Scheikunde

onderzeeër


Inleiding 

Op 12 augustus 2000 zonk in de Barentszzee ten noorden van Rusland de onderzeeër Koersk tijdens een zomeroefening. De Koersk, met een lengte van 155 meter een van de grootste aanvalsonderzeeërs van zijn tijd, zonk na een probleem met een brandstofcomponent voor een dummy-torpedo. Dit probleem leidde tot een explosie gevolgd door een tweede veel grotere explosie waarna de onderzeeër naar de bodem van de zee afzonk. De hulpverlening en bergingswerkzaamheden kwamen pas na dagen op gang, waarna 115 van de 118 bemanningsleden konden worden geborgen.

Ontwikkeling 

Ongelukken met onderzeeërs als in 2000 met de Koersk gebeuren tegenwoordig maar zelden. De kans is vele malen groter dat een onderzeeër tot zinken wordt gebracht in gevechtssituatie. In de zeventiende eeuw, toen voor het eerste werd geëxperimenteerd met het gebruik van onderzeeërs, wilde het nog wel eens fout gaan met onderzeeërs. Het bestaan van zuurstof en koolstofdioxide was nog niet bekend waardoor het wel eens kon voorkomen dat mensen omkwamen door gebrek aan zuurstof. Naast de veiligheid is ook de voortstuwing door de jaren heen sterk vooruitgegaan. In de begintijden van de onderzeeër werden deze nog aangedreven door mankracht. Hierdoor werd de topsnelheid en de actieradius van de onderzeeër erg beperkt wat een reden was om op zoek te gaan naar betere methodes van voortstuwing. Deze werden eind 19e eeuw dan eindelijk gevonden. Door gebruik te maken van dieselmotoren en accu's werden zowel de actieradius als de topsnelheid enorm vergroot. In de tweede helft van de twintigste eeuw zijn de eerste kernonderzeeërs geïntroduceerd. Een kernonderzeeër kan zo nodig maanden onder water blijven doordat deze haar eigen kernreactor heeft waarmee energie wordt opgewekt.

Cartesische duikboot 

Om wat inzicht te krijgen van de natuurkundige principes die allemaal komen kijken bij het laten duiken van een onderzeeër is het erg leuk om een experiment te doen met de cartesische duikboot. Dit experiment laat erg duidelijk de werking van de wet van Archimedes zien en is erg simpel uitvoerbaar. Met behulp van een petfles, een pipet, een beetje klei en water kan dit experiment al worden uigevoerd.

onderzoeksvragen

Ontwikkeling
Hoe heeft de duikboot zich in de loop der jaren tot de hypermoderne kernonderzeeërs van tegenwoordig?

Voortstuwing en besturing
Hoe wordt een onderzeeër voortgestuwd en welke mechanismen zorgen ervoor dat een onderzeeër bestuurd kan worden en wendbaar is?`

Zuurstof
Hoe werkt het systeem dat onder water het zuurstofniveau in de onderzeeër op pijl houdt en koolstofdioxide afvangt?

Druk
Wat voor extreme drukken moet een onderzeeër kunnen weerstaan? Welke onderdelen worden tijdens een duik het zwaarst belast? Wat is voor een onderzeeër de meest gunstige vorm?

Cartesische duikboot
Hoe werkt een Cartesische duikboot? Je kunt dit bijvoorbeeld onderzoeken door zelf een cartesische duiker te maken.