Роботизированные подводные аппараты всё активнее входят в арсенал крупнейших мировых флотов. По мере развития технологий государственные агентства — в том числе Европейское оборонное агентство (EDA) — уделяют всё больше внимания тому, чтобы такие аппараты становились тише и незаметнее. Ведь в морской войне тишина — это не роскошь, а вопрос выживания.
Если заглянуть в стратегические планы ведущих держав, становится ясно: будущее флота уже не похоже на эпоху гигантских линкоров. Например, британский план Atlantic Bastion предусматривает наблюдение за Северной Атлантикой силами всего восьми фрегатов Type 26, которые управляют большим «рой» автономных подводных аппаратов (AUV).
Такая схема открывает новые возможности, но и требует иной технической базы. Роботам приходится месяцами работать без участия человека, ориентируясь на продвинутые алгоритмы искусственного интеллекта, — и при этом оставаться настолько тихими, чтобы не выдавать себя даже мельчайшими акустическими следами.
Не случайно инженеры продолжают решать ту же задачу, что стояла ещё перед создателями первой американской подлодки Turtle в XVIII веке: как сделать субмарину настолько бесшумной, чтобы охотник не стал добычей?
Как снизить шум под водой
Ответ на этот вопрос ищет проект SPHYDA — четырёхлетняя инициатива стоимостью €4,8 млн, направленная на изучение гидродинамики корпуса, рулей и гребных систем подводных аппаратов. Цель проста и амбициозна одновременно: уменьшить шум роботизированных субмарин, сделав их менее заметными для противника и безопаснее для морских экосистем.
Один из ключевых направлений SPHYDA — анализ источников подводного шума. Их немало:
- поток воды, омывающий корпус и рули;
- работа винта или водомётной установки;
- вибрация механизмов внутри аппарата;
- движение воды по трубопроводам.
Собрав детальную акустическую картину, инженеры смогут создать цифровые модели, помогающие предсказывать и контролировать эти шумы уже на этапе проектирования новых аппаратов.
Гидродинамическая тишина
Самая сложная часть — гидродинамический шум, возникающий из-за взаимодействия корпуса, рулевых плоскостей и движителя. Винт — главный источник проблем. Он создаёт турбулентность и кавитацию — крошечные пузырьки, которые схлопываются с громким хлопком. Для тихого хода инженеры используют:
- винты со скривлёнными лопастями, равномерно распределяющими давление;
- водомётные движители (pump-jet), где ротор спрятан в кожух;
- низкооборотистые моторы с высоким крутящим моментом, уменьшающие вибрации;
- альтернативные схемы движения — например, изменение плавучести за счёт перекачки масла между баллонами, чтобы аппарат «шёл» за счёт плавного подъёма и погружения.
Внутренние вибрации гасят с помощью оборудования, установленного на специальных платформах, отделённых от корпуса резиновыми амортизаторами.
Акустическая защита корпуса — ещё один важный элемент. Резиновые плитки на внешней поверхности поглощают шум, исходящий изнутри, и ослабляют сигналы вражеского сонара.
Даже движение жидкости в трубах можно сделать тише: для этого используют специальные каналы сложной формы, уменьшающие турбулентность.
Оптимизация формы корпуса
Снижение сопротивления воды и турбулентности — одна из классических задач подводного кораблестроения, уходящая корнями во Вторую мировую. Современные корпуса настолько оптимизированы, что поколения субмарин иногда трудно отличить по форме. Но в SPHYDA хотят пойти дальше: интегрировать корпус, рули и движитель в единый плавный контур, максимально снижающий шум.
Пока проект ограничивается цифровыми моделями. Следующие шаги — испытания в бассейне и затем в открытом море.
Как говорит руководитель проекта, Риккардо Броглия из Итальянского национального исследовательского совета, SPHYDA поможет лучше понять механизмы возникновения и распространения подводного шума и создаст основу для тише работающих подводных роботов будущего.
