Frage:
Warum funktioniert ein ASDIC nicht sofort nach einem Tiefenangriff?
ConanTheGerbil
2018-10-28 19:45:48 UTC
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Ich lese über den U-Boot-Krieg im Nordatlantik des Zweiten Weltkriegs. Insbesondere über die U-Boot-Abwehrwaffen, die den Verbündeten zur Verfügung stehen.

Dieser Artikel enthält eine Aussage, die ich zu verstehen versuche .....

Wenn eine Tiefenladung explodiert, kann es 15 Minuten dauern, bis sich die Störung so weit beruhigt hat, dass das Sonar wirksam wird.

Welche Art von „Störung“ konnte das Sonar beeinflussen? für 15 Minuten? Ich nehme an, es ist ein Hinweis auf irgendeine Form von Unterwasserechos und / oder Stoßwellen, aber wenn ja, warum so lange? Ich weiß, dass sich Schall im Wasser viel schneller und weiter ausbreitet als in der Luft, aber bedeutet das nicht, dass Echos schneller abklingen sollten?

Oder vielleicht war der ASDIC sehr empfindlich und musste neu kalibriert werden (oder sogar) Reparaturen) nach einer Explosion in der Nähe?

Oder gibt es einige andere Phänomene, die ich übersehen habe?

Es könnte besser sein, dies in der Physik zu fragen
Luftblasen.........
Weil das Echo der Explosion zwischen der Meeresoberfläche und dem Meeresboden in der Nähe von Sub & Hunter aufgrund des niedrigen Schallübertragungskoeffizienten von Wasser in Luft und Gestein nachhallt, bis die Schallenergie vom Wasser als Wärme durch Reibung absorbiert wird. Siehe meine Antwort unten.
Fünf antworten:
#1
+16
kimchi lover
2018-10-28 20:17:14 UTC
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Eine Unterwasserexplosion erzeugt Turbulenzen im Wasser, erzeugt Blasen und mischt möglicherweise Wasser mit unterschiedlichen Temperaturen oder Salzgehalten, die alle die Schallbrechung im Wasser beeinflussen. Damit ASDIC am besten funktioniert, sollte das Wasser homogen sein und nur eine laminare Strömung aufweisen.

alles wahr, aber würde es wirklich 15 Minuten dauern, um wieder normal zu werden?
Es gibt offensichtlich viele Faktoren, deren Faustregel-Zusammenfassung laut WIkipedia-Quellen 15 Minuten zu betragen scheint. Ist Ihre Frage nicht wirklich eine Frage der angewandten Physik und keine Frage der Geschichte?
Die Blasen brauchen wahrscheinlich am längsten, um sich zu klären. Eine einzelne Tiefenladung setzt mehrere hundert Kilogramm Gase frei (so wird ihre Ladung), und während die großen ziemlich schnell ansteigen, reflektieren und verzerren die kleinen Geräusche und es dauert viel länger, bis sie ansteigen.
@Hemel Es scheint mir nicht überraschend, dass mehrere hundert Kilogramm hochexplosiver Sprengstoff das Wasser so weit aufrühren können, dass es 15 Minuten dauert, bis es sich wieder absetzt.
#2
+13
Pieter Geerkens
2018-10-29 08:18:55 UTC
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Ihre Erwartung " bedeutet nicht, dass Echos schneller abklingen sollten " ist für diesen Teil der explosiven Energie, der vertikal oder nahezu vertikal gerichtet ist, weitgehend ungenau.

Gerade weil Schall in Wasser so viel schneller als in Luft ist und dieses Wasser viel dichter als Luft ist, ist der Transmissionskoeffizient von Wasser zu Luft für Schall sogar sehr nahe bei Null bei einem Einfallswinkel von null Grad (vertikal).

enter image description here
...
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Hier:
- c ist die Schallgeschwindigkeit für das Medium
- ρ ist die Dichte des Medium
- Index l repräsentiert das zweite Medium (Luft), kein Index das Ursprungsmedium (Wasser)

Typische Werte für Meerwasser sind:
ρ = 1020 kg / m3
c = 1500 m / s;

und für Luft:
ρ = 1,225 kg / m3
c = 340 m / s

also ab Gl. 1,28 über
m ~ 1,225 / 1020 = 0,0012
n ~ 1500/340 = 4,41

Dann sogar bei einem Einfallswinkel von 0 Grad (also cos θ == 1 und sin θ == 0) aus Gl. 1,30 oben erhalten wir als Transmissionskoeffizienten:

T ~ (2, 0,0012) / (0,0012 + 4,41, 1)
~ 0,0024 / 4,4112
~ 0,00054

A. Eine ähnliche Analyse wird zeigen, dass ein sehr kleiner Transmissionskoeffizient auch in Bezug auf den Meeresboden auftritt.

