Los investigadores han desarrollado un concepto de encubrimiento de agua basado en fuerzas electromagnéticas que podrían eliminar la estela de un objeto, reduciendo en gran medida su resistencia al mismo tiempo que lo ayuda a evitar la detección.

La idea se originó en la Universidad de Duke en 2011 cuando los investigadores describieron el concepto general. Al hacer coincidir la aceleración del agua circundante con el movimiento de un objeto, En teoría, sería posible aumentar en gran medida su eficiencia de propulsión sin perturbar el mar circundante. La teoría fue una extensión del trabajo pionero del grupo en metamateriales, donde la estructura de un material, en lugar de su química, crea las propiedades deseadas.

Seis años después, Yaroslav Urzhumov, profesor asistente adjunto de ingeniería eléctrica e informática en Duke, ha actualizado la teoría detallando un enfoque potencial. Pero en lugar de utilizar un sistema complejo de bombas muy pequeñas como se especuló originalmente, Urzhumov se está volcando hacia los campos electromagnéticos y la densa concentración de partículas cargadas que se encuentran en el agua salada.

El estudio aparece en línea en la revista. Revisión física E el 7 de diciembre 2017.

"La idea original era tan grande que atrajo a los colegas del Centro de Guerra Submarina Naval para que nos ayudaran a llevarla a cabo, aunque eran increíblemente escépticos, "dijo Urzhumov, que estaba entre los investigadores que trabajaron en el artículo original de 2011. "Desde entonces, hemos identificado un camino para materializar esta propuesta aparentemente imposible ".

El quid del problema que se aborda es que el agua es un líquido relativamente viscoso que, cuando se mueve, le gusta tirar de su entorno para el viaje a través de fuerzas de corte. Un pez se siente mucho más pesado al ser arrastrado a través del agua que al aire libre debido a toda el agua que arrastra consigo.

Además de extraer agua extra, El arrastre también puede incrementarse por la forma en que el agua fluye alrededor de un objeto. Un objeto hidrodinámico con un fluido que fluye suavemente a lo largo de su superficie crea mucho menos arrastre que un objeto en bloques que crea un lío caótico, flujos turbulentos a su paso.

La solución a estos problemas es sacar el agua del camino. Acelerando el agua alrededor del objeto para igualar su velocidad, Se pueden evitar tanto las fuerzas de cizallamiento como los flujos turbulentos.

"Hay muchas formas de reducir la estela y la resistencia, como rodear un objeto con burbujas de baja fricción, que en realidad se hace con algunos torpedos navales, "dijo Urzhumov." Pero hay mucho que puedes hacer si solo estás aplicando fuerzas en la superficie. Esta idea de camuflaje abre una nueva dimensión para crear fuerzas alrededor de una embarcación u objeto submarino, que es absolutamente necesario para lograr la cancelación total de la vigilia ".

Urzhumov originalmente imaginó una especie de marco en forma de truss que envolvía un objeto con estructuras delgadas y pequeñas bombas para acelerar su flujo a medida que pasaba. Pero a medida que pasaba el tiempo decidió que un enfoque más práctico sería utilizar fuerzas "magnetohidrodinámicas".

Cuando una partícula cargada viaja a través de un campo electromagnético, el campo crea una fuerza sobre la partícula. Debido a que el agua del océano está repleta de iones como el sodio, potasio y magnesio, hay muchas partículas cargadas que empujar. La idea no es tan descabellada como puede parecer:Japón construyó un prototipo de barco de pasajeros en 1991 llamado Yamato 1 utilizando estas fuerzas como medio de propulsión. pero descubrió que el enfoque no era más eficiente que las hélices tradicionales.

En el nuevo periódico, Urzhumov y su estudiante de posgrado, Dean Culver, use simulaciones de dinámica de fluidos para mostrar cómo se puede lograr una capa de agua usando este enfoque. Al controlar la velocidad y la dirección del agua que rodea a un objeto en movimiento, las simulaciones muestran que tal sistema puede hacer coincidir el movimiento del agua dentro del manto con el del mar circundante.

Esto haría parecer que el agua dentro de la capa está completamente estancada en relación con el agua fuera de la capa, eliminando el arrastre y el despertar. Por supuesto, las implementaciones prácticas no son perfectas, por lo que quedaría algo de arrastre y despertar en cualquier realización del dispositivo.

Mientras que las simulaciones utilizaron un caparazón de camuflaje de la mitad del ancho del objeto en sí, Los cálculos muestran que, en teoría, el caparazón podría ser tan delgado como quisieras. Otro resultado importante fue que las fuerzas dentro del caparazón no tendrían que cambiar de dirección a medida que el objeto aceleraba, solo necesitarían más poder.

"Ese es uno de los principales logros de este documento, "dijo Urzhumov." Si no tienes que ajustar la distribución de fuerzas, no necesita interruptores electrónicos u otros medios de control dinámico. Puede establecer la estructura con una configuración específica y simplemente aumentar la corriente a medida que el objeto se acelera ".

Urzhumov dice que para que un barco o submarino real use un dispositivo de este tipo, necesitaría un reactor nuclear para alimentarlo, dados los enormes requisitos de energía para cubrir un objeto de ese tamaño. Eso no quiere decir, sin embargo, que una embarcación diésel más pequeña no podría alimentar un dispositivo de camuflaje más pequeño para proteger de la detección las protuberancias potencialmente vulnerables.

Urzhumov también dice que sus teorías y cálculos tienen muchas aplicaciones potenciales fuera del océano. Se podrían utilizar diseños similares para crear un sistema de propulsión iónica distribuida para naves espaciales o para suprimir las inestabilidades del plasma en prototipos de reactores de fusión termonuclear.

"Creo que estas ideas van a prosperar en varios de estos campos, ", dijo Urzhumov." Es un momento muy emocionante ".