Примерно в то же время нашелся в нашей стране и человек, который аналогичным образом решил задачу ускорения движения и подводных лодок. Михаил Меркулов, специалист из Института гидродинамики в Киеве, предположил, что решение проблемы скорости любого подводного объекта лежит в феномене, называемом кавитацией. Термин этот дословно переводится как «формирование пустот». Обозначают же им в данном случае вот какое явление.

Тщательные гидродинамические исследования, проведенные Меркуловым и его предшественниками, показали: при быстром движении тела сквозь жидкость давление ее в различных точках тела становится… меньше. Причем, чем большую скорость набирает тело, тем ниже становится давление. Потому что в данных условиях жидкость по существу перестает быть жидкостью. Молекулы воды при скоростном движении объекта настолько взбудораживаются им, что образуют бесчисленное количество микроскопических пузырьков водяного пара.

Поначалу к кавитации относились как к явлению, безусловно, вредному: пузырьки, бесконтрольно образовывающиеся в насосах, турбинах и пропеллерах подводных аппаратов, нарушают схему движения потока и снижают КПД двигателя. Более того, иногда они создают ударные волны, способные покалечить корпус корабля или подлодки.

Однако в изобретательском деле давно известен принцип: если не можешь избавиться от какого-то вредного явления, попробуй обратить его на пользу. В данном случае кавитацию постарались превратить в… сверхкавитацию. Оказалось, что при определенных условиях можно из множества маленьких пузырьков получить один огромный пузырь. То есть создать газовую полость, в которой может поместиться весь движущийся объект.

Впервые подобный феномен был описан еще Исааком Ньютоном в 1687 году. Однако реально создавать условия сверхкавитации по своему усмотрению исследователи научились лишь в XX веке. Оказалось, для этого подводный объект должен двигаться со скоростью не менее 80 км/ч. При этом поверхностное трение жидкости почти исчезнет, поскольку аппарат практически полностью окутывает газовая рубашка.

Впрочем, одно дело получить эффект в лаборатории, изучить его, так сказать, под микроскопом, и совсем другое — применить на практике. Первыми это, как уже сказано, удалось сделать Михаилу Меркулову и его коллегам. Советские конструкторы использовали сверхкавитацию прежде всего при создании супербыстрых торпед. Хотя сами по себе торпеды намного меньше подлодок, а движутся быстрее субмарин, пришлось немало потрудиться, прежде чем грозные снаряды начали передвигаться под водой на больших скоростях (см. подробности в «ЮТ» № 1 за 2002 г.).

В данном случае инженеры, во-первых, должны были решить проблему подводного движителя. Обычные винты здесь не работают, так как в воду погружен только нос объекта. В конце концов, конструкторы догадались установить на подводные аппараты… ракетные двигатели. Они ведь обычно работают в вакууме, так что отсутствие воды для них благо, а не помеха в работе.

Во-вторых, нужно было подобрать или даже создать сверхпрочные материалы, которые бы могли предотвратить деформацию носа объекта под воздействием очень высоких давлений.

В-третьих, когда аппарат достигал предельной скорости, образуемая воздушная полость уже не могла охватить всю торпеду — «пузырь» как бы не поспевал за ней; в итоге появились проблемы с устойчивостью. Пришлось пойти на хитрость и создать впереди дополнительную полость, выводя часть выхлопных газов подводной ракеты через нос.

В итоге к 1977 году наши конструкторы создали торпеду «Шквал», способную развивать скорость до 500 км/ч. Слухи о ее существовании просочились за рубеж. Но западные эксперты долгое время не верили им, пока в 1995 году британский военный журнал «Интернейшенл Дефенс Ревю» не подтвердил авторитетно: уникальная разработка существует. А через месяц-другой Москва продемонстрировала один из прототипов «Шквала» на выставке оружия в Абу-Даби.

Было показано, как торпеда выстреливается из подводной лодки с помощью специальной механической катапульты. Это придает ей мощный первоначальный толчок, позволяющий образовать сверхкавитационную полость и включить ракетный двигатель.

Тем не менее, технология создания торпед типа «Шквал», некоторые конструктивные особенности ее до сих пор держатся в секрете.

Выглядит «Шквал», быть может, и неказисто, зато обладает огромной скоростью.

Спохватившиеся американцы, в свою очередь, стали интенсивно разрабатывать подобные аппараты. Говорят, несколько лет назад им удалось разогнать небольшое подводное тело до скорости 5400 км/ч! Однако зарубежным специалистам явно не хватает опыта, накопленного российскими инженерами. Поэтому не случайно вокруг «Шквала» все время идет какая-то подозрительная возня: разведслужбы норовят похитить секреты ракеты-торпеды. Нашумевший судебный процесс над Эдмондом Поупом — лишнее тому свидетельство.

Тем не менее, сегодня некоторые зарубежные источники утверждают, что достижения русских превзойдены. Американцы сосредоточили свое внимание на «подводных пулях» — особых снарядах, которые могут передвигаться в воде вообще без двигателей.

Так в 1997 году исследователи из Центра военно-морского подводного вооружения в Чайна-Лейк, Калифорния, объявили о создании новой сверхзвуковой системы обезвреживания мин. Снаряд без двигателя, с тщательно спроектированным плоским носом, выстреливается из подводного орудия и переходит звуковой барьер, заставляя детонировать окрестные мины.

Очевидно, здесь есть свои хитрости. Ведь если выстрелить в воду обычным снарядом из артиллерийского орудия, то сила торможения воды остановит его через считаные десятки метров.

Впрочем, отсутствие двигателя все же сокращает дальность полета американского снаряда. Тем не менее, данная технология, по словам ее создателей, позволяет достичь скорости 2500 м/с, что является рекордом даже для самолетов.

Инженеры убеждены: фундаментальных причин, мешающих создать подводные аппараты, которые смогут двигаться быстрее пули, не существует. Нужно лишь решить ряд технических проблем.

Прежде всего, необходима мощная и компактная двигательная установка, приспособленная для данных конкретных условий. Многие специалисты полагают, что большие перспективы тут имеет ракетный двигатель, использующий в качестве топлива… алюминиевый порошок. Правда, как мы уже писали в «ЮТ» № 1 за 1999 год, до недавних пор попытки его создания особого успеха не принесли. Очередная же обещает стать удачнее хотя бы потому, что алюминиевая пудра будет применена не в двигателе внутреннего сгорания и не для выработки электричества, а в качестве топлива ракетного двигателя. Причем в качестве окислителя тогда может быть использована забортная вода, так что резервуары с кислородом уже не понадобятся.

Однако поверхность алюминия быстро окисляется. Это предохраняет алюминиевые изделия от дальнейшей коррозии и обычно считается полезным свойством данного металла. Но окисная пленка мешает горению алюминия, поэтому приходится принимать специальные меры. Например, порошок алюминия вводят непосредственно в водоворот воды, где и происходит горение.

Согласитесь, пламя в воде — не такое уж обычное явление, его придется детально исследовать. Кроме того, необходимо подумать и о том, как удалять из двигателя расплавленный алюминий, образующийся в качестве побочного продукта реакции.

Впрочем, ракеты на горящем алюминии хороши только для коротких расстояний. А для дальних подводных путешествий, видимо, придется использовать ядерный реактор. Говорят, с его помощью сверхзвуковая субмарина сможет пересечь Атлантику менее чем за час. Если, конечно, не наткнется на какое-то препятствие по дороге.