2012. január 15., vasárnap

Tengeralattjárók I.

Tengeralattjárók


A tengeralattjáró tartós víz alatti tevékenységre alkalmas hajó, amelyet elsősorban katonai feladatokra alkalmaznak. Léteznek kutatási és mentési feladatokra épített tengeralattjárók is. Jelentős számban az 1900-as évek elején jelent meg.

Története [szerkesztés]


A II. világháborús német U–995 tengeralattjáró (VII-es típus)
Hosszas kísérletezések, tervezések után a 19. század végére megszületett egy vadonatúj fegyvernem, a tengeralattjáró. Ezzel a tengeri hadviselésben a felszínről fokozatosan a felszín alá is kiterjedt a küzdelem. Az 1890–1900 között a tengeralattjárók két fő csoportját alakították ki, a tengeralattjáró naszádot (Unterseeboote), amelyet célpontvédelmi és kikötővédelmi feladatokra alkalmaztak és csak rövid utakra használhattak, valamint tengerbe merülő hajó (Tauchboote), amely már külső hajótesttel is rendelkezett és hosszú óceáni utakra is alkalmas volt. Ez utóbbi a felszínen hajózott és csak a támadás idejére merült le.
Ekkor még 100–300 tonnás hajók épültek, merülési mélységük 40 m körül mozgott, meghajtásukat gőzgép, vagy más vegyes tüzelésű erőgép biztosította. 1914-re kialakult az egységes tengeralattjáró-naszád fogalma (Unterseeboote, vagy Uboot). A tengeralattjárókat a felszínen petróleum- vagy benzinmotorok hajtották, a víz alatt pedigakkumulátorokról táplált elektromos motorok. Legfontosabb fegyvere a 450 mm-es torpedó lett, ágyút csak ritkán, és akkor is csak kiegészítő fegyverzetként vittek magukkal. Az első világháború folyamán a tengeralattjárók súlyos veszteségeket okoztak, elsősorban a kereskedelmi hajózásban. 1917–1939 között új torpedókat kísérleteztek ki, de a technikai nehézségeken csak részben tudtak úrrá lenni. A tengeralattjárók építésében elterjedt a hegesztési technológia. Eltűntek a szögletes formák és lépcsőzetes tornyok. Visszatértek a konzervatív szemlélethez és a tengeralattjárót csak sokoldalú kisegítő szerepkör betöltésére tartották alkalmasnak, aminek sok altípusát alakítottak ki, anélkül, hogy bármelyikkel átütő sikert értek volna el. A fejlesztések során kialakították a repülőgép-hordozó, a desszantszállító, a partvédelmi, a nyílt tengeri, a víz alatti cirkáló és a szállító típusú tengeralattjárókat. Az 1930-as években az ívhegesztés lehetővé tette a hengeres nyomásálló testtől való eltérést, növekedhetett a szilárdság és a teljesítmény. Az 1940-es évek elején megjelent azellipszis keresztmetszetű test, majd az osztott és 2 ellipszoid szekrényes test. 1944 tavaszára a Schnorchel-levegőcső megoldotta a víz alatti hajózást a főmotorokkal 5–6 m mélységig.

Regulus–II robotrepülőgép a USS Growler tengeralattjárón
A tengeralattjáró elleni harcban megjelent a radar, a szonár, a rakétafegyverek és a reaktívvízibombák. A háború folyamán az erősödő légi tevékenység arra kényszerítette a németeket, hogy a fedélzetre 2–4 csövű 20, majd 37 mm-es gépágyúkat telepítsenek. A távolharc követelményeinek megfelelően a 88 mm-es löveget 105–120 mm-re növelték. A torpedóknál az elektromos és turbinás meghajtást használták.
A legjelentősebb minőségi változás 1945–1954 között zajlott le. Kevesebb tengeralattjáró készült, de növekedtek a méretek. Újra többféle különleges típus jelent meg. Helikoptert, mini tengeralattjárót, partraszállító csónakokat, rakétákat, robotrepülőgépeket helyeztek el a fedélzeti hangárban. Alkalmaztak vízvédett lövegeket, majd később teljesen elhagyták ezeket. Készült üzemanyag-szállító, aknatelepítő, rádió- és lokátor-relé, ellátó, anyagraktár és javító-tengeralattjárók, vízkiszorításuk az 1945-ös 1200 t-ról 2300 t-ra növekedett. A Szovjetunió hatalmas dízel-elektromos tengeralattjáró-flottát kezdett el kiépíteni, amely a flottája gerincét képezte. 1954-től megjelent a nukleáris meghajtás, amelyre először azEgyesült Államok kezdett el fokozatosan átállni (és mára már nincs is hagyományos meghajtású tengeralattjárója). A vízkiszorítás az 1950-es években már elérte 3300 t-t. A fejlődés újabb állomása volt az áramvonalas csepp-forma megjelenése 1959-től, amikor már a víz alatti haladás gyorsabb lett, mint a felszíni. A méretnövekedés tovább folytatódik. Alapvetően háromféle nukleáris meghajtású típusa készül a flottáknak.

Típusai [szerkesztés]

Vadász-tengeralattjáró [szerkesztés]


A HMS Astute a hajógyári sólyán
Az 1950-es években a katonai szakértők úgy vélték, hogy lejárt a dízel-elektromos tengeralattjárók kora. Még a kisebb államok haditengerészete is az atommeghajtású tengeralattjárók rendszeresítése mellett döntött, de idővel belátták, hogy túl drága a beszerzése és az üzemeltetése. Mára sokkal kiforrottabb és kifinomultabb formában még mindig rendszerben maradtak a hagyományos vadász-tengeralattjárók is. Az USA haditengerészetén kívül minden tengeralattjárókkal rendelkező tengerészetnél üzemel, kizárólagosan, vagy vegyesen a nukleáris meghajtásúakkal. A hagyományos tengeralattjáróknak három fő változata van jelenleg, plusz a nukleáris meghajtású vadász-tengeralattjárók.
  • Parti őrszolgálatot ellátó vadász-tengeralattjárók. Ezek kisméretűek 400–600 t vízkiszorítással, csekély fegyverzettel és erősen korlátozott hatótávolsággal, kevés műszerezettséggel. Például az olasz Toti-osztály, német Type 205/206-osztály
  • Közepes hatótávolságú vadász-tengeralattjárók. 900–1300 t vízkiszorítással, előbbinél nagyobb fegyverzeti terhelhetőséggel, de még mindig korlátozott hatótávolsággal és műszerezettséggel. Például német Type 209-osztály, jugoszláv Sava-osztály, a svéd Nacken-osztály és Sjöormen-osztály.
  • Nagy hatótávolságú vadász-tengeralattjárók. A jelenlegi típusok többsége ide tartozik. 1600–3700 t közötti vízkiszorítással. Ilyen például a japán Uzushio és Yuushio-osztályok, a brit Type 2400 és a holland Walrus-osztályok, a szovjet Foxtrot és Tango-osztályok.
  • Nukleáris meghajtású vadász-tengeralattjárók. Gyakorlatilag korlátlan hatótávolsággal rendelkeznek. Az 1954-es megjelenésük óta a nagyobb államok haditengerészeteiben alkalmazott jelentős erőt képviselő fegyverrendszer. Jelenleg az Egyesült Államok, Oroszország, Nagy-Britannia, Franciaország és Kína üzemeltet ilyen tengeralattjárókat. Vízkiszorításuk 2500–9000 t.

Hadászati ballisztikusrakéta-hordozó tengeralattjárók [szerkesztés]


A USS George Washington ballisztikusrakéta-hordozó tengeralattjáró
1955-ben a Szovjetunió a hagyományos meghajtású Zulu-osztályú tengeralattjárót átalakította: a torony hátsó részébe két indítócsövet helyeztek el, ezzel megkezdődött a ballisztikus rakéta-hordozó tengeralattjárók építése. Mára már valamennyi ilyen típusú tengeralattjáró kizárólag nukleáris meghajtású. Fedélzetükön 16–20–24 db rakétát hordoznak, mindegyik rakéta akár több nukleáris töltetet képes célba juttatni, töltetenként különböző városokra, ez a nyilvánvaló erőkoncentráció hatalmas fenyegetést jelent. A tengeralattjárók a víz alól indíthatják rakétáikat, felderítésük és ellenőrzésük igen nehéz, ezért a szinte tökéletes fegyverrendszer megvalósulásai. Jelenleg (2007-ig) az USA, Oroszország, Nagy-Britannia, Franciaország és Kína üzemeltet ilyen típusú tengeralattjárókat. Vízkiszorításuk: 2 850-25 000 t (alámerülve).

