«Невидимки» в силиконе
Фото: Petros Giannakouris / AP

Фото: Petros Giannakouris / AP

Компьютерное моделирование обещает сделать субмарины почти полностью невидимыми для сонаров

Упрощенная математическая модель открывает путь к созданию нового поколения безэховых покрытий для подводных лодок — на порядки легче, тоньше и эффективнее.

Почти сразу с введением в строй сонаров, позволивших обнаруживать подводные лодки противника, возникли и технологии использования безэховых покрытий, частично поглощающих сигналы гидроакустических систем. Впервые такое покрытие появилось еще на подлодках Кригсмарине, и в честь предводителя Нибелунгов, имевшего магическую способность становиться невидимым, получило кодовое название «Альберих».

Оно представляло собой пластины из синтетического каучука площадью около 1 кв. м и толщиной 3 мм, которыми обклеивался корпус субмарины. Нанесенные на них отверстия диаметрами 4 и 2 мм удерживали пузырьки воздуха, которые мешали отражению гидроакустического сигнала станций противника, снижая его на 15%.

Немецкой технологией пользовались в годы Второй мировой и японцы, однако эффективность ее была не слишком велика, и в послевоенное время долгое время не применялась. Лишь в 1970-х советские подлодки стали получать резиновое безэховое покрытие — постепенное совершенствование позволяет снижать акустическую «видимость» современных российских субмарин на 90% и более. С 1980-х аналогичные решения применяются ВМФ Великобритании и США.

Сегодня самые большие надежды на создание совершенного «акустического камуфляжа» связываются с использованием метаматериалов, структура которых позволяет отклонять или подавлять акустические волны. Однако такие решения остаются делом будущего, и безэховые покрытия современных подлодок в целом повторяют идею «Альбериха» — это достаточно толстые, в несколько сантиметров, резиновые плиты с нанесенным на них массивом крошечных полостей. Достаточно массивные, они со временем начинают отслаиваться от корпуса и могут сделать субмарину «видимой» в самый неподходящий момент.

Частично решить эту проблему — по крайней мере, до появления подходящих метаматериалов — может работа, проделанная физиками французского Университета Париж Дидро. Она обещает существенно уменьшить размер и вес безэхового покрытия, а вместе с тем и снизить вероятность неожиданного отслоения: вместо плит сантиметровой толщины возможно использовать плиты в несколько миллиметров.

Идея состоит в использовании высокоэластичного материала, который под воздействием звуковой волны легко деформируется, так что размеры полостей в нем меняют размер, рассеивая энергию колебаний. Такие предложения появились еще несколько лет назад, однако практическая разработка подобного покрытия наталкивалась на почти непреодолимые трудности с обсчетом необходимых математических моделей. Французским ученым удалось резко оптимизировать этот подход: несколько приемлемых упрощений позволили сделать моделирование практически доступным.

Авторы работы, опубликованной в журнале Physical Review B, провели моделирование свойств силиконового покрытия толщиной 230 мкм, в 2–3 раза толще человеческого волоса. Для него были получены параметры массива полостей — цилиндров 13х24 мкм, разделенных расстоянием в 50 мкм. Затем подобное покрытие было сделано в лаборатории и прошло испытания на эффективность поглощения ультразвукового сигнала под водой — оно отражало менее 3%.

Для использования в качестве реального покрытия реальных субмарин материал потребуется посерьезнее. Ученые считают, что толщина его может достичь 4 мм, а размеры полостей — 2 мм. Зато в таком виде он сможет поглощать более 99% энергии колебаний, а отраженный гидроакустический сигнал будет ослабевать в десятки тысяч раз — на пару порядков заметнее, чем у существующих аналогов. Впрочем, авторы сами признают, что практическое изготовление и применение подобного покрытия в море может столкнуться с большими трудностями.

«Пишу о России, в которой можно и нужно жить» Далее в рубрике «Пишу о России, в которой можно и нужно жить»Писатель Александр Мелихов — о Годе литературы и ее сегодняшних проблемах Читайте в рубрике «Наука и технологии» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

06 февраля 2015, 18:35
Огромные трудности стоят на пути разработчиков кожи-невидимки для подлодок. И все это скопление денег и мыслей разобьется об установку более точных локаторов и прибавление одного пунктика в устав...
08 февраля 2015, 14:43
Подлодка на фото очень похожа на дельфина, в такой "коже".
08 февраля 2015, 21:32
красивая кстати, но главное чтобы пользха была, остальное шелуха
09 февраля 2015, 14:57
Как вы "яхту" назовете - так она и поплывет)) Идея интересная, но принципиальной новизны я в ней не увидел. Действительно ли новая обшивка настолько хороша, как её позиционируют, или нет - покажет время и практическое использование в реальном много недельном рейде.
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
История, политика и наука с её дронами-убийцами
Читайте ежедневные материалы на гуманитарные темы. Подпишитесь на «Русскую планету» в соцсетях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»