Учёные смогли разогнать торпеду до скорости 400 км/ч. Как же им это удалось?
Часть человеческой истории, касающаяся изобретения средств для уничтожения себе подобных, прошла долгий путь — от изобретения лука до высокоточных бомб, дронов и ядерного оружия. Практически любое природное явление люди стараются использовать в качестве оружия. И если, скажем, сгорание пороха было довольно быстро освоено, есть малоизвестные процессы, которые, казалось бы, крайне затруднительно использовать в военном деле.
Кавитационный след от гребного винта
К примеру, мечты об энергетическом и лазерном оружии так и остаются мечтами, несмотря на долгие годы разработок и многочисленные попытки их создания. Существующие прототипы имеют множество ограничений и пока что довольно далеки от своих аналогов, описанных в фантастической литературе. Существует малозаметное для обычного человека природное явление — кавитация. Наверняка каждый его видел, но не придавал значения и, скорее всего, даже не подозревал, что явление это изучено и имеет название. Когда вода обтекает твёрдый предмет, образуются пузырьки воздуха. Это особенно заметно при ускорении водяного потока вокруг острых углов обтекаемого тела. В таких местах давление падает, что и приводит к образованию пара, а значит, и пузырьков. Внутри таких пузырьков может возникать высокая температура, что приводит к повышенному износу и ускоренному образованию коррозии, например, корабельного гребного винта. Схожие проблемы испытывают и внутренние части труб, по которым перекачиваются жидкости.
Однако этому негативному эффекту нашли применение в военной области. Плотность среды, в которой движется снаряд, напрямую влияет на его скорость. В высоких слоях атмосферы ракета летит быстро, по сравнению с торпедой, двигающейся в глубине океана. Именно эффект кавитации позволил предпринять попытку модернизации, которая существенно ускорила бы торпеду под водой.
Кавитационные повреждения гребного винта
Идея заключалась в том, чтобы создать вокруг движущегося под водой тела покрывало из пузырьков, окутывающих его. Это привело бы к тому, что единая плотность воды вокруг объекта заменилась паровой средой, и тело, двигавшееся в ней, не плыло бы, а фактически летело, но только под водой.
Разработка оружия, основанного на данном принципе, велась в СССР в Институте гидромеханики АН УССР. И 29 ноября 1977 года, на основании проведённых работ, ВМФ СССР принял на вооружение новый противолодочный комплекс «Шквал». Этот комплекс был основан на принципе суперкавитации и имел впечатляющие даже на сегодняшний день характеристики для движущихся под водой боеприпасов. Его скорость, в зависимости от среды и плотности воды, могла достигать 370 километров в час. Торпеда также была оснащена подводным реактивным двигателем. Твёрдое топливо, что приводило «Шквал» в движение, реагировало с водой, воссоздавая тем самым реактивный эффект, а движение в кавитационном пузыре обеспечивало ещё большую скорость.
Получившееся оружие было уникальным: ни один боеприпас под водой не мог бы достигнуть той же скорости. Значит, и уклонение цели от попадания «Шквала» становилось маловероятным. Стоит ещё добавить, что по первоначальному проекту ракето-торпеда несла на себе ядерную боеголовку мощностью в 150 килотонн. Таким образом, атака «Шквалом», к примеру, вражеской субмарины даже без прямого попадания привела бы к серьёзным повреждениям, которые не оставили бы шансов на продолжение боя.
Торпеда М-5 комплекса ВА-111 «Шквал»
Однако были у этого оружия и недостатки. Первым и, пожалуй, неустраняемым являлся высокий уровень шума. Дело в том, что система, создававшая вокруг ракето-торпеды кавитационный пузырь, была чрезвычайно шумной, в то время как основными преимуществами подводных лодок, в том числе, на которые предполагалось устанавливать «Шквалы», были незаметность и скрытность. При старте ракето-торпеды точка пуска, а значит, и местоположение подводной лодки, моментально фиксировались. Следующим недостатком была невысокая дальность действия «Шквала»: всего около 13 километров для усовершенствованной версии. А самое главное — отсутствие корректировки после пуска. Схема ракето-торпеды изначально не предполагала такой возможности.
Носовая часть «Шквала», создающая кавитационнную зону, внутри которой движется ракето-торпеда
Несмотря на инновационность «Шквала», рамки его применения оказались довольно узкими. Тем не менее до двухтысячных годов российский флот оставался монополистом в сфере подобных.
Положение дел изменилось лишь в 2005 году. Тогда немецкая фирма Diehl BGT Defence представила ракето-торпеду «Барракуда», основанную на том же принципе, что и «Шквал». Однако представители Diehl BGT Defence заявили, что их изделие обладает системой наведения после пуска, а также имеет большую скорость, чем у «Шквала», — около 400 километров в час.
Ракето-торпеда «Барракуда» на выставке TechDemo 08, 2008 год
В основе «Барракуды» лежит тот же принцип, что и у советского аналога. Техническая документация была украдена из распадающегося СССР в 90-е годы шпионом Эдмондом Поупом, и западные учёные получили возможность изучить принцип использования суперкавитации и применить его на практике.
На данный момент «Барракуда» и «Шквал» — единственные серийные боеприпасы, использующие принцип суперкавитации для движения под водой.