Harcászati robotrepülőgép-hordozó-tengeralattjárók [szerkesztés]


Egy Antyej-osztályú orosz robotrepülőgép-hordozó tengeralattjáró

Egy Juliet-osztályú orosz tengeralattjáró Peenemündeben
Néha nevezik tengerészeti hadműveleti rakétahordozó-tengeralattjárónak, vagy szárnyasrakéta-hordozó tengeralattjárónak is, de mindkettő helytelen. Ugyanis a robotrepülőgépek, amiket hordoznak és be is vethetnek, gázturbinával működnek, míg a rakéta magával viszi a tüzelőanyagát és a környező levegőtől függetlenül működik.
A robotrepülőgépek és az ezeket hordozó tengeralattjárók fejlesztése 35 évre nyúlik vissza. Az amerikaiak az 1950-es években készítettek néhány kifejezetten erre a célra szolgáló tengeralattjárót a saját fejlesztésű Regulus I, majd a Regulus II jelzésű robotrepülőgépek kiszolgálására, de a programot törölték. 1974-ben újra elővették az ötletet, de már a fejlettebb Tomahawk rendszerrel. Ezt a Los Angeles-osztályú vadász-tengeralattjáróra telepítették és a szabványos 533 mm-es torpedóvetőből konténerrel együtt indíthatták. A korszerűsített Los Angeles-osztály újabb egységeinél már a külső ballaszttartályokba építettek külön indítóállásokat, hogy ne a torpedók rovására kelljen szállítani a robotrepülőgépeket. Ezzel a megoldással kiküszöbölték egy külön osztály építésének költségét és egy többcélú és nagyon hatásos osztályhoz és rendszerhez jutottak. Az oroszok teljesen más úton indultak el. Az eleinte igen testes és nagyméretű robotrepülőgépeiket külön erre a célra tervezett dízel-elektromos tengeralattjárókra telepítették, hasonlóan, mint a ballisztikus rakétákat. A kezdetben csak a felszínről indítható robotrepülőgépeket mára már a felszín alól biztonságosan indítható változatokra cserélték és a hordozó tengeralattjárók is igen sokat fejlődtek, mára már nukleáris meghajtásúak. Az oroszoknál ezen tengeralattjárók legfőbb célpontjai a repülőgép-hordozó kötelékek – bármi áron el kellett volna süllyeszteni a hordozókat és a kíséretüket pusztítani. Vízkiszorításuk 3000–14 000 t.

Különleges tengeralattjárók [szerkesztés]


Az Egyesült Államok haditengerészetének DSRV-típusú mentő-tengeralattjárója
Igen sokféle különleges tengeralattjárót lehetne megemlíteni, de különösen két típus van, ami külön szót érdemel. Általában ezeket a tengeralattjárókat kiöregedő vadász-, vagy rakétahordozó-tengeralattjárókból alakítják át. Az első a DSRV és a hordozó tengeralattjárója. A hordozó tengeralattjáró az amerikaiaknál és az oroszoknál is átalakított vadász-tengeralattjáró. A DSRV (Deep Submergence Recovery Vessel) mély merülésű mentő-tengeralattjáró feladata a sérült tengeralattjáróhoz jutni, rácsatlakozni, és a személyzetet kimenteni. Az amerikaiak DSRV-je egy merüléssel 24 főt tud kimenteni és bármilyen menekülő kijáratra rá tud csatlakozni. Az oroszok is készítettek ilyen eszközt, de üzemeltetési problémái lehetnek, mivel a Kurszk katasztrófájánál meg sem próbálták bevetni. Ilyen eszközöknek igen nagy nyomást kell kibírni, nagyobbat, mint a menteni kívánt tengeralattjárók szolgálati merülése, különleges kialakításúak és igen drága a fenntartási és előállítási költségük. A második az SDV és hordozó tengeralattjárója, ami általában szintén kivonás előtt álló átalakított tengeralattjáró, főként ballisztikus rakétahordozó. Az SDV (Swimmer Delivery Vechile) úszókat célba juttató törpe-tengeralattjáró. Kisméretű, amelyet a hordozó tengeralattjáró a célkörzetbe szállít. Az SDV-t felderítő és szabotőr kommandó partközelbe juttatására használják, a kommandósok az utolsó szakaszt úszva teszik meg. Észak-Korea használ nagy mennyiségben ilyen törpe-tengeralattjárókat déli szomszédja ellen, többnyire sikertelenül.

Otto-motor



Otto-motor

Az Otto-motor az első megvalósított négyütemű belsőégésű motor, amelyet Nikolaus August Ottokészített 1876-ban. Világviszonylatban ez a belsőégésű motor terjedt el leginkább és üzemanyaga, abenzin miatt hívják sokkal inkább benzinmotornak.

Az Otto-motor működése [szerkesztés]

Az első ütem: a szívás
A lefelé haladó dugattyú maga után szívja a porlasztóból a benzin-levegő keveréket. A porlasztó által elporlasztott üzemanyaghoz megfelelő mennyiségű levegőt keverve, a kész elegy a szívócsövön keresztül áramlik a henger belsejébe.
Amikor a dugattyú az alsó helyzetbe ér, a dugattyú fölötti hengertér teljesen feltöltődik a benzin-levegő keverékkel. A dugattyú a legfelső helyzetről (felső holtpont) a legalsó helyzetre (alsó holtpont) való mozgásakor a forgattyús tengely fél fordulattal elfordult. Ettől a pillanattól kezdődik a második ütem.
A második ütem: a sűrítés
A vezérműtengely által vezérelt szívószelep elzárja a szívócső furatát. A forgattyús tengely további forgása következtében a dugattyú lentről felfelé halad.
Az előző ütemben beszívott benzin-levegő keverék nem tud kiáramlani a hengerből (a kipufogószelep szintén zárva van). A dugattyú tehát a fölötte lévő keveréket erősen összenyomja (összesűríti). Attól a pillanattól kezdve, hogy a dugattyú ismét a legfelső helyzetbe kerül, kezdődik a harmadik ütem.
A harmadik ütem: robbanás
Amikor a dugattyú a legfelső helyzetet eléri, a gyújtógyertya elektródái között villamos szikra ugrik át. Ez a szikra meggyújtja az égéstérben összesűrített benzin-levegő keveréket, ami robbanásszerűen elég.
A terjeszkedő gázok óriási nyomása a dugattyút fentről lefelé löki. A dugattyú a hajtórúdon keresztül fél fordulattal elfordítja a forgattyútengelyt, amely fél fordulat gyakorlatilag a motor hasznos munkája. (A további fordulatok csak a működés járulékos veszteségeként foghatók fel). A robbanás nyomán keletkező égésterméket el kell távolítani a hengerből. Ez már a negyedik ütem alatt zajlik le.
A negyedik ütem: a kipufogás
A dugattyú a legalsó helyzetből – ahová az előző ütemben került – ismét felfelé halad. Ekkor viszont nyitva van a kipufogószelep, és a dugattyú kitolja maga előtt a kipufogócsőbe az égésterméket.
Miután a dugattyú ismét a legfelső helyzetbe kerül, záródik a kipufogószelep, nyílik a szívószelep, és az egész folyamat kezdődik elölről. A folyamat termodinamikai modellje az Otto-ciklus vagy Otto-körfolyamat.

Megvalósított motorok [szerkesztés]

A vázolt eredeti Otto-körfolyamat csak a korai, lassújárású motoroknál volt jellemző. Hamar rájöttek arra, hogy nagyobb fordulatszámnál (100 fordulat/perc felett) a dugattyú mozgása egyedül nem tudja elég gyorsan megfordítani a gáz áramlását, amikor a szívószelepek kinyitnak. Ezért a korszerű motoroknál a dugattyú felső holtpontja közelében a szívó- és kipufogószelepek egymásba nyitnak kissé. A kipufogószelepen kiáramló gázok magukkal ragadják a szívószelepen keresztül a beáramló üzemanyag-levegő keveréket és így javítják a szívást. Természetesen a távozó füstgázokkal együtt egy kevés friss keverék is távozik, ami rontja a motor hatásfokát. Versenymotoroknál ezzel a kis kiáramló hideg keverékkel a szelepeket hűtik. A kipufogószelepeket is kb. húsz fokkal az alsó holtpont elérése előtt már kezdik nyitni, hogy az égéstermékeknek elég idejük legyen távozni. A korszerű motoroknál a gyújtás sem a felső holtpontban történik, hanem a motor fordulatszámától, és leggyakrabban a szívócsőben uralkodó nyomástól függően előgyújtást alkalmaznak.
A szelepek mozgatását általában bütykökkel ellátott vezérműtengely, más néven bütyköstengely végzi. A szelep zárását és zárva tartását erős acélrugóval oldják meg (konstrukciótól függően tekercsrugó vagy hajtűrugó). Mivel mind a kipufogószelep, mind a szívószelep egy négyütemű ciklus alatt (vagyis két motorfordulat alatt) egyszer kell, hogy nyisson, a vezértengely fordulatszáma a motor fordulatszámának pontosan fele kell legyen. Ebben a konstrukcióban a motor fordulatszámát a szelep zárási sebessége határolja be. A zárási sebességét pedig a szelep és a hozzá tartozó mechanizmus (szelephimba, rúd stb.) tömege ill. a rugó keménysége határozza meg. Minél kisebb a tömeg és minél keményebb a rugó, annál gyorsabban zár a szelep, azonban a túl erős rugó a kopást növeli. Újabb nagyfordulatszámú konstrukciókban (például versenyautókban, motorkerékpárokban) légrugózású szelepet, illetve kényszerzárású szelepet használnak. Ez utóbbinál a szelep zárásának folyamata pontosan megtervezhető. A kényszerzárású szelepek abban különböznek a hagyományos zárásúaktól, hogy itt a zárást nem rugó, hanem egy másik bütyök végzi, ennek köszönhető a pontosabb működés.
Összefoglalásként megállapítható, hogy a tényleges tervezési paraméterek meghatározása csak kompromisszum eredménye lehet.

