Hvordan slipper en ubåd af med udstødningsgas?
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Hvordan slipper en ubåd af med udstødningsgas?

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:

Nautilus dykker ud fra snorkling nord for Flakfortet. Foto: Morten Olsen, Copenhagen Suborbitals. Illustration: Morten Olsen, Copenhagen Suborbitals.

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.

Dokumentation

Læs og stil spørgsmål til Scientariet

Spørg fagfolket

Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Ved at lede den ud i vandet, også i neddykket tilstand. Snorklen er en envejs luftledning.
Det kræver bl.a. at man har kontraventiler der virker. Disse vil ved et driftsstop sikre at vandet ikke render tilbage i ubåden. I "Das Boot" (hvor snorklen ikke er opfundet) har man visse problemer med slagger fra dielesolien på skrogventilerne, som skal slibes ofte. Mon ikke man også har haft en manuel back-up og været ekstra opmærksom i de første snorkel-ubåde?

Et sidespor: Peter Cremer, tysk Ubåds-es, beskriver at man i Walther-ubådene ledte reaktionsprodukterne bort gennem vandet, og på den måde maskerede skruestøjen, noget man også har udnyttet i moderne fartøjer.

/Poul (lænestolsadmiral, som har stor respekt for de folk der kan gå indelukket i et stålrør i ugevis)

  • 0
  • 0

Kockums i Sverige har lavet ubåde siden 20 år med Stirlingmotor som bruger komprimeret ilt fra tanke. På den måde kan ubåden være flere uger under vand.

http://www.kockums.se/produkter-tjanster/u...

Det er så godt, at US Navy har haft lejet en svensk Ubåd i 2 år for at finde ud af hvordan de kan opdage den ;-). Det vat oprindeligt et lejemål på et år, der så blev forlænget.

Tyskerne har også lavet en Ubåd der ingen indsugning har. Den bruger en Fuel cell som energikilde. Den laver el af ilt of brint. For begge disse systemer gælder dog, at de er noget mere komplekse end en diesel-motor.

  • 0
  • 0

Lothar-Günther Buchheim (forfatteren til "Das Boot") skriver i "Die Festung" bl. a. om mange af de problemer der var med snorkel ubåde.
Hvis man trænger til at få genopfrisket sit tyske er her en rigtig god lejlighed. (1400 sider, ikke oversat til dansk).
God læselyst
arne

  • 0
  • 0

De første U-båd var Damp drevet! hvilket giver et noget større problem :-)

http://en.wikipedia.org/wiki/British_K_cla...

Ligge mærk til at denne design er fra 1913 !
Om end IKKE lige frem noget sucess...
"K_class" endt med at være lige med et øge navn "Kalamity class" (katastrofe klasse)

IMHO er det utrolige at det kunne lade sig gøre at slukke ilden og klappe skorsten ned hurtigt.

"Dive time was around 5 minutes, with the record being 3 minutes 25 seconds which was claimed by K8. The leisurely time allowed the captain the luxury of being able to walk around the superstructure to ensure that the funnels were securely folded."

  • 0
  • 0

Der har været lavet mange lokomotiver som fik fyldt en isoleret beholder med damp og varmt vand fra en stationør kedel og så kunne futte rundt et par timer uden at sætte ild i noget.
En ubåd er omgivet af koldt kølevand så man kan opretholde et vacuum der vil fremad og derfor er spørgsmålet er om det har været prøvet?
Og hvorfor ikke?

  • 0
  • 0

Nej, det passer ikke. De første ubåde blev drevet frem ved muskelkraft. The Turtle var en enmands ubåd fra 1776. Der Brandtaucher, var en tysk ubåd fra 1851 der blev drevet frem af 3 mand (båden skulle i øvrigt have været indsat i 3 årskrigen mod pontonbroerne ved Sønderborg, men den sank under prøvedykning i Kiels havn. CSS Hunley (sydstats ubåd 1863/64) blev drevet frem af 7 mand og var faktisk den første udåd der fuldførte sin primære opgave, at sænke nordstaternes skib "Housatonic" under den amerikanske borgerkrig, men sank efter opgaven var fuldført. De havde sikkert alle problemer med de menneskelige udstødningsgasser.

