Эффект суперкавитации позволяет достичь под водой скорости звука

Любой пловец знает, как трудно двигаться в воде из-за большого сопротивления водной среды — а для подводных лодок это давно является насущной проблемой. Однако, занимающиеся исследованиями в интересах ВМС США учёные говорят, что они нашли простое решение – в виде воздушного пузыря.

Исследователи из Лаборатории прикладных исследований Пенна разрабатывают новую систему, используя технологию суперкавитации.

Идея основана на советских разработках времён холодной войны.

При суперкавитации погружённый под воду объект окутывается пузырём воздуха, что позволяет избежать проблем, вызванных сопротивлением водной толщи.

Советская суперкавитационная торпеда «Шквал» развивала скорость 370 км/ч и более – что делало её намного быстрее любых других торпед.

Теоретически эффект суперкавитации позволяет достичь под водой скорости звука или примерно 5 тысяч 800 км/ч.

Это позволит осуществлять трансатлантический подводный переход менее чем за час, а для транстихоокеанского путешествия это время составит около 100 минут.

Однако, при этом возникает сильная тряска – но эту проблему исследователям удалось решить.

«В основном суперкавитация используется, чтобы значительно уменьшить лобовое сопротивление и увеличить скорость тела в воде, — сказал учёный Грант Скидмор, занимающийся конструированием авиационно-космической техники. — Тем не менее, иногда эти тела можно замыкать в пузырь в пульсирующем режиме».

Для того, чтобы создать пузырь вокруг корпуса, воздух подаётся спереди к задней части, покрывая весь объект.

Иногда пузырь схлопывается, подвергая часть корпуса воздействию водной среды.

Периодическое расширение и сжатие пузыря, известное как пульсация, приводит к нестабильному эффекту.

«Сокращение и расширение пузыря имеют негативные последствия, — сказал специалист по акустике Тимоти Брунгарт. — Мы сначала просчитали решение этой проблемы на бумаге, а затем провели эксперименты».

Идеальный эффект суперкавитации достигается тогда, когда газовый пузырь формируется, охватывая весь корпус объекта, и срывается позади, рассеиваясь без каких-либо пульсаций.

Исследователи решили использовать водный тоннель диаметром 30 сантиметров, чтобы проверить свои аналитические расчёты.


Они обнаружили, что, как только возникала пульсирующая суперкавитация, они могли в некоторых случаях с помощью регулирования подачи потока воздуха, прекращать пульсацию.

Технология суперкавитации в конечном итоге может позволить создать высокоскоростной подводный транспорт, считают учёные.

В Китае также занимаются разработкой «сверхзвуковой» подводной лодки, которая будет способна совершить переход из Шанхая в Сан-Франциско менее чем за два часа.

В китайской разработке предусмотрено постоянное «орошение» специальной жидкостной мембраны на поверхности корпуса.

Однако, профессор гидромашиностроения Ли Фенчен признал, что на пути к сверхзвуковым подводным путешествиям существует ещё очень много проблем.

Для этого необходимо разработать мощный подводный ракетный двигатель.