že první torpéda označovaná ještě jako Whitehead-Luppisova protiběžné vrtule neměla ale to spíš byly takové demonstrátory možností nové zbraně (rychlost mizerná, dosah ještě horší). Ta druhá vrtule byla ale záhy přidána kvůli stabilizaci, na té fotce v Destroyově příspěvku už je, jenomže je trochu pomačkaná (ono je to torpédo ale celkově nějaké pochroumané).
Jo mimochodem Destroyi, to není "nějakej jugošskej dělník" to je Whiteheadův synáček John. Mladej makal u tatíčka a na té fotce by mu mělo být tak 12 - 13 let.

Tahle torpéda se vyráběla na konci 19 století ve Fiume.

Scrat

Seš si jistý? Vypadá spíš jako nějaký indián...

[badaxe]

tady je vidět ta velká ploutev, nahoře jí část chybí, je to torpédo Whitehead z těch nejranějších


A tady je vidět že původně byl šroub jen jeden (což byl problém :-) )
Obě fotky jsou pochopitelně moje z muzea ve Vídni


Obrázky vložil a příspěvky spojil Skelet

[Alchymista]

Alchymista: já myslel, že kyslík v torpédu typ93 (Dlouhé kopí?) byl hlavně kvůli zvýšení výkonů...

Pravdepodobne ano - vo vzduchu je len 23% (hmotnostne, 20,8% objemovo) kyslíku, takže 4/5 objemu stlačeného vzduchu sú vlastne "nadbytočné". Takže ak do rovnakého objemu zásobníka natlačíš kyslík, torpédo bude mať minimálne štvornásobný dosah, pretože objem paliva na zvýšenie dosahu je podstatne menší než objem potrebného kyslíku. Zmenšenie stopy potom zrejme bolo len príjemnou dodatočnou výhodou...

Torpédo typ 93 malo zásobník na kyslík s objemom 980 litrov (dlhý asi 3,5 metra, pri tlaku 225 atm), ale aj malý zásobník na stalčený vzduch (necelých 14 litrov pri 230 atm) používaný pri štarte motoru. Palivom bola zmes metnolu a etanolu, pridávaná bola aj voda.

[skelet]

Vlákno jsem promazal od technické diskuze (týkající se vládání obrázků) a Badaxe prosím, aby se mrknul na Soukromé zprávy. Děkuji

[Alfik]

Skutečně jsou dva šrouby kvůli vyloučení zatáčení, kvůli rotaci sice také, ale méně. To zatáčení je dáno gyroefektem, rotace odporem (reakčním momentem). Takže se rotace dá vyloučit snadno kormidly, ale gyroefekt ne, u toho by totiž při "vracení" do pův. směru za pomocí např. kormidel docházelo k vychylování v dalším směru, kolmém na pův. vychylování.
Šrouby mají pokud vím otáčky 1:1, a úhel nastavení lopatek tedy musí být rozdílný, u zadního šroubu vyšší, kvůli tomu, aby zůstal stejný úhel náběhu. Na zadní šroub se žene voda už urychlená předním šroubem.
To, jak se točí dva protiběžné, nesouosé šrouby na lodi, je dáno tím, že pokud gyroefektu využíváme k "procházce" lodi např. v přístavu (přirážení/odrážení), můžeme souč. využít reakčního momentu k tomu, abychom loď nakláněli proti náklonu, danému bočním posunem (procházkou). Takže se na té straně na kterou se posunuje, nenaklání moc do vody.

[badaxe]

Myslím že zatáčení lze odpomoci tvarem torpéda (třeba podobně jako ta první ve Fiume) nebo prostě nastavením kormidel. Gyroskopický moment šroubu o pár kilech a otáčkách v desítkách za minutu rozhodně není takový aby to kormidla neudržela. Naopak to že by se torpédo otáčelo kolem podélné osy (tedy jako třeba střela z pušky) by bylo podstatně větším problémem. A právě to je způsobeno Otáčením na jednu stranu, to kormidly v podstatě odstranit nejde, musí se vytvořit opačný moment. Pokud se tak nestane torpédo se začne obracet kolem osy, tím samozřejmě nastane problém s kormidly, která budou chvíli směrová a chvíli hloubková (podle stupně pootočení) a samozřejmě gyroskopy uvnitř to jistě neustojí. Následek je asi jasný torpédo bude zcela neovládané a kam popluje bude věcí zcela náhodnou.
Pokud jde o dva nesouosé šrouby na lodi je to něco zcela jiného a s tématem to má málo společného, tam je tah šroubů u každého v jiném místě a samozřejmě i kdyby byly oba točící se na jednu stranu, jde jeden dát do reverzu a tím jeden potáhne vpřed a druhý vzad a loď se přídí natočí na stranu toho co se točí vzad. to jak se vynoří nebo ponoří která strana bude obávám se marginální, má zkušenost s plavbou na moři je nevelká, ale tohle jsem nepozoroval ani u lodi s jedním šroubem kde by to nemělo být potlačeno vůbec a podle směru by se loď měla naklánět buď hodně nebo naopak málo. Nevím, ale myslím že to díky poměru velikosti šroubu a hmotě lodi to znát nebude.

