Взяв сюжет из триллера Шона Коннери 1990 года Охота за Красным Октябрем, DARPA работает над бесшумным приводом подводной лодки, который не имеет движущихся частей и обеспечивает движение по воде с помощью магниты и электричество.
В Red October, титулованная советская сверхподводная лодка была оснащена вымышленным стелс-двигателем, основанным на вполне реальной технологии. С конца 1950-х годов инженеры интересовались экзотической концепцией, называемой магнитогидродинамикой (МГД). Это очень простой принцип, который позволяет создать очень простой двигательный механизм.
В МГД-приводе жидкости, такой как воздух или вода, придается электрический заряд, а затем она ускоряется электромагнитным полем, создавая тягу. По сути, МГД-привод состоит из полой трубы с электродами на одном конце и магнитными катушками вокруг нее. Поскольку в устройстве нет валов, шестерен, пропеллеров, турбин или форсунок, оно производит очень мало шума, и даже небольшое его количество можно отнести к природным источникам.
Такой стелс-привод было бы неоценимо для подводной войны. Это не только позволит подводным лодкам оставаться скрытыми от охотников, но и очень поможет в разведывательных и разведывательных миссиях, удаляя мешающий звуковой сигнал лодки, когда ее гидролокатор собирает данные.
Вопрос в том, если эта технология настолько ценна, почему она не использовалась более 60 лет, кроме пары экспериментальных надводных лодок? Ответ двоякий. Во-первых, электромагнитные катушки должны быть чрезвычайно мощными, и сделать их достаточно легкими и эффективными для установки на подводной лодке непросто. Во-вторых, электроды должны выдерживать большой износ из-за коррозии, гидролиза и эрозии, вызванных взаимодействием магнитных полей, электрического тока и соленой воды.
В последние годы были достигнуты огромные успехи в разработке магнитов, но еще есть возможности для совершенствования, и поиск подходящих материалов для изготовления электродов остается проблемой.
Чтобы решить эту проблему, DARPA создало 42 месячная программа «Принципы подводных магнитогидродинамических насосов» (PUMP), в которой будут использоваться различные подходы к решению этих проблем для создания практического военного МГД-привода, хотя и без сердитого присутствия мистера Коннери.
«Наилучшая эффективность магнитогидродинамического привода на сегодняшний день была продемонстрирована в 1992 году на Ямато-1, 30-метровом (100-футовом) судне, которое развило скорость 6,6 узла с эффективностью около 30% при напряженности магнитного поля примерно 4 Тл. — сказала Сьюзен Свитенбанк, руководитель программы PUMP в Управлении оборонных наук DARPA. «За последние пару лет коммерческая термоядерная промышленность добилась успехов в магнитах из редкоземельного оксида бария и меди (REBCO), которые продемонстрировали крупномасштабные магнитные поля до 20 тесла, которые потенциально могут обеспечить 90%-ную эффективность в магнитогидродинамическом приводе. чего стоит добиваться. Теперь, когда стеклянный потолок в создании сильного магнитного поля сломан, PUMP стремится совершить прорыв в решении проблемы электродных материалов».
В случае с электродами основным препятствием является то, что пузырьки газа стремятся на поверхности электродов. Это изолирует их, снижая эффективность, а когда пузырьки схлопываются, они могут повредить электроды, как если бы по ним неоднократно ударяли молотком. Путем разработки компьютерных моделей, которые оценивают взаимодействия магнитного поля, гидродинамические , а также электрохимические реакции в разных масштабах времени и длины, возможно, удастся настроить гидродинамику, электрохимию и магнетизм, чтобы уменьшить ущерб при одновременном повышении эффективности.
«Мы надеемся использовать знания в новых Материалы покрытий из топливных элементов и аккумуляторов, поскольку они решают одну и ту же проблему образования пузырьков, — сказал Свитенбанк. — Мы ищем экспертов во всех областях, чтобы сформировать команды, которые помогут нам, наконец, реализовать магнитогидродинамический привод военного масштаба».