Daher in unmittelbarer Nähe von Sub und Zerstörer / Korvette, wo der Einfallswinkel des Schallstoßes sehr nahe ist Sowohl in Bezug auf die Meeresoberfläche als auch auf den Meeresboden ist das Echo des Schallstoßes nahezu vertikal, bis dieses Echo langsam aus der Vertikalen abwandert oder durch Erhitzen vom Wasser absorbiert wird.


Der größte Teil des Atlantiks ist zwischen 3000 und 4000 Meter tief und durchschnittlich 3600 Meter hoch. Dies bedeutet, dass die Echos einer Tiefenladungsexplosion in jeweils 2 bis 3 Sekunden zwischen Meeresoberfläche und Meeresboden hin und her rasen. Bei einer Übertragung von nahezu Null auf Luft und Grundgestein würde ein lauter Nachhall in der Nähe der Explosion widerhallen, typischerweise in unmittelbarer Nähe von U-Boot und Jäger. In einem Höhlensystem mit starken Echos zu schreien und dann auf genügend Stille zu warten, um eine Stecknadel fallen zu hören, wäre eine analoge Situation.

Die typische Frequenz für Sonar im Zweiten Weltkrieg betrug 20 kHz bis 30 kHz. Die Wellenlänge für ein 25-kHz-Signal würde angesichts der obigen Meerwassereigenschaften ~ 6 cm betragen, so dass alle Merkmale der Meeresoberfläche oder des Meeresbodens < ~ 3 cm unsichtbar wären.


Die Behauptung wird in gemacht Eine andere Antwort:

Damit ASDIC am besten funktioniert, sollte das Wasser homogen sein und nur laminar fließen.

Dies ist zwar wahr, aber niemals das Fall. Vielmehr gibt es immer drei Thermokline, die die Übertragung beeinflussen, außer in Gewässern, die so flach sind, dass eine oder mehrere herausgedrückt werden.

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Daher der Begriff Es ist absurd, ungefähr 15 Minuten auf eine Rückkehr zur Homogenität des Meeres zu warten. Was tatsächlich passiert, ist, dass jede große Störung des Wassers die " Laminierung " des Ozeans stört, die den hier dargestellten Sonarschatten -Effekt erleichtert, der bei einem positiven Thermoklinengradienten auftritt am nächsten an der Oberfläche liegt über einem negativen:

enter image description here

Andere komplexere Ausbreitungsmuster müssen vom erfahrenen Sonaroperator ebenfalls berücksichtigt werden. wie in der Referenz beschrieben.

Es scheint, dass die Geschwindigkeiten c = 340 für Wasser und 1500 für Luft umgekehrt sind. Das Ergebnis könnte auch zugänglicher sein, wenn Sie die Menge an Schallenergie berechnet haben, die nach 15 Minuten verbleibt. Ihre Kommentare zu den anderen Antworten wirken ziemlich unhöflich. Während Ihre Antwort bei den physikalischen Berechnungen stärker ist, können die anderen Antworten besser erklären, was passiert.
@jpa: Vielen Dank - die Berechnung war richtig herum, aber die beiden Zahlen wurden rückwärts als Eigenschaften aufgeführt. Die Antwort in Bezug auf Blasen ist rückwärts - Blasen würden die Energiedissipation ** beschleunigen ** und nicht verlangsamen.
#3
+9
Steve Bird
2018-10-29 00:10:11 UTC
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Ich denke, dass der Schlüssel dazu darin besteht, die reflektierten Wellen und ihre Wechselwirkungen mit der Umwelt und untereinander zu berücksichtigen.

