Ultra-vysokorychlostní tichá ponorka Harbin Engineering University s laserovým pohonem s rychlostmi srovnatelnými s proudovými motory

Čínští vědci z Harbin Engineering University (HEDU) nedávno oznámili úspěšný vývoj laserového pohonného systému, který slibuje zahájení nové éry podmořských technologií.
Převratná technologie odstraňuje tradiční hnací hřídele a vrtule a místo toho využívá pokročilé laserové pulsy a tenká optická vlákna k vytvoření úžasného tahu srovnatelného s komerčními proudovými motory.
Vědci tvrdí, že se očekává, že tato technologie bude hrát širokou škálu aplikací v oblastech, jako je stealth pohon ponorek.
Překvapivě celý systém pracuje s pouhými 2 megawatty laserového výkonu, což je v rámci energetických omezení jaderné ponorky. 2 megawatty – samotné – mohou vygenerovat až 70,000 newtonů tahu, o něco méně než komerční proudový motor. Tento skok v účinnosti, který byl dříve považován za vzdálený sen, se nyní stal skutečností.
Kvantový skok v pohonu ponorek
Tato myšlenka, formálně známá jako "podvodní vláknový laserem indukovaný plazmový pohon plazmovými vlnami", je geniální: Laser generuje pod vodou plazmu, která pak vytváří takzvanou "detonační vlnu", která pohání ponorku vpřed. vpřed.
Potenciál je tak velký, že ponorka bude schopna cestovat hlouběji, než je její aktuální rychlostní limit. Ještě úžasnější je, že tato laserová ponorka je zcela bez mechanických vibrací, které byly historicky smrtelným nebezpečím pro ponorky, aby skryly své stopy.
Koncept podvodního laserového pohonu sice není novinkou, již před 20 lety japonskými vědci, ale kvůli neefektivitě navádění pohonu se nepodařilo dosáhnout průlomu. Výzkumný tým vedený School of Electromechanical Engineering na Harbin Engineering University však tuto výzvu překonal zavedením jedinečného mechanismu, který úspěšně zaměřuje a vede laserem generované plazma kontrolovaným způsobem.
Základní princip této inovace spočívá v použití vysokoenergetických laserů vyzařovaných z optických vláken tenčích než vlas, přes odpařování mořské vody k vytváření bublin známých jako „superkavitace“ (superkavitace), které výrazně snižují odpor vody. Zároveň laser vytváří plazma ve vodě a spouští tlakovou vlnu a inovací týmu je, že jsou schopni tuto náročnou tlakovou vlnu, která se šíří všemi směry, využít k tomu, aby ponorce poskytl specifický směr. řídit.
Řešení spočívá v vybití drobných kulovitých kovových částic a aplikaci síly výbuchu na ně. Když kovové částice opustí jeden konec ponorky, spolu s laserovým pulzem je podvodní vozidlo tlačeno v opačném směru.
Další předností této technologie je to, že ji lze také použít na podvodní zbraňové systémy pro výrazné zvýšení podvodního dosahu projektilů, podvodních střel nebo torpéd generováním fenoménu superkavitace.
Povrch ponorky využívající tuto technologii by byl pokryt ultratenkými, ultrajemnými optickými vlákny, z nichž každé by bylo tenčí než lidský vlas, a která by mohla vyzařovat lasery, uvedli inženýři v nedávném článku publikovaném v čínském časopise Acta Optica Sinica.
Výzvy a budoucí aplikace
Navzdory tomuto pozoruhodnému pokroku však stále existuje řada výzev, které před námi stojí, než bude možné technologii plně použít na vojenských ponorkách. Patří mezi ně, jak efektivně řídit teplo generované lasery, zajistit odolnost optického vlákna v extrémních hlubokomořských prostředích a jak hladce integrovat tento systém se stávajícími podmořskými strukturami, jako jsou anechoické dlaždice.
Navíc u ponorek stealth, zatímco laserová technologie je schopna eliminovat hluk generovaný mechanickými vibracemi, samotné kavitační bubliny mohou generovat nezanedbatelný akustický hluk. To by mohlo z ponorky udělat zřejmý cíl pro sonar, což vyvolává otázky o životaschopnosti této technologie pro vojenské aplikace.
I přes tyto výzvy však civilní vyhlídky této technologie zůstávají slibné. Očekává se, že způsobí revoluci ve způsobu, jakým jsou lodě poháněny, a přispěje k ekologičtějšímu a efektivnějšímu cestování po moři. Díky neustálému úsilí výzkumníků a neustálému zlepšování technologie máme důvod se domnívat, že laserový pohonný systém přinese v blízké budoucnosti radikální změnu v podmořské technologii.