Olajozás [szerkesztés]

Szóró olajozás [szerkesztés]

Főleg a régebbi típusú négyütemű motoroknál találunk ilyet. Legelterjedtebb az a megoldás, amikor a szivattyú egy kis olajat szállít a forgattyúsházba. Forgás közben a hajtókar felszórja az olajat a hengerfalra és a szétszórt olajköd keni a motor többi alkatrészét. A vezérműlánc is segít, hogy a szelepek megfelelő kenést kapjanak. Egyes helyekre furatokon jut el az olaj. Ez az olajozási mód kedvezőbb abból a szempontból, hogy mindig friss olajat kap a motor, de hátránya, hogy nem nagy nyomással kerül az egyes helyekre, és a hűtés nagyon kicsi. Az olajtartályból csak egy cső vezet a motorba.

Cirkuláris nyomóolajozás [szerkesztés]

Két csővezeték vezet a tartálytól a forgattyúsházig. Az olajat az olajszivattyú tartja keringésben. A szivattyú mindig újabb és újabb olajmennyiséget szállít, és az olajat nyomással kényszeríti a furatokon keresztül a kenésre váró helyekre. Mivel az olaj állandóan kering, mindig új olaj érkezik, a régi használt olaj a csapágyakból kifolyik, és a forgó hajtórúd felhordja a hengerfalra. A hengerfal tehát mindigszóróolajozást kap és a dugattyún lévő legalsó olajlehúzó gyűrű a felesleges olajat lehúzza a henger faláról. A visszacsepegő olajat a forgattyús tengely szétveri, és a forgattyúsházban lévő olajköd keni a motor kisebb alkatrészeit és végül az olaj visszakerül a forgattyúsházba.
Ez az olajozás kétféle kivitelben készül:
  • nedves karteres olajozás
    • Az olajat a forgattyúsházban tároljuk, ilyenkor egy szivattyú is elég, mert a visszafolyó olaj mindig összegyűl a kartertér alján, és azt a szivattyú újból átnyomja a furaton a kenésre kerülő helyekre. Ilyenkor a forgattyúsházban tároljuk az olajat.
  • száraz karteres olajozás
    • Ennél a megoldásnál az olajat külön tartályban tároljuk, és két csővezeték vezet a tartálytól a forgattyúsházig. ilyen esetben két olajszivattyút építenek be, az egyik az olajat a szükséges helyekre nyomja, a másik mindig visszanyomja a forgattyúsház aljáról az olajtartályba. Két szivattyús megoldás esetében nem kell nagyra méretezni a karterteret.

Vezérlés [szerkesztés]

Felépítése szerint három típust különböztetünk meg:
  • Alulvezérelt oldalszelepelt S.V. (Standing Valve = Álló szelepes)
A bütyköstengely alul van, a szelepek a hengerhez viszonyítva oldalt. Építés szempontjától ez a legkedvezőbb, de nagy hátránya, hogy az égéstér nagyobb része nem a henger (dugattyú) felett van, hanem a szelepek felett. A kedvezőtlen égéstér miatt manapság már nem, vagy csak igen ritkán készítik.
  • Alulvezérelt felülszelepelt O.H.V (Overhead Valve = hengerfej feletti szelep)
A bütykös tengely alul van, de a szelepeket a legkedvezőbb égéstér kialakítás miatt felül helyezik el. Felülszelepelt motor esetében a teljesítmény a S.V.-hez képest nagyobb. A szelepek mozgatása az alul lévő bütyköstengely által himba segítségével történik. A bütyök felnyomja a tolórudat, a himba egyik felét, a másik fele lenyomja a szelepet és a szelep kinyit. Ha a bütyök elfordul a rugó a szelepet visszahúzza. Ez a kialakítás helykihasználás szempontjából ugyan jobb, de a vezérlés többlet súlya miatt (a tolórudak és himbák tetemes súlytöbbletet, az egész vezérlés súlyának 15%-át is jelenthetik) nagyobb a teljesítményveszteség, azaz kevésbé hatékony.
  • Felülvezérelt felülszelepelt O.H.C (Overhead Camshaft = felülfekvő vezérműtengely)
Felül helyezkedik el a szelep és a bütyköstengely is. Ez a legpontosabb és legelterjedtebb megoldás is. A bütyköstengely hajtása a forgattyús tengelyről függőleges tengellyel (királytengely) vagy vezérműlánccal, fogasszíjjal készül. Vezérműtengelyek száma szerint lehet:
    • -egy vezérműtengelyes S.O.H.C ( Single Overhead Camshaft = hengerfej feletti vezérműtengely)
Itt a vezérműtengely a hengerfejben helyezkedik el, így a motor nyomatékának nem kell egy tolórúd többletsúlyát is "legyőznie". Egy ilyen vezérlésnél a vezérműtengely bütykei vagy közvetlenül, vagy egy himbán keresztül működtetik a szelepeket. A legtöbb SOHC blokk hengerenként kétszelepes, de vannak gyártók akik készítenek hengerenként négyszelepes SOHC blokkokat is. Fontos belegondolni, hogy az SOHC blokkok hengerfejenként rendelkeznek egy vezérműtengellyel, így egy V8-as SOHC blokknak például két vezérműtengelye van!
    • -két vezérműtengelyes D.O.H.C ( Double Overhead Camshaft = dupla hengerfej feletti vezérműtengely)
A DOHC kialakítás a hengerenként négyszelepes elrendezés előnyeit használja ki. Viszont van hátránya is: előállítási költségek (több alkatrész, nagyobb ár), a rosszabb helykihasználás (a több tengelynek és szelepnek több hely is kell), és a szervizelés (kétszer annyi szelepet kell beállítani).

A hagyományos Otto-motor szerkezeti elemei [szerkesztés]

  • Henger
  • Dugattyú
  • Forgattyús mechanizmus:
    • Csapszeg
    • Hajtórúd
    • Forgattyús tengely
    • Lendítőkerék
  • Szelepvezérlés
    • Vezértengely (bütykös tengely)
    • Szelepek
  • Gyújtás rendszere
    • Gyújtógyertya
    • Elektromos szikrát előállító szerkezet
  • Porlasztó, karburátor vagy üzemanyag befecskendező szerkezet

A motorok felosztása [szerkesztés]

A motor egy- vagy többhengeres. Ma csak az egészen kis teljesítményű motorok készülnek egy hengerrel.
A többhengeres motorok hengerei igen változatos elrendezésűek lehetnek:
  • Soros – a hengerek egy egyenes mentén, párhuzamosan, egy irányban dolgoznak. A legtöbb motor ilyen, főleg a kis lökettérfogatúak.
  • Boxer – a hengerek egy egyenes mentén, párhuzamosan, egymással szembe dolgoznak. A legismertebb gyártó a Porsche és a Subaru, motorkerékpároknál a BMW.
  • V – a hengerek két szöget bezáró egyenes mentén, soronként párhuzamosan és egy irányban dolgoznak, két-két dugattyú kapcsolódik egy hajtókarcsaphoz. Általában nagyobb lökettérfogattal rendelkező motorokra jellemző.
  • Kiforgatott – ránézésre soros vagy V motor /hengerszögtől függ, hogy egy vagy két hengerfejet alkalmaznak/, de az egymással szemben lévő dugattyúk külön hajtókarcsapokra dolgoznak, lényegében a Boxer motor is ez.
  • H – lényegében 2 különálló motor fektetve,egymáshoz képest 180 fokosan elforgatva,összehangolva. Csak a váltó köti össze a motorokat. Mindkét motornak saját főtengelye,és vezérműtengelye van. Régebben, a Formula–1-ben alkalmazták, amíg nem szabták meg a hengerek V-alakban való elrendezését.
  • W – 2 db V-motor, egymás mögött elhelyezve. 12 vagy 16 hengeres kocsikban alkalmazzák; például a Volkswagen konszernnél. Valamint folynak kísérletek egy főtengelyes, 3 sorban elhelyezett dugattyús motorral is.
  • Wankel – bolygódugattyús motornak is hívják. A dugattyúk háromszög alakúak, az élük íves. A henger (köpeny) formája úgy néz ki, mint egy nulla, ebben egy excenter tengely segítségével bolyong a dugattyú. A dugattyú három csúcsa mindig érintkezik a dugattyú falával, a köpennyel, hiszen ez zárja el a különböző ütemeket egymástól.

