Mur du son dans un liquide ?

[Europa73]

Bonjour.

Petite question à 2 €.

La célérité du son dans un liquide est une fonction de la masse volumique p et du coefficient de compressibilité adiabatique x

soit : 1 435 m/s dans l'eau douce (environ 1 500 m/s dans l'eau de mer).

Jusque là tout va bien, le son se propage plus de 4 fois plus vite dans l'eau que dans l'atmosphère.

Ma question est la suivante, que se passerait il si un engin (torpille, sous-marin etc...) dépassé cette vitesse, parle on du mur du son, se formerait il une onde de choc comme c'est le cas en aéronautique ?

Merci d'avance pour votre réponse, c'est les experts en méca-fluides qui vont se régaler !!!

Cordialement,
Europa.
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[invité576543]

Ma question est la suivante, que se passerait il si un engin (torpille, sous-marin etc...) dépassé cette vitesse, parle on du mur du son, se formerait il une onde de choc comme c'est le cas en aéronautique ?

Moi pas expert, mais il me semble que d'autres phénomènes interviennent avant d'en arriver là, à des vitesses plus faibles, comme la cavitation.

Cordialement,

[zoup1]

Moi non plus je ne suis pas expert en la matière.
Il y a une vitesse du son bien plus accessible. C'est la vitesse du son à l'interface eau-air. Celle là est beaucoup plus basse (je sais plus mais c'est plutot de l'ordre du cm par seconde).

pour produire une onde de choc, il suffit de déplacer son doigt à la surface de l'eau... Tu va facilement produire un cône...

[trebor]

Bonsoir,
Je n'y connais rien, mais je pense qu'à 5400 km/h l'engins s'échaufferait énormément, à mak II le concorde s'allongeait déjà de 10 cm due à l'échauffement.
Dans l'eau il y aurait probablement la fusion de l'engin bien avant d'atteindre cette vitesse de 5400 km/h.
Voyons ce qu'en diront les experts si cela a été réalisé en laboratoire.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invité576543]

Bonsoir,
Je n'y connais rien, mais je pense qu'à 5400 km/h l'engins s'échaufferait énormément, à mak II le concorde s'allongeait déjà de 10 cm due à l'échauffement.
Dans l'eau il y aurait probablement la fusion de l'engin bien avant d'atteindre cette vitesse de 5400 km/h.

L'engin métallique va fondre dans de l'eau liquide?

Cordialement,

[invite4baed56c]

Ma question est la suivante, que se passerait il si un engin (torpille, sous-marin etc...) dépassé cette vitesse, parle on du mur du son, se formerait il une onde de choc comme c'est le cas en aéronautique?

Bonjour,

Il y aurait effectivement une onde choc, dailleurs bien avant d'atteindre cette vitesse et surtout des cavitations dépendant sensiblement de la forme de l'engin. Je n'arrive pas à remettre la main sur une image de ce type prise au travers d'un conduit transparent dont la section augmente, et ou le fluide est à tres grande vitesse. Toujours est-il qu'on y voit tres distinctement la surface de l'onde de choc, suivie de turbulences.
En attendant, si la méca fluide t'intéresse vraiment je te recommande le bouquin de L.Landau et E.Lifchitz "Mécanique des fluides" aux editions Mir. C'est plutot caustaud et difficile à trouver mais bon, tout y est, ou presque

CDLT

Nick

[SK69202]

Bonsoir,

Il me semble que la densité du millieu est déjà prise en compte dans les équations, qui modélisent ces mouvements.

Une météorite percutant l'océan est dans se régime, pas longtemps il est vrai.

Les connaisseurs de la propagation initiale du choc d'une explosion nuclèaire sous-marine ou souterraine pourraient répondre, au moins partiellement.

Je n'ai jamais cru au début du film ABYSSE à cause de ça, si un vaisseau extraterrestre va aussi vite sous la mer, il ne passe pas inaperçu !


@+

[Europa73]

Bonjour.

Je tiens tout d'abord à remercier les intervenants pour leurs messages.

