Amerykanie budują okręt podwodny z napędem jak w "Polowaniu na Czerwony Październik"
Departament Obrony USA, pracuje nad stworzeniem technologii magnetohydrodynamicznej (MHD), która może być przyszłością napędów okrętów nawodnych i podwodnych.
Technologia MHD miałaby wykorzystywać pole magnetyczne do napędzania okrętów, co oznaczałoby rezygnację z turbin i innych ruchomych części. Okręty napędzane w ten sposób byłyby dzięki temu znacznie zwrotniejsze i cichsze. Ta ostatnia cecha ma fundamentalne znaczenie, zwłaszcza w przypadku okrętów podwodnych. Jeśli wydaje się wam, że gdzieś już o tym słyszeliście, macie rację. Taka technologia została opisana najpierw w książce, a później w filmie będącym jej ekranizacją pt. „Polowanie na Czerwony Październik” z 1990 roku.
To, jak wygląda wojna na morzu, może się wkrótce bardzo zmienić
Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych (na rzecz) Obrony (skrót z ang. DARPA) rozpatruje możliwości rozwoju najnowocześniejszych systemów magnetohydrodynamicznych. MHD, wykorzystują do napędu okrętów zjawisko elektromagnetyzmu zamiast obracających się turbin. To daje nadzieję na stworzenie niemal bezgłośnego napędu, który mógłby odmienić oblicze tego jak wygląda wojna na morzu. Dlaczego jest to tak ważne i potencjalnie przełomowe?
Tradycyjne układy napędowe statków i okrętów wykorzystują turbiny lub dysze do pompowania wody, by generować ruch. Są one wydajne - pojedyncza śruba napędowa może z łatwością poruszać nawet dużym i ciężkim statkiem po wodzie. Jednak maszyny napędzające pędniki, silniki, przekładnie, pompy i wszelką inną maszynerię wytwarzają hałas. Pomaga to sonarom wychwytywać i śledzić przemieszczające się okręty.
Przy wyższych prędkościach podwodne śruby napędowe lub wirniki pomp strumieniowych powodują powstawanie pęcherzyków gazu, które podążają za statkiem, a następnie pękają i co powoduje powstanie znacznego hałasu. To zjawisko znane jest pod nazwą kawitacji. Istnieją sposoby na to, by zminimalizować jego skalę, jednak dzieje się to kosztem ogólnej wydajności i prędkości okrętu.
W związku z tym, największą słabością okrętów podwodnych jest właśnie hałas jaki wytwarzają, którego wykrycie jest w zasadzie jedynym sposobem na ich namierzenie. Okręty podwodne jak i nawodne polują na jednostki podwodne wroga prowadząc nasłuch i usiłując wykryć hałas jaki powodują. Z tego powodu np. stosowane jest niekiedy rozwiązanie jakim jest holowanie przez okręty podwodne pozornych celów emitujących dźwięk, by zmylić przeciwnika. Gdyby napęd oparty na elektromagnetyzmie wszedł do użytku, sprawiając, że silniki jednostek podwodnych stałyby się niemal bezdźwięczne, okręty podwodne stałyby się w zasadzie niewykrywalne.
Dziś taki status są w stanie osiągnąć jedynie okręty znajdujące się głęboko pod powierzchnią wody, które pozostają w bezruchu z wyłączonymi silnikami. Jest tak w przypadku okrętów podwodnych Marynarki Wojennej USA, które przenoszą na swych pokładach międzykontynentalne pociski balistyczne uzbrojone w głowice atomowe mające służyć jako czynnik odstraszający. Zaszyte w morskich głębinach, często pod grubym lodem w rejonach arktycznych pełnią swoją służbę, która polega po prostu na samej ich obecności. Takie działanie wystarczy do zapewnienia „gwarancji wzajemnego zniszczenia”.
Potencjalny wróg jest bowiem świadom, że gdzieś tam, pływają okręty, których nie da się namierzyć, a więc powstrzymać, które są w stanie przeprowadzić uderzenie odwetowe. Jednak w przypadku konwencjonalnych konfliktów na morzu (jakim byłoby np. ewentualne starcie Chin i USA) okręty podwodne nie mogą sobie pozwolić na nieruchome czuwanie w głębinach. By prowadzić skuteczne działania, muszą się przemieszczać, co sprawia, że są bardzo podatne na wykrycie przez wroga. Tak przynajmniej było do tej pory.
Nadchodzi epoka cichych okrętów podwodnych
Program DARPA, określany jest skrótem PUMP od angielskiego Principles of Undersea Magnetohydrodynamic Pumps co oznacza Zasady (działania) Podwodnych Pomp Magnetohydrodynamicznych i ruszył pod koniec maja 2023 roku. Jego celem jest „opracowanie i zademonstrowanie pomp MHD, które dorównują wydajnością i przewyższają niezawodnością konwencjonalne pompy wirnikowe, przy jednoczesnym zmniejszeniu hałasu”.
Mianem „pomp” określane są w tym wypadku specjalne pompy strumieniowe, wykorzystujące zasady napędu odrzutowego, jakie są stosowane w okrętach podwodnych do ich napędzania. W związku z naciskiem jaki kładziony jest na redukcję generowanego hałasu, program jest prowadzony głównie z myślą o okrętach podwodnych, a w mniejszym stopniu w związku z innymi typami nawodnych okrętów wojennych.
Na czym polega napęd MHD? Wykorzystuje on przewodnictwo wody morskiej i pole magnetyczne do wytworzenia siły Lorentza, która jest w tym wypadku na tyle silna, aby poruszyć statek. Z grubsza rzecz biorąc, chodzi tu o poddanie płynu (w tym wypadku wody morskiej) przewodzącego prąd, działaniu pola elektromagnetycznego. Działanie siły Lorenza jest dobrze znane badaczom zajmującym się napędami okrętów już od ponad 30 lat.
Jest tak dlatego, że napędy MHD dzięki sile Lorenza, opierają na działaniu znacznie mniejszej ilości ruchomych, a więc hałaśliwych, części niż inne systemy napędowe. Jednocześnie wspomniane zjawisko kawitacji jest w przypadku tych napędów znacznie zminimalizowane. To podwójna korzyść jeśli chodzi o okręty podwodne. Zwolennicy napędów MHD twierdzą też, że dzięki nim okręty byłyby bardziej zwrotne niż przy zastosowaniu tradycyjnych metod.
Sama technologia napędu MHD istnieje już od około 60 lat. A ponad 30 lat temu, w 1991 roku Japońska Fundacja Statków i Oceanów ukończyła budowę Yamato-1. Była to jednostka napędzana dwoma silnikami strumieniowymi działającymi w oparciu o technologię MHD.
DARPA uważa, że nowe prace podjęte na rzecz nowych generacji technologii MHD mogą zaowocować napędami o trzykrotnie większej wydajności od tych, jakie napędzały Yamato-1.
