Warum gibt es Diesel?

Jul 15, 2023

Die Bewegung erzeugt Geräusche. Wenn Unterwasserobjekte vibrieren, erzeugen sie Schalldruckwellen, die die Wassermoleküle abwechselnd komprimieren und dekomprimieren, während sich die Schallwelle durch das Meer bewegt. Schallwellen strahlen in alle Richtungen von der Quelle weg wie Wellen auf der Oberfläche eines Teiches.

Bei der Bewegung dreht sich die Welle des U-Bootes und erzeugt entsprechend der Drehgeschwindigkeit ein Geräusch. Es wird Schaftrate genannt. Wenn sich eine rotierende Maschine mit 3.600 U/min dreht, dreht sie sich 60 Mal pro Sekunde. Da keine Maschine perfekt ist, führt jeder kleine Fehler an einer Stelle der Maschine zu einer geringfügigen Änderung des Geräuschpegels. Das erzeugt einen Ton. Dieser Ton wäre 60 Hz. Wenn diese Maschine am Rumpf eines Schiffes oder U-Boots montiert wird, fungiert der Rumpf wie der Kegel des Lautsprechers in Ihrem Heim-Soundsystem und erzeugt eine Schallwelle im Wasser.

Wenn es sich bei der Maschine um eine Rotationspumpe handelt, macht sie Geräusche, je nachdem, wie oft die Flügel einen Punkt passieren. Wenn die Pumpe beispielsweise über 5 Flügel verfügt, erzeugt sie einen Ton mit 300 Hz.

Alle Rotationsmaschinen machen ein ähnliches Geräusch. Wenn der Motor beispielsweise 12 Rotorwicklungen hat, gibt er einen Ton mit 720 Hz ab.

Diese Methode funktioniert auch für Schiffspropeller. Wenn sich die Schraube mit 120 U/min dreht, beträgt die Wellenfrequenz 2,0 Hz. Wenn es sechs Blades hätte, würde die Blade-Rate 12 Hz betragen. Da 12 Hz eine Harmonische von 2 Hz ist, würden sich die Rotorblattfrequenz und die sechste Wellenfrequenz gegenseitig verstärken, wodurch die Rotorblattfrequenz viel stärker wird.

Diese Liste kann um die gesamte Ausrüstung der U-Boote erweitert werden, die über bewegliche Teile verfügt.

Diese Schallwelle breitet sich aufgrund ihrer niedrigen Frequenz über eine weite Strecke aus und kann von jedem Hydrophon (einem Mikrofon im Wasser) erfasst werden.Die Eliminierung dieser Geräusche ist der Schlüsselfaktor dafür, dass Ihr Vermögenswert unentdeckt bleibt.

Zurück zu den Fragen:

In einem Atomboot sind viele Dinge drin, die Lärm machen:

Die Reaktorkühlmittelpumpen und die Hochgeschwindigkeitsantriebsturbinen mit den dazugehörigen Untersetzungsgetrieben. Reaktorkühlmittelpumpen auf Atom-U-Booten sind drei Decks hoch und stellen jedes andere einzelne mechanische Gerät in der Maschinenanlage bei weitem in den Schatten. Größere Geräte verursachen normalerweise mehr Lärm.

Bei den meisten Schiffsreaktoren handelt es sich um PWR (Druckwasserreaktoren), da sie im Kampfeinsatz am sichersten waren als die anderen Konstruktionen. In diesem System erhitzt der Reaktor sein Kühlmittel, das in einem Dampferzeuger (ähnlich einem Kessel) verwendet wird, um Dampf zu erzeugen. Der Dampf treibt eine Turbine an, die entweder die Schraube dreht, oder einen elektrischen Generator (oder Wechselstromgenerator).

Der Dampfstrom sowie die Geräusche der Rohrleitungen und Turbinenpumpen sind lauter, als wenn man im Unterwassermodus einfach einen Elektromotor mit Batterien betreibt.

Einzigartig bei Atomwaffen sind also eine Reihe von Pumpen, Turbinen und Untersetzungsgetrieben, über die ein Dieselboot im Batteriebetrieb überhaupt nicht verfügt. Das Einzige, was Sie von einem Boot mit Batterie (oder einem Boot mit luftunabhängigem Antrieb (AIP), das die AIP-Ausrüstung verwendet) hören werden.

Darüber hinaus macht der Rumpf bereits beim Durchqueren des Wassers Geräusche, und ein größerer Rumpf verursacht auch mehr Lärm – ein kleineres und langsameres dieselelektrisches Boot macht weniger Lärm als ein schnelleres Atom-U-Boot.

Dieselgeneratoren können viel Lärm verursachen. Diesel-Elektrofahrzeuge sind nur im Elektrobetrieb leise.

Tatsächlich müssen Dieselboote einen Schnorchel anheben, um Frischluft für die Verbrennung anzusaugen, wenn der Diesel die Batterien auflädt und dann für die Welt sichtbar ist.

Sie können nicht lautlos fahren, während die Dieselmotoren laufen und die Elektrik aufladen, Sie können nur im rein elektrischen Modus unter Wasser lautlos fahren. Und da die Batterien leer sind, ist Ihre Ausdauer unter Wasser begrenzt.

Dieselelektrische U-Boote verwenden den Dieselmodus nur, wenn sie an der Oberfläche fahren oder schnorcheln. Es gibt jedoch das U-Boot mit Stirlingmotor, dessen beiden Antriebssysteme vollständig unter Wasser betrieben werden können.

Diese Probleme wurden von der US-Marine mit drei Versuchs-U-Booten gelöst: USS Tullibee, USS Glenard P. Lipscomb und USS Narwhal. Tullibee und Lipscomb waren dampfturbinen-elektrisch. Keine Untersetzungsgetriebe. Narwhal verfügte über einen Naturumlaufreaktor (im Normalbetrieb sind keine Hauptkühlmittelpumpen erforderlich) und einen langsam laufenden Hauptmotor mit Direktanschluss. Keine lauten Pumpen bei niedriger Drehzahl und keine Untersetzungsgetriebe. Die Ohio- und Virginia-Klassen sind die jüngsten Bewerbungen. Das kommende SSBN der Columbia-Klasse wird noch einen Schritt weiter gehen und den turboelektrischen Antrieb nutzen.

China arbeitet daran, den Lärm seiner Atom-U-Boote zu reduzieren. Die neuen U-Boote der Yasen-Klasse der russischen Marine sind mit 10.000 Gummielementen überzogen, um sie leiser zu machen. Das französische Verteidigungsministerium kündigte an, dass seine Atom-U-Boote der dritten Generation so leise sein werden, dass ihr abgestrahlter Lärm möglicherweise geringer ist als der Umgebungslärm im Meer.

Mit den AIP-Technologien sind dieselelektrische U-Boote weniger auf Schnorcheln angewiesen, Atom-U-Boote hingegen werden von Tag zu Tag leiser.

Schauen Sie sich die Naval Library App an, um alle Spezifikationen von Atom-U-Booten herauszufinden.