Un petit rappel :

La Supercavitation est l'utilisation des effets de cavitation pour créer une grande bulle de gaz à l'intérieur d'un liquide, permettant à un objet de voyager à grande vitesse dans ce liquide en étant complètement enveloppé par la bulle. La cavité (c'est-à-dire la bulle) réduit le frottement sur l'objet et fait de la supercavitation une technologie très attrayante et pour cause: le frottement dans l'eau est environ 1 000 fois plus grand que dans l'air.

C'est pourquoi l'engin qui doit atteindre des vitesses aussi élevées doit créer lui même sa propre bulle de gaz à l'aide d'un système sous-cutané qui diffusera ce gaz par des micro trous disposés sur toute sa surface et ce jusqu'à une vitesse suffisante pour que cet effet devienne naturelle.

Une petite formule et une expérience :

Universal formulas apply for the power needed to increase speed of a given body moving through a given fluid with a given drag coefficient. The basic stricture is that the increase in power goes up with the cube of the desired increase in speed. According to this formula, to get a 300-knot Shkval to go 10 times as fast and be truly supersonic would require 10 x 10 x 10 = 1,000 times as much power. You never know, but I don't see this happening soon. (Talk of underwater jet engines that burn liquid aluminum for fuel will remain the stuff of science fiction for quite a few years.)

So what are the true Mach 1 weapons America is working on?

One of these devices is an anti-torpedo dart, fired underwater by an sonar-aimed gun in a streamlined turret. In a proof-of-concept experiment several years ago, the Naval Undersea Weapons Center Newport Division was able to shoot a dart in a tank at greater than the speed of sound in the surrounding water. Though the dart is not self-propelled, and thus loses velocity (and accuracy) with range, as a close-in defense system against fast (and not so fast) enemy torpedoes it holds great promise.

http://www.military.com/soldiertech/...hkval,,00.html

et une autre expérience :

The Advanced High Speed Underwater Munition (AHSUM) program has already demonstrated the effectiveness of such high-speed underwater bullets. Fired from an underwater gun, these projectiles have successfully broken the speed of sound in water (1,500 meters per second), bringing their future application much closer to reality.

http://www.chinfo.navy.mil/navpalib/...torpedoes.html

et un problème :

But turning is tricky. "[If] the bubble is distorted and hence air layer coverage is destroyed, the body becomes 'wetted' -- or there is no air layer to provide the low drag," Kam wrote. The answer is to rapidly adjust the orientation of the cavitator disk or cone at the craft's nozzle and control ventilation to make sure surfaces under pressure are getting coverage. This is where mechanical engineering may need a helping hand from digital magic: Using high-tech sensors and controls to maintain that air bubble through sharp turns, acceleration and deceleration, constantly changing pressures, altered body geometry (read: hull damage), vibration, contact with foreign matter and a host of other unpredictable variables.

The way it looks now, an experimental ramjet thruster engine called a Vortex Combustor will probably power a supersonic sub, according to Kam. Propellers would be useless because they wouldn't be touching water. This engine reacts powdered aluminum with water in a contained whirlpool to produce heat that powers the ramjet turbine. "It has 2.5 to 3 times the specific impulse of solid rocket propellants," Kam notes.

http://www.stratmag.com/issueMay-15/page02.htm

et la réponse à ma question :

The effects of travelling faster than the speed of sound would be fairly similar in either water or in air. You would send out a shock wave, that would be perceived as a sonic boom.

Stephen Murray, Physicist

Quelques liens :

http://www.transfert.net/Bientot-un-...-supersonique#

http://www.crmrlg.be/doc/supercavitation.pdf

http://www.signallake.com/innovation...IAMMay2001.pdf

http://www.madsci.org/posts/archives...9753.Ph.r.html

Pour résumé, le mur du son dans un milieu liquide existe et se traduit par un boom sonique pour les personnes étant à l'extérieure de l'engin.
Les sm modernes ne sont pas prêt d'utiliser ce genre de systèmes pour de multiples raisons, il faut un système de propulsion adapté, tourner est un problème car l'engin entourré de sa bulle n'est plus en contact avec l'élément liquide et de ce fait ses gouvernes ne sont plus d'aucune utilité, un sm d'une masse importante ne pourrait pas maintenir sa profondeur car il n'y aurait pas assez de portance, contrairement à un missile sous-marin plus léger.
Le sm serait aveugle à ces vitesses pour deux raisons, la bulle de gaz crée des bruits parasites et si l'engin va plus vite que le son alors son sonar devient désuet.
Et pour finir, l'homme à déjà envoyer un projectile à
plus de 1500m/sec (voir ci-dessus).

