Юный техник, 2015 № 02

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ На сверхзвуке под водой

Технология скоростного подводного передвижения разработана группой ученых Лаборатории комплексных потоков и теплообмена Харбинского технического университета (КНР). Как известно, вода вызывает большее сопротивление движению, чем воздух, поэтому обычные подводные лодки не могут перемещаться так же быстро, как самолеты. Однако, по словам профессора Ли Фэнчэня, им и его коллегами разработана технология, позволяющая дополнительно обволакивать корпус подводного объекта некой искусственно созданной оболочкой. «Комбинация такой оболочки с суперкавитацией позволяет нам значительно облегчить запуск объекта и осуществление контроля за его движением», — утверждает профессор Фэнчэнь.

Здесь стоит, наверное, кое-что пояснить. Разработка китайских исследователей базируется на теории суперкавитации, а также на изобретении советского ученого Михаила Меркулова и его коллег, еще в 70-х годах XX века разработавших торпеду «Шквал», которая смогла развить на испытаниях скорость более 370 км/ч.

В дальнейшем Меркулову удалось впервые в мире создать реальный образец подводной ракеты, способной развивать скорость в 200 узлов. К недостаткам «Шквала» нужно отнести малый радиус действия, связанный с необходимостью большого расхода энергии для создания суперкавитации, а также невозможность управлять ракетой во время ее движения.

Суть же данной технологии, как уже говорилось, заключается в том, что вокруг торпеды создается своеобразный воздушный пузырь и «Шквал» не плывет, а как бы летит в воде.

Теоретически суперкавитирующее судно может достичь под водой скорости 5 800 км/ч, полагал Меркулов, что позволит сократить время трансатлантического подводного «круиза» до 1 часа, а для транстихоокеанского потребуется менее 2 часов.

Однако на практике технология суперкавитации столкнулась с двумя основными проблемами. Во-первых, для создания и поддержания воздушной оболочки судно должно быть погружено в воду на высокой скорости — около 100 км/ч. Во-вторых, им практически невозможно управлять с помощью обычных рулей, поскольку они не будут иметь контакта с водой внутри пузыря. Как результат, применение суперкавитации было ограничено торпедами, способными двигаться только по прямой. По этой же причине не было речи и о создании пилотируемых кораблей, использующих этот принцип.

Однако китайские ученые нашли способы решения обеих проблем. После погружения в воду судно будет постоянно орошаться водой через специальную мембрану по всей поверхности, что существенно снизит сопротивление воды на малой скорости. После достижения скорости 75 км/ч субмарина войдет в состояние суперкавитации, а мембрана на ее поверхности будет выполнять роль рулевого управления, изменяя уровень трения на разных частях судна. Инженерам КНР осталось лишь сконструировать мощный подводный двигатель, чтобы обеспечить подводной лодке необходимую дальность и скорость разгона.

К сказанному можно добавить, что разработками технологии суперкавитации, кроме России и Китая, занимаются США, Германия, Франция и Иран. Франция в рамках программы Action Concertee Cavitation провела несколько испытаний ракет «Шквал», полученных из России. Германия, США, Китай и Иран также начинали с копирования советских технологий. Так, Китай после развала СССР приобрел 40 торпед «Шквал» в Казахстане.

Что же касается США, то американцы утверждают: все началось с американского ученого Леонарда Гринэра. В 1967 году он опубликовал сборник статей о технологии суперкавитации. Ныне Научно-исследовательский центр подводной войны NUWC (Naval Undersea Warfare Center) в рамках программы SUPERCAV проводит исследования для создания высокоскоростной суперкавитирующей подводной ракеты. Координацией разработки суперкавитационного оружия в США занимается Управление военно-морских исследований (Office of Naval Research) в Арлингтоне, штат Вирджиния.

Немецкие ученые вплотную занялись исследованием суперкавитации в конце 70-х годов XX века. Десятилетие спустя компания Diehl Defence провела успешные испытания первого прототипа подводной ракеты Barracuda, предназначенной для защиты от существующих и перспективных торпед и для поражения подводных лодок.

Barracuda оснащена инерционной системой навигации, блоком самонаведения, поворотным носом конусообразной формы. Твердотопливный ракетный двигатель обеспечивает ракете подводную скорость в 800 км/ч (по заявлению разработчиков). Отличительной особенностью ракеты Barracuda является управление по данным инерциальной системы, антенная решетка которой размещена в коническом обтекателе, также выполняющем роль рулевого устройства ракеты.

На сегодняшний день были изготовлены несколько опытных образцов подводной ракеты. Во время испытаний они успешно продемонстрировали «стабильные прямые и изогнутые траектории движения». Предполагается оснастить ракетоторпедой Barracuda подводные лодки и надводные корабли.

Полагают, что новая немецкая подводная ракета Barracuda быстрее, маневреннее и точнее «Шквала». Благодаря уникальной системе самонаведения она способна перехватывать «Шквал» и другие высокоскоростные торпеды. По неподтвержденным данным, общая масса Barracuda составляет 110 кг, длина 2 300 мм, калибр 160 мм, масса ВВ 10 кг, дальность хода 1 000 м.

По мнению авторов журнала Europaeische Sicherheitit, «Шквал», с которого, по существу, все и началось, является крупнейшим прорывом в подводной войне с момента изобретения самой подводной лодки. И ныне в мире морской инженерии ни одна идея не набирает обороты быстрее, чем идея суперкавитации.

Так примерно выглядит пуск торпеды «Шквал».

Активатор суперкавитационной торпеды.

На палубе китайского военного корабля за спинами моряков видна суперкавитационная торпеда.

Схема движения торпеды и подлодки в режиме суперкавитации.

Подводная лодка Barracuda.

Подлодка «Призрак» (Ghost — именно так назвали проект) предназначена для обороны и защиты военно-морского транспорта и отражения атак пиратов, захватывающих торговые суда. Разрабатывает подлодку Juliet Marine Systems — частная компания в Портсмуте, Нью-Гемпшир. В дополнение к своим высоким скоростям с относительно низким расходом топлива, скорость и форма лодки, а также трансформация подводных крыльев затруднят обнаружение ее гидролокатором.