天安艦 一番魚雷部品文字の論文から
天安（チョナン）艦魚雷“1番”文字部位温度計算
カイスト 熱伝導研究室ソンテホ教授
合調団の調査結果に対し多様な疑問が提示されているところ、その中一つは“引き揚げされた魚雷破片の後部に使われた‘1番’という文字は爆発時高熱の火炎に乗ってしまわなければならなかったのに正常に残っているのを理解することはできない’ということだ。 これと関連して一部では魚雷の温度上昇分を‘火薬の発熱量の13% /魚雷の熱容量=摂氏約150度’という計算を提示してもっともらしい科学的根拠を提示したりもした。
この報告書ではより専門的な計算を遂行して実際に近い温度上昇分を提示しようと思う。 以後叙述を助けるために先に解釈の対象になった魚雷(CHT-02D)の概念図を描くということに見えた。 魚雷の長さは7,350mm,直径は535mm,重さは約1,700kgだ。 魚雷は前から標的探知部、弾頭部がある。 弾頭部には151リットル滞積に250kgの爆薬が満たされている。 魚雷増えた電気モーターによって航走をするので弾頭部の後には長さ4メートルを越える電池部があって、なのでモーターからスクリューまでの魚雷推進部で形成されている。 魚雷推進部長さは1,805mmなのに、これを50mm厚さの降板隔壁ディスクが海水から機密なった前方モーター部と海水が満たされている後尾虫垂部を分割している。 問題の文字はこのディスクの裏面に使われている。 本解釈に重要なデータとして弾頭部後尾でディスクまでの距離は5,470mmだ。
▲だから何処のカタログを見て言ってるのかっ全然大きさが違うじゃないか、っということで何の意味も無い韓国人の妄言は続きます。
ひとまず肉眼で観察されたところによれば、ディスクの後面は牛乳色の‘ポルリビニルブティラル’という高分子系列のコーティングになっていて、その上にマジックペンで‘1番’と書かれてある。 コーティングと文字は非常にきれいに原形を維持していて、いかなる熱損上の跡も見られない。 また、シャフトには腐食を防ぐために塗られたと見られる黒い色塗装が爪ほどの大きさで全体にかけて散布されていて、この黒い色塗装が離れて行った部位はひどく腐食になっている。 残存した塗装状態でボア、魚雷推進部が高温に露出したとすれば、‘1番’という文字だけでなく、その下の高分子コーティング、そして恐らくシャフトの黒い色塗装まで全部熱損上にあっていなければならないだろうが、そうではないことにボア、魚雷推進部が熱損傷を受けるほどの高温露出はなかったことで推論される。 このような推論は巷間の論旨と相反することであるからみた解釈で注意深く扱うだろう。
2.バブル挙動にクァナヨオルェ爆発は水深7ないし9メートルで起きたことと推測されている。
これは伝統的に魚雷を目標物に直接打撃をさせる方式と違ったいわゆる‘バブル(ジェット)’方式の攻撃形態として、初期爆発時点に発生した高温高圧の火炎(バブル)が急速に膨張して周囲の海水を押し出しながら目標物のハム底部について曲げるということ応力を作用させて破壊を起こす。 この過程にかかった時間はわずか0.2秒程度の短い時間だが、全体過程においては大変重要な過程であるからより詳しく調べる必要がある。
爆薬はTNT系列の故幅制として反応(detonation)速度が秒速数 kmに達する。 したがって爆発瞬間250kgの爆薬が直ちに体積151リットルのガス塊りに変わると見ることができる。 参考で爆発が遅れるほど爆薬の破壊力は落ちるので瞬間爆発するという家庭は最大の破壊力を想定したのだ。 TNTが主成分だと見る時、反応式は次のようだ。
6223322()62.51.5()CHNOCHCOHNCsolid→+++ (1)
