잠수함 어뢰는 물속에서 어떻게 가는건가요

Question

잠수함 어뢰는 수중에서 어떻게 앞으로 가는덜까요 뒤에 추진력이 있어도 물속에서 연소가 되질 않을텐데 어떻게 앞으로 갈수 있는건가요

Answer 1

안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.

바닷물의 밀도는 공기에 비해 약 836배 큽니다.

따라서 물속에서 움직이는 운동체가 받는 항력(저항)도 공기 중에서보다 약 836배 큽니다.

바닷물 속에서의 수중체를 공기주머니(공동)로 감싸면 해수와의 접촉이 차단되기 때문에 공기 속에서 움직이는 것만큼 저항이 줄어들지요.

그렇다면 수중체 내부에 공기탱크를 장착해 항주 내내 공기를 뿜어 감싸는 방법은 가능할까? 수중체 부피가 커져 다시 저항도 늘어나므로 불가능합니다.

그런데 수중체가 수중에서 일정한 힘 이상으로 추진력을 발휘해 저항을 뚫고 전진하면 바닷물 사이 응력(Stress)으로 인해 수중체 외부에 물의 압력이 포화증기압(Saturated Vapor Pressure)보다 낮아져 기화하면서 수중에서 수증기 방울(Cavity)이 생기게 되는 데 이를 공동현상(Cavitation)이라 부릅니다.

이러한 현상을 이용해 초공동 어뢰가 개발되고 어뢰가 발사되는 원리입니다

Answer 2

안녕하세요. 정우재 과학전문가입니다.

어뢰 추진원리에 대해서 질문주셨는데요. 말씀하셨듯이 마치 대기중에서 원료 연소를 통해 추진력을 넣는 로켓과는 다르게 수중 어뢰같은 경우에는 2가지 방식의 추진 원리가 있습니다. 하나는 전기를 통한 추진 방식이고, 다른 하나는 화학추진방식입니다.

첫번째, 전기를 통한 추진 방식은 배터리와 모터가 그 구성요소이고, 어뢰가 조용하고 신속하게 추진되는 것이 특징입니다.

두번째, 화학추진 방식은 산화제를 통한 추진방식으로 전기추진방식이 개발되기 오래전부터 사용하게 된 방식입니다. 흔한 예로는 탄화수소+과산화수소를 섞은 방식이나 탄화수소+산소 정도이며, 최근 개발된 SF6, 액화된 리튬으로 구성된 화학추진방식이 하나의 최신 개발된 화학추진방식의 예가 되겠습니다.

질문자님의 궁금증해소에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다.

감사합니다.

Answer 3

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

어뢰에는 2가지 구동원을 가지고 있습니다.

한가지는 전기인데요, 소음이 적고 배기가스 등에 의한 노출이 없는 전기추진방식을 적용하고 있습니다.

그리고 또 한가지는 연료와 산화제가 혼합된 형태의 OTTO 연료를 사용하는 기관추진방식입니다. 이는 말씀대로 산소가 없어도 연료에 산소를 공급하는 산화제를 포함하고 있어 빠른 속도로 추진력을 얻을 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.

어뢰도 다양한 방식의 추진 방식이 있는데

자주 추진 - 스크루를 돌려 스스로 헤엄쳐 나가는 구조, 소음은 적지만 초기 속도가 느림

압축 공기 - 압축공기로 쏘는 형식, 공기 터치는 굉음과 조준을 방해하는 거품이 일어남

수압 발사 - 압축공기로 피스톤을 밀어 수압을 만들어 발사하는 형식

화약식 - 어뢰를 화약 카트리지로 밀어냄

말씀하신 건 화약식일 것 같은데 잠수함에서 발사 당시 화약을 터트리고 그 힘으로만 추진하는 방식입니다.

(잠수함 밖으로 나왔을땐 이미 화학이 터진 뒤)