Akkumulátor

Az akkumulátor energiatároló berendezés, amely töltéskor a bevezetett villamos energiátvegyi energiává alakítja át, vegyi energia formájában huzamosabb ideig tárolni tudja, majd kisütéskor villamos energiává alakítja vissza. Az akkumulátor közvetlenül csakegyenfeszültség tárolására, szolgáltatására alkalmas.
Az akkumulátorra fogyasztót kapcsolva (kisütés) az akkumulátor úgy működik, mint egygalvánelem; a töltésszétválasztó folyamat közben elektródáinak anyaga átalakul. Amikor ez a folyamat teljesen végbement, az akkumulátor kisütött állapotba kerül, a kezdeti feszültségértéke lecsökken.
A töltés során a kapcsaira adott feszültség hatására töltőáram alakul ki (ilyenkor az akkumulátor mint fogyasztó, energiát vesz fel), melynek hatására az előbbi vegyi folyamat fordított irányban megy végbe, és az elektródák anyaga eredeti állapotba kerül vissza. A folyamat végén az akkumulátor feltöltődött, és ismét képes energiát szolgáltatni.
Az akkumulátor kapocsfeszültsége a kisütés során folyamatosan csökken, a töltés során folyamatosan nő. Ha kisütés közben kapocsfeszültsége a – típusától függő – érték alá esik, az akkumulátor kisült, a kisütést be kell fejezni, mert a további terhelés az akkumulátor károsodását okozhatja. A töltést szintén be kell fejezni, amikor a kapocsfeszültség a töltésre megadott értéket eléri. A túltöltés ugyanúgy tönkreteheti az akkumulátort, mint a megengedettnél nagyobb kisütés.

Üzemállapotai [szerkesztés]

Akkumulátor üzemállapotai
Cellavizsgáló műszer akkumulátorokhoz
Az akkumulátor felfogható egy UT telepfeszültségként, és egy soros Rb belső ellenállásként. Az akkumulátor kapcsain megjelenő potenciálkülönbség az Uk kapocsfeszültség. Fogyasztó rákapcsolásakor egy RT terhelőellenállás terheli, és ekkor egy I áram folyik. Az akkumulátor töltés-kisütés közben veszit jóságából, ami a belső ellenállás értékének növekedésében nyilvánul meg. Az akkumulátor szakszerűtlen használata ezt a folyamatot gyorsítja.

Üresjárat [szerkesztés]

Üresjáratban az RT terhelőellenállás értéke végtelen nagy, áram nem folyik, és az Uk = UT. Tulajdonképpen a kapocsfeszültség megyegyezik a telepfeszültséggel.
Egy akkumulátor jóságáról nem lehet meggyőződni terheletlenül mérve. Korábban úgynevezett „cellavizsgálót” használtak erre a célra. A cellavizsgálóval egy mesterséges terheléssel helyettesítve az UT terhelőellenállást következtetni lehetett az Rb belső ellenállás nagyságára.

Rövidrezárás [szerkesztés]

Rövidrezárás esetén az RT terhelőellenállás értéke ≈ 0, az Uk kapocsfeszültség ≈ 0. Az UTtelepfeszültség nagyon nagy áramot hajt keresztül az Rb belső ellenálláson, mely hővé alakulva az akkumulátor tönkremenetelét okozza.

Üzemi állapot [szerkesztés]

Normál üzemi állapotban az RT terhelőellenállás terheli az akkumulátort. A körben áram folyik, melynek nagysága I = UT / (RT + Rb). Ekkor az Rb belső ellenálláson U = Rb×I nagyságú feszültségesés lép fel, minek következtében az Uk = UT - (Rb × I) lesz.
Ez különösen nagy problémát okozhat nagy belső ellenállással rendelkező akkumulátorok esetén, ha nagy értékű fogyasztóval terhelik (pl. autó önindító). Ekkor a nagy áramfelvétel miatt a belső ellenálláson fellépő feszültségesés nagy lesz, minek következtében a kapocsfeszültség értéke annyira lecsökken, hogy már nem lesz elég a teljesítmény a terhelő eszköz alkalmazására.

Ellenőrzése [szerkesztés]

Mivel terheletlenül üresjárat van, a feszültségét megmérve a kapocsfeszültség megegyezik a telepfeszültséggel. Zárlatos cella esetén értelemszerúen annyival kevesebb. A cellák feszültségét terhelés alatt kell vizsgálni. Erre szolgál a cellavizsgáló műszer. A műszerhez különféle értékű terhelő-ellenállások tartoznak, és terhelés alatt lehet mérni a cella kapocsfeszültségét.

Fajtái [szerkesztés]

Savas akkumulátorok [szerkesztés]

A gépkocsikban ún. savas ólom-akkumulátorokat alkalmaznak, melyek névleges cellafeszültsége 2V. Az általánosan használt 12 V-os akkumulátor 6 darab, sorosan kapcsolt cellát tartalmaz.

Lúgos akkumulátorok [szerkesztés]

A legismertebbek a nikkel-kadmium[1], a nikkel-vas és a cink-ezüst akkumulátorok, de léteznek egyéb elektróda rendszerű akkumulátorok is.
Elektronikus berendezésekben „száraz” akkumulátorcellákat használnak, melyeket szokás ugyanolyan méretben készíteni (AA, AAA, C, D, 9 V) mint az elemeket, telepeket, abból a célból, hogy az elem helyére behelyezhetőek legyenek. Lényeges különbség azonban az elemhez képest, hogy a ma használatos akkumulátorcellák (Ni-Cd = nikkel-kadmium, Ni-MH = nikkel-metálhidrid) névleges üresjárási feszültsége csak 1,2V. Így az elemek helyett akkucellákat használva a berendezést működtető feszültség kisebb lesz, bár a legtöbb esetben ez nem okoz problémát.

Összevetések [szerkesztés]

Összehasonlító táblázat [szerkesztés]

Típus
Fesz.a
Energiasűrűségb
Telj.c
Haték.d
E/$e
Kisüt..f
Ciklusokg
Élettart.h
(V)
(MJ/kg)
(Wh/kg)
(Wh/l)
(W/kg)
(%)
(Wh/$)
(%/hó)
(#)
(év)
2,1
0,11-0,14
30-40
60-75
180
70%-92%
5-8
3%-4%
500-800
3 (gépjárműben), 20 (telepítve)
2,105
1,2
0,18
50
100
65%
5-7,3[2]
20%-40%
50+
1,2
0,14-0,22
40-60
50-150
150
70%-90%
20%
1500
1,5
75
20000
15+
1,2
0,11-0,29
30-80
140-300
250-1000
66%
1,37[3]
20%
1000
1,7
0,22
60
170
900
2-3,3
100-500
3,6
0,58
160
270
1800
99,9%
2,8-5[3]
5%-10%
1200
2-3
3,7
0,47-0,72
130-200
300
3000+
99,8%
2,8-5,0
500~1000
2-3
3,25
80-120
170 [4]
1400
0,7-1,6
2000+[5]
Li kén[6]
2,0
0.94-1.44[7]
400[8]
350
2,3
90
4000+
87-95%r
0,5-1,0[10]
9000+
20+
Vékony film Li
 ?
350
959
 ?
 ?p[11]
40000
75-85
1,15-1,55
25-35[12]
80%[13]
20%[13]
14000[14]
10(telepítve)[13]
150
89%-92%
70-110[15]
150-220
4,54[16]
3000+
8+
130
240
1,5
0,31
85
250
50
99,9%
7,7
<0,3
100-1000
<5
Megjegyzések
A rövidség érdekében tömören szerepelnek az adatok, a részletek a külön szócikkekben találhatóak. Amelyikről nincs külön szócikk, az ebben a cikkben van szerepeltetve.
  • a Névleges cella feszültség V-ban
  • b Energiasűrűség = energia/tömeg vagy energia/méret, három mértékegységben
  • c Fajlagos teljesítmény = teljesítmény/tömeg W/kg-ban
  • d Töltés/kisütés hatékonysága %-ban
  • e Kapacitás/eladási ár Wattóra/amerikai dollárban (közelítés)
  • j Biztonságos lemerítési szint
  • f Önkisütési szint %-ban/hónap
  • g Tartósság az újratöltési ciklusokat tekintve
  • h Tartósság években
  • i VRLA vagy rekombináns tartalmazza a zselés akkumulátorokat és a üveg szövetes kialakításúakat is.
  • p Kísérleti szakaszban van
  • r Az elvégzett újratöltések számától függ

Összehasonlítások [szerkesztés]

Alkálielem - akkumulátorcella [szerkesztés]

Ma az ugyanabban a méretben gyártott alkáli elemek valamivel nagyobb kapacitásúak, mint a Ni-MH akkumulátorcellák. Meg kell jegyezni, hogy bár az akkumulátor az energiát hosszú ideig tárolni tudja, ez az idő (néhány hónap) azonban nem mérhető össze az alkáli elemek élettartamával (néhány év). Az akkumulátorcella ára azonos nagyságrendben van az azonos méretű alkáli elemével, viszont akár 1000-szer feltölthető, így alkalmazása sokkal gazdaságosabb (de rövidebb energiatárolási ideje miatt csak gyakran használt berendezések üzeméhez ajánlható).
Ma már kapható tölthető alkáli elem is, amely csak a hozzá való töltővel tölthető, mert a feszültsége megegyezik a a többi elemével – névlegesen 1,5 V – és a töltését egy éven túl is megtartja, így ugyanúgy használható, mint bármely alkáli elem.[forrás?]