Die anfängliche Explosion sendet Stoßwellen in alle Richtungen aus. Diese Stoßwellen prallen von jeder Oberfläche ab, insbesondere vom Meeresboden und der Oberfläche mit der Luft. Wichtig ist, dass diese reflektierten Wellen auch reflektieren, wenn sie auf eine Oberfläche treffen (z. B. wird die anfängliche Reflexion vom Meeresboden aufprallen und von der Oberfläche reflektiert), und diese Reflexionen bewirken dasselbe. Da diese Oberflächen im Allgemeinen unregelmäßig sind, werden die reflektierten Stoßwellen sehr schnell zu einem Durcheinander von Geräuschen.

Es ist auch zu bedenken, dass Tiefenladungen normalerweise in Mustern abfallen, sodass es nicht nur eine einzige Explosion gibt, sondern eine Reihe von Explosionen. Die Kombination von Stoßwellen und Reflexionen (und Interferenzen zwischen Stoßwellen und Reflexionen) macht die Dinge tatsächlich sehr laut.

Die anfänglichen Explosionen sind um Größenordnungen stärker (dh lauter) als die ASDIC-Schallwellen, und zwar jeweils Reflexion verliert Energie, es braucht Zeit, bis die Reflexionen genügend Energie verlieren, dass sie im Vergleich zu den ASDIC-Signalen unbedeutend werden.

#4
+6
rs.29
2018-10-28 20:20:16 UTC
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Um die Tiefenladung freizugeben, müsste das Schiff die Mindestreichweite des Sonars unterschreiten.

Sonare (oder ASDIC in der britischen Terminologie) waren im Zweiten Weltkrieg relativ einfach. Der Schall würde in eine Richtung gesendet, er würde sich durch das Wasser ausbreiten und von jedem Unterwasserobjekt auf seinem Weg (z. B. U-Boot) zurückprallen. Bei Kenntnis der Schallgeschwindigkeit im Wasser war es möglich, die Reichweite und Peilung dieses Objekts grob zu berechnen. Wenn sich das Objekt jedoch dem Sonar nähert, kann es es nicht erkennen. Der Artikel über Hedgehog, den Sie veröffentlicht haben, erklärt Folgendes:

Das System wurde entwickelt, um das Problem zu lösen, dass das Ziel-U-Boot aus der ASDIC des angreifenden Schiffes verschwindet, wenn sich das Schiff innerhalb der Mindestreichweite des Sonars befindet. Aufgrund der Schallgeschwindigkeit im Wasser war die Zeit, die das Ping-Echo benötigt, um vom Ziel-U-Boot zum angreifenden Schiff zurückzukehren, zu kurz, um es dem menschlichen Bediener zu ermöglichen, das zurückkehrende hörbare Echo von dem des ursprünglich ausgesendeten Schallimpulses zu unterscheiden durch das Sonar - das sogenannte "Momentanecho", bei dem der Ausgangsschallimpuls und das zurückkehrende Echo verschmelzen. Dieser "blinde Fleck" ermöglichte es dem U-Boot, Ausweichmanöver unentdeckt durchzuführen, während sich das Schiff für einen Tiefenangriff außerhalb der Reichweite befand. Daher war das U-Boot für das Sonar praktisch unsichtbar, da sich das Schiff innerhalb der Mindestreichweite des Sonars befand. Die Lösung war eine auf dem Vordeck montierte Waffe, die die Projektile über den Bug des tragenden Schiffes abfeuerte, um in einiger Entfernung vor dem Schiff im Wasser zu landen, während sich das U-Boot noch außerhalb der Mindestreichweite des Sonars befand.

Tiefenladungen waren dagegen umständlichere Waffen. Wie Sie dem Link entnehmen können, wurden sie normalerweise nach dem Schiff fallen gelassen. Dies bedeutet, dass das angreifende Schiff das U-Boot überqueren musste, d. H. Für einige Zeit den Kontakt verlieren musste. Im Gegensatz zu Igeln explodierten Tiefenladungen jedes Mal (in vorgegebener Tiefe). Das angreifende Schiff würde ein Muster von ihnen legen, warten, bis sie explodieren, aus der Mindestreichweite herauskommen und dann versuchen, das Ziel wieder zu erobern, vorausgesetzt, die Kavitation hat sich beruhigt.

