В Китае разрабатывают лазерные двигатели: сделают подлодки сверхбыстрыми и бесшумными
Новая технология позволит подлодке двигаться со скоростью, превышающей скорость звука, не создавая механическую шумовую вибрацию, которая выдает ее местоположение.
Ученые из Школы машиностроения и электроники Харбинского инженерного университета (КНР) нашли способ значительно повысить эффективность лазерных пропеллеров, которые однажды смогут управлять подводными судами, передает SCMP
Исследователи заявили, что новая технология может производить почти 70 тысяч ньютонов тяги, что сопоставимо с коммерческим реактивным двигателем, используя при этом 2 мВт лазерной мощности, излучаемой через покрытие из оптических волокон, каждое из которых тоньше человеческого волоса. Такая эффективность ранее считалась невозможной. По задумке разработчиков, сеть из оптических волокон должна покрывать лодку и направлять большое количество мощных лазерных лучей вокруг нее под разными углами.
Лазерные импульсы не только создадут тягу, но и будут испарять морскую воду, создавая пузырьки по всей поверхности подводной лодки. Достигнув явления, известного как "суперкавитация", можно значительно снизить сопротивление воды. По мнению ученых, теоретически технология, получившая название "подводное волоконно-лазерно-индуцированное плазменно-детонационное волновое движение", позволит подлодке двигаться со скоростью, превышающей скорость звука, не создавая механическую шумовую вибрацию, которая выдает ее местоположение. Они уверены, что на базе технологии реально создать двигательную установку, снижающую заметность судна.
Возможность подводного лазерного двигателя впервые была предложена японскими учеными 20 лет назад. Идея состоит в том, чтобы использовать лазеры для генерации плазмы в воде, а затем использовать детонационную волну, образующуюся при расширении плазмы, для движения. Идея была хорошей, но трудно реализуемой, поскольку исследователи обнаружили, что невозможно создать движущую силу в определенном направлении из-за того, что детонационная волна распространяется из одной точки во всех направлениях.
Тем не менее ряд стран, в том числе Китай, решили профинансировать исследования в этом направлении. В итоге, был предложен метод воздействия силы детонационной волны на крошечные сферические частицы из металла или других материалов. Когда эти частицы, известные как рабочая среда, удаляются с высокой скоростью в определенном направлении, они воздействуют на подводную лодку, согласно третьему закону Ньютона (если тело A воздействует с некой силой на тело B, то тело B воздействует на тело A с точно такой же силой, направленной в противоположную сторону, — ред.). Однако технология была не эффективной, потому что 1 Вт мощности лазера генерирует лишь одну миллионную ньютона тяги, что не имеет практического применения.
Китайские ученые утверждают, что решили проблему, разработав лазерный двигатель, который повышает эффективность преобразования лазеров в тягу на 3-4 порядка. Вопреки общему мнению мирового исследовательского сообщества о том, что добавление ограничивающих устройств приведет к значительным потерям энергии, команда из Школы машиностроения и электроники Харбинского инженерного университета добавила к концам волокон устройство, похожее на ствол пистолета. С его помощью они решили проблему потерь энергии, изменив форму и внутреннюю структуру ствола, сгладив границу раздела ствол-волокно и придав ему U-образную форму. Они также использовали пару стволов для "бомбардировки" частиц рабочей среды и добавили тщательно спроектированные выступающие конструкции внутри ствола, чтобы уменьшить взаимодействие и внутреннее трение между ударными волнами.
Хотя ядерный реактор на подлодке вырабатывает более 150 мВт тепловой энергии – достаточно для лазерной двигательной установки – еще предстоит преодолеть множество проблем, прежде чем эту технологию можно будет применить на атомных подводных лодках, говорят исследователи. К ним относятся, например, рассеивание тепла оптических волокон, долговечность в условиях высокой мощности и высокой солености, а также согласование окон излучения оптического волокна с безэховыми зонами на поверхности судна. Технология также потребует значительных изменений в методах управления подводной лодкой и при ее всплытии.
Исследователи заявили, что, помимо применения технологии в сфере ВПК, подводная лазерная двигательная установка может быть установлена на гражданские суда.
Ранее мы писали о том, что секретное энергетическое оружие уничтожит любые БПЛА радиоволнами. Радиочастотная установка летом передадут армии Великобритании. Она должна заменить традиционные системы ПВО и работать еще эффективнее, чем лазеры.