Ólomakkumulátor - lúgos akkumulátor [szerkesztés]

A lúgos cellák feszültsége 1,2 V, kisebb, mint az ólomakkumulátoroké, ezért egy adott feszültségű akkumulátorhoz több sorba kapcsolt cellára van szükség.
Előnyük az ólomakkumulátorokkal szemben: például nagyobb a fajlagos energiatároló képességük, hosszabb élettartamúak, üzembe helyezésük egyszerűbb, a túltöltés és az elégtelen töltés, és a mélykisütés kevésbé károsítja őket, mechanikai szilárdságuk nagyobb.
Hátrányuk: előállítási költségük 3-4-szer nagyobb, mint az ólomakkumulátoroké. Az elektrolitot az üzemelési körülményektől függően legalább évente egyszer ki kell cserélni, mert a levegő szén-dioxid tartalma az elektrolitot tönkreteszi. Gépjárműveken való alkalmazás szempontjából hátrányos az a tulajdonságuk, hogy a töltési és a kisütési feszültség között nagyobb a különbség, mint az ólomakkumulátoroknál.

Hatásfok [szerkesztés]

Az akkumulátor veszteséggel dolgozik, azaz nagyobb töltést (és energiát) vesz fel, mint amekkorát kisütéskor lead. A veszteségek jellemzésére két hatásfokot szokás megadni:
Az amperóra-hatásfok a visszaadott és a felvett amperórák hányadosa, a wattóra-hatásfok pedig a visszaadott és felvett energia hányadosa.
(A wattóra-hatásfok mindig rosszabb, mint az amperóra-hatásfok, mert a töltés magasabb feszültségen megy végbe, mint a kisütés.)
A Ni-Cd ill. Ni-MH akkumulátorcellák amperóra-hatásfoka kb. 70%, ezért a névleges amperóra-kapacitásának 1/0,7=1,4-szeresével szokás feltölteni, éspedig az amperóra kapacitás 1/10-ének megfelelő árammal.

Példa [szerkesztés]

Mekkora árammal és mennyi ideig töltsünk fel egy teljesen kisült, 1,2V 2400 mAh-s akkumulátorcellát?
Megoldás: A töltő áram legyen az amperóra-kapacitás 1/10-e, azaz 2400/10 = 240 mA. A töltési idő (70% hatásfokot feltételezve) legyen 14 óra.
Megjegyzés: A ma használatos akkumulátorokra (a 3V kapocsfeszültségű lítium-ion cella kivételével) jellemző a memóriaeffektus. Ez abban nyilvánul meg, hogy ha a cellát nem sütik ki teljesen, mielőtt feltöltik, energiatároló képessége lecsökken (mintegy „emlékszik” arra, hogy feltöltés előtt nem teljesen sütötték ki, és eredeti tároló képességét csak akkor nyeri vissza, ha teljesen kisütik, és ez után töltik fel.

Torpedó

A torpedó saját hajtással rendelkező, robbanófejjel ellátott fegyver, melyet vagy a víz felszíne fölött vagy a víz alatt indítanak, a vízben a céltárgy (ami általában hajó) felé halad és nekiütközve vagy közelébe érve felrobban.
A torpedókat tengeralattjárókról, felszíni hajókról, helikopterekről, merevszárnyúrepülőgépekről, személyzet nélküli tengeri aknákról és tengeri erődökből is lehet indítani. A torpedók más fegyverekkel kapcsolatban is használhatók; az amerikai Mark 46 torpedó lesz az ASROC (tengeralattjáró elhárító rakéta) robbanófeje is és a CAPTOR akna vízalatti érzékelőket használ a torpedó indítására, ha ellenséget érzékel.
Amikor a korszerű csatahajók kialakultak, a tengeri csaták nagy ágyúkkal felszerelt, páncélozott hajók között zajlottak. A torpedókkal azonban a nagy hajók leküzdéséhez kis torpedónaszádok, tengeralattjárók és repülőgépek is elegendőek voltak.

Egy Mark 32 Mod 15 Surface Vessel torpedóvető cső Mark 46 Mod 5 könnyű torpedót lő ki

Nevének eredete [szerkesztés]

A torpedó név az elektromosrája-alakúak rendjében, a zsibbasztórája-félék családjában található Torpedo nemről származik, mely név pedig a latin "torpere" igéből ered (torpere=elkábítani). Azonban semmi fizikai hasonlóság nincs a rája és a mechanikus torpedó között. A haditengerészetben a torpedó nevet Robert Fulton adta annak a vontatott puskaporos robbanó szerkezetnek, amelyet a Nautilus nevűtengeralattjárója használt annak bemutatására, hogy képes hadihajókat elsűllyeszteni.

Története [szerkesztés]

A saját hajtással rendelkező tengeri torpedó feltalálása előtt a "torpedó" kifejezést egy sor különböző robbanószerkezetre használták általában azért, hogy titokban tartsák a működésüket, ezeket ma szárazföldi aknának vagy tengeri aknának hívják. A helikopterhez hasonlóan a torpedót sokkal korábban kigondolták, minthogy gyakorlati megvalósításukra sor került volna. A legkorábbi ismert leírás egy olyan szerkezetről, melyet torpedónak lehetne nevezni a szíriai Hassan al-Rammah munkájában található 1275-ből. Ebben illusztrációk láthatók egy rakétahajtású eszközről, mely a víz felszínén haladt volna.[1]

Korai „torpedók” [szerkesztés]

A Turtle tengeralattjáró volt az első, mely Fulton torpedójához igen hasonló robbanóeszközt használt a támadáshoz, bár akkor ezt a szerkezetet még nem hívták torpedónak. A Turtle lemerült egy brit hajó alá, hogy bombát erősítsen az oldalához. A bombának időzítve kellett volna felrobbannia, valószínűleg egy óramű segítségével. Egyetlen feljegyzett támadása alkalmával a Turtle-nek nem sikerült kilyukasztani aHMS Eagle oldalát, mely rézlemezekkel volt védve a faszerkezetekre veszélyes kagylók ellen.
A „torpedó” kifejezést először Robert Fulton amerikai feltaláló használta egy tengerészeti robbanó szerkezetre. 1800-ban Fulton vízre bocsátotta a Nautilus tengeralattjárót, és bemutatta, hogyan tud támadni egy úszó robbanó töltettel, melyet Fulton torpedónak nevezett. A tengeralattjáró a torpedót az ellenséges hajó alá vontatta, és nekiütköztette. Fulton sikeresen felrobbanotta a céltárgyakat mind Franciaországban, mind Angliában, de egyik kormánynak sem akaródzott megvásárolni a hajót, így Fulton 1805-ben felhagyott további kísérleteivel.
Az amerikai polgárháború idején a „torpedó” kifejezést a vízi érintő aknára alkalmazták, melyet a víz felszínén vagy a víz alatt tartott egy levegővel töltött palack vagy hasonló alkalmatosság. (Amikor megjelentek a saját hajtással rendelkező torpedók, akkor „álló torpedónak”, majd később „aknának” nevezték.) Többféle torpedót készített elsősorban a konföderáció, amely sok tradicionális harci eljárásnál teljes kudarcot vallott.
A polgárháború „torpedói” szabadon úsztak a víz felszínén vagy a tengerfenékhez voltak horgonyozva egy súllyal és kötéllel, melynek hosszát úgy szabták meg, hogy az aknát éppen a felszin alatt tartsa. Akkor robbantak fel, ha egy hajó nekiütközött, vagy egy kis késleltetéssel, de igen megbízhatatlanok voltak. Ugyanolyan veszélyesek voltak a Konföderáció hajóira, mint az Unióéira. Néha zászlókkal jelölték meg, amelyeket eltávolítottak, ha uniós támadás volt várható. A Konföderáció által elaknásított folyókat az unionisták gyakran a flotta előtt haladó kis csónakokon ülő konföderációs hadifoglyokkal tisztították meg, akik ismerték az aknák helyét.
A „torpedókat” (aknákat) elektromos úton is fel tudta robbantani egy, a parton elhelyezett katona, így a baráti hajókat vagy a kis fontosságú ellenséges hajókat el lehetett engedni és várni lehetett, míg elhalad felette a zsíros falat. A konföderációt azonban megbénította a krónikus anyaghiány, többek között a platina és rézhuzal és a galvánelemekhez szükséges sav hiánya. Az elektromosság új technika volt és kevéssé ismerték, hogy az egyenáram korlátozta a huzal hosszát, ezért néha a lecsökkent feszültség nem volt elegendő a telepektől túlságosasan távolra telepített torpedó felrobbantásához. Matthew F. Maury, aki korábban parancsnokként szolgált a konföderációs flottánál dolgozott a vízalatti elektromos akna fejlesztésén.
1864-ben a polgárháború Mobile-öbölbeli csatája során a David Farragut vezette flotta egyik páncélos hajója, az USS Tecumseh víz alatti aknára futott és elsűllyedt. A többi hajó megállt, mert féltek a további torpedóktól. Farragut akkor elkiáltotta magát: "Fenébe a torpedókkal, teljes gőzzel előre".
Az első torpedó, melyet célzott támadásra terveztek, a rúdtorpedó volt, ez egy robbanó szerkezet, melyet egy körülbelül 12 m hosszú rúd végére erősítettek és a víz alatt a támadó hajó orrából az ellenséges hajó felé irányították. Amikor a rúdra erősített töltet elérte az ellenséges hajó testét, felrobbantották, ez a vízvonal alatt lyukat ütött a hajótesten. Rúdtorpedókat a konföderációs tengeralattjárók és torpedónaszádok használtak, azonban ezek a torpedók ugyanolyan veszteséget tudtak okozni kezelőiknek, mint a célpontjaiknak.

