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Aug 13, 2023

La DARPA lance un programme à la recherche d'un moteur de sous-marin silencieux "Octobre rouge"

Reprenant un point de l'intrigue du thriller de Sean Connery de 1990, The Hunt for Red

S'inspirant du thriller de Sean Connery de 1990, The Hunt for Red October, la DARPA travaille sur un entraînement sous-marin super silencieux qui n'a pas de pièces mobiles et fournit une propulsion dans l'eau à l'aide d'aimants et d'électricité.

En octobre rouge, le super-sous-marin soviétique titulaire était équipé d'un moteur furtif fictif basé sur une technologie très réelle. Depuis la fin des années 1950, les ingénieurs se sont intéressés à un concept exotique appelé magnétohydrodynamique (MHD). C'est un principe très simple qui produit un mécanisme de propulsion très simple.

Dans un entraînement MHD, un fluide, comme l'air ou l'eau, reçoit une charge électrique et est ensuite accéléré par un champ électromagnétique, générant une poussée. Fondamentalement, un lecteur MHD se compose d'un tube creux avec des électrodes à une extrémité et des bobines magnétiques autour. Étant donné que l'appareil n'a pas d'arbres, d'engrenages, d'hélices, de turbines ou de jets, il produit très peu de bruit et même la petite quantité qu'il génère peut être attribuée à des sources naturelles.

Un tel entraînement furtif serait inestimable pour la guerre sous-marine. Non seulement cela permettrait aux sous-marins de rester cachés aux chasseurs, mais cela serait également d'une grande aide pour les missions de reconnaissance et de renseignement en supprimant le signal audio interférant du bateau lorsque son sonar recueille des données.

La question est, si cette technologie est si précieuse, pourquoi n'a-t-elle pas été utilisée depuis plus de 60 ans, sauf dans quelques bateaux de surface expérimentaux ? La réponse est double. Premièrement, les bobines électromagnétiques doivent être extrêmement puissantes et il n'est pas facile d'en fabriquer des suffisamment légères et suffisamment efficaces pour les installer dans un sous-marin. La seconde est que les électrodes doivent résister à une forte usure due à la corrosion, à l'hydrolyse et à l'érosion causées par l'interaction des champs magnétiques, du courant électrique et de l'eau salée.

Ces dernières années, il y a eu d'énormes progrès dans le développement des aimants, mais il y a encore place à l'amélioration et trouver les bons matériaux pour fabriquer les électrodes reste un problème.

Pour surmonter cela, la DARPA a mis en place son programme de 42 mois sur les principes des pompes magnétohydrodynamiques sous-marines (PUMP) qui adoptera plusieurs approches pour résoudre ces problèmes afin de créer un lecteur MHD militaire pratique, mais sans la présence de M. Connery.

"La meilleure efficacité démontrée dans un entraînement magnétohydrodynamique à ce jour a été 1992 sur le Yamato-1, un navire de 30 m (100 pieds) qui a atteint 6,6 nœuds avec une efficacité d'environ 30 % en utilisant une intensité de champ magnétique d'environ 4 Tesla, " a déclaré Susan Swithenbank, responsable du programme PUMP au bureau des sciences de la défense de la DARPA. "Au cours des deux dernières années, l'industrie de la fusion commerciale a fait des progrès dans les aimants d'oxyde de cuivre et de baryum de terres rares (REBCO) qui ont démontré des champs magnétiques à grande échelle aussi élevés que 20 Tesla qui pourraient potentiellement produire une efficacité de 90% dans un entraînement magnétohydrodynamique, ce qui vaut la peine d'être poursuivi. Maintenant que le plafond de verre dans la génération de champs magnétiques élevés a été brisé, PUMP vise à réaliser une percée pour résoudre le défi des matériaux d'électrode.

Dans le cas des électrodes, un obstacle majeur est que des bulles de gaz ont tendance à se former sur les surfaces des électrodes. Cela les isole, ce qui réduit leur efficacité et, lorsque les bulles s'effondrent, elles peuvent endommager les électrodes comme si elles avaient été frappées à plusieurs reprises avec des marteaux. En développant des modèles informatiques qui évaluent les interactions du champ magnétique, de l'hydrodynamique et des réactions électrochimiques à différentes échelles de temps et de longueur, il peut être possible d'ajuster l'hydrodynamique, l'électrochimie et le magnétisme pour réduire les dommages tout en augmentant l'efficacité.

"Nous espérons tirer parti des informations sur les nouveaux revêtements de matériaux des industries des piles à combustible et des batteries, car ils traitent du même problème de génération de bulles", a déclaré Swithenbank. "Nous recherchons une expertise dans tous les domaines pour former des équipes qui nous aideront enfin à réaliser un entraînement magnétohydrodynamique à l'échelle militaire."

Source : DARPA