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Seefahrt: Mit Überschall unter Wasser
U-Boote der Zukunft könnten unglaublich schnell sein - Atlantik-Durchquerungen wären dank der Superkavitationstechnik in einer Stunde möglich. Solange kein Wal den Weg kreuzt

 GEO Magazin 01/02

Physikstunde für Anfänger: Wasser ist dichter als Luft. Dementsprechend ist Fortbewegung im Wasser ungleich schwerer und energieaufwendiger; der sich bewegende Körper muss einen immensen Strömungswiderstand überwinden.
Physikstunde für Fortgeschrittene: Bewegt sich ein Körper unter Wasser mit sehr hoher Geschwindigkeit, kommt es zur so genannten "Kavitation": In einem dem Körper folgenden Hohlsog, in dem der Druck so niedrig wird, dass umgebendes Wasser verdampft, entstehen kleine Gasbläschen. Der Zusammenfall ("Implosion") der Kavitationsblasen kann zu erheblichen Materialschäden an Propellerflügeln und Tragflächen führen.

 

© Deep Angel, www.deepangel.com
Extrem schnelle Schkwal-E-Torpedos machen sich das Prinzip der "Superkavitation" zunutze - die Verringerung des Strömungswiderstandes bei hoher Geschwindigkeit

Physikstunde für Visionäre: Sobald es gelingt, einen tauchenden Körper in eine einzige stabile große Gasblase zu hüllen, stellt sich ein unglaublicher Effekt ein: eine fast vollständige Reduzierung des Strömungswiderstands und damit die Möglichkeit für ein Objekt, sich auch unter Wasser sehr schnell zu bewegen. Für dieses Prinzip gibt es einen Namen: Superkavitation.
Tatsächlich hat die US-Marine mit einem Superkavitationsgeschoss schon die Schallgrenze unter Wasser überwunden. Und die beträgt immerhin das Viereinhalbfache der Schallgeschwindigkeit in der Luft. Rund 5570 Kilometer pro Stunde lautet der stolze Rekord. Ein U-Boot dieser Bauart könnte locker die Concorde schlagen und in einer Stunde von London nach New York tauchen.  
 
     Der Kavitationsexperte Jürgen Friesch von der Hamburgischen Schiffbau-Versuchsanstalt sieht keine grundsätzlichen physikalischen Hindernisse für die Konstruktion von Überschall-U-Booten. Dennoch gebe es noch etliche Probleme - vor allem, was die Materialfrage und die Steuerbarkeit betrifft.
Die russische Marine besitzt schon seit einigen Jahren einen Torpedo, der nach dem Superkavitationsprinzip funktioniert. "Dieser Torpedo hat eine abgeplattete Nase mit einer Kante, hinter der die Kavitationsblase entsteht", sagt Friesch. Zusätzlich werde durch die Umleitung von Abgasen die Kavitationsblase erweitert. Die "Schkwal" (Sturmböe) genannte Waffe ist allerdings nicht lenkbar, sondern schwimmt stur geradeaus.  
 
     Übertragen auf zivile Nutzung dürften beim jetzigen Stand der Technik einem einmal gestarteten Superkavitations-Schiff keine größeren Hindernisse in die Quere kommen. Abhilfe wäre denkbar durch an den Seiten aus der Blase herausragende Steuerflächen. Diese würden allerdings die Reibung wieder stark erhöhen.
Der russische Torpedo wird angetrieben von einem Raketentreibsatz; denn für die Superkavitation muss möglichst schnell eine Geschwindigkeit von über 180 km/h erreicht werden. Feststoffraketen, die Aluminium verbrennen und sich den benötigten Sauerstoff direkt aus dem Wasser holen, wären eine Alternative zu hoch explosiven Flüssigtreibstoffen.
Durch die extreme Beschleunigung würden Passagiere in die Sessel gepresst und wahrscheinlich auch ordentlich durchgeschüttelt. Zur Stabilisierung kämen zusätzliche Leitwerke in Frage, die dem Gefährt wahrscheinlich das Aussehen einer plattnasigen Rakete verleihen würden.   
 
     Entwickelte man außerdem sehr belastbare Materialien, besonders für die Spitze der Konstruktion, die ja als einziges Element mit dem Wasser in Berührung kommt, wären dem submarinen Geschwindigkeitsrausch Tür und Tor geöffnet.
Dass Friesch dennoch von keinem Unternehmen oder Institut weiß, das schon an der zivilen Umsetzung dieser Vision arbeitet, liegt wohl an den hohen Entwicklungs- und Energiekosten.
Auf der Website www.deepangel.com ist man der Vision schon näher: Dort findet sich ein komplettes Szenario der superkavitationsbetriebenen Unterwasserzukunft. Die Internet-Saga ist angesiedelt im Jahr 2041 und handelt von den Abenteuern an Bord eines gewaltigen, raumschiffähnlichen U-Boots, das im Auftrag der Vereinten Nationen gegen ein böses Imperium in den Weltmeeren kämpft. Die Macher der Seite halten das Prinzip sogar für so wegweisend, dass sie sich den Begriff "Supercav™" haben schützen lassen.
 
 

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