Пентагон хочет создать магнит

Военные корабли, как на море, так и под водой, когда-нибудь смогут плавать без движущихся частей.

Подразделение передовых научных исследований Пентагона по-новому смотрит на технологию, которая обещает произвести революцию в том, как военные корабли путешествуют и сражаются в мировом океане.

Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) бросает вызов отрасли, пытаясь выяснить, может ли разработка современных магнитогидродинамических (МГД) приводных систем стать реальностью. МГД, в которых вместо физических винтов используется электромагнетизм, обещают почти бесшумную работу, что является благом для подводных лодок и кораблей, которые за ними охотятся.

Программа DARPA, известная как «Принципы подводных магнитогидродинамических насосов» (PUMP), стартовала в конце мая. Как агентство описывает в своем отраслевом предложении, цель программы — разработать и продемонстрировать MHD-насосы, которые соответствуют эффективности и превосходят по надежности традиционные насосы с рабочим колесом, при этом снижая уровень шума. Другими словами, новая технология движения PUMP должна быть так же хороша, как и традиционные технологии, основанные на пропеллерах и крыльчатках. С акцентом на снижение уровня шума программа также в значительной степени нацелена на подводные лодки и, в меньшей степени, на другие военные корабли.

В традиционных судовых двигательных установках используются гребные винты для подачи воды или водометные насосы для перекачки воды, в обоих случаях генерирующие тягу в противоположном направлении. Несмотря на то, что в целом система эффективна (один гребной винт может легко переместить большой корабль через воду), система шумна. Механизмы, приводящие в действие движители, двигатели, трансмиссии, насосы и другое оборудование, издают шум, который может выйти за пределы корабля и отразиться в толще воды. Это помогает гидролокационным системам, предназначенным для обнаружения шума, обнаружения и отслеживания движущихся кораблей.

Еще одна проблема, связанная с традиционными механическими двигателями, — это кавитация. На более высоких скоростях подводный гребной винт или крыльчатка водометного насоса будут генерировать пузырьки газа, которые преследуют судно, а затем лопаются и издают какофонический шум. Это может быть полной выдачей подводной лодки, пытающейся проскользнуть в присутствии вражеских военных кораблей. Риск кавитации можно свести к минимуму за счет правильной конструкции гребного винта или рабочего колеса, но есть компромиссы, которые могут снизить общую производительность и скорость судна.

Движение на основе магнитогидродинамического привода позволяет избежать всего этого. МГД используют проводимость морской воды и приложенное магнитное поле для создания силы Лоренца, достаточно сильной, чтобы сдвинуть корабль. Как описано в технико-экономическом обосновании, подготовленном Аргоннской национальной лабораторией более 30 лет назад, «МГД-двигатель представляет собой электромагнитный насос, который ускоряет жидкость [морскую воду] для обеспечения тяги».

МГД-приводы используют магнитные поля и электрические токи в процессе, в котором гораздо меньше шумных движущихся частей, чем в других двигательных системах. Это обещает сделать их намного тише существующих двигательных установок — привлекательная особенность для подводных лодок. В МГД-приводах также отсутствует физический движитель, физически перемещающий воду, поэтому кавитация сведена к минимуму. Сторонники полагают, что МГД также сделают корабли более маневренными, чем традиционные методы движения.

Подводные лодки больше всего выиграют от технологии MHD-движения; они спроектированы так, чтобы работать как можно тише, чтобы пассивные гидроакустические системы не могли их обнаружить. Надводные корабли, охотящиеся за подводными лодками, также получат выгоду, поскольку позволят им незаметно охотиться на подводные лодки и заставать их врасплох.

MHD-приводы существуют уже около 60 лет. В 1991 году Японский фонд кораблей и океанов завершил строительство «Ямато-1» — испытательного стенда для исследований и разработок, в котором использовалась технология MHD-движения. «Ямато-1» имел длину 110 футов, водоизмещение 185 тонн и приводился в движение сдвоенными двигателями со сверхпроводящими магнитами, генерирующими магнитное поле. Корабль мог развивать максимальную скорость восемь узлов.

МГД двигатель, пожалуй, наиболее известен благодаря своему появлению в книге и фильме «Охота за Красным Октябрем». В романе советская подводная лодка «Красный Октябрь», модифицированная, более крупная подводная лодка класса «Тайфун», оснащена МГД-двигательной установкой, делающей ее практически бесшумной. В результате «Красный Октябрь» смог подползти близко к восточному побережью США, уклониться от американских противолодочных патрулей, а затем нанести разрушительный первый ядерный удар.