Нова технологія дасть змогу підводному човну рухатися зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку, не створюючи механічну шумову вібрацію, яка видає його місце розташування.

Вчені зі Школи машинобудування та електроніки Харбінського інженерного університету (КНР) знайшли спосіб значно підвищити ефективність лазерних пропелерів, які одного дня зможуть керувати підводними суднами, передає SCMP.

Дослідники заявили, що нова технологія може виробляти майже 70 тисяч ньютонів тяги, що можна порівняти з комерційним реактивним двигуном, використовуючи при цьому 2 мВт лазерної потужності, випромінюваної через покриття з оптичних волокон, кожне з яких тонше за людську волосину. Така ефективність раніше вважалася неможливою. За задумом розробників, мережа з оптичних волокон має покривати човен і направляти велику кількість потужних лазерних променів навколо нього під різними кутами.

Лазерні імпульси не тільки створять тягу, а й випаровуватимуть морську воду, створюючи бульбашки по всій поверхні підводного човна. Досягнувши явища, відомого як «суперкавітація», можна значно знизити опір води. На думку вчених, теоретично технологія, що отримала назву «підводний волоконно-лазерно-індукований плазмово-детонаційний хвильовий рух», дасть змогу підводному човну рухатися зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку, не створюючи механічної шумової вібрації, що видає його місце розташування. Вони впевнені, що на базі технології реально створити рухову установку, що знижує помітність судна.

Можливість підводного лазерного двигуна вперше була запропонована японськими вченими 20 років тому. Ідея полягає в тому, щоб використовувати лазери для генерації плазми у воді, а потім використовувати детонаційну хвилю, що утворюється при розширенні плазми, для руху. Ідея була хорошою, але важко реалізовуваною, оскільки дослідники виявили, що неможливо створити рушійну силу в певному напрямку через те, що детонаційна хвиля поширюється з однієї точки в усіх напрямках.

Проте низка країн, зокрема Китай, вирішили профінансувати дослідження в цьому напрямку. У підсумку, було запропоновано метод впливу сили детонаційної хвилі на крихітні сферичні частинки з металу або інших матеріалів. Коли ці частинки, відомі як робоче середовище, видаляються з високою швидкістю в певному напрямку, вони впливають на підводний човен, згідно з третім законом Ньютона (якщо тіло A впливає з якоюсь силою на тіло B, то тіло B впливає на тіло A з такою самою силою, спрямованою в протилежний бік, — ред.). Однак технологія була неефективною, тому що 1 Вт потужності лазера генерує лише одну мільйонну ньютона тяги, що не має практичного застосування.

Китайські вчені стверджують, що вирішили проблему, розробивши лазерний двигун, який підвищує ефективність перетворення лазерів на тягу на 3-4 порядки. Всупереч загальній думці світової дослідницької спільноти про те, що додавання обмежувальних пристроїв призведе до значних втрат енергії, команда зі Школи машинобудування та електроніки Харбінського інженерного університету додала до кінців волокон пристрій, схожий на ствол пістолета. З його допомогою вони розв’язали проблему втрат енергії, змінивши форму і внутрішню структуру стовбура, згладивши межу розділу стовбур-волокно і надавши йому U-подібної форми. Вони також використовували пару стволів для «бомбардування» частинок робочого середовища і додали ретельно спроєктовані конструкції, що виступають всередині стовбура, щоб зменшити взаємодію і внутрішнє тертя між ударними хвилями.

Хоча ядерний реактор на підводному човні виробляє понад 150 мВт теплової енергії — достатньо для лазерної рухової установки — ще належить подолати безліч проблем, перш ніж цю технологію можна буде застосувати на атомних підводних човнах, кажуть дослідники. До них належать, наприклад, розсіювання тепла оптичних волокон, довговічність в умовах високої потужності і високої солоності, а також узгодження вікон випромінювання оптичного волокна з безеховими зонами на поверхні судна. Технологія також потребуватиме значних змін у методах управління підводним човном і під час його спливання.

Дослідники заявили, що, крім застосування технології у сфері ВПК, підводну лазерну рушійну установку можна встановити на цивільні судна.

Источник: focus.ua