Ultraszybki, cichy okręt podwodny z napędem laserowym Uniwersytetu Harbin Engineering o prędkościach porównywalnych z silnikami odrzutowymi

Niedawno chińscy naukowcy z Harbin Engineering University (HEDU) ogłosili pomyślny rozwój laserowego układu napędowego, który może zapoczątkować nową erę technologii łodzi podwodnych.
Ta przełomowa technologia eliminuje tradycyjne wały napędowe i śmigła i zamiast tego wykorzystuje zaawansowane impulsy laserowe i cienkie włókna optyczne do generowania niesamowitego ciągu porównywalnego z komercyjnymi silnikami odrzutowymi.
Naukowcy twierdzą, że technologia ta znajdzie szerokie zastosowanie w takich obszarach, jak ukryty napęd łodzi podwodnych.
Co zaskakujące, cały system wykorzystuje zaledwie 2 megawaty mocy lasera, co mieści się w granicach mocy nuklearnego okrętu podwodnego. Same 2 megawaty mogą wygenerować ciąg do 70000 niutonów, czyli nieco mniej niż komercyjny silnik odrzutowy. Wcześniej uważany za odległe marzenie, ten skok wydajności stał się teraz rzeczywistością.
Skok kwantowy w napędzie łodzi podwodnych
Pomysł, formalnie nazywany „podwodnym napędem fali uderzeniowej plazmy indukowanym laserem światłowodowym”, jest genialny: laser generuje pod wodą plazmę, która następnie tworzy tak zwaną „falę detonacyjną”, która napędza łódź podwodną do przodu. do przodu.
Potencjał jest na tyle duży, że łódź podwodna będzie mogła pływać głębiej, niż wynosi jej obecne ograniczenie prędkości. Co jeszcze bardziej zdumiewające, ten napędzany laserem okręt podwodny jest całkowicie wolny od wibracji mechanicznych, które w przeszłości stanowiły śmiertelne zagrożenie dla okrętów podwodnych zacierających ślady.
Choć koncepcja podwodnego napędu laserowego nie jest nowa, to już 20 lat temu japońscy naukowcy, jednak ze względu na nieefektywność sterowania napędem, nie udało jej się osiągnąć przełomu. Jednak zespół badawczy kierowany przez Wydział Inżynierii Elektromechanicznej na Uniwersytecie Inżynierskim w Harbin przezwyciężył to wyzwanie, wprowadzając unikalny mechanizm, który skutecznie skupia i prowadzi plazmę wytwarzaną laserem w kontrolowany sposób.
Podstawowa zasada tej innowacji polega na zastosowaniu wysokoenergetycznych laserów emitowanych z włókien optycznych cieńszych od włosa, poprzez odparowanie wody morskiej w celu wytworzenia pęcherzyków znanych jako „superkawitacja” (superkawitacja), co znacznie zmniejsza opór wody. Jednocześnie laser wytwarza plazmę w wodzie i wyzwala falę uderzeniową, a innowacja zespołu polega na tym, że jest w stanie wykorzystać tę wymagającą falę uderzeniową, która rozprzestrzenia się we wszystkich kierunkach, aby zapewnić łodzi podwodnej określony kierunek prowadzić.
Rozwiązanie polega na wyładowaniu drobnych, kulistych cząstek metalu i przyłożeniu do nich siły wybuchu. Kiedy cząstki metalu opuszczają jeden koniec łodzi podwodnej wraz z impulsem lasera, pojazd podwodny jest pchany w przeciwnym kierunku.
Kolejną zaletą tej technologii jest to, że można ją zastosować również w podwodnych systemach uzbrojenia, aby znacznie zwiększyć podwodny zasięg pocisków, podwodnych rakiet lub torped poprzez generowanie zjawiska superkawitacji.
Powierzchnia łodzi podwodnej wykorzystującej tę technologię byłaby pokryta ultracienkimi, ultracienkimi włóknami optycznymi, każdy cieńszy od ludzkiego włosa, które mogłyby emitować lasery, stwierdzili inżynierowie w niedawnym artykule opublikowanym w chińskim czasopiśmie Acta Optica Sinica.
Wyzwania i przyszłe zastosowania
Jednak pomimo tego niezwykłego postępu, zanim będzie można w pełni zastosować tę technologię w wojskowych okrętach podwodnych, nadal pozostaje wiele wyzwań. Obejmują one sposoby skutecznego zarządzania ciepłem wytwarzanym przez lasery, zapewnienia trwałości światłowodu w ekstremalnych środowiskach głębinowych oraz sposobu płynnej integracji tego systemu z istniejącymi konstrukcjami łodzi podwodnych, takimi jak płytki bezechowe.
Ponadto w przypadku okrętów podwodnych typu stealth, chociaż technologia laserowa jest w stanie wyeliminować hałas generowany przez wibracje mechaniczne, same pęcherzyki kawitacyjne mogą generować istotny hałas akustyczny. Może to sprawić, że łódź podwodna stanie się oczywistym celem dla sonaru, co rodzi pytania o wykonalność tej technologii w zastosowaniach wojskowych.
Jednak nawet pomimo tych wyzwań cywilne perspektywy tej technologii pozostają obiecujące. Oczekuje się, że zrewolucjonizuje sposób zasilania statków, przyczyniając się do bardziej ekologicznych i wydajniejszych podróży morskich. Dzięki ciągłym wysiłkom badaczy i ciągłemu doskonaleniu technologii mamy podstawy sądzić, że laserowy układ napędowy spowoduje w najbliższej przyszłości radykalną zmianę w technologii okrętów podwodnych.