прямо из воды, за счет разницы температур верхних и нижних слоев. Однако на практике подобные системы все еще обладают чрезвычайно низким коэффициентом полезного действия. Поэтому многие конструкторы питают большие надежды на гидрореактивные двигатели, которые будут работать за счет непосредственного нагрева забортной воды до состояния пара при протекании через вторичный контур ядерного реактора.
Второй способ увеличения скорости, как уже говорилось, предполагает уменьшение гидродинамического сопротивления корпуса лодки. Поначалу для этого конструкторы копировали формы лучших пловцов океана – китов, акул, дельфинов. Но здесь уже почти достигнут предел возможных усовершенствований. Поэтому ныне специалисты ищут пути улучшения гидродинамических свойств корпуса за счет его покрытия.
Дело в том, что ученые установили: те же дельфины развивают скорость, в 8—10 раз превышающую их мускульные возможности. Каким образом? Полагают, что этому способствуют особое строение кожи дельфина и физиологический механизм регулирования ее упругости. То есть, говоря иначе, морские животные умеют превращать вихревой (турбулентный) поток жидкости, обтекающей тело, в ламинарный (слоистый). А это на порядок снижает энергетические затраты на преодоление сопротивления.
Понятное дело, даже если обить снаружи всю лодку дельфиньей или акульей кожей, толку от этого не будет. Поэтому приходится идти обходным путем. Гидродинамики предлагают попросту удалять вихри с поверхности лодки, отсасывая их вместе с водой из пограничного слоя. Подобный способ уже испытывается в авиации и показывает неплохие результаты. А законы аэро- и гидродинамики во многом схожи.
Кстати, в середине прошлого века, когда самолеты начали штурм звукового барьера, в судостроении произошла своя революция – появились первые корабли на подводных крыльях. Примерно в то же время нашелся в нашей стране и человек, который аналогичным образом решил задачу ускорения движения и подводных лодок. Михаил Меркулов, специалист из Института гидродинамики в Киеве, предположил, что решение проблемы скорости любого подводного объекта лежит в феномене, называемом кавитацией.
Слово это дословно переводится как «формирование пустот». Обозначают же им в данном случае вот какое явление.
Тщательные гидродинамические исследования, проведенные Меркуловым и его предшественниками, показали: при быстром движении тела сквозь жидкость давление ее в различных точках тела становится… меньше. Причем чем большую скорость набирает тело, тем ниже становится давление. Потому что в данных условиях жидкость, по существу, перестает быть таковой. Молекулы воды при скоростном движении объекта настолько взбудораживаются им, что образуют бесчисленное количество микроскопических пузырьков водяного пара.
Правда, поначалу кавитация оказалась просто стихийным бедствием для моряков: пузырьки, бесконтрольно образовывающиеся в насосах, турбинах и пропеллерах подводных аппаратов, нарушают схему движения потока и снижают КПД двигателя. Более того, иногда они создают ударные волны, способные покалечить корпус корабля или подлодки.
Однако в изобретательском деле давно известен принцип: если ты не можешь избавиться от какого-то вредного явления, попробуй обратить его на пользу. В данном случае кавитацию постарались превратить в. сверхкавитацию. Оказалось, что при определенных условиях можно из множества маленьких пузырьков получить один огромный пузырь. Создается газовая полость, в которой может поместиться полностью весь движущийся объект.
Кстати, впервые подобный феномен был описан еще Исааком Ньютоном в 1687 году. Однако реально создавать условия сверхкавитации по своему усмотрению исследователи научились лишь в XX веке. Оказалось, для этого подводный объект должен двигаться со скоростью не менее 80 км/ч. При этом поверхностное трение жидкости почти исчезнет, поскольку аппарат практически полностью окутывается газовой рубашкой.
Впрочем, одно дело – получить какой-то эффект в лаборатории, изучить его, так сказать, под микроскопом, и совсем другое – применить на практике.
Первыми это, как уже говорилось, удалось сделать Михаилу Меркулову и его коллегам. Советские конструкторы использовали сверхкавитацию прежде всего при создании супербыстрых торпед.
Хотя сами по себе торпеды намного меньше подлодок, а движутся быстрее субмарин, и с ними пришлось немало повозиться, прежде чем грозные снаряды начали передвигаться под водой на больших скоростях.
В данном случае инженеры, во-первых, должны были решить проблему подводного движителя. Обычные винты тут не работают, так как в воду погружен только нос объекта. В конце концов конструкторы догадались установить на подводные аппараты… ракетные двигатели. Они ведь обычно работают в вакууме, так что отсутствие воды для них благо, а не помеха в работе.
Во-вторых, нужно было подобрать или даже создать сверхпрочные материалы, которые бы могли предотвратить деформацию носа объекта под воздействием очень высоких давлений.
В-третьих, когда аппарат достигал предельной скорости, образуемая воздушная полость уже не могла охватить всю торпеду – «пузырь» как бы не поспевал за ней; в итоге появились проблемы с устойчивостью. Пришлось пойти на хитрость и создать впереди дополнительную полость, выводя часть выхлопных газов подводной ракеты через нос.
В итоге к 1977 году наши конструкторы создали торпеду «Шквал», способную развивать до 500 км/ч. Слухи о ее существовании просочились за рубеж. Но западные эксперты долгое время не верили им, пока в 1995 году британский военный журнал «Интернейшенл Дефенс Ревю» не подтвердил авторитетно: уникальная разработка действительно существует. А пару месяцев спустя Москва продемонстрировала один из прототипов «Шквала» на выставке оружия в Абу-Даби.
Было показано, как торпеда выстреливается из подводной лодки с помощью специальной механической катапульты. Это придает ей мощный первоначальный толчок, позволяющий образовать сверхкавитационную полость и включить ракетный двигатель.
Тем не менее технология создания торпед типа «Шквал», некоторые конструктивные особенности ее до сих пор держатся в секрете.
Спохватившиеся американцы, в свою очередь, стали интенсивно разрабатывать подобные аппараты. Говорят, несколько лет назад им удалось разогнать небольшое подводное тело до скорости 5400 км/ч!
Спуск на воду подводной лодки-малютки
Однако зарубежным специалистам явно не хватает опыта, накопленного российскими инженерами. Поэтому не случайно вокруг «Шквала» все время идет какая-то подозрительная возня, разведслужбы норовят похитить секреты ракеты-торпеды. Нашумевший судебный процесс над Эдмондом Полпом – лишнее тому свидетельство.
Тем не менее сегодня некоторые зарубежные источники утверждают, что достижения русских превзойдены. Американцы сосредоточили свое внимание на «подводных пулях» – особых снарядах, которые могут передвигаться в воде вообще без двигателей.
Так, в 1997 году исследователи из Центра военно-морского подводного вооружения в Чайна-Лейк, Калифорния, объявили о создании новой сверхзвуковой системы обезвреживания мин. Снаряд без двигателя, с тщательно спроектированным плоским носом, выстреливается из подводного орудия и переходит звуковой барьер, заставляя детонировать окрестные мины.
Очевидно, тут есть свои хитрости. Ведь если выстрелить в воду обычным снарядом из артиллерийского орудия, то сила торможения воды остановит его через считаные метры.
Впрочем, отсутствие двигателя все же приводит к небольшой дальности полета снаряда. Тем не менее данная технология, по словам ее создателей, позволяет достичь скорости 2500 м/с, что является рекордным достижением даже для самолетов.
Ныне