爆薬はTNT系列の故幅制として反応(detonation)速度が秒速数 kmに達する。 したがって爆発瞬間250kgの爆薬が直ちに体積151リットルのガス塊りに変わると見ることができる。 参考で爆発が遅れるほど爆薬の破壊力は落ちるので瞬間爆発するという家庭は最大の破壊力を想定したのだ。 TNTが主成分だと見る時、反応式は次のようだ。
6223322()62.51.5()CHNOCHCOHNCsolid→+++ (1)
TNT 1kgが一定の体積を維持して起きる静寂燃焼熱増えた、1気圧ハで反応する時の定圧燃焼熱(4.184MJ/kg)に1気圧定圧燃焼時の膨張である0.099MJ/kgだけにさらに高くて4.283MJ/kgになる。 また、各発生種の質量成分費をその静寂比熱にかけて発生ガス1kgの静寂比熱を温度に対する一次関数で表現すれば次のようだ。Q2(2) 30.86590.315810kJ/kg-Kvc?=+×ここで増えた絶対温度(K)であり、この式は10%以内の誤差を持っている。 それで標準状態を添字0で表現する時、発生ガスの内部エネルギーの変化は熱力学1法則で、Tu(3) 0()()uTuTQ?=で表現できて、前のデータらを代入して爆発直後ガスの温度を救えば3276K(3003oC)となる。 また、(1)式右辺の総10モールのカスガ151/250リットルを占めているという時、その圧力は19,900気圧になる。 初期バブル滞積151リットルを九老（クロ）ボアその半径を計算すれば0.33メートルとなる。 ガスの質量基準気体常数0.3661kJ/kg-KR=で、定圧比熱/定積比熱の値段、すなわちγ(ガンマ)価格は温度により多少の差があるが、概略1.3程度だ。
爆発直後バブルは断熱膨脹をすることになる。 この過程はγ値段が一定ならば、圧力(N/m2)と非滞積(m3/kg;比重Pvρの逆手)の間に次にと関係を維持して膨張する。
(4) Pvconstγ=体積はバブル半径の3乗に比例するので、この式に変えて使うこともできる。 例えば、バブルが初期半径0.33メートルでディスクまでの距離5.47メートルを進行して半径5.80メートルになった時、その圧力は初めてより倍に減少して0.26気圧に落ちる。 また、この時にバブルの温度は理想気体状態方程式、3Prconstγ=3(0.331/5.80)1.3010γ?=×PvRT= (5)から229K(=-44oC)という低温になる。 実際においては(4)式をとても狭い温度区間でのγ値段を使ってみて精密に計算をするが、ここに見せた簡単な計算でもバブルは膨張しながら急激に温度が落ちるということが分かる。 これは私たちが普通空気中で爆薬が爆発する時に高い温度と強い速度を伴って激しい物理的、熱損傷を与えることとは違った予測だ。
爆発直後バブルは断熱膨脹をすることになる。 この過程はγ値段が一定ならば、圧力(N/m2)と非滞積(m3/kg;比重Pvρの逆手)の間に次にと関係を維持して膨張する。
(4) Pvconstγ=体積はバブル半径の3乗に比例するので、この式に変えて使うこともできる。 例えば、バブルが初期半径0.33メートルでディスクまでの距離5.47メートルを進行して半径5.80メートルになった時、その圧力は初めてより倍に減少して0.26気圧に落ちる。 また、この時にバブルの温度は理想気体状態方程式、3Prconstγ=3(0.331/5.80)1.3010γ?=×PvRT= (5)から229K(=-44oC)という低温になる。 実際においては(4)式をとても狭い温度区間でのγ値段を使ってみて精密に計算をするが、ここに見せた簡単な計算でもバブルは膨張しながら急激に温度が落ちるということが分かる。 これは私たちが普通空気中で爆薬が爆発する時に高い温度と強い速度を伴って激しい物理的、熱損傷を与えることとは違った予測だ。
どのようにこういう予測値が出てきたのだろうか?