Bereitstellung aller erforderlichen Schritte, die Tatsache, dass Sonare selten mit Geschwindigkeiten über 15 kn und einer Reichweite von weniger als 300 Metern arbeiteten, sowie Einschränkungen beim Senden von Pings in Intervallen, die etwa 5 Sekunden in einem 5-Grad-Bogen dauerten (um Schall zuzulassen) zurück), es könnte wirklich bis zu 15 Minuten dauern, bevor Sie die Suche erneut starten können, wenn der erste Tiefenangriff erfolglos war.

Das Zitat, das ich zur Verfügung gestellt habe, scheint zu sagen, dass das Sonar 15 Minuten lang physisch nicht funktionieren würde, während Sie zu sagen scheinen, dass es 15 Minuten dauern könnte, um das Ziel wieder zu erlangen - zwei subtil unterschiedliche Dinge!
@Hemel Lesen Sie Ihr Zitat noch einmal: "Es kann 15 Minuten dauern, bis sich die Störung so weit gelegt hat, dass das Sonar wirksam wird." Sonar funktioniert, ist aber nicht effektiv.
Einige der von Ihnen erwähnten vorauswerfenden Waffen (wie Hedgehog) feuerten Anklagen ab, die nur bei Kontakt explodierten und die Sonarbedingungen nicht beeinträchtigten.
#5
+3
Samuel Russell
2018-10-29 05:17:39 UTC
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Das Zitat bezieht sich möglicherweise auf die physischen Systeme, die ASDIC implementieren. Stoß- und Vibrationsabschirmung sind Hauptprobleme in der Marinearchitektur. Unzureichend schockgeschützte Systeme müssen möglicherweise nach einem Schock gewartet werden, z. B. indem sie sich in der Nähe eines kürzlich ausgeführten Tiefenladungsangriffs befinden. Zumindest einigen britischen Commonwealth-Schiffen des Zweiten Weltkriegs fehlte ein vollständiger Schockschutz auf ihren ASDIC-Systemen vor den Schocks, die durch ihre eigenen Tiefenladungsangriffe verursacht wurden.


Abteilung für U-Boot-Bekämpfung, Navy Office, Melbourne (1943-07) "SOUTH-WEST PACIFICANTI-SUBMARINE REPORTJULY, 1943" ACB0233 / 43 (2) [ http: // www.navy.gov.au/sites/default/files/documents/1943_July.pdf] p. 9:

"KALGOORLIE" griff 1808 einen möglichen Kontakt an, und zwei Minuten später hatte "WARRNAMBOOL" ein Echo auf der von "KALGOORLIE" gemeldeten Peilung, Reichweite 700 Meter. Vier Ladungen wurden fallen gelassen, der Steuerbordwerfer feuerte erneut ab. Die Erschütterung der letzten Ladung hat den Asdic-Satz außer Betrieb gesetzt. Ein Ventil war aus seiner Buchse gerissen worden, und der Überlagerungskondensator war von der Einstellung "E" zur Einstellung "B" übergegangen.

Ich habe eine Reihe von Berichten nach Vorfällen - Primärquellen - über britische Schiffe des Zweiten Weltkriegs gelesen, in denen festgestellt wurde, dass wesentliche Systeme nicht ausreichend schockgeschützt sind. Ich habe den Verweis auf andere Antworten in Bezug auf den Erwerb gelöscht.
Der einzige "intern zugängliche" Teil des Systems sind die Ohren des Sonarbetreibers. Deshalb entfernen sie ihre Kopfhörer, wenn die Tiefenladung gestartet wird. Der Rest des Systems ist elektronisch, mit Ausnahme von Teilen, die nur von außerhalb des Schiffes zugänglich sind. Wenn die Vakuumröhren nicht brechen, erscheint diese Erklärung unwahrscheinlich. Wenn Sie eine Referenz für einen bestimmten Effekt haben, würde mich das interessieren.
@PieterGeerkens Prost, fertig
Perfekt. Ich hatte vergessen, wie leicht sich Vakuumröhren (oder * Ventile * wie hier in * britischem Englisch *) lösen konnten. Ich dachte nur an Bruch. Ich weiß nicht genug über Heterodine, um zu kommentieren, dass es wahrscheinlich nicht länger als ein oder zwei Minuten dauert, bis eine Einstellungsänderung identifiziert und korrigiert wird. Ich bezweifle, dass es 15 Minuten dauern würde, bis der von Ihnen festgestellte Effekt behoben ist, aber er ist sicherlich real.


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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