国防総省は磁石を作りたい

軍艦は海の上でも海中でも、いつか可動部品なしで航行できるようになるかもしれません。

国防総省の先端科学部門は、軍艦が世界の海で航行し、戦闘する方法に革命をもたらすと期待される技術を新たに検討している。

国防高等研究計画局 (DARPA) は、最先端の磁気流体力学 (MHD) 駆動システムの開発が現実になるかどうかを業界に問いかけています。 物理的なプロペラの代わりに電磁気を使用する MHD は、ほぼ静かな推進力を約束し、潜水艦と潜水艦を狙う船に恩恵をもたらします。

海底磁気流体ポンプの原理 (PUMP) として知られる DARPA のプログラムは、5 月下旬に開始されました。 同庁が業界への公募で説明しているように、このプログラムの目標は、騒音を低減しながら、効率に匹敵し、従来のインペラベースのポンプの信頼性を超える MHD ポンプを開発および実証することです。 言い換えれば、新しい PUMP 推進技術は、従来のプロペラやインペラをベースとした技術と同じくらい優れているはずです。 騒音の発生を減らすことに重点を置いているため、このプログラムは潜水艦や、程度は低いものの他の軍艦も真っ向からターゲットにしています。

従来の船舶推進システムは、プロペラを使用して水を押すか、ポンプジェットを使用して水を汲み上げ、どちらの場合も反対方向に推力を生成します。 一般に効率的ですが、1 つのプロペラ スクリューで大型船を水中を簡単に移動させることができますが、このシステムは騒音を伴います。 推進器、エンジン、トランスミッション、ポンプ、その他の機器に動力を供給する機械からは騒音が発生し、その騒音が船外に伝わり、水柱を通して反響する可能性があります。 これは、騒音を検出し、移動する船舶を捕捉して追跡するように設計されたソナー システムに役立ちます。

従来の機械推進に関するもう 1 つの問題は、キャビテーションです。 高速になると、水中プロペラやポンプ ジェット インペラがガスの泡を発生させ、それが船を追跡し、それが破裂して不協和音を立てます。 これは、敵軍艦の存在下でこっそりと潜行しようとする潜水艦にとっては致命的となる可能性があります。 キャビテーションのリスクは、プロペラまたはインペラを適切に設計することで最小限に抑えることができますが、船全体の性能と速度が低下する可能性があるトレードオフがあります。

磁気流体力学ドライブベースの推進は、そのすべてを回避します。 MHD は、海水の導電率と適用された磁場を利用して、船を動かすのに十分な強さのローレンツ力を生成します。 アルゴンヌ国立研究所が作成したこの実現可能性研究では、30 年以上前に説明されていましたが、「MHD スラスターは、流体 (海水) を加速して推力を提供する電磁ポンプです。」

MHD ドライブは、他の推進システムに比べてノイズの多い可動部品がはるかに少ないプロセスで磁場と電流に依存します。 これにより、既存の推進システムよりもはるかに静かになることが期待されており、これは潜水艦にとって魅力的な特徴です。 また、MHD ドライブには水を物理的に動かす物理推進器がないため、キャビテーションが最小限に抑えられます。 支持者らは、MHD によって船舶の操縦性も従来の推進方式よりも向上すると考えています。

MHD 推進技術から最も恩恵を受けるのは潜水艦です。 パッシブソナーシステムがそれらを検出しないように、できるだけ静かになるように設計されています。 潜水艦狩りをする水上艦にも恩恵があり、静かに潜水艦を狩り、不意を突くことができるようになる。

MHD ドライブは約 60 年前から存在しています。 1991年、日本の船舶海洋財団はMHD推進技術を用いた研究開発テストベッド「やまと1号」を完成させた。 ヤマト 1 号は長さ 110 フィート、排水量 185 トンで、磁場を生成する超電導磁石を備えたツイン スラスターによって動力を供給されました。 この船の最高速度は 8 ノットでした。

MHD 推進はおそらく、本と映画『レッド オクトーバーを追え』での登場で最もよく知られています。 小説では、ソビエト海軍の潜水艦レッド・オクトーバーは、タイフーン級潜水艦を改良して大型化したもので、ほぼ無音にするために MHD 推進システムが装備されています。 その結果、レッドオクトーバーは米国東海岸に接近し、米国の対潜哨戒を回避し、壊滅的な核による先制攻撃を開始することができた。

ヤマト 1 号は大型であったため、技術的な制約により 185 トンのうち 100 トンが推進システムに割り当てられ、船の有用性が制限されていました。 DARPA の PUMP の要請によると、MHD 推進をより実用化するには、「効率を高めるためのより高い磁場、および (2) 加水分解、気泡崩壊侵食、および腐食の影響に対処する電極材料システム」が必要でした。海水中の電流と高磁場でも確実に動作できます。」

DARPA は、MHD 推進の新たな取り組みにより、やまと 1 号に動力を供給したシステムの 3 倍効率的なシステムが実現できる可能性があると考えています。 これは、そのようなシステムを実用化し、将来の軍艦が MHD が提供するすべての機能を最大限に活用できるようにするのに十分である可能性があります。

米国海軍のすべての攻撃型潜水艦に磁気駆動システムを搭載する素晴らしいアイデアがある場合は、SAM.gov の請負業者募集がここにあり、政府機関は 2023 年 7 月 31 日までに業界から提案を提出することを求めています。

カイル・ミゾカミは防衛と安全保障問題に関するライターで、2015 年からポピュラー・メカニクスに所属しています。爆発や発射物が含まれる場合、彼は一般的にそれに賛成です。 カイルの記事は、The Daily Beast、US Naval Institute News、The Diplomat、Foreign Policy、Combat Aircraft Monthly、VICE News などに掲載されています。 彼はサンフランシスコに住んでいます。

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