[takaru]

Badaxi, strávil jsem na lodích pár let a končil jsem na 135 x 12, jednošroub, přes 2300 ks, přes 3400 DWT. Loď se po zvýšení otáček nenakloní, ale tzv. odhodí zadek (a to i když je plně naložená - tehdy tím spíš, protože přece jen neakceleruje jako ferari). na směrovou stabilitu má vliv mnoho i malinkatých vlivečků i při té délce (na rozdíl od torpéda je délka 135 metrů přeci jen o něco málo víc) a velikost a průměr lodního šroubu v poměru k délce a šířce (průměru) je nesrovnatelný.
A jen připomenu, lod není auto netočí za špičkou ale okolo těžiště smáčených ploch.
Takaru
Doplnění : když se těch 2300 kobylek vosolí (volle bulle), je nutné nastavit kormidlo více či méně kontra, aby se právě tomu stáčení zamezilo, protože díky urychlenému proudu kormidla tzv. platí.

[Lord]

Čtu a nebudu zasahovat do vysoce odborné diskuse, zatím jsem pochytil zajímavé postřehy! Už se to začíná rýsovat. Co napsal Alfik zní dobře.

[badaxe]

Takaru přesně to co říkáš, v poslední větě je to co tvrdím, možná neuměle, celou dobu, směrové stáčení lze bez nějakých složitostí odstranit nastavením kormidel. U torpéda kde je stáčení konstantní (šroub nemění otáčky) lze toto jednoduše kompenzovat nastavením kormidel. Otáčení kolem osy, je problém podstatně horší, tam kormidla nepomohou, dokud byly výkony malé, mohlo pomoci zvětšení boční plochy (ploutev jako na fotce) ale to asi dost vadilo i při vystřelení. Takže se použily dva šrouby s protiběžnými otáčkami. To že se tím i vyřešilo zatáčení je věc druhotná, byť jistě příjemná. Ono je to o čem se bavíme dohadování jen o tom co bylo hlavním důvodem, ty šrouby samozřejmě řeší obé.
Já samozřejmě vím že loď neuhne jen špicí a že se bude otáčet okolo místa kdesi uprostřed (těžiště smáčených ploch je jistě správný název) ale jsem rád že tohle řešíme, kormidlo je samozřejmě obtékáno (podobně jako křídlo letadla) a tak vyvozuje tím větší sílu čím je proud který ho obtéká rychlejší.

[Alfik]

Ano, dvoušroub řeší oboje, čili nemusíme to dále řešit, co je důležitější a co méně
U toho kymácení jsem měl na mysli tuto situaci: Dejme tomu že potřebujeme "hodit" záď od mola (nebo k molu), a přitom abychom špicí někam nešťouchli. Takže povely, v rel. rychlém sledu zní: Pravým pomalu vpřed. Pravý zastavit. Levým pomalu vzad. Levý zastavit. Pravým pomalu vpřed. Pravý zastavit. Levým pomalu vzad. Levý zastavit. A to během chviky, max desítek minut. Logicky, v tomto případě, dojde k různému házení, šplouchání, a tak podobně. Aby se to zmenšilo, dávají se šrouby tak, aby to jejich moment aspoň trochu kompenzoval, ne naopak. I v případě letadla P-38 se řešilo, který motor se má točil doleva a který doprava, aby to nedělalo paseku, ale pomáhalo pilotovi. Ovšem já nejsem kdovíjakej námořník - plavil jsem se jen na plachetničce a pak, na větší, jako pasažér. Ovšem jsemť zvědavec, a tak jsem si to pěkně prolezl, od čnělek po kýl, a otravoval jsem otázkami kdekoho od keptna po čífa

[badaxe]

Souhlas netřeba to řešit, třeba je to důležité stejně :-)
Jinak P-38 je spíš vyjímka, většina dvoumotoráků má stejný smysl otáčení, protiběžný je vlastně jen P-38 a pak francouzské stroje před WWII, dokonce i palubní F7F má stejný smysl otáčená, takže to asi nebylo moc potřebné aby se kvůli tomu dělaly dva motory s opačným smyslem otáčení.

