Technik und Waffen > Schiffskörper

Implosion eines U-Boots

(1/3) > >>

DEAT:
Wie läuft die Implosion eines U-Boots physikalisch ab und wie wirkt sie auf den menschlichen Körper?

Das Wrack der USS Thresher, gesunken am 10. April 1963, ist nicht einfach nur in einzelne Teile zerbrochen, sondern weist selbst an der inneren Ausstattung, wie bspw. dem geborgenen Messingrohr, massive Verformungen auf.



Quelle: Wikipedia

Zur Streuung der Wrackteile der USS Scorpion äußerte sich Robert D. Ballard 1985, dass es ausgesehen habe, "as though it had been put through a shredding machine." (Abgesehen vom Bug und dem Turm.)

Zum Vergleich: In der ersten Folge der neuen Serie "In Seenot - Der Untergang der MV Derbyshire" wird das Wrack und der Untergang analysiert. Dieser OBO-Carrier mit einer Länge von 294 m und einer Tonnage 91.655 BRT weist einen ähnlichen Zerstörungsgrad wie die Wracks der USS Scorpion und USS Thresher auf. Im Rahmen der Untersuchung mussten 135.000 Aufnahmen von Wrackteilen zusammengesetzt und beurteilt werden. Dabei kam man zum Schluss, dass die Derbyshire erst implodiert und dann explodiert ist. Durch den zunehmenden Wasserdruck wurde die Doppelhülle zusammengedrückt und die Luft komprimiert.

https://www.youtube.com/watch?v=ku3gpn2uWyg

Wenn die Luft nun im Bruchteil einer Sekunde komprimiert wird, dann würde das laut dem Ersten Hauptsatz der Thermodynamik grundsätzlich bedeuten, dass die Zunahme an Druck gleichermaßen eine Zunahme der Temperatur bewirkt und dass das Zusammendrücken von Luft sich durch einen proportionalen Anstieg der Temperatur äußert? Ohne pietätlos zu wirken und aus rein wissenschaftlichem Interesse, aber bedeutet dass, das die Besatzungen von implodierenden U-Booten in dieser kurzen Zeit verbrennt? Durch eine thermodynamische Schockwelle?

Wenn die Luft innerhalb des U-Boots komprimiert wird, müssten die Gasmoleküle (N2 und O2) schlagartig häufiger kollidieren mit entsprechend zunehmend kinetischer Energie. Wird durch eine Implosion eines Druckkörpers zwangsläufig eine Explosion als Reaktion freigesetzt?

Und laut dem Boyle´schen Gesetz verringert sich das Volumen proportional zum Druck, allerdings nur bei gleichbleibender Temperatur. Wie verhält sich diese isotherme Zustandsänderung, wenn das U-Boot sinkt und seine crush depth erreicht (bzw. wie wirkt sie sich aus)? Von 500m auf 1000m fällt die Temperatur im Atlantik (durchschnittlich) von 12° auf 4°. Oder ist nur die Temperatur zum Zeitpunkt der Implosion von Bedeutung?


Quelle: windows2universe


Und warum wurden die USS Thresher und die USS Scorpion durch die Implosion vollständig zerstört, während die USS Grunion zwar auch implodiert ist, aber der Schiffsrumpf "am Stück" ist? Hängt die Heftigkeit der Implosion mit dem Tiefen- / Druckunterschied von 300 m zusammen? (Bei einer test depth von 400 m für die USS Thresher müsste die crush depth lt. US-Navy Kalkulation bei 600 m liegen?)

https://i0.wp.com/www.ussflierproject.com/wp-content/uploads/2010/08/Grunion-wreck.jpg


Wie lässt es sich erklären, dass die abgerissenen Türme der USS Scorpion und USS Thresher so saubere Trennlinien aufzeigen und ansonsten intakt sind?

USS Scorpion

http://www.navsource.org/archives/08/0858918.jpg

USS Thresher

http://navsource.org/archives/08/593/0859324.jpg


Und noch grundsätzlich eine Frage, wie gefährlich sind die Torpedos mit nuklearen Sprengköpfen der Wracks von K-8 und der U.S.S. Scorpion für die Zukunft?

Danke im Voraus

cocacabanabas:
Hey DEAT, willkommen im Forum.
Wir haben hier die Netikette, dass man sich erstmal kurz vorstellt, wenn man aktiv im Forum wird.

