Учени от Инженерния университет в Харбин (КНР) са намерили начин да увеличат значително ефективността на лазерните витла, които един ден ще могат да задвижват подводници, съобщава SCMP.
Изследователите казват, че новата технология може да произведе почти 70 000 нютона тяга, сравнима с търговски реактивен двигател, докато използва 2mW лазерна мощност, излъчвана през покритие от оптични влакна, всяко по-тънко от човешки косъм. Такава ефективност преди се смяташе за невъзможна. Според разработчиците мрежа от оптични влакна трябва да покрива лодката и да насочва голям брой мощни лазерни лъчи около нея под различни ъгли.
Лазерните импулси не само ще създадат тяга, но и ще изпарят морската вода, създавайки мехурчета по цялата повърхност на подводницата. Чрез постигане на феномен, известен като "суперкавитация", водоустойчивостта може да бъде значително намалена. Според учените на теория технологията, наречена „подводно вълново движение, индуцирано от влакнест лазер, плазмена детонация“, ще позволи на подводницата да се движи със скорости, надвишаващи скоростта на звука, без да създава механични шумови вибрации, които биха разкрили нейното местоположение. Те са сигурни, че въз основа на технологията е възможно да се създаде система за задвижване, която намалява видимостта на плавателния съд.
Възможността за подводен лазерен двигател бе предложена за първи път от японски учени преди 20 години. Идеята е да се използват лазери за генериране на плазма във водата и след това да се използва детонационната вълна, създадена от разширяването на плазмата за задвижване. Идеята се оказва трудна за изпълнение, тъй като изследователите са установили, че е невъзможно да се създаде движеща сила в определена посока, тъй като детонационната вълна се разпространява от една точка във всички посоки.
Въпреки това редица държави, по-специално Китай, решиха да финансират изследвания в тази посока. В резултат на това бе предложен метод за въздействие върху силата на детонационната вълна върху малки сферични частици, направени от метал или други материали. Когато тези частици, известни като работна среда, се отстраняват с висока скорост в определена посока, те въздействат на подводницата, съгласно третия закон на Нютон. Технологията обаче била неефективна, тъй като 1 ват лазерна мощност генерира само една милионна от нютона тяга, което няма практическо приложение.
Китайски учени твърдят, че са решили проблема, като са разработили лазерен двигател, който повишава ефективността на преобразуване на лазерите в тяга с 3-4 порядъка. Противно на общото мнение на глобалната изследователска общност, че добавянето на ограничения би довело до значителни загуби на енергия, екип от Училището по машиностроене и електроника към Инженерния университет в Харбин добави устройство, подобно на оръжейна цев към краищата на влакната. С негова помощ те решават проблема със загубата на енергия, като променят формата и вътрешната структура на ствола, изглаждат интерфейса ствол-влакно и му придават U-образна форма. Те също така са използвали чифт варели за „бомбардиране“ на частиците от работната среда и са добавили внимателно проектирани структури, изпъкнали вътре в цевта, за да намалят взаимодействието и вътрешното триене между ударните вълни.
Въпреки че ядрен реактор на подводница произвежда повече от 150 mW топлинна енергия - достатъчно за захранване на лазерна задвижваща система - остават много предизвикателства, преди технологията да може да бъде приложена към ядрени подводници, казват изследователите. Те включват, например, разсейване на топлината на оптичните влакна, издръжливост в условия на висока мощност и висока соленост, както и съвпадение на прозорците за излъчване на оптични влакна с безехови зони на повърхността на съда. Технологията също ще изисква значителни промени в начина, по който подводницата се контролира и излиза на повърхността.
Изследователите казват, че в допълнение към приложението на технологията във военната индустрия, подводната лазерна система за задвижване може да бъде инсталирана на граждански плавателни съдове.
Снимка: Wuhan
