Тонкое «пузырьковое» покрытие может прятать подводные лодки от сонаров

Наполненное пузырьками обрезиненное покрытие однажды может сделать подводные лодки практически невидимыми для сонаров.

Для сокрытия от сонаров военные субмарины часто используют так называемое безэховое покрытие. Оно представляет собой пористые резиновые пластинки толщиной около 2.5 сантиметров.

В прошлом десятилетии учёные выдвинули гипотезу, что такого же уровня незаметности можно достичь и с помощью гораздо более тонкого покрытия, наполнив его внутренними пустотами. Когда на такой пористый слой попадает звуковая волна, пустоты в эластичном материале меняются в размере и поглощают большую часть звуковой энергии.

Однако, до сегодняшнего дня расчёты оптимизации таких материалов для целей невидимости требовали невероятно долгих симуляций. Чтобы упростить этот процесс, профессор физики из Université Paris Diderot Валентин Лерой и его коллеги смоделировали пустоты внутри материала в виде сферических пузырьков, каждый из которых тонко реагирует на звуковые волны в соответствии со своим размером и эластичностью окружающего материала.

Благодаря такому подходу им удалось спроектировать «пузырьковый мета-экран» — мягкий слой силиконовой резины толщиной всего 230 микрон. Пузырьки внутри него имеют форму крошечных цилиндров шириной в 24 микрона.

Полевые эксперименты показали, что такой мета-экран рассеивает более 91 процента попадающей на него звуковой энергии и отражает менее трёх её процентов. Для сравнения – обычный кусок стали отражает 88 процентов звуковой энергии.

Для того чтобы сделать подводные лодки невидимыми для сонаров, понадобятся более крупные пузырьки – но, по словам учёных, для поглощения 99 процентов энергии современных сонаров понадобится плёнка толщиной всего 4 миллиметра.

Однако Лерой предупреждает, что, несмотря на техническую возможность, «создание такого образца, вероятно, будет сложной задачей».