Бесшумный магнитный движитель для атомных подводных лодок

Винтажная статья, которая, думаю, заинтересует читателей и коллег.

Бесшумный морской двигатель для атомных подводных лодок

Магнитный насос без движущихся частей – это простое устройство может бесшумно перемещать наши подводные лодки по дну океана

Автор: ДЖЕЙМС ДЖ. БУССЕ

Содержание:

В безмолвном мире подводной войны малейший шум может привести к внезапной гибели подводной лодки. Электронные акустические приборы противника могут обнаружить обычные двигатели и гребные винты на расстоянии до 100 миль (161 км). Электронная вычислительная машина интерпретирует звуки и за считанные минуты направляет смертоносную самонаводящуюся торпеду к их источнику. Как вы собираетесь маневрировать 3260-тонной атомной подводной лодкой, не издавая при этом ни звука? Два медика-исследователя из медицинского факультета университета Сент-Луиса, возможно, нашли ответ – революционный подводный движитель, получивший название «морской двигатель».

Интересное явление, на котором основан морской двигатель, впервые наблюдали в 1946 году физиолог Альфред В. Ричардсон (Alfred W. Richardson) и молодой инженер-биомедик из Индии Суджой К. Гуха (Sujoy K. Guha). Двое медика искали способ имитации движения крови по человеческому телу. Они безуспешно пробовали различные типы механических насосов. Насосное действие было слишком неравномерным.

Исследуя влияние магнитных полей на похожие на кровь слабые солевые растворы, Ричардсон и Гуха обнаружили интересный факт: приложив магнитное поле правильным образом, они смогли заставить электрически заряженные атомы в таких растворах двигаться в одном направлении. Затем два исследователя сделали второе важное открытие: движущиеся атомы увлекали за собой молекулы воды, в результате чего перемещался весь раствор.

Ричардсон и Гуха внезапно поняли, что у них есть предпосылки для создания нового типа насосов. Они быстро собрали экспериментальную модель и обнаружили, что устройство работает в соответствии с их ожиданиями. Их «насос» состоял из не более чем невообразимой коллекции электронных компонентов, извлеченных из коробки с хламом. Однако в тот момент, когда Ричардсон и Гуха подключили «насос» к источнику электроэнергии, слабый солевой раствор внутри него начал двигаться. Был проведен ряд испытаний и построены новые модели, некоторые из которых позволяли очень точно контролировать количество перекачиваемой жидкости, в то время как другие заставляли жидкость двигаться серией импульсов, дублируя насосное действие человеческого сердца. Удивительно, но насосы могли без труда перекачивать самые разные жидкости, включая обычную воду из-под крана. Затем приглашенный ученый из управления научно-исследовательских работ ВМС США предложил попробовать перекачивать морскую воду. Насос работал лучше, чем когда-либо.

первую экспериментальную модель морского двигателя демонстрирует инженер-биомедик Суджой К. Гуха

д-р Альфред В. Ричардсон демонстрирует усовершенствованную модель морского двигателя высокого давления, предназначенную для приведения в движение

Морской двигатель представляет собой разновидность электромагнитного насоса, в котором нет ничего нового. Установки, работающие по этому же принципу, уже использовались для перекачки через ядерные реакторы жидких металлов, таких как натрий, которые использовались в качестве охлаждающей жидкости. Однако никогда прежде не создавался насос для перекачивания морской воды – с помощью электроники, без движущихся частей и без звука. И именно это интригует морских инженеров.

Проблема ВМС США

Капитанам атомных подводных лодок приходилось разрабатывать множество способов избежать обнаружения. Иногда они погружаются на фантастические глубины, где шумы от подводных лодок можно спутать с другими звуками океана. Или же подлодки могут тихо затаиться на дне и ждать, когда враг подойдет к ним. В любом случае запуск двигателя может означать немедленную гибель.

Электромагнитный насос, достаточно большой для приведения в движение подводной лодки, потребовал бы много электроэнергии, но на атомной подводной лодке это не составило бы проблемы. Военно-морские инженеры изучили усовершенствованный насос, сконструированный Ричардсоном и Гуха, и обнаружили, что переход от насоса к морскому двигателю потребовал лишь незначительных изменений.

Подводная лодка будет оснащена двумя морскими двигателями: одним по левому борту и одним по правому борту. Каждый двигатель будет работать независимо, и направление и сила движущей струи морской воды изменятся простым щелчком переключателя. Таким образом, подводная лодка сможет двигаться взад, вперед или поворачиваться, пропуская воду в одном направлении с одной стороны и в другом направлении с другой стороны.

два электрических морских двигателя смогут перемещать подводную лодку вперед, назад и поворачивать ее, прокачивая воду в противоположные стороны. Цифрами показаны: 1) вода; 2) морской двигатель; 3) ядерный реактор; 4) паровая турбина; 5) генератор; 6) аккумуляторы

Скорее всего, морские двигатели будут устанавливаться вместе с обычными высокооборотными гребными винтами для нормальной эксплуатации. Морские двигатели позволят подводной лодке вести бесшумную войну, скользя по дну океана и маневрируя рядом со своей добычей.

Как это работает

Простейшая форма морского двигателя состоит из двух электродов в виде металлических пластин, установленных параллельно друг другу внутри прямоугольной камеры, называемой «канюлей» (cannula). Отверстия на каждом конце канюли позволяют морской воде течь между электродами. Канюля устанавливается между полюсами мощного электромагнита, так что магнитное поле концентрируется на воде между ними.

При подаче переменного тока на два электрода большое количество ионов – ионов натрия и хлора в морской воде – немедленно притягивается к воде между ними. Эти ионы пытаются двигаться вперед и назад между электродами. Однако их индивидуальные магнитные поля (каждый ион окружен своим крошечным электромагнитным полем) отталкиваются мощным внешним магнитным полем. Таким образом, многие ионы вынуждены перемещаться в сторону подальше от электродов. Двигаясь вперед, они увлекают за собой молекулы воды, заставляя воду выходить из канюли. Через другое отверстие поступает большое количество морской воды, создавая непрерывный поток.

Торпеды и эсминцы

Есть все основания полагать, что морскими двигателями будут оснащаться торпеды радикально нового типа. Те торпеды, которые мы используем сейчас, издают относительно громкие звуки, давая настороженному противнику шанс увернуться. Торпеда, обладающая несколько меньшей скоростью и работающая на тихом морском двигателе, который использует аккумуляторы большой емкости, должна изменить это.

Узкоспециализированные типы надводных кораблей, такие как корабли противолодочной обороны, также смогут извлечь выгоду из возможности использовать работу морских двигателей для бесшумного хода.

А как насчет перекачивания крови – применения электромагнитного насоса, который Ричардсон и Гуха впервые начали исследовать? В настоящее время проводятся эксперименты по использованию модифицированного морского двигателя для временной замены человеческого сердца во время хирургических операций. Другая модель может когда-нибудь использоваться для откачивания отходов из тела пациента во время длительных операций.

Пятнадцать лет назад в правительственном отчете говорилось:

«Подводная война – это… смертельная игра в жмурки, в которой в большей вероятностью побеждает сторона с самым острым слухом».

В сноске можно добавить слова

«и самые тихие двигатели».

атомная подводная лодка с работающими морскими двигателями

источник: James G. Busse «Silent Sea Engine for Nuclear Subs» «Popular Science» January, 1966, pages 112-114, 188

перевод впервые опубликован — https://vk.com/@710541705-besshumnyi-magnitnyi-dvizhitel-dlya-atomnyh-podvodnyh-lodok