[Beda]

Treba TU-95 a TU 114 ma 4 motory, dve protibezne vrtule na jednom motoru. Mozna to pomohlo k dosazeni jeho vysoke rychlosti. Asi jine turbortulove letadlo tak rychle neleta.

[Alchymista]

U lietadiel sa protibežné vrtule používajú hlavne preto, aby sa dal výkon motoru nejak rozumne premeniť na ťah.
Priemer a otáčky vrtule sú obmedzené, pretože konce listov sa nesmú dostať do nadzvukovej oblasti, so zväčšovaním šírky listu zasa rastie namáhanie odstredivou silou a moment zotrvačnosti, mnoholisté staviteľné vrtule zasa trpia komplikovanosťou a pevnostnými problémami v uchytení listov. Takže protibežné vrtule sú možnosťou, ako dostatočne efektívne riešiť väčšinu týchto problémov.
Tu-95 a odvodené typy využívajú pre dosahnutie vysokej rýchlosti aj ťah výtokových plynov z turbohriadeľových motorov NK-14. Navyše je Tu-95 vzhľadom k svojim rozmerom veľmi štíhly.

[takaru]

Takaru přesně to co říkáš, v poslední větě je to co tvrdím,.

Malinko si nerozumíme, pokud se loď už hýbe pak stáčení vlivem rotace šroubu je zanedbatelné (směrová stabilita), představ si to jako když zapneš mixér, tak se chce podle akce a reakce roztočit proti, když pak jen běží tak klidně stojí. Torpédo má po "vyfouknutí" z roury zrovna ne malou počáteční rychlost (jinak by padlo dolů ke dnu, jako koule z kanonu, kdyby byla menší než ráž a sklopil bys ústí k zemi .
ČauP

... .

a taky proto, že vrtulový proud se stáčí (už se to tu řešilo, nebo viz jakákoliv učebnice aerodynamiky). U nesouhlasně se točících motorů má toto vliv i na obtékání VOP (nejen SOP). Nepamatuju si už, u kterého typu se motory zaměnily (prohození smyslu otáčení) protože docházelo k nežádoucí interakci na styku těch vrtulových proudů a VOP (vznik neeliminovatelných vírů) + na přechodu VOP x SOP a tím docházelo k nežádoucím vibracím stabilizátoru. Zkusím zavzpomínat. Protiběžné vrtule efekt ruší + alchymistova stopropravda : obvodová rychlost (a indukovaný odpor na konci listu). Ale to patří jinam
ČauP
PS : opačný smysl otáčení není zas až takový konstrukční problém problém. Vraťme se k lodím, některé velké lodní pomaluběžné diesely nemají vratku, ale na zpětný chod se vyply a nahodily opačně, i když tohle řešení se už nově nepoužívá, jen dožívá. Takové motory se startovaly stlačeným vzduchem (a nebyl to nijak velký problém ani časově). Pokud mi nevěříte o té složitosti, tak si někde zjistěte, proč měl tříkolový Velorex 4 x dopředu a 4 x dozadu (a když to vezmem do důsledků tak i 4 neutrály).

Příspěvky spojil kopapaka

[Alchymista]

Takaru - myslím, že aj u leteckých protibežných vrtulí sa prúd za "zadnou" vrtuľou stáča, zrejme menej, ale dosiahnuť vyvážený stav vrtulových prúdov by zrejme vyžadovalo celkom starostlivo regulovať nastavenie a/lebo otáčky zadnej vrtule na základe nastavenia listov, otáčok a rýchlosti letu.
U torpéda sa to zrejme reši tiež, videl som snímok torpéda, na ktorom mali skrutky aj rozdielne priemery.