それは海水が空気よりはるかに比重が大きくて、バブルが膨張しながら海水を押し出すところにそのエネルギーを全部使うためだ。 すなわち、空気中ではバブルを囲んだ空気が運動エネルギーをほとんど吸収できなくてしたがって高速の衝撃波が遠くまで伝えられるのに比べて、海水ではあたかも自動車エンジンのように膨張日を海水が運動エネルギーとして吸収するためだ。 絵2はこのような過程を見せている。 バブルが求刑を維持しながら膨張する初期の段階において周囲を囲んだ海水はただ半径方向速度だけを持って動くことになるが、海水の非圧縮性によって次の連続方程式を満足しなければならない。
(6) 244rorvrrππ=&ここで増えたバブルの半径が大きくなる速度だ。 したがって周囲海水の運動エネルギー(K.E.) 総量は次のようだ。 or&22..422orwrvKErdrrrρππρ∞==∫& (7)ここでwρは海水の密度だ。 バブルから遠く離れた位置での圧力がp∞ならば、(7)式の運動エネルギーの増加率()は一律と同じでなければならない。 これから加速度に関して(..)/dKEdt2()4oopprrπ∞?&or&&323()2oowoorpprrrρ∞?=?&&& (8)絵2.バブル膨張時周囲の海水の運動3この式は球面座標界のNavier-Stokes方程式を使って得ることもできる。 F.M. White,Fluid Mechanics,2nd edi.、McGraw-Hill,1986,p.673参照.
それは海水が空気よりはるかに比重が大きくて、バブルが膨張しながら海水を押し出すところにそのエネルギーを全部使うためだ。 すなわち、空気中ではバブルを囲んだ空気が運動エネルギーをほとんど吸収できなくてしたがって高速の衝撃波が遠くまで伝えられるのに比べて、海水ではあたかも自動車エンジンのように膨張日を海水が運動エネルギーとして吸収するためだ。 絵2はこのような過程を見せている。 バブルが求刑を維持しながら膨張する初期の段階において周囲を囲んだ海水はただ半径方向速度だけを持って動くことになるが、海水の非圧縮性によって次の連続方程式を満足しなければならない。
(6) 244rorvrrππ=&ここで増えたバブルの半径が大きくなる速度だ。 したがって周囲海水の運動エネルギー(K.E.) 総量は次のようだ。 or&22..422orwrvKErdrrrρππρ∞==∫& (7)ここでwρは海水の密度だ。 バブルから遠く離れた位置での圧力がp∞ならば、(7)式の運動エネルギーの増加率()は一律と同じでなければならない。 これから加速度に関して(..)/dKEdt2()4oopprrπ∞?&or&&323()2oowoorpprrrρ∞?=?&&& (8)絵2.バブル膨張時周囲の海水の運動3この式は球面座標界のNavier-Stokes方程式を使って得ることもできる。 F.M. White,Fluid Mechanics,2nd edi.、McGraw-Hill,1986,p.673参照.
ウイ式を得ることができる。 (4),(5),(8)式からバブルの大きさ、圧力、温度を数値的に手に入れることができる。 絵3は、外部圧力を1.8気圧(水深8米の場所)で取った時の具体的な計算結果を見せる。 ここで、は、oorr&非常に短い時間間隔(今後計算時全10-5秒)間次の通り敵くやしくて救った。 tΔ(9) ()()oorttrtrt+Δ=+Δ&&()()oorttrtrt+Δ=+Δ& (10)絵3で知ることが出来るように、初期の高温高圧のバブル状態は初めて0.03秒以内に急激に消えて以後には先んじるとみられた通り低温低圧の状態になることが分かる。 すなわち、0.03秒には半径3.9メートル、1.9気圧、220oCに落ちて、0.1秒に半径6.3メートル、0.27気圧、28oCとなる。 このように内部圧力が周囲圧力と同じになっても止めなくてずっと膨張する理由は海水の高い慣性のためなのに、これによってバブルの吹きだす大気圧よりも低い状態まで降りて行って、0.8秒では半径11.6メートルで最大膨張した状態をすぎてまた収縮をする。