Bombák és csapdák [szerkesztés]


Illusztráció a folyó fenekéhez horgonyzott torpedókról. (Ezek a modern vizi aknák elődei)
A polgárháború alatt a „torpedó” szót egy sereg különböző típusú bombára és csapdára is használták. Gabriel Rains konföderációs tábornok „sub-terra lövedékeket” vagy „földi torpedókat” alkalmazott, ezek tüzérségi lövedékek voltak nyomásra érzékeny gyutacsokkal ellátva, melyeket elástak az utakon a visszavonuló konföderációs csapatok mögött, hogy késleltessék az üldözőiket. Ezek voltak a korszerű taposóaknák előfutárai. Az uniós tábornokok kollektíven elítélték ezt a hadviselést.
A John Maxwell, a Konföderáció titkos ügynöke 1864. augusztus 9-én óraműsegítségével robbantott fel egy nagy „horológikus torpedót” (időzített bombát). A bombát egy „gyertyák” feliratú ládában rejtette el és egy uszály fedélzetén helyezte el, mely az Unió számára lőszert szállított (20 000-30 000 tüzérségi lövedéket és 75 000 kézifegyver töltényt). Az uszály a virginiai City Pointban volt kikötve a James River folyón. A robbanás több mint 2 millió dollár kárt okozott és megölt legalább 43 embert.
A szén-torpedó egy darab szénre hasonlító bomba volt, melyet az Unió hadihajóinak kazánjaiban elégetendő szénben rejtettek el. A bombát belapátolták a valódi szénnel együtt a tűzszekrénybe, ahol az felrobbant. Északon ezt az eszközt az újságok szén-torpedónak hívták, bár a Konföderáció szén-bombának nevezte.

Önműködő torpedók [szerkesztés]

Az I. világháborútól kezdve a „torpedó” szót csak a víz alatt haladó, saját hajtással rendelkező robbanószerkezetekre használták.

A hidegháborús francia Argonaute dízel tengeralattjáró torpedókamrája
Az első működőképes önálló hajtású torpedó, amelyről ismereteink vannak, egy fiumei osztrák-magyar hadirengerészeti tiszt, Giovanni Luppis (Luppis János) találmánya, aki Robert Whiteheadangol mérnök, fiumei gyárossal fejlesztette ki a ma is használatos torpedó első használható típusait.[2] 1864-ben Luppis bemutatta Whiteheadnek a salvacoste (partvédő) terveit, amely egy kis csónakba helyezett robbanótöltetből állt. A csónakot rúgós működtetésű motor hajtotta, irányítani pedig a parttól a csónakig érő zsinórokkal lehetett. Szerződést kötöttek a találmány tökéletesítésére. Az eredeti ötlet nem volt a legmegfelelőbb, sem a hajtás módja, sem a huzalos vezérlés, sem a felszini mozgatás nem volt elég hatékony, ezért két év fejlesztése alapján új szerkezetet dolgoztak ki. A végeredmény az akkor „haltorpedónak” nevezett szerkezet lett. 1866-ban kipróbálták az első példányt, melyet kéthengeres, sűrített levegővel működtetett dugattyús motor hajtott, sebessége elérte a 12 km/órát, hatótávolsága a 180 métert. A sűrített levegő kezdeti nyomása 25 bar (2500 Pa) volt. (A források némileg ellentmondóak a részletek tekintetében.)
Az eredmény egy vízalatti fegyver lett, a Minenschiff, az első valóban működő önálló hajtással rendelkező torpedó, melyet a Császári Haditengerészeti bizottságnak 1866. december 21-én mutattak be. Luppis a továbbiakban nem vett részt a torpedó fejlesztésében, de munkája elismeréseként később magyar nemességet kapott. A további fejlesztéseket Whitehead egyedül végezte. Legfontosabb újítása a „titkos” mélységi szabályozó volt, mellyel a torpedó korábbi bizonytalan mozgását teljesen kiküszöbölte. Ez egy hidrosztatikus szelepből és ingából álló mechanizmus volt, amit úgy állítottak be, hogy tartsa az előre megszabott mélységet a farokfelületeken elhelyezett kormány segítségével.
Miután az osztrák-magyar hatóságok döntöttek a találmány támogatásáról, Whitehead Fiumében torpedógyárat alapított. 1870-ben a torpedó hatótávolságát különböző fejlesztésekkel 914 méterre növelte, és 1881-ig már tíz országba exportálta. A torpedó robbanótöltete lőgyapot (nitrocellulóz) volt. A folyamatos fejlesztés eredményeképp torpedói 1870-ben 33 km/ó, 1886-ban 45 km/ó, 1890-ben 55 km/ó sebességet értek el.
1877-ben a Brit Admiralitás 15 000 fontot fizetett bizonyos fejlesztésekért és 1891-ben új gyárat nyitott Portland közelében. A legnagyobb Whitehead torpedó átmérője 18 inch (457 mm), hossza 5,8 m volt, polírozott acélból vagy foszforbronzból készült 90 kg-os lőgyapot robbanótöltettel. Két ellentétesen forgó csavarját egy háromhengeres Brotherhood motor hajtotta, 9 MPa nyomású sűrített levegővel. A torpedó önműködően tartotta az irányát és a mélységet is.
Whiteheadnek szembe kellett néznie az amerikai John A. Howell alezredes konkurenciájával, az ő torpedóját lendkerék hajtotta, ezért egyszerűbb és olcsóbb volt. 1890-ben Whitehead megvásárolta a giroszkóp gyártási jogát Howelltől, hogy tökéletesebbé tegye a torpedó iránytartását, melyet az „ördög eszközének” kezdtek nevezni. Az első torpedónaszádot Sir John Isaac Thornycroft hajógyárában építették1877-ben.
1877. január 16-án az orosz-török háborúban a török Intibah gőzhajó lett az első hajó, melyet saját hajtású torpedóval süllyesztettek el. A torpedót a Sztyepan Oszipovics Makarov parancsnoksága alatti Velikij Knyaz Konstantin torpedó anyahajóról irányított torpedónaszádokról indították. 1891. áorilis 23-án a chilei polgárháború alatt a Blanco Encalada hajót süllyesztette el az Almirante Lynch torpedóval.
Ettől kezdve felismerték a torpedónaszád hatékonyságát és védekezésképpen elkezdték építeni az első torpedónaszád romboló hajókat (később egyszerűen: rombolókat). A körülbelül 1000 tonna vízkiszorítású ágyúnaszádokat is kezdték felszerelni torpedókkal, ezeket hívták torpedó-ágyunaszádnak.
1897. körül Nikola Tesla szabadalmaztatott egy távirányítású csónakot, majd később bemutatta a rádióvezérlésű torpedók használhatóságát az amerikai katonáknak, de az ilyen eszközök iránt nem tanúsítottak érdeklődést egészen az 1960-as évekig.
Később a torpedókat célravezetéses irányító rendszerrel szerelték fel.
A két világháború között a szoros költségvetések majdnem minden haditengerészettel rendelkező országban nem tették lehetővé a torpedóik kipróbálását. Ennek eredményeképpen csak Japán rendelkezett a II. világháború kitörésekor megbízható torpedóval (93 típusú torpedó). A torpedók megbízhatatlansága volt a legnagyobb akadály a háború első éveiben a Csendes-óceánon közlekedő japán katonai és polgári hajók elleni küzdelemben. Az összes hadihajót felszerelték torpedóval.
Az akkori tengerészeti stratégia előírta a hadihajókról vagy tengeralattjárókról indított torpedók használatát az ellenséges hadihajók ellen. Az ellenség kereskedelmi hajóit tilos volt célbavenni az érvényes háborús egyezmények szerint. Úgy tartották, hogy a torpedók hatástalanok a nagy hadihajók páncélzata ellen, ennek kiküszöbölésére adott egyik válasz az volt, hogy a torpedót a hajó alatt kell felrobbantani. Ezt az I. világháború alatt alkalmazott mágneses aknák bizonyították: a hajó alatt bekövetkezett robbanás lökéshulláma jól terjedt a vízben és rendkívüli rombolóereje van. A torpedót a hajó alá irányították és a mágneses gyújtó a megadott pillanatban robbantotta fel a töltetet. Németország, Anglia és az Egyesült államok egymástól függetlenül készítették el saját eszközeiket, a német és amerikai torpedóknak azonban a mélységi szabályozóik nem működtek hiba nélkül, a mágneses gyújtószerkezet pedig mindegyik változatnál betegeskedett.
A hiba egyik oka az volt, hogy a földmágnesség időnként korai detonációt okozott. A Kriegsmarine és a Royal Navy gyorsan körülhatárolta és kiküszöbölte a hibát. Az Egyesült Államokban csak a csendesóceáni háború huszonegyedik hónapjától kezdve állt rendelkezésre hibátlan torpedó.