[badaxe]

Takaru ale rozumíme, hmota lodi při pohybu už není momentem šroubu příliš ovlivňována, je jím nejvíc ovlivněna (myslím tím stranovým vybočením) při spuštění, ale tam právě díky tomu že je kormidlo v pohybující se vodě za šroubem je možno to kormidlem ovlivnit. Totéž samozřejmě platí u torpéda, ale tam díky menší hmotě torpéda a díky jeho tvaru je snaha zahnout menší a snaha vyhovět reakčnímu momentu větší. U lodi ta snaha otáčet se kolem osy (šroubu) minimální díky poměru hmot. On ten mixer by se ti kdyby nebylo tření jeho nožiček na stole snažil otáčet i dál, ale mnohem pomaleji. Lepší ukázkou je ruční mixer, ten samozřejmě ve chvíli kdy se spustí taky má velký moment, ale pokud ho budeš brát jako torpédo tak celou dobu co ho držíš má snahu se ti otočit. Protože je lehký a "šroub" není určen k pohonu a nemá tedy skoro žádný tah, je to slaboučké, ale je to celou dobu. Kdybys ho nechal na šňůře, tedy bez držení, začal by se otáčet právě proti směru rotace (stejně se má snahu otáčet to torpédo. Asi by šlo natočit na mixer něco více fungujícího jako šroub (třeba modeláři něco používají) a pokus provést, ale počítám že je to na vymalování po pokusu :-)

Pokud jde o protiběžné vrtule, tam samozřejmě dochází k ohybu proudu vzduchu zcela jako by tam byla vrtule jedna (ta zadní) žádného stavu "vyvážení" nedosáhneš. Ta přední ohýbá vzduch třeba doprava, ta za ní pak samozřejmě na opačnou stranu, a výsledkem je že vzduch od zadní odchází doleva, důvodem není to že by proud byl "rovný" ale to že máš možnost přenést víc výkonu, příjemným bonusem může být že reakční moment se vyrovná nebo výrazně zmenší (u velkých vrtulí je docela znát).

Příspěvky spojil kopapaka

[takaru]

On ten mixer by se ti kdyby nebylo tření jeho nožiček na stole snažil otáčet i dál, ale mnohem pomaleji.

Pokud se mixér dostane do ustálených otáček, pak podle zákona akce a reakce se už nemá kam proč točít. Nalej si do něj vodu, protože to míchadlo je také "šroub". Jediné, co by na něj mohlo po dosažení ustáleného pohybu působit jsou vibrace a precese na základě Coriolisovy síly.
ČauP

[badaxe]

No to není o nalití vody, vezmi si ho do ruky (ten ponorný) a pochopitelně se ti bude snažit otočit proti směru otáčení nože, to není o teorii, ale o praxi, vždy se ti bude točit proti, protože i při stejnoměrném chodu ti kapalina klade odpor, takže to co držíš v ruce, se snaží otáčet právě silou toho odporu. Stejně to je u torpéda, kde žádné držení není a torpédo se bude při jednom šroubu snažit otočit kolem osy (podélné). Nepleť sem stolní mixer, kde voda v nádobě je uvnitř a nemá jak způsobit otáčení celé věci, protože ji naopak svou vahou dodává hmotu která to stabilizuje, ale kdyby nebylo tření (byl by mimo gravitaci) snažil by se otáčet proti právě odporem kapaliny uvnitř, která se snaží brzdit tu vrtulku. Pokud použiješ ten do ruky, tak podle hustoty kapaliny je ta síla znát (když použiješ třeba maso, je to znát samozřejmě víc, ale i u vody to ucítíš.

[Lord]

Jediné, co by na něj mohlo po dosažení ustáleného pohybu působit jsou vibrace a precese na základě Coriolisovy síly.

Coriolisovy síly, ty vole, tady máme fakt odborníky, čtu a koukám jako puk. Musel jsem najít co to je. Dle wiki.
Coriolisova síla je setrvačná síla působící na tělesa, která se pohybují v rotující neinerciální vztažné soustavě tak, že se mění jejich vzdálenost od osy otáčení.
Precese je fyzikální jev, při němž se působením vnější dvojice sil mění orientace osy setrvačníku v prostoru.
Už to chápu trochu líp Bravo Takaru

[Alfik]

Ano. A to je to, co jsem se snažil (slovy přístupnějšími) popsat - pokud máme jeden šroub/ vrtuli, stáčí se vlivem precese získané Coriolosovou silou. Pokud máme dvoj-, vyruší se navzájem.
A proto jsem napsal, že kdybychom tuto sílu chtěli kompenzovat pouze kormidly, dostaneme sílu na původní kolmou - a jsme v péérdeli, pane hráábě. Protože pak bychom museli korigovat hloubku, a vznikla by třetí síla... ufff
EDIT: Překlep