Французские ученые предложили новое противогидролокационное покрытие, которое может найти применение в атомных подводных лодках. О «стелс-технологии» для субмарин авторы рассказали на страницах журнала Physical Review B.
Звук связан с распространением в среде механических колебаний (ее сгущений и разрежений). Скорость звука в веществе растет с уменьшением егосжимаемости. Это приводит к тому, что акустические волны в воде распространяются более чем в четыре раза быстрее, чем в воздухе.
Корпуса военных субмарин, как правило, содержат специальные покрытия, которые поглощают приходящее излучение от активных гидролокаторов. Это затрудняет их обнаружение вероятным противником. Покрытия, как правило, представляют собой специальные перфорированные прорезиненные пластины, которыми покрывается металлический корпус подводной лодки. Звукопоглощение пластин обусловлено их материалом (добавками в резину), размерами и геометрией.
Обычно толщина пластин равняется нескольким сантиметрам. Французские ученые предложили новое покрытие, толщина которого равняется нескольким миллиметрам. Как сообщают авторы, оно способно поглощать более 99 процентов энергии звуковых волн, его достигающих.
Предложенное авторами резиновое покрытие содержит слой периодически расположенных воздушных карманов, играющих роль амортизаторов, гасящих давление звуковой волны.
Для упрощения задачи ученые использовали карманы в виде сферических пузырей. Система данных воздушных пузырьков и поглощает звуковые волны, падающие на нее. Идея использования таких поглотителей волн была известна давно, однако, как отмечают ученые, при помощи компьютерного моделирования им удалось аккуратно подобрать параметры нового материала, а затем проверить свои выводы на опыте.
Поглощение энергии зависит от упругих свойств резины и радиуса пузырька. Специалистам также удалось получить уравнение, связывающее (в использованном ими приближении) свойство звукоизоляции для определенной частоты с особенностями материала и размерами воздушной полости. Ученые провели подводные испытания с новым материалом. Для этого они использовали мегагерцовые волны, которые направляли на полимерные плоскости толщиной 230 микрометров, размещенные на стальной подложке.
Хотя исследователи еще не проводили эксперименты со звуковыми волнами (частотой примерно от 16 герц до 20 килогерц), их расчеты показывают, что полимерное покрытие толщиной до четырех миллиметров с пузырьками диаметром в два миллиметра способно поглощать падающую волну.
При этом энергия отраженных волн оказывается почти в 100 раз меньше, чем падающих. Как отмечают исследователи, новые материалы являются более тонкими по сравнению с современными аналогами и могут найти применение в покрытиях будущих субмарин.
В России разработками противогидролокационных покрытий занимаетсяКрыловский государственный научный центр. В нем, в частности, ведутся работы по созданию не только пассивных материалов покрытий, но и активных: датчики на таких покрытиях будут определять частоту приходящей звуковой волны и нейтрализовать ее, испуская сигнал той же частоты, но в противофазе.