Учёные смогли разогнать торпеду до скорости 400 км/ч. Как же им это удалось?
Часть человеческой истории, касающаяся изобретения средств для уничтожения себе подобных, прошла долгий путь — от изобретения лука до высокоточных бомб, дронов и ядерного оружия. Практически любое природное явление люди стараются использовать в качестве оружия. И если, скажем, сгорание пороха было довольно быстро освоено, есть малоизвестные процессы, которые, казалось бы, крайне затруднительно использовать в военном деле. К примеру, мечты об энергетическом и лазерном оружии так и остаются мечтами, несмотря на долгие годы разработок и многочисленные попытки их создания. Существующие прототипы имеют множество ограничений и пока что довольно далеки от своих аналогов, описанных в фантастической литературе.
Существует малозаметное для обычного человека природное явление — кавитация. Наверняка каждый его видел, но не придавал значения и, скорее всего, даже не подозревал, что явление это изучено и имеет название. Когда вода обтекает твёрдый предмет, образуются пузырьки воздуха. Это особенно заметно при ускорении водяного потока вокруг острых углов обтекаемого тела. В таких местах давление падает, что и приводит к образованию пара, а значит, и пузырьков. Внутри таких пузырьков может возникать высокая температура, что приводит к повышенному износу и ускоренному образованию коррозии, например, корабельного гребного винта. Схожие проблемы испытывают и внутренние части труб, по которым перекачиваются жидкости.
Кавитационный след от гребного винта
Однако этому негативному эффекту нашли применение в военной области. Плотность среды, в которой движется снаряд, напрямую влияет на его скорость. В высоких слоях атмосферы ракета летит быстро, по сравнению с торпедой, двигающейся в глубине океана. Именно эффект кавитации позволил предпринять попытку модернизации, которая существенно ускорила бы торпеду под водой.
Кавитационные повреждения гребного винта
Идея заключалась в том, чтобы создать вокруг движущегося под водой тела покрывало из пузырьков, окутывающих его. Это привело бы к тому, что единая плотность воды вокруг объекта заменилась паровой средой, и тело, двигавшееся в ней, не плыло бы, а фактически летело, но только под водой.
Разработка оружия, основанного на данном принципе, велась в СССР в Институте гидромеханики АН УССР. И 29 ноября 1977 года, на основании проведённых работ, ВМФ СССР принял на вооружение новый противолодочный комплекс «Шквал». Этот комплекс был основан на принципе суперкавитации и имел впечатляющие даже на сегодняшний день характеристики для движущихся под водой боеприпасов. Его скорость, в зависимости от среды и плотности воды, могла достигать 370 километров в час. Торпеда также была оснащена подводным реактивным двигателем. Твёрдое топливо, что приводило «Шквал» в движение, реагировало с водой, воссоздавая тем самым реактивный эффект, а движение в кавитационном пузыре обеспечивало ещё большую скорость.
Получившееся оружие было уникальным: ни один боеприпас под водой не мог бы достигнуть той же скорости. Значит, и уклонение цели от попадания «Шквала» становилось маловероятным. Стоит ещё добавить, что по первоначальному проекту ракето-торпеда несла на себе ядерную боеголовку мощностью в 150 килотонн. Таким образом, атака «Шквалом», к примеру, вражеской субмарины даже без прямого попадания привела бы к серьёзным повреждениям, которые не оставили бы шансов на продолжение боя.
Торпеда М-5 комплекса ВА-111 «Шквал»
Однако были у этого оружия и недостатки. Первым и, пожалуй, неустраняемым являлся высокий уровень шума. Дело в том, что система, создававшая вокруг ракето-торпеды кавитационный пузырь, была чрезвычайно шумной, в то время как основными преимуществами подводных лодок, в том числе, на которые предполагалось устанавливать «Шквалы», были незаметность и скрытность. При старте ракето-торпеды точка пуска, а значит, и местоположение подводной лодки, моментально фиксировались. Следующим недостатком была невысокая дальность действия «Шквала»: всего около 13 километров для усовершенствованной версии. А самое главное — отсутствие корректировки после пуска. Схема ракето-торпеды изначально не предполагала такой возможности.
Носовая часть «Шквала», создающая кавитационнную зону, внутри которой движется ракето-торпеда
Несмотря на инновационность «Шквала», рамки его применения оказались довольно узкими. Тем не менее до двухтысячных годов российский флот оставался монополистом в сфере подобных.
Положение дел изменилось лишь в 2005 году. Тогда немецкая фирма Diehl BGT Defence представила ракето-торпеду «Барракуда», основанную на том же принципе, что и «Шквал». Однако представители Diehl BGT Defence заявили, что их изделие обладает системой наведения после пуска, а также имеет большую скорость, чем у «Шквала», — около 400 километров в час.
Ракето-торпеда «Барракуда» на выставке TechDemo 08, 2008 год
В основе «Барракуды» лежит тот же принцип, что и у советского аналога. Техническая документация была украдена из распадающегося СССР в 90-е годы шпионом Эдмондом Поупом, и западные учёные получили возможность изучить принцип использования суперкавитации и применить его на практике.
На данный момент «Барракуда» и «Шквал» — единственные серийные боеприпасы, использующие принцип суперкавитации для движения под водой.
Использование практически любых природных явлений в военной промышленности имеет и положительный результат для мирной сферы деятельности человечества. Так, изучение кавитационных процессов повлекло за собой использование кавитации в мирных целях. Этот эффект используют в горнорудной промышленности для измельчения твёрдых горных пород. В медицине сей принцип воссоздается ультразвуковыми аппаратами и применяется для дробления камней в почках. Используется он также в стоматологии и косметологии. Как сказал Парацельс: «Всё есть лекарство, и всё есть яд — всё дело в дозе».
Материал подготовлен волонтёрской редакцией WoWs