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Superkavitation: U-Boote der Zukunft - mit 5800 km/h unter Wasser

U-Boote können den Wasserwiderstand austricksen, indem sie sich in eine Gasblase hüllen. In den USA ist es erstmals gelungen, so eine stabile Schutzhülle zu erzeugen.

Noch können U-Boote kaum 40 Knoten erreichen, aber im Prinzip sind Geschwindigkeiten von bis zu 5800 km/h möglich.

Noch können U-Boote kaum 40 Knoten erreichen, aber im Prinzip sind Geschwindigkeiten von bis zu 5800 km/h möglich.

In der Luft können Flugzeuge schneller als der Schall fliegen, auf dem Boden erreicht ein normaler Pkw locker 200 km/h – aber auf und unter Wasser geht es nur im Schneckentempo voran. Irgendwo um die 40 Knoten ist Schluss, das sind etwa 75 km/h. Schiffe, die noch schneller sind, gleiten mehr über dem Meer, als dass sie im Wasser schwimmen.

Langsame Jäger

Vor allem für Militärs ist das frustierend, denn auch die modernsten und teuersten Einheiten können an dieser Grenze kaum etwas ändern. Besonders für Jagd-U-Boote ergibt sich ein Dilemma: Moderne Flugzeugträger laufen mit einer Höchstgeschwindigkeit von über 30 Knoten. Selbst wenn Jagd-U-Boote noch etwas schneller tauchen können, reicht es doch nicht, um Hunderte von Kilometern einzuholen.

Eine Lösung bietet die sogenannte Superkavitation. Sobald das Boot rundum von einer schützenden Lufthülle umgeben wird, sinkt der Widerstand zwischen Boot und Wasser dramatisch und es sind ganz andere Geschwindigkeiten möglich.  Theoretisch soll es sogar denkbar sein, auch die Schallgeschwindigkeit unter Wasser zu durchbrechen. Sie beträgt immerhin etwa 5800 Kilometer pro Stunde. Aber das ist bislang nur Theorie.

Realistisch bei Raketen und Torpedos

Doch schon in den 70er Jahren hatte die UDSSR den VA-111 Shkval Torpedo entwickelt. An seiner Spitze befand sich ein Generator, der die schützende Gashülle produzierte. Der Vortrieb wurde von einem Raketentriebwerk erreicht. So erreicht der Shkval sagenhafte 200 Knoten und ist fünfmal schneller als herkömmliche Torpedos. Im Jahr 2004 stellte die deutsche Firma BGT Defence den Barrakuda-Torpedo vor, der mit ähnlicher Technologie mehr als 400 km/h erreichen soll. Der deutsche Barrakuda ist nie offiziell in Dienst gestellt worden. Russland soll dagegen die Technik des Shkval weiterentwickelt haben. Auch China und die USA forschen an ultraschnellen Tauchkörpern. Allerdings ist ein Torpedo ein wesentlich kleineres Objekt als ein U-Boot, außerdem muss er die hohe Geschwindigkeit nur für kurze Zeit erreichen.

Stabile Blase ist der Schlüssel zum Erfolg

Forscher an den Penn State Universität haben nun im Laborversuch Methoden entdeckt, die es ermöglichen sollen, eine Schutzblase auch für große U-Boote zu entwickeln. Ab etwa 180 km/h muss die Blase nicht mehr durch einen Generator genährt werden. Dann entsteht so viel Wasserdampf, dass das U-Boot das notwendige Gas selbst erzeugt. Leider ist die Blase nicht stabil, sie pulsiert. Die Forscher sind nun dem Geheimnis der Pulsation auf die Spur gegangen.

"Das Schrumpfen und Wachsen der Luftblase ist nicht gut", erklärt Prof. Timothy A. Brungart. Bricht die Blase so sehr ein, dass das Wasser den Stahlrumpf des Bootes berührt, könnte die Wand einfach reißen. Im besten Fall würde die Fahrt extrem unruhig werden. Im Laborversuch ist es nun gelungen, eine stabile Blase zu erzeugen, berichten die Forscher im International Journal of Multiphase Flow. Im Prinzip sind so Unterwasserfahrten in Überschallgeschwindigkeit möglich. Den Atlantik könnte man auf diese Weise in weniger als einer Stunde durchqueren.

Ein langer Weg bis zum Super-U-Boot

Praktisch wäre aber noch eine Menge Arbeit zu leisten. Für ein 110 Meter langes U-Boot der Los-Angeles-Klasse dürfte es sehr viel aufwendiger sein, die künstliche Schutzblase für die Beschleunigungsphase bis 180 km/h zu erzeugen. Zumal ein U-Boot, anders als ein Torpedo, nicht nur einmal, sondern regelmäßig Gas geben soll. Die Steuerung des U-Bootes müsste in der Phase der Superkavitation neu konstruiert werden. Da kein Teil des Bootes Kontakt zum Wasser haben kann, werden die klassischen Ruder kaum etwas ausrichten. Auch ein Antrieb per Schiffsschraube fällt aus.

Es ist also noch ein langer Weg, von der Grundlagenforschung bis zum Praxistest. 

Das eingebettete Video demonstriert den Effekt der Superkavitation mit Schüssen unter Wasser.