DEAT:

--- Zitat von: cocacabanabas am 27 November 2018, 11:25:41 ---Hey DEAT, willkommen im Forum.
Wir haben hier die Netikette, dass man sich erstmal kurz vorstellt, wenn man aktiv im Forum wird.

--- Ende Zitat ---

Hey Cocacabanabas, danke schön :-) und das will ich gerne in einem Vorstellungsthread tun.

zur USS Scorpion habe ich noch folgenden Bericht gefunden


--- Zitat ---The first reanalysis of the SCORPION acoustic data in 40 years identified the following new information in 2008 and 2009. 

       - The initiating  events responsible for  the loss of SCORPION were two small explosions that occurred 1/2 of a second apart at 18.20:44Z and were contained within the submarine's pressure hull.  The source of these explosions, which are estimated to the explosions of not more than 22 lbs. of TNT each, cannot be determined from analysis of the acoustic data. 
       - These explosive events prevented the crew from maintaining depth control.  SCORPION slowly sank to to 1530 feet at which depth the pressure hull and all internal bulkheads collapsed at 18:42:34Z (almost 22 minutes) in 1/10 of a second with a force equal to the explosion of 13,200 lbs. of TNT at 1530 feet.
        - This energy was produced by essentially instantaneous coversion of potential energy in the form of 680 psi pressure on the entire SCORPION hull to kinetic energy, the motion of the intruding water-ram which ented the pressure hull at supersonic velocity.
         - During the 111.6 second period when it was conjectured in 1968 that SCORPION had reversed course to deactivate a torpedo that had become active in the lauch tube, the horizontal position of the submarine changed less that 100 feet. The time of detection based analysis refutes the course reversal/active torpedo theory.
         - During the 200 second period following pressure hul collapse, 17 additional acoustic events were detected.  These events were produced by more pressure resistant structures that survived with the wreckage to collapse at greater depth.  Six of the events were produced by the collapse of the SCORPION  torpedo tubes near the following depths: 3370, 3750, 3950. 4510, and 4570 feet. 
         - There were no explosions from a torpedo or any other source external to the SCORPION pressure hull.  SCORPION was lost because of an on-board problem problem (the two internal explosions) the crew could not overcome.
--- Ende Zitat ---

http://www.usna63.org/tradition/history/Scorpion.htm

Demnach wäre es bei der USS Scorpion zu einer Umwandlung der äußeren Kräfte in kinetische Energie mit einer vergleichbaren Wirkung von 6.000 kg Sprengstoff gekommen und ferner


--- Zitat ---Over the following 21m, 50s, SCORPION sank vertically at an average of 0.36 m/s (0.7 knots) to collapse (implode) at 18:42:34 GMT at a depth of 466m (1530-feet) in 37milliseconds (ms), 1/27th of a second, with an energy release equal to the explosion of 6000 kg (13,200 lbs) of TNT created by the essentially instantaneous conversion of potential energy ((sea pressure of 46.3 bars (680 psi)) to kinetic energy, the motion of the water-ram which entered the SCORPION pressure-hull with an estimated average velocity of about 900 m/s (2000 mph). It was this compressive force that “telescoped” after sections of the pressure-hull, moving frame 90 forward to frame 67 ((a distance of 17.27m (56.66 feet)) in 37ms for an average velocity of 467 m/s (1044 mph). The Engineering Spaces telescoped into the Auxilliary Machinery Space (AMS) and Reactor Compartment because of the failed transition joints in the AMS. This action produced an average applied force 643 times normal gravity (643g). The estimated final velocity was 915m/s (3,000f/s / 2045mph). The estimated final g-force was 2500g. These calculation by a consulting engineer are consistent with the conclusion that the still-articulated body sighted in the debris field by the crew of the US submersible TRIESTE was neither within the pressure-hull nor the after escape trunk when SCORPION collapsed. Bodies subjected to compressive forces of the magnitude associated with collapse at SCORPION's pressure-hull at a depth of 466m do not remain intact.
--- Ende Zitat ---

...das Wasser mit 2000 mph in die vertikal sinkende USS Scorpion eingedrungen. Macht diese Interpretation Sinn?

