Море не волнуется: Скользящая субмарина
Предложения использовать метаматериалы (которым их микроструктура придает специфические, необычные свойства) для сокрытия различных объектов появляются с завидной регулярностью. На из основе либо предложены, либо уже созданы установки, скрывающие тела от звуковых («Акустические невидимки»), микроволн («Первые шаги невидимки») и даже сейсмических колебаний («Невидимка для землетрясений»).
В новой работе американского профессора Дэвида Смита (David Smith) и работающего с ним Ярослава Уржумова предложена концепция покрытия, которое сходным образом скрывает объекты в водной среде.
Представим себе движение тела в воде: перемещаясь, оно увлекает за собой частицы в ближайших слоях водной среды, что снижает скорость движения и приводит к появлению турбуленции. Предложенное учеными покрытие представляет собой сеть из тончайших проводков или лезвий на поверхности объекта. В своем теоретическом исследовании авторы рассматривали для простоты движение сферического тела, окруженного 10-ти концентрическими оболочками метаматериала, и 10-ти сферических оболочек «воды» вокруг него. Максимальное воздействие тела испытывает самый внутренний слой воды, следовательно, нити-лезвия внутренней оболочки отличаются большей толщиной. Чем ближе слой оболочка к краю — тем тоньше эти структуры. В итоге самый внешний слой оказывает лишь минимальное воздействие на водную среду, обеспечивая телу мягкое движение, практически без сопротивления.
По оценкам авторов, для достижения необходимого эффекта в случае 10-сантиметровой сферы такие оболочки могут иметь толщину от 1 до 10 см: более крупные структуры проще в производстве, однако они существенно увеличивают размер и массу, так что конкретный выбор параметров оболочек из метаматериала ученые оставляют на выбор инженеров и конструкторов.
Конечно, все эти расчеты пока лишь приблизительны и предварительны, и работают для весьма скромных скоростей, не превышающих нескольких миллиметров в секунду. Однако и в этом виде они могут весьма заинтересовать военных — скажем, для создания миниатюрных подводных роботизированных аппаратов, способных незаметно и бесшумно прокрасться в порт противника, подобраться к его кораблям и подлодкам, произвести их осмотр и разведку. Тем более что, по словам Уржумова, для разработки первого действующего прототипа достаточно будет и пяти лет.
По публикации ScienceNOW