Нет винта — нет шума

Знатоки сенсационных технологий и литературы знают, что «Красный Октябрь» Тома Клэнси был оснащен загадочным магнитогидродинамическим двигателем. Поэтому корабль был очень тихим и мог незаметно проскользнуть в глубину.

Магнитогидродинамические двигатели могут использоваться для приведения в движение больших судов, таких как яхты и подводные лодки. Конечно, такие агрегаты могут плавать только в правильно соленых водах, но такие агрегаты встречаются почти во всех водах мира. Уже около 20 лет назад в Японии построили яхту длиной в несколько метров с магнитогидродинамическим двигателем, оснащенным сверхпроводящими электромагнитами. Такие двигатели имеют ряд преимуществ, в т.ч. они очень просты и бесшумны, поэтому не вызывают в воде волнений, позволяющих обнаружить плавающий объект. Поэтому ими интересуются военные и многие результаты исследований держатся в секрете.

Бурлящая вода

В начале 60-х годов американский ученый Стюарт Уэй провел эксперимент в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре, в ходе которого продемонстрировал, как магнитное поле может управлять подводной лодкой.

Магнитогидродинамический привод превращает воду в подобие ротора. Любой может попытаться построить такую ​​модель. Вам понадобятся батарейки, магнит, кабели и, конечно же, вода. Водопроводная вода нуждается в соли.

Как это работает? Когда положительный и отрицательный электроды помещаются в соленую воду, создается электрическое поле. В соленой воде образуются как положительные, так и отрицательные ионы, которые перемещаются под действием электрического поля. Однако движение ионов само по себе не вызывает никакого движения. Для этого также необходимо магнитное поле, т.е. магнит. С его помощью создается магнитное поле. Перпендикулярно силовым линиям электрического поля проходят линии индукции магнитного поля, создаваемого магнитами. В результате жидкость разгоняется по моторному каналу.

Это позволяет создавать электродвигатели без движущихся частей для моделей водных транспортных средств. Этот тип системы работает тихо и устраняет необходимость в гребном винте и гребном валу, приводной шестерне и других связанных механических компонентах. Кроме того, механика приводной системы этого типа несложна, если в системе используется сверхпроводимость. 

До появления сверхпроводников количество энергии, необходимое для создания магнитного поля работающей МГД-движительной установки подводной лодки, было огромным. Сверхпроводящие магниты — из-за отсутствия тепла, обычно выделяемого электрическим сопротивлением, — могут генерировать очень сильное магнитное поле, необходимое для создания тяги, способной привести в движение подводную лодку. МГД-привод работает за счет использования силы Лоренца, когда магнитное поле воздействует на движущийся электрический заряд ионизированной морской воды.

Морская вода поступает в толкающее устройство, где в зоне магнитного поля, создаваемого электромагнитом, через него между электродами протекает электрический ток в направлении, перпендикулярном направлению магнитного поля и движения воды. На воду действует сила, как на проводник в магнитном поле, в котором течет электрический ток. Эта сила разгоняет воду, протекающую через тяговое устройство, и согласно третьему закону движения Ньютона на корабль действует соответствующая сила реакции (тяга) в обратном направлении.

Японский прототип

Нынешний КПД существующих МГД-приводов все еще низок и, по данным, представленным в 1988 году на Лондонской конференции по подводной обороне, составлял 5 процентов. и даже меньше, однако технический прогресс в этой области идет очень быстро. В 1991 году японский «Фонд развития судостроения» в сотрудничестве с Mitsui Engineering and Shipbuilding, Hitachi Zōsen и Mitsubishi Heavy Industries спустил на воду 30-метровую экспериментальную установку «Ямато I», оснащенную МГД-двигателем с использованием низкотемпературной сверхпроводимости.

По словам специалистов американского военно-морского гидромеханического подразделения компании David Taylor Model Basin, имеющих доступ к японской программе, «Ямато I» оснащен двумя сдвоенными МГД подвесными мотогондолами, каждая из которых состоит из шести дипольных катушек вокруг 6 каналов, расположенных по кольцу для уменьшения электромагнитное излучение и отсутствие необходимости в экранировании. Каждый канал имеет диаметр 24 см. Энергия для двух гондол обеспечивается двумя дизельными электрогенераторами, которые производят около 4 мегаватт электроэнергии.

Это дает агрегату расчетную скорость 8 узлов. Конструкция имеет КПД менее 4%, создает пузырьки водорода (шум) и борется с коррозией электродов. Это печально известные недостатки магнитогидродинамического движителя, которые необходимо устранить, однако перспектива избавиться от массивных валов, шумных шестерен и винтов на подводных лодках делает концепцию МГД очень привлекательной для строителей подводных лодок в начале XNUMX века.