Роботизированные подводные лодки становятся всё более значимым элементом флотов ведущих мировых держав. С развитием технологий такие организации, как Европейское агентство по обороне (EDA), уделяют особое внимание снижению шумности и повышению скрытности этих аппаратов.

Новые подходы к формированию флотов

Современные концепции развития флотов значительно отличаются от традиционных представлений с линкорами и многочисленными патрульными фрегатами. Например, стратегия Royal Navy Atlantic Bastion предусматривает обеспечение безопасности в Северной Атлантике с помощью восьми фрегатов Type 26, которые будут управлять гораздо более крупным флотом автономных подводных аппаратов (AUV).

Технологические вызовы

Для реализации подобных планов необходимы сложные технические решения. Требуется создавать роботизированные подлодки, способные работать месяцами без вмешательства человека, а также интегрировать современные системы искусственного интеллекта. При этом инженеры сталкиваются с давней задачей: как сделать подводную лодку настолько незаметной, чтобы она могла оставаться охотником, а не становиться добычей.

Тишина — залог скрытности

Для подводных лодок скрытность напрямую связана с минимальным уровнем шума. Идеальная субмарина должна быть настолько тихой, чтобы незаметно перемещаться или затаиться в засаде, подобно барракуде.

Проект SPHYDA: борьба с шумом

Проект EDA SPHYDA (Submarine Hull/Rudder/Propeller Hydrodynamics Interaction and Hydroacoustics) стоимостью 4,8 млн евро (5,6 млн долларов США) нацелен на снижение акустического шума роботизированных подлодок. В течение четырёх лет специалисты будут искать способы уменьшения шумности как для защиты аппаратов от противника, так и для минимизации воздействия на морскую фауну.

Часть проекта посвящена изучению источников шума, возникающего при обтекании корпуса и рулей водой, работе движителя, внутренних механизмах и даже протекании жидкости по трубам. Собрав подробные данные о таких процессах применительно к автономным аппаратам, можно создавать цифровые модели для более точного прогнозирования и управления шумами.

Технологии снижения шумности

Инженеры уже более века работают над проблемой снижения шума подводных лодок. Однако это постоянная гонка между совершенствованием скрытности и развитием гидроакустики. Например, старые советские подлодки времён холодной войны сегодня легко обнаруживаются из-за высокого уровня шума.

Одной из самых сложных задач остаётся борьба с гидродинамическим шумом, возникающим при взаимодействии корпуса, рулей и винтов. Наибольший вклад в шум вносит движитель, создающий не только турбулентность, но и кавитацию — крошечные пузырьки вакуума, которые с громким хлопком схлопываются. Для борьбы с этим применяют винты со скошенными лопастями, водомётные движители с ротором в кожухе, а также низкооборотистые, но мощные конструкции для снижения вибраций. Существуют и более экзотические решения, например, подлодки, перемещающиеся за счёт изменения плавучести путём перекачки масла между баллонами.

Для снижения шума от механизмов оборудование устанавливают на платформы с резиновыми амортизаторами. Против пассивной и активной гидроакустики помогает покрытие корпуса резиновыми плитками, которые поглощают внутренний шум и ослабляют внешние сигналы. Для уменьшения шума от протекающих жидкостей используют специальные трубы с изогнутым маршрутом, что снижает турбулентность.

Оптимизация формы и интеграция систем

Форма корпуса также оптимизируется для снижения сопротивления и турбулентности — этот подход используется с времён Второй мировой войны. Сегодня различить поколения подлодок по внешнему виду становится всё сложнее, однако всегда есть возможности для улучшения. В рамках SPHYDA исследуются способы интеграции корпуса, рулей и движителя в единую обтекаемую форму.

Перспективы проекта

В настоящее время проект сосредоточен на моделировании, но в дальнейшем планируются испытания в бассейне и на море.

«SPHYDA — это важный шаг к созданию возможностей для диагностики и прогнозирования сложных гидродинамических механизмов, ответственных за возникновение и распространение шума от подводных аппаратов в реальных условиях эксплуатации», — отметил Риккардо Бролия, научный директор Института морской инженерии Национального исследовательского совета Италии и руководитель проекта.