計算上では1.6秒に早ければ膨張収縮のあるサイクルを完全に成し遂げることになるが(絵3参照),実際においてはバブルの半径が8メートルほどになれば(0.2秒)バブルがハム私についてこの時に船体底に大気圧よりも低い0.1気圧の陰圧が加えられながら恐るべき曲げるということ応力を作用させることになる。 この時に初めて半径8メートル以内にあった海水は半径8メートルと10メートルの間の体積に位置することになって、したがって船側の海水高さは平常時よりやっと2メートルが高くなる。 また、海水面海水の上昇速度も秒速8メートル程度に過ぎない。 以後実際バブルは待機に一部露出するのでここで計算したように膨張を持続しはしない。
すでに見えた通り初期の0.2秒程度が最も決定的な時間といえるのに、この時間が非常に短いのでこの間バブルが浮力によって浮び上がって変形されるのは無視することができると見える。 しかし計算の完結性のためにバブルの垂直上昇高さを次の通り計算してみよう。
バブルを求刑で見て浮力によって加速を受ける場合、これにしたがって動く海水による付加質量(added mass)4はその具体（球体）滞積の1/2に該当しては水の質量だ。 また高いレイノルズ数で一定の速度でウム職である具体（球体）で抵抗計数DCは概略0.85だ。 したがってバブルの垂直位置、速度、加速度を各々で使う時に、、、yyy&&&322412323owDwoowrgCyrrπρρππ?=& (11)
ウイ関係式を得ることができて、この式を先んじて求めた各時間でのバブル半径を代入して数値的に解いてみれば絵4のような結果を得る。 すなわち、初めて0.5秒まではバブルが浮び上がる高さが2メートルほどに過ぎない。 したがって先立って仮定したようにバブルが浮力がより浮び上がる現象は無視しても良いほどの短い時間に諸般現象が起きるということが分かる。
計算上では1.6秒に早ければ膨張収縮のあるサイクルを完全に成し遂げることになるが(絵3参照),実際においてはバブルの半径が8メートルほどになれば(0.2秒)バブルがハム私についてこの時に船体底に大気圧よりも低い0.1気圧の陰圧が加えられながら恐るべき曲げるということ応力を作用させることになる。 この時に初めて半径8メートル以内にあった海水は半径8メートルと10メートルの間の体積に位置することになって、したがって船側の海水高さは平常時よりやっと2メートルが高くなる。 また、海水面海水の上昇速度も秒速8メートル程度に過ぎない。 以後実際バブルは待機に一部露出するのでここで計算したように膨張を持続しはしない。
すでに見えた通り初期の0.2秒程度が最も決定的な時間といえるのに、この時間が非常に短いのでこの間バブルが浮力によって浮び上がって変形されるのは無視することができると見える。 しかし計算の完結性のためにバブルの垂直上昇高さを次の通り計算してみよう。
バブルを求刑で見て浮力によって加速を受ける場合、これにしたがって動く海水による付加質量(added mass)4はその具体（球体）滞積の1/2に該当しては水の質量だ。 また高いレイノルズ数で一定の速度でウム職である具体（球体）で抵抗計数DCは概略0.85だ。 したがってバブルの垂直位置、速度、加速度を各々で使う時に、、、yyy&&&322412323owDwoowrgCyrrπρρππ?=& (11)
ウイ関係式を得ることができて、この式を先んじて求めた各時間でのバブル半径を代入して数値的に解いてみれば絵4のような結果を得る。 すなわち、初めて0.5秒まではバブルが浮び上がる高さが2メートルほどに過ぎない。 したがって先立って仮定したようにバブルが浮力がより浮び上がる現象は無視しても良いほどの短い時間に諸般現象が起きるということが分かる。
ここまでで半分なんです えっとね “計算がおかしい 中学生でも理解できる間違いがある”ってこき下ろされちゃった去年の８月の妄想論文でした。 そうそう水柱の無い理由も書いてあるみたいです
教授：水面下７～９m地点で爆発しても水面が２m程度持ち上がる程度であるから魚雷の文字は消えない
生徒：それだと船が折れる理由も説明出来ませんが
教授：専門外だからワカンナイ