Das sound surveillance system (SOSUS) der US-Navy stellte für die USS Thresher sogar eine Freisetzung von kinetischer Energie mit der Wirkung von 10.000 kg Sprengstoff fest.


--- Zitat ---0918.4: SOSUS and the Skylark detected hull collapse at a calculated depth of 2,400 feet, 450 feet below the crush depth of 1,950 feet (150 percent of test depth), creating a bubble pulse with an energy release equivalent to 22,500 pounds of TNT. The hull collapsed in 47 milliseconds (~1/20th of a second), too fast to be cognitively recognized by those on board
--- Ende Zitat ---


https://www.usni.org/magazines/proceedings/2018-07/declassify-thresher-data

Ich habe die Wrackbilder von der USS Scorpion und der ARA San Juan, die ein ähnliches Schicksal teilen, mal nebeneinander gelegt. Quelle ist http://www.bonefishbase.org/wp-content/uploads/2014/07/2012_October_Periscope-Scorpion.pdf

Was Auffällt ist die Unterteilung der Wracks in mehrere große Teile und nicht ihre (wie von mir geschriebene) vollständige Zerstörung.
Allerdings fällt auch das riesige Trümmerfeld auf. Während die Hülle zwar in Sektionen auf den Boden liegt, aber in ihrer Form nicht massiv verformt oder zerstört ist, nehme ich an, dass die meisten Wrackteile aus dem Inneren des U-Boots stammen.




Also könnte man sagen, dass der Wasserdruck zwar gleichmäßig auf das U-Boot wirkt, aber sich durch "Schwachstellen" den Weg ins Innere sucht und dann dort das Boot aufreißt? Aber was passiert mit der Luft im U-Boot. Dringt diese Wasserwand mit Überschall ins Innere, komprimiert die Luft und sorgt so für die Explosion die SOSUS im Fall der USS Tresher und USS Scorpion aufgenommen hat?

Karsten:

--- Zitat von: DEAT am 27 November 2018, 10:50:49 ---(...) Ohne pietätlos zu wirken und aus rein wissenschaftlichem Interesse, aber bedeutet dass, das die Besatzungen von implodierenden U-Booten in dieser kurzen Zeit verbrennt? (...)
--- Ende Zitat ---
Hervorhebung durch mich.

Ja, ich habe mal gelesen, dass das so ist. Die Quelle war, wenn ich mich recht erinnere, Tom Clancy's "Im Sturm" (engl. "Red Storm Rising"). Das ist zwar natürlich ein Roman, aber dem Autor wird man ein gewisses Fachwissen nicht absprechen können.

Krinor62:
Hallo Deat,

aus dem von Dir eingefügten Link:

"The precursor events are believed to be (based on the evidence of the recovered main battery parts) two closely spaced hydrogen gas explosions in the main battery well from the Gould National Battery
TLX-53-A main battery. The main battery had a total of 126 TLX-53-A cells and weighed 65 tons. The explosion overpressure instantaneously incapacitated (rendered unconscious) and/or was fatal to the crew. Given the 300 millisecond perception time for the human brain to react, the crew had no conscious perception of this event"

Man vermutet die Ursache in der Explosion von Knallgas in der Hauptbatterie, dass sich durch eine veraltete Prozedur aus den Tagen der Diesel U-Boote beim Laden der Batterien angesammelt hat. Diese Explosion hat die Mannschaft getötet oder zumindest soweit außer Gefecht gesetzt, so dass die Scorpion in den folgenden 20 Minuten langsam (0,36m/s) abgesunken ist (ohne weitere Kursänderungen), bis sie die Crush Depth erreicht hat.

"that Scorpion may have been lost because old procedures from diesel boat days were still followed. In 1968, nuclear subs were still setting Condition Baker when they came up to periscope depth. In a diesel boat, coming to periscope depth, the flappers are shut (in case of flooding) and since the battery charge
is from the diesels, there is no danger since no charging is occurring. On a nuclear powered boat, the flappers were shut during Condition Baker at periscope depth, but since the battery charge is coming from the reactor, hydrogen is venting into the well, air circulation is impeded by the shut flappers, and can build up to explosive levels"

Viele Grüße

Jan

Navigation

[0] Themen-Index

[#] Nächste Seite

Zur normalen Ansicht wechseln