Hvordan slipper en ubåd af med udstødningsgas?
En læser undrer sig over, at der ikke trænger vand ind når udstødningsventilen åbner sig. Peter Madsen, ubåd- og rumraktsbygger giver her svaret.
Spørg Scientariet
Nu kan du også udfordre dine venner med ekspert-spørgsmål fra Scientariet i Ingeniørens Facebook-quiz "Så ka' du lære det!". Klik her for at deltage i quizzen og teste dine venner.
Dokumentation
Frederik Ebbekær spørger Scientariet:
"Jeg har tit undret mig over, hvordan en ubåd slipper af med sin udstødningsgas? Da vand må trænge ind når udstødningsventilen åbner sig."
Peter Madsen, blogger på ing.dk og kunstingeniør svarer:
Undervandsbåde er normalt indrettet omtrent som en moderne hybridbil. Hybridfremdrift har været normal praksis i ubåde fra ca. 1910 og frem til i dag. Undtagelsen er atomdrevne ubåde, som ligger uden
for spørgsmålet.
Frem til ca. 1943 var undervandsbåde bygget sådan, at man kun brugte dieselmotorerne på overfladen. Før båden dykkede stoppede man dieselerne og indkoblede elektromotorer.
Elektromotorerne fik strøm fra gigantiske batteribanker - der typisk udgjorde omkring 10 procent af fartøjets vægt. På denne måde skulle man bare have en skrog-udstødningsventil, som kunne lukkes, når udstødningsrøret skulle under overfladen. Tilbage på overfladen ville dieselmotorerne igen oplade akkumulatorerne og man var klar til et nyt dyk.
Så altså det hurtige svar er, at dieselmotoren er slukket, når båden er dykket. Men det passer kun frem til ca. 1943.
Energiindholdet i bly/svovlsyre-akkumulatorer er ret lavt - for fuld fart på elektromotorerne kunne man kun nå ca. 6 knob og kun holde den fart i ca. halvanden time. Skulle man være længere neddykket måtte farten reduceres til omkring 2 knob. Dette er forholdene i ubåde som den type VIIC båd U-96, der kendes fra alle tiders mest berømte ubådsfilm "Das Boot".
Afhængigheden af at dykke ud mindst en gang i døgnet var et stort taktisk problem. De fleste tyske ubåde, der gik tabt blev opsporet og sænket på overfladen af fly. Dybt under vandet var - og er - det
forholdsvis svært at finde en stille elektrisk drevet ubåd.
I slutningen af 1943 indførte tyskerne snorkler på deres ubåde og udvikler nye typer, som har op til 20 % af deres vægt som akkumulatorer. Ubådene er også strømlignede sammenlignet med
de gamle modeller. Hastigheder op til 14 knob er mulige - og i de kan holde 6 knob i flere timer. Som en svømmerdykkers snorkel er det bare et luftrør op til overfladen. Snorkelen udnytter desuden det princip, at dieselmotorer kan bygges sådan, at de kan udstøde under vandet i ned til nogle meters dybde. Med snorklen kunne man suge luft ned til motorer og mandskab - og operere i lang tid neddykket teoretisk set kun begrænset af mængden af proviant og brændstof.
Søværnets ubåde ef Narhvalen og Tumleren-klassen var nært beslægtet med disse tyske superubåde fra slutningen af 2. verdenskig. Med 30 % af vægten som blybatterier kan man nå ca. 18 knob neddykket. HDMS-Sælen kan ses på marinestation Holmen som museum. Man kan se udstødningsåbningerne som en stribe små huller lige under kanten af kommandotårnet.
Ubåden er verdens første rigtige 'stealth'-våben og selv i dag vil en snorkelubåd af f.eks. Tumleren-klassen være yderst ubehagelig at skulle forbi for en flådestyrke. Modsat en atomubåd som pine død skal have reaktorens kølevandspumper kørende kan dieselubåde blive helt stille - og dermed næsten umulige at opdage før det er for sent.
Snorkling er dog teknisk ret komplekst. Slår en bølge hen over snorklen lukker en ventil - eller ubåden fyldes med vand. Med lukket snorkel suger motorerne luft fra bådens indre - og ubådens besætning vil opleve undertryk i båden. Det er ret ubehageligt for ørerne. Man skal inden for sekunder have snorklen fri af vandet igen. Får man motorstop løber vandet retur ind gennem udstødningssystemet og oversvømmer motorens cylindre. Til sidst kommer det ud i båden gennem indsugningsventilerne. Det betyder mange timers arbejde for maskinbesætningen.
Det lidt mere grundige svar er altså, at det er virkelig også noget, der kan være svært og farligt at håndtere.
Søværnet har ikke ubåde mere. Mit kendskab til ubåde kommer fra bygningen af den civile "UC3 Nautilus" - hun er af typen med snorkel og har en stor dyr ventil til at holde vandmasserne ude af motoren, når der dykkes dybere end snorkelen kan nå op. Man kan derfor godt sige, jeg har haft problemet med udstød og ubåde tæt inde på livet.
Enkel metode gør stamceller til friske hjerneceller på 10 dage
Er mørkt stof en negativ tyngdekraft?