Hajtás [szerkesztés]

Sűrített levegő [szerkesztés]

A Luppis-Whitehead torpedó, az 1866-ban elkészített első sikeres torpedó energiaforrása sűrített levegő volt. A légtartály kezdeti nyomása 2,55 MPa volt és egy dugattyús motort táplált, mely egyetlen csavart hajtott meg körülbelül 100 fordulat/perc fordulatszámmal. Ezzel körülbelül 180 m távolságot tudott megtenni 12 km/ó sebességgel. 1906-ban a Whitehead-torpedók már 1000 métert tettek meg 64 km/ó átlagsebességgel.
Tapasztalatok szerint nagyobb nyomás esetén a kitáguló gáz erős lehűlése jegesedési problémákat okozott (lásd adiabatikus kompresszió és expanzió.) Ezt azzal küszöbölték ki, hogy a levegőt tengervízzel melegítették a motorba való belépés előtt. Ezzel tovább növelték a teljesítményt, mert a hőközlés következtében a levegő tovább tágult.

Az Ausztrál haditengerészet egy Mark 48 torpedójának próba kilövése

Fűtött torpedók [szerkesztés]

Ez a módszer vezetett arra a további elgondolásra, hogy folyékony tüzelőanyagot fecskendeztek be (például kerozint) a levegőbe és elégették azt. Ilyen módon a levegő tovább hevült és még jobban kitágult. Az ilyen torpedók 1904 körül jelentek meg.

Nedves hevítés [szerkesztés]

További tökéletesítést jelentett az égőkamrának vízzel való hűtése. Ez nemcsak a hevítés problémáját oldotta meg azáltal, hogy több tüzelőanyagot lehetett elégetni, hanem további teljesítménynövelést tett lehetővé azzal, hogy nemcsak az égéstermékeket, hanem a fejlődő gőzt is bevezették a motorba. Az ilyen elven működő torpedókat nedves hevítőknek hívták, szemben a korábbi száraz hevítőkkel. Az I. és II. világháború legtöbb torpedója nedves hevítéssel működött.

Sűrített oxigén [szerkesztés]

Az elégetett tüzelőanyag mennyiségét korlátozza a rendelkezésre álló oxigén mennyisége. Mivel a sűrített levegő csak körülbelül 21% oxigént tartalmaz, a japán mérnökök kifejesztették a 93 típusú torpedót (beceneve: hosszú lándzsa) a rombolók számára az 1930-as években. Ez a torpedó oxigént használt sűrített levegő helyett és ezzel a II. világháborúban páratlan teljesítményt ért el.

Gőz [szerkesztés]

A sűrített levegős torpedó egyik leszármazottja a gőzhajtású torpedó volt. Az angol Vickers Ltd fejlesztette ki, és ebben alkoholt (előszöretilalkoholt, később metilalkoholt) kevertek sűrített levegővel az égőkamrában gőzt fejlesztve. Ez megnövelte a sebességet, de látható nyomot hagyott maga után.

Huzalhajtás [szerkesztés]

A Brennan torpedóban két kötéldob helyezkedett el. Egy, a parton elhelyezett gőzzel hajtott szerkezet csavarta a huzalokat, melyek forgatták a kötéldobokat és rajtuk keresztül hajtották a csavarokat. Ilyen rendszer használt a brit partvédelem az anyaországban és a gyarmatokon 1887 és 1903 között. A torpedó sebessége 46 km/ó volt, hatótávolsága több, mint 2400 m.

Lendkerék [szerkesztés]

Az amerikai haditengerészet által a 19. század végén használt Howell torpedóban egy súlyos lendkerék volt, melyet fel kellett pörgetni indítás előtt. 365 m-re tudott eljutni 46 km/ó sebességgel. A Howell torpedó előnye az volt, hogy nem hagyott maga után nyomot vagy buborékokat, mint a sűrített levegős torpedók. Ez kevesebb esélyt adott a célbavett hajónak arra, hogy felfedezze a torpedót és kitérjen előle, és a támadó hajó helyzetét is nehezebb volt felismerni.

Villamos hajtás [szerkesztés]

A villamos hajtás esetén ugyancsak nincs a torpedónak nyoma. John Ericsson talált fel egy villamos hajtású torpedót 1873-ban. Ez kábelen keresztül kapta az áramot külső áramforrásból, mivel akkortájt a telepek kapacitása nem volt elégséges.
Az első telepekkel hajtott torpedót, a G7e típusjelzésűt Németország vezette be röviddel a II. világháború előtt. Ez rövidebb volt és kisebb volt a hatótávolsága, mint a konvencionális G7a-nak, de nyomot nem hagyott maga után és sokkal olcsóbb volt. Ólómakkumulátorai ütésre érzékenyek voltak, gyakori karbantartást igényeltek indítás előtt és előhűtést igényeltek az optimális teljesítmény szolgáltatásához. A kísérleti G7ep, amely a G7e javított változata volt, galvánelemekkel működött. A korszerű elektromos torpedók (például a Mark 24 Tigerfish vagy a DM2 sorozat) általában ezüstoxid telepeket használnak, ez nem igényel karbantartást, lehetővé teszik a torpedók tárolását több éven keresztül anélkül, hogy veszíteneének teljesítményükből.

Korszerű hajtások [szerkesztés]

A korszerű torpedók egész sor hajtásrendszert használnak. Ezek közé tartozik a gázturbinás hajtás (az angol Spearfish torpedó), egyesített hajtóanyagokat (monopropellant) és kénhexafluorid gázt szilárd lítiumra porlasztanak. Néhány torpedó, így az orosz VA-111 Skval vagy a német Barracuda szuperkavitáció jelenségét használja fel ahhoz, hogy a sebességét 370 km/ó-ra növelje. Érdemes ezt a sebességet összevetni a Mark 46 torpedó 52 km/ó sebességével.

Torpedók osztályozása és átmérője [szerkesztés]

A torpedókat különbözőképpen lehet indítani:
  • Toredóvető csőből, ez lehet egy forgatható állványra szerelve (mint általában a rombolókon) vagy egy felszini hajón vízvonala fölött vagy alatt mereven beépítve (mint cirkálókon, csatahajókon és kisegítő felfegyverzett kereskedelmi hajókon vagy tengeralattjárókon.
  • Néhány torpedónaszád, mint például a II. világháborús amerikai PT naszádok a fedélzetre szerelt kivetőszerkezetből egyszerűen a gravitáció segítségével vízbe ejetették légi torpedóikat.
  • Alacsonyan szálló repülőgépekről és helikopterekről.
  • Rakéták vagy torlósugárhajtású fegyverek utolsó fokozataként.
Több haditengerészetnél kétféle súlyú toredó van:
  • Könnyű torpedó, melyet elsősorban közeli támadáshoz szánnak különösen repülőgépekről indítva.
  • Nehéz torpedó, elsődlegesen távoli támadásra szánva, különösen lemerült tengeralattjárókból indítva.
Az osztályozás másik szempontja a torpedó átmérője. Ez a fedeélzeti indítóberendezés méreteihez kell igazodjon. A hossz és a súly szintén meghatározzák az indítóberendezéssel való kompatibilitást. Repülőgépről indított torpedóknál a leglényegesebb a súly és a felfüggesztési pontok szerkezete és elhelyezése. A rakétaindítású torpedókat rendszerint együtt tervezik az egész rakétarendszerrel, ezeket más indításnál felhasználni nem lehet. A repülőgépről indított rakétákat esetenként fedélzetről vagy kivetőcsőből indított torpedókból alakítják ki, és van olyan kivetőcső, melyből eredetileg légi indításra tervezett rakétákat is ki lehet lőni.
A leggyakrabban használt átmérők növekvő sorrendben:
  • 12,75 inch (körülbelül 324 mm) a könnyű torpedók leggyakoribb átmérője.
  • 406 mm (16 inch) a legelső szovjet speciális torpedók átmérője. Ilyen torpedókkal szerelték fel a szovjet Hotel-osztályú, Echo-osztályú és az első Delta-osztályú tengeralattjárókat gyakran 21 inches torpedókkal vegyesen.
  • 450 mm (17.7 inch) volt a Császári Japán Flotta szabványos torpedóinak átmérője.Ugyancsak széleskörűen használta a II. világháború alatt az olasz flotta (Regia Marina). Ezt a torpedót használták a torpedóbombázók. Az angolszász irodalom néha 18 inches torpedóknak is hívta ezeket.
  • 533 mm (21 inch) a leggyakrabban használt nehéz torpedók átmérője:
    • A szövetségesek torpedói a II. világháborúban.
    • A Császári Japán Flotta néhány torpedója.
    • A Kriegsmarine egyes torpedói.
    • A NATO torpedói.
    • Néhány orosz és szovjet torpedó, beleértve a mai ASW modelleket is.
  • 610 mm (24 inch) torpedókat a Császári Japán Flotta használt, legismertebb a fedélzetről indított 93 típusú torpedó valamint néhány Kaiten típusú kamikaze torpedó.
  • 650 mm (körülbelül 25,6 inch) az orosz haditengerészet legnagyobb átmérőjű torpedói. (65 típusú torpedó). Olyan eszközöket készítettek, melyek segítségével a 650 mm átmérőjű torpedóvető csövekből 533 mm-es torpedókat is ki lehet lőni.
Néhány atomtengeralattjárón még ezeknél is nagyobb, 660 mm (26 inch), 762 mm (30 inch) és 916 mm (körülbelül 36 inch) átmérőjű torpedókat is alkalmaznak. Ezeket a kilövő csöveket úgy tervezték, hogy alkalmasak legyenek olyan nagyátmérőjű lövedékek indítására, mint robotrepülőgépek és szabványos 21 inches nehéz torpedók.