Cordialement,
Europa

[Europa73]

Bonsoir,

Les connaisseurs de la propagation initiale du choc d'une explosion nuclèaire sous-marine ou souterraine pourraient répondre, au moins partiellement.

Je n'ai jamais cru au début du film ABYSSE à cause de ça, si un vaisseau extraterrestre va aussi vite sous la mer, il ne passe pas inaperçu !

@+

Bonjour.

Dans l'atmosphère :

During the time the blast wave is passing through the superheated atmosphere in the fireball, it travels at supersonic velocities. After it leaves the vicinity of the fireball, it slows down to the normal speed of sound in the atmosphere.

sous l'eau :

The shock front will also travel at approximately five times the speed of the blast wave in air. Severe damage to naval vessels may result from the shock wave produced by an underwater or water surface burst.

http://72.14.221.104/search?q=cache:...&client=safari

Pourrais tu me rappeller ce qui se passe au début du film "The Abyss" ?

http://en.wikipedia.org/wiki/Unident...bmerged_object

Et une étude conduite par l'Us Air Force sur les USOS dans le non moins controversé rapport "Blue Book".

http://www.waterufo.net/bluebook/bbpdf.pdf

Cordialement,
Europa

Chacun a raison de son propre point de vue, mais il n'est pas impossible que tout le monde ait tort [Gandi, Lettres à l'Ashram]

[Eurole]

Bonjour.

Petite question à 2 €.

Jusque là tout va bien, le son se propage plus de 4 fois plus vite dans l'eau que dans l'atmosphère.

Ma question est la suivante, que se passerait il si un engin (torpille, sous-marin etc...) dépassé cette vitesse, parle on du mur du son, se formerait il une onde de choc comme c'est le cas en aéronautique ?

Merci d'avance pour votre réponse, c'est les experts en méca-fluides qui vont se régaler !!!

Cordialement,
Europa.

Bonjour Tous.

Quel est l'intérêt de cette question ?

Personnellement je me pose la question utile: comment limiter l'onde de choc ?
C'est l'objet de la technologie MHD


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[Europa73]

Bonjour Tous.

Quel est l'intérêt de cette question ?

Personnellement je me pose la question utile: comment limiter l'onde de choc ?
C'est l'objet de la technologie MHD

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Bonsoir.

Vous auriez pu répondre à ma question si cela était si évident pour vous.

L'intérêt est de comprendre ce qui ce passe sous l'eau avant d'aller plus loin, ce qui n'est pas évident pour tout le monde (moi le 1er).

Quand à l'utilisation de la MHD pour atteindre des vitesses supersoniques sous l'eau, on est loin d'avoir trouver une application concrète pour l'instant.

Et cette même MHD à elle seule ne résout pas tous les petits (gros) soucis engendrés à ces vitesses, dont celui de la commande de direction, qui il est vrai pourrait en théorie (selon JPP) être résolu par une baisse d'intensité du gaz émis de par et d'autre de l'engin, ce qui crée des appuis +- intenses et qui donc pourrait dévier l'engin de sa trajectoire (voir Aurora) tout comme un snowboardeur (surfeur des neiges) appuis sur ses carres pour changer de direction. Mais dans le cas de notre engin c'est pas le cerveaux qui dirige mais un super computer d'analyse de données télémétriques qui répartit les gaz sur toute la surface de l'engin.

(faut pas que sa plante sinon bye bye amigos )

Cordialement,
Europa.

La vérité sort plus facilement de l'erreur que de la confusion [Francis Bacon]

[Eurole]

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Vous auriez pu répondre à ma question si cela était si évident pour vous.

L'intérêt est de comprendre ce qui ce passe sous l'eau avant d'aller plus loin, ce qui n'est pas évident pour tout le monde (moi le 1er).
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Pas évident pour moi non plus ...

Enfoncer une question peut être un moyen sinon d'y répondre, du moins de l'accompagner...


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