El estudio adjunto investiga un cohete marino híbrido que toma el oxígeno del agua para reaccionar, también conocido como estatorreactor marino o cohete entubado, como sistema de propulsión para vehículos marinos sumergidos de alta velocidad, como torpedos que viajan a de 100 m/s o más. Estos vehículos enfrentan una importante resistencia hidrodinámica, lo que requiere una propulsión potente para mantener altas velocidades. El estudio realizó más de 20 experimentos dinámicos utilizando una instalación de prueba única diseñada para probar el estatorreactor marino en diversas condiciones de crucero submarino. Se variaron parámetros como las velocidades de crucero, las relaciones de masa de agua en el propulsante y las relaciones de masa de oxidante a combustible para crear un mapa de rendimiento completo del estatorreactor marino. Los resultados mostraron que a altas velocidades submarinas, el estatorreactor marino supera significativamente a los motores de cohetes regulares al aumentar sustancialmente el impulso específico y el empuje. El impulso específico mejoró aproximadamente un 55 % en comparación con un cohete híbrido regular, alcanzando un valor máximo de 380 segundos. Los datos experimentales coinciden estrechamente con los cálculos teóricos y los datos de disparo estático, lo que valida la eficacia del diseño del estatorreactor marino. La mejora significativa del rendimiento demuestra el potencial de este sistema de propulsión para vehículos submarinos de alta velocidad, que ofrece una eficiencia y un empuje mejorados en comparación con las tecnologías de cohetes convencionales.
Abstract
High-speed submerged marine vehicles, such as torpedoes, traveling at velocities of an order of 100 m/s and above, require powerful propulsion to overcome the tremendous hydrodynamic drag. This paper aims to investigate a marine hybrid-propellant water-breathing ram rocket (marine ramjet or ducted rocket) under various underwater cruise conditions. At high underwater cruise speeds, the ram rocket outperforms regular rocket motors, substantially increasing its specific impulse and thrust. This investigation utilized a unique test facility capable of dynamically testing the marine ramjet. Over 20 dynamic experiments have been conducted, revealing the submerged motor characteristics at different cruise speeds, water-to-propellant mass ratios, and oxidizer-to-fuel mass ratios, thereby creating a performance map of the marine ramjet. The results were compared with static firing data and theoretical calculations, showing a good agreement with standard specific impulse improvement of about 55% compared to a regular hybrid rocket, reaching a maximum value of 380 s. The significant increase in performance demonstrates the potential of the water-breathing ramjet for propelling high-speed underwater vehicles.
Fuente: https://www.mdpi.com