Irányítás és taktika [szerkesztés]

Az első irányított torpedó a viktoriánus idők Brennan torpedója volt, melyet ellentétes forgásirányú csavarjai fordulatszámának változtatásával lehetett kormányozni. Mindazonáltal a Brennan torpedó jelentős infrastruktúrát igényelt és alkalmatlan volt arra, hogy hajók fedélzetéről indítsák. Ennélfogva az irányított torpedók először csak abban az értelemben voltak irányítottak, hogy vezérlésük az előre beállított egyenes vonalú pályától való eltéréseket korrigálta giroszkóp segítségével. Ennélfogva az ilyen torpedókat a torpedónaszádok, torpedóvető repülőgépek és kis tengeralattjárók igyekeztek az utolsó lehetséges pillanatban indítani, hogy ne legyen lehetősége a célhajónak kitérni a torpedó elől, ami igen veszélyes művelet volt, mert egész idő alatt ellenséges tűzben manővereztek.
A nagyobb hajókon és tengeralattjárókon a tűzvezetési „számítógépek” nagyobb szabadságot adnak a támadóknak. Eleinte nyomtatott táblázatokkal és speciális logarlécekkel lehetett meghatározni a megfelelő lőelemeket a célhajó sebessége, távolsága, haladási iránya, valamint a támadó hajó sebessége, haladási iránya és a torpedó paramétereinek ismeretében. A II. világháború folyamán mindegyik harcoló haditengerészet automatikusan működő számítógépeket fejlesztett ki (például az USA-ban a Torpedo Data Computer-t), bár a tengeralattjárók parancsnokaitól továbbra is elvárták, hogy képesek legyenek a megoldást a korábbi kézi módszerekkel is megtalálni arra az esetre, ha az automatikus számítási eszközök elromlanának.
Nagyon értékes célpontok vagy több célpont ellen az egyedül harcoló tengeralattjárók több torpedót is ki tudtak lőni egyidejűleg, hogy a találati valószínűséget növeljék. Torpedónaszád csoportok egyidejűleg támadtak és több torpedót lőttek ki a megsemmisítendő céltárgy útvonala felé legyezőszerűen szétszórva. Az ilyen támadás ellen a védekezés: 90°-os fordulat és lehető legnagyobb sebességgel eltávolodni a támadó hajóktól, arra számítva, hogy a rövid hatótávolságú torpedók üzemanyaga előbb merül ki, minthogy elérjék a céltárgyat. A másik bevált taktika az, hogy torpedótámadás esetén a megtámadott hajó szembefordul a támadóval és folyamatosan tüzel rá. Az alapgondolata ennek a manővernek az, hogy minimalizálja a torpedó felé mutatott felületét és ugyanakkor agresszíven leköti a támadót.
Az egyidejűleg több torpedó kilövése egyetlen célpontra jelentősen csökkenti a tengeralattjáró bevetésének időtartamát és járőrőzési képességét. Ez lényegesen megjavítható, ha a torpedó biztosan célba talál, vagyis ha a torpedó irányítható. Az irányított torpedók aktív vagy passzív vezérléssel vagy a két rendszer vegyítésével, félaktív vezérléssel gyárthatók. A passzív akusztikus torpedókat a céltárgy által kibocsátott jel, általában a zaj vezeti a célra. Aktív akusztikus torpedókat a torpedóról vagy a kibocsátó hajóról származó kiadott szignál vagy „ping” visszaverődése vezeti célra, ennek az a hátránya, hogy a szignált az ellensége is érzékelheti, a torpedó nem marad észrevétlen. Félaktív vezérlésnél a torpedót a célpont utolsó ismert vagy számított pozíciója felé indítják, majd a cél közelébe érve akusztikusan megvilágítja a céltárgyat.
A torpedókat a tüzelj és felejtsd el elv szerint lehet alkalmazni vagy a kilövést végrehajtó hajóról lehet irányítani. A II. világháború alatt az Egyesült Államok FHSS rádiótávirányítású torpedókkal kísérletezett azonos pár lyukkártyákat használva, hasonlókat a gépzongorákéhoz. A korszerű torpedók köldökzsinórt használnak. Ennek az a legnagyobb előnye, hogy a köldökzsinóron keresztül táplált hajtóenergia sokkal nagyobb, mint amekkorát akár a legnagyobb torpedón belül lehet fejleszteni. A Mark 48 torpedót sokféle módon lehet alkalmazni megnövelve ezzel az eszköz taktikai rugalmasságát.
A hajók keltette akusztikus jel nem az egyetlen emisszió, amit egy hajó kibocsát. Az amerikei szuper repülőgéphordozók leküzdésére a Szovjetunióban kifejlesztették az 53-65 típusú nyomvezérlésű torpedót. Ez a torpedó, miután megtalálta a célhajó nyomvizét, irányába fordul és így közelíti meg.

A különböző államok torpedói [szerkesztés]


Malafon torpedós rakéta, az 1960-as évekből.

Német flotta [szerkesztés]

Mai német haditengerészet:
  • DM2A4 nehéz torpedó
  • DM2A3 nehéz torpedó
  • MU 90 könnyű torpedó
  • Mark 46 torpedó
  • Barracuda szuperkavitációs torpedó
A II. világháború alatt a Kriegsmarine által használt torpedók:
  • G7a (T1)
  • G7e (T2)
  • G7e (T3)
  • T-4 (Falke)
  • G7-es (Zaunkönig)
  • T11

Japán Császári flotta [szerkesztés]

A II. világháború alatt használt torpedók:
  • 91 típusú torpedó
  • 92 típusú torpedó
  • 93 típusú torpedó
  • 95 típusú torpedó
  • 97 típusú torpedó
  • Kaiten

Indiai Haditengerészet [szerkesztés]

  • Fejlett kísérleti torpedó (Advanced Experimental Torpedo) (könnyű torpedó)
  • Varunastra (nehéz kábelvezérlésű torpedó)
  • Takshak (termál torpedó)

Brit királyi haditengerészet [szerkesztés]

  • Spearfish torpedó
  • Stingray torpedó
  • Mark 24 Tigerfish torpedó

Orosz flotta [szerkesztés]

  • 53 típusú torpedó
  • 65 típusú torpedó
  • APR-3E torpedó
  • VA-111 Skval torpedó

U.S. Haditengerészet [szerkesztés]

A négy legfontosabb torpedó:
  • Mark 46 könnyű torpedó
  • Mark 48 nehéz torpedó
  • Mark 50 fejlett könnyű torpedó
  • Mark 54 LHT hibrid torpedó

Képtár [szerkesztés]

  • Sopwith Cuckoo torpedóvető repülőgép
     
  • Japán kereskedelmi hajó torpedótalálatot kap egy amerikai tengeralattjárótól
     
  • Angol torpedók a II. világháborúban
     
  • Az USS Virginia vadász-tengeralattjáró torpedót indít
     
  • Amerikai Mark 48 torpedó kipróbálása
     
  • Torpedónaszád
     
  • Lay torpedó
     
  • Finn torpedókísérletek az 1930-as években
     
  • Le Redoutable francia atomtengeralattjáró torpedókamrája
     
  • USS Ader tengeralattjáró (SS-3) feltöltése torpedóval
     
  • Lynx WG13 helikopter Mk46 torpedóval felszerelve
     
  • Elektromos hajtású 533 mm átmérőjű torpedó
Bejegyezte: dátum:

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése

Feliratkozás: Megjegyzések küldése (Atom)