Использование практически любых природных явлений в военной промышленности имеет и положительный результат для мирной сферы деятельности человечества. Так, изучение кавитационных процессов повлекло за собой использование кавитации в мирных целях. Этот эффект используют в горнорудной промышленности для измельчения твёрдых горных пород. В медицине сей принцип воссоздается ультразвуковыми аппаратами и применяется для дробления камней в почках. Используется он также в стоматологии и косметологии. Как сказал Парацельс: «Всё есть лекарство, и всё есть яд — всё дело в дозе».
Материал подготовлен волонтёрской редакцией WoWs
27 комментариев
2 года назад
===
Ни что ниоткуда не берётся!!!
Если нет воздуха, то: Когда вода обтекает твёрдый предмет возникают "пузырьки" ВАКУУМА!!!
Котрые при "схлопывании" сжирают винты и ЭНЕРГИЮ.
Учите ФИЗИКУ!!!
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Когда вода с большой скоростью обтекает твёрдый предмет, образуются кавитационные пузырьки в результате местного понижения давления. Пузырьки эти заполнены водяным паром, т.к. под воздействием переменного местного давления пузырьки резко сжимаются и расширяются, температура газа внутри них колеблется в широких пределах и может достигать нескольких сот градусов по Цельсию.
Учи физику.
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Вы где физику учили???
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
>>Пузырьки эти заполнены водяным паром...
Не заполнены и не паром. Термины "водяной пар" и "водяные парЫ" означают несколько разные вещи.
>>температура газа внутри них колеблется в широких пределах и может достигать нескольких сот градусов по Цельсию.
Откуда взялся газ? Что это за газ?
Температура водяных паров, содержащихся в кавитационной полости всегда! ниже температуры окружающей среды. Изменение агрегатного состояния жидкость->газ реакция эндотермическая. Закон сохранения энергии ещё не отменили.
У тебя слишком большая каша в голове по этой теме.
Так что - учи физику.
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
В дальнейшем жду увлекательный рассказ про пузырьки вакуума в воде.
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Региональный профессор, путающий научные термины для тебя авторитет?
Ещё раз: "пузырёк" на научном языке называется кавитационной полостью. Отсутствие чего-либо в определённой области пространства (пустота) называется вакуумом. Ещё раз ВНИМАТЕЛЬНО!!! перечитай СВОЮ ссылку на вики. Первый абзац.
Учись хотя бы читать и ПОНИМАТЬ!!! прочитанное.
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Отличаются только заглавной буквой и кавычками.
<<< советского КТН-а >>>
Да ладно! Купил, штоле?
<<< Региональный профессор, путающий научные термины для тебя авторитет? >>>
Да уж поавторитетнее КТН-а, втирающего про "пузырьки" ВАКУУМА в воде Можешь смело посягать на лавры Петросяна.
И да, открою тебе тайну: вакуум - отнюдь не синоним пустоты.
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Да нет, защищал. По теме "Влияние формы задней кромки гребного винта на кавитационные процессы."
>>Да уж поавторитетнее КТН-а...
А почему я не смог найти ни одной научной публикации с ISBN-ом данного "авторитетного" доктора технических наук? Он докторскую как защищал? Как академик Кадыров?
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Кстати, я и твоей кандидатской не видел - покажешь?
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
===
Перевираешь мои слова. Вакуум не в воде, а в кавитационной полости. В "пузырьке" по терминологии твоего авторитетного дтн-а.
Мою кандидатскую ты не увидишь по причине отсутствия у тебя допуска к гостайне. Но можешь попробовать. ЦКБ-112. Там в библиотеке найдёшь результаты моей работы.
А чтоб тебе нескучно было ответь на простой вопрос. Эта торпеда она плывёт или летит?
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Как видишь, ни о каких кавитационных полостях ты не упоминал, наверное по незнанию.
Сочувствую ЦКБ-112, если в нём работали такие специалисты.
Чтобы ты не скучал - не торпеда, а скоростная подводная ракета Шквал движется в воде в кавитационной полости (паровом пузыре), в принципе это можно назвать полётом.
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Вопрос к тебе: так возникают в воде "пузырьки" ВАКУУМА или нет?
Не надо ссылок на кандидатскую, которую никто не видел, работу в ЦКБ-112 и т.д.
Хотя нет, не отвечай, слушать твои потуги представить себя умным - пустая трата времени.
Человека, пишущего об этих "пузырьках" вакуума в воде, выпи.здили бы из ЦКБ-112, занимающегося разработкой подводных лодок боевого и специального назначения, а также подводных сооружений и средств, на следующий же день.
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
===
Что создаёт подъёмную силу в 27 килоНьютонов?
>>так возникают в воде "пузырьки" ВАКУУМА
===
Ты делаешь успехи. Уже научился цитировать без искажений первоисточника. Теперь осталось научиться понимать написанное дословно, не включая свою воспалённую фантазию. Это в научных кругах очень ценится.
>>работу в ЦКБ-112
===
Я где-то писал что работал в ЦКБ-112?
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Но как защита ПЛ при торпедной атаке (т.е. когда местоположение ПЛ уже раскрыто), веерный выстрел 3-4 "Шквалами" в направлении атакующих торпед может спасти ПЛ.
Удалить комментарий?
Удалить Отмена2 года назад
Удалить комментарий?
Удалить Отмена