  • 0
  • 0

Man kan også som i de svenske ubåde af Näcken klassen udlede udstødningsgasserne gennem snorkelmasten. Her er snorkelmasten udformet som et dobbelt rør sat sammen af et luft- og et udstødningsrør. Derved undgår man udfordringen med et stort vandmodtryk i udstødsledningen under opstart af dieselmotorerne, hvilket er et problem, hvis motorerne er turboladet.
I ubådene af Narhvalen- og Tumleren-klassen var udstødsledningen vandfyldt fra tårnet og ned til skrogventilen, når ubåden var neddykket, hvorfor man var nødt til at bruge motorerne til at "trykke" ca. 3 m vandsøjle ud under opstart.
Som du skriver er der problemer med slaggedannelse på udstødsskrogventilen, den skal derfor under drift slibes med jævne mellemrum for at kunne lukke tæt igen ved stop.
(Jeg har sejlet med de tre nævnte ubådstyper igennem 7 år, indtil kort tid før afskaffelsen :-()

  • 0
  • 0

Peder Holm,

Du skriver:

"I ubådene af Narhvalen- og Tumleren-klassen var udstødsledningen vandfyldt fra tårnet og ned til skrogventilen, når ubåden var neddykket, hvorfor man var nødt til at bruge motorerne til at "trykke" ca. 3 m vandsøjle ud under opstart."

Er det nødvendigt ? På Nautilus vandfyldes udstødssystemet også - men ved opstart af diesel uden at dykke ud bringes udstødsåbningerne op lige over vandet - og systemet drænes for vand ned i ubåden. Det er ret få liter. Det ændrer ikke opdriften - da det vand der kommer ind suger luft ind i rørsystemet så bådens opdrift er uforandert. Herefter kan opstates mod tørt udstødssystem. Udstødsportene findes nederst på snorklen.

Det virker udemærket.

Peter Madsen

  • 0
  • 0

lidt mere spøg, under ww2, bekæmpede man ubåde, ved at hælde grøn maling på vandet, når båden dykkkede ud, og man hævede periskopet, klæbede malingen til glasset , -så man troede, at båden stadig var under vand, og så der blev fyldt mere luft i tamkene.Når u-båden så var oppe i 1000 fod, blev den skudt ned med antiluftskyts.

  • 0
  • 0

Hvis formålet med at sejle dieseldrevet ubåd "kun" er at sejle i periskopdybde, er det udmærket at anvende et enkelt udstødssystem, som virker i roligt vejr mm.
En militær ubåd har mange andre hensyn at tage, og skal aldrig ses. Den skal kunne virke i "godt ubådsvejr"= halvskidt, for at periskop og andre master ikke så nemt bliver set. Røggassen med damp og vand må ikke komme brusende op som en geyser, men skal helst helt udvaskes og spredes i vandet. Derfor den særlige udformning med finne med lang spalte til udstødsgassen i tårnet på Narhvalen- klassen. Sporingsfly kan sniffe røggas timevis efter en udledning af udstødsgas, og er der ingen overfladeskibe, der har afgivet det,så er det jo en ubåd.
Ved mange operationer må en ladeperiode ikke overskride 10- 15 min . Dieselmotorerne er derfor startet i samme sekund snorklen er ude af vandet og drænet, og generatorerne er indkoblet med fuld ydelse få sek efter.
Ubådsmotorer er generelt ikke med turboladere, da turboen ikke fungerer ret godt ved modtryk. Derfor bruges Rootes- blæsere (kompressor), og særlig timing af ventilerne.
Peder Holm har delvis ret i at skrog og klap-ventilerne skal slibes, men det sker efter lukning af ventilerne/ stop. Under drift kan de ikke slibes, men de skal bevæges for at få slagge-/soddannelsen og opvarmning af ventilsædet så ensartet som muligt.Desuden kan skrogventilspindlen bøje og tilsodes ved uensartet opvarmning, og lukning vanskeliggøres.
Iøvrigt lavede 2 kollegaer og jeg de første lærebøger og systembeskrivelser til Narhvalen- kl, under bygning af båden. Derefter sejlede jeg med den i 3 år, og senere 5 år i Delfinen-kl.

  • 0
  • 0

Peter Madsen

Det er ingenlunde nødvendigt. Som jeg skrev, så har jeg også sejlet Näcken ubåd (hed i to år Kronborg under dansk flag). I den type kan man lænse udstødningsmasten med en lænsepumpe. Før opstart startes lænsepumpen, så den suger fra udstødningsmasten til sø - så snart masten sættes, lænses den tom og dieselmotorerne kan startes umiddelbart efter. Det lyder som om, at det du har lavet på Nautilus minder meget om dette system.

Peder Holm

  • 0
  • 0

Første u-båd der blev brugt i krig (Amerikas borgerkrig 1800 tallet) var enmands og fremdrevet af muskelkraft. Han kunne sætte minen fast, da skibet have kobberplader på som beskyttelse. han flygtede tilbage uden at gøre skade.Den kunne dykke ned til 5m og havde en slange til overfladen til luft.

  • 0
  • 0

Ville det ikke være muligt at tryksætte buffertank med kompressor, hvor der var nok luft til at drive maskinen, når snorklen fanger vand i bølger? Samtidig kunne denne tank fungere som vandudskiller, samt bruges i stedet for kompressor/turbo.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten