[分享] DARPA準備要研發磁力流體推進系統

[mmmimi11tw (WHO維尼快樂組織)]

如題啦

在電影（小說） 獵殺紅色十月號情節當中

美國海軍意外發現蘇聯把其中一艘颱風級潛艦
安裝了非常科幻了的磁性流體推進系統

在劇情裡面叫他履帶系統，完全不會產生任何機械噪音
可以直接通過美國海軍的聲納偵測陣列

簡單說明一下這個系統的運作原理

這個概念被叫做MHD，磁流體力學 Magnetohydrodynamics

在MHD驅動系統中由一端帶有電極的管路
和圍繞管路的磁性線圈組成

當空氣或水之類的流體進入管道內會被系統被賦予一股電荷

隨後會被圍繞管路的線圈產生的強力電磁場加速以產生推力

接著這一股推力會產生反作用力讓船艦前進

概念圖

https://i.imgur.com/5PXnoHb.png


由於這種設備完全不需要任何軸 齒輪 螺旋槳 渦輪機或噴氣機系統
所以不會產生機械噪音
即使有產生的話也可以被自然環境所掩蓋


這種超安靜的驅動系統對於潛艦來說是非常有益處的

不僅能讓潛艦長時間保持安靜狀態
還可以在聲納收集數據時消除潛艦本身的機械噪音
從而對偵察和情報任務有很大幫助


但是 實際上這種推進技術的難度不低
首先電磁線圈需要能夠產生非常高強度的磁場，
而且整體重量不能太高
再來由於磁場 電流和海水的相互作用
很容易引起的金屬的電化學反應造成腐蝕 和侵蝕

電極必須能夠承受大量磨損

為了克服這個問題，
DARPA制定了為期42個月的海底磁流體動力泵原理(PUMP)計畫

這個計畫將採用多種方法來解決這些問題
以創建實用的軍用MHD驅動系統


世界上出現過最高效率且實用化的磁性流體驅動系統
是日本三菱重工公司於1990年代初
在神戶兵庫區和田崎町建造的一艘船 叫做 Yamato-1
https://i.imgur.com/EDLRGk7.jpg
這是一艘長大約30公尺的船隻
使用液態氦來冷卻超導體推動的磁流體動力驅動系統
https://i.imgur.com/eN8asZ8.jpg


使用大約4特斯拉的磁場強度
讓船以每小時15公里的速度行駛，效率約為30%

(這種系統沒辦法以高速來行進)



DARPA國防科學辦公室PUMP項目經理
Susan Swithenbank 表示

“在過去的幾年裡，材料工業
在氧化鋇銅(REBCO)稀土磁性體方面取得了進展，

這些磁體可以製造出高達20特斯拉的大規模磁場
在磁流體動力驅動中可能可以產生高達90%的效率

這是非常值得追求的

現在追求高磁場的障礙已經被打破，
PUMP意圖在實現突破電極材料的挑戰"
https://i.imgur.com/JQf98ff.jpg

由於這方式會對海水產生類似電解的效果
所以電極周遭會產生氣泡
這會具有絕緣的效果，所以會讓系統效率降低

當氣泡破碎的時候會產生一股力道來損壞電極

所以Swithenbank對具有類似問題的電池產業也進行了研究

目前正在尋找各個領域的專業知識來組建團隊，
以幫助最終實現軍事相關規模的磁性流體動力驅動技術
https://i.imgur.com/Q9VUQNo.jpg


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https://i.imgur.com/QOhQpQg.jpg







https://i.imgur.com/MCUAIPp.jpg




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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 39.10.41.121 (臺灣)
※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Military/M.1686219287.A.2AE.html
→ giancarlo82 : 先把政委跟那個廚房兵幹掉!!!
推 Schottky    : 4 特斯拉是超強的磁場，常用的磁場強度單位是 uT
推 margtch     : 最帥艦長  老史
→ s891510     : 瘋狂伊凡!!
推 Landau      : 穩定產生20特斯拉的磁場…真的假的
https://i.imgur.com/obNIfpS.jpg

※ 編輯: mmmimi11tw (39.10.41.121 臺灣), 06/08/2023 18:40:02
推 raider01    : 簡單來說就是超導體技術有進步，可是問題這東西我印
→ raider01    : 象不是基本上還是得靠液態氮維持運作?
推 Brioni      : 技術儲備投資啦
→ Brioni      : 不一定真的要花大錢量產
推 chiehly     : The hardest part of playing chicken is when to
→ chiehly     : flank
推 patentshit  : 日本的大和號實驗船已經在陸上當展示品了，不然外
→ patentshit  : 型科幻
→ Hohenzollern: 宇宙戰艦颱風號
推 Mecklinger66: 履帶系統！要潛艦水兵唱國歌聲納才聽得到，不然就
→ Mecklinger66: 像是海底火山
→ Mecklinger66: https://i.imgur.com/Sc0HBPi.jpg
推 kuramoto    : 蘇聯戰報：政委是意外死的，廚房兵是當兵當太久發
→ kuramoto    : 瘋的，艦長他英勇面對美帝海軍的反潛圍剿犧牲了
推 Mecklinger66: 然後搜救的阿爾法級是反應爐超載、液態金屬反應爐故
→ Mecklinger66: 障熔爐才沈沒的
推 MIshad      : 這個如果要實際驗證也是很多錢吧 量產就是花更多錢
→ huckerbying : 沒人TDD-1嘛？我記得丹奴之子也是用電磁推進的潛艦
推 s8626460    : https://reurl.cc/x79dG5
推 hedgehogs   : 看來這不是外星科技了
推 glad850     : 所以以後不用聲納改用磁異探測了
推 bladesinger : 真的要造紅色十月了，不過是美國產的
→ bladesinger : TDD-1也是拿颱風級來改的吧?
推 verdandy    : 是，TDD-1某種程度還是A走的
→ Mystiera    : 20T應該能把附近人員的血紅素磁化推出去XD
→ iio         : 不是賦予水電流 而是海水本身就是導體 給夠強度的磁
→ iio         : 場就能推動水流前進
→ iio         : 更正一下說法 跟是不是導體應該沒有太大的關係 跟物
→ iio         : 質本身的磁化率有關係  如果有一具逆天的電磁鐵 那
→ iio         : 也是能磁化空氣拿來當發動機的
→ iio         : 有一年的搞笑諾貝爾獎就是讓青蛙浮起來
→ iio         : BTW 沒記錯的話青蛙並沒有受到任何傷害
→ Mystiera    : 有關啊，要磁化先要能導磁，能導磁就會是導體
※ 編輯: mmmimi11tw (39.10.41.121 臺灣), 06/08/2023 19:55:41
→ iio         : 任何物質都有磁化率 跟是不是導體沒有關聯
推 holysong    : 果然抓到外星人
推 TUTOTO      : 雌化 我不當哥哥啦 (X)
→ huckerbying : 氣體需要先電漿化才容易受磁場影響吧
→ iio         : 你給個幾百T的磁場 空氣一樣能磁化
→ huckerbying : 幾百T的強磁場，應該空氣的氧氣就直接解離出電子跟
→ huckerbying : O2-了吧
推 Fansugimoto : TDD-1雖然是颱風級改的，但是已經面目全非了
→ iio         : 磁場不是電磁場阿 人體都能在幾T的磁場中好好的了
→ iio         : 雖然需要詳細計算 但能扯開原子結構的磁場等級應該
→ iio         : 不是幾百T這種數字
推 eupa1973    : 推
→ iio         : 搞笑諾貝爾獎讓青蛙浮起來的強度是20T
→ huckerbying : 其實正確來說的話，氧氣其實很容易自己游離，只要
→ huckerbying : 給足夠熱量都能游離出電子跟 O2+
→ huckerbying : 需要的能量也不多，你家的紫外光燈就能讓氧氣游離
→ kdjf        : 要在磁場下的導體通垂直與磁場的電流才會產生推力
→ kdjf        : 電極給水電流，磁鐵提供磁場，缺一不可
→ kdjf        : 紫外線消毒只是傷害病原的DNA或RNA... 更強的紫外線
→ kdjf        : 是產生單線態O2，離產生O2+很遙遠
→ Mystiera    : 臭氧層就這麼來的
推 kdjf        : 紫外線對O2最常形成2*O(原子態氧)，偶爾產生單線態
→ kdjf        : 氧分子，幾乎不會有O2+
推 Mecklinger66: 驚爆危機的TDD-1「Tuatha De Danann」是用蘇聯棄置
→ Mecklinger66: 的登陸潛艦（應該是Project 748）為骨架魔改，用女
→ Mecklinger66: 二泰莎作為傾聽者的黑科技（能幻視到超出時代的先進
→ Mecklinger66: 技術）改造、配有三座鈀反應爐電動機推進系統、跟
→ Mecklinger66: 磁力流體推進裝置，基本上已經不是潛艦了、是能搭
→ Mecklinger66: 載機甲 + VTSOL戰機 + 重型運輸直升機、用電磁彈射
→ Mecklinger66: 的輕航艦了，還有大量VLS飛彈的武庫艦
→ Mecklinger66: https://i.imgur.com/tb0fFn3.jpg
→ Mecklinger66: https://i.imgur.com/Dajq8oJ.jpg
推 cursan      : 我第一時間也是想到紅色十月，TDD 算西洽業務了，大
→ cursan      : 人快閘他（誤
→ iio         : 欸 說真的不要把磁場和電磁場搞混了 磁場沒那麼容易
→ iio         : 或是說隨便供能 不然照個MRI早就乒乒乓乓了
→ iio         : 紫外線是種電磁波 換言之可以把它當作是電磁場的事
→ iio         : 電磁場和磁場只差一個字 但其實是不一樣的東西
推 verdandy    : TDD-1設定上就是強襲揚陸（登陸)艇，上浮可以投射
→ verdandy    : 直升機和機器人(AS)，但下沉後也有潛艦的作戰能力
→ verdandy    : ，還玩弄美國潛艦當作潛艦間作戰的演習
→ ctes940008  : 水砲潛艇
→ h311013     : DARPA黑科技倉庫的冰山一角
推 worse77     : 水下版Dyson
推 adwn        : 推
推 weimr       : 好酷的玩具，美國爸爸的鈔能力又要發威了。
→ thaleschou  : dyson是把氣流「放大」，本質還是機械式的
推 aquarius360 : 沒印象磁偶極會被強磁場解離，應該只是改變指向；
→ aquarius360 : 電偶極才會在強電場下解離。不過某種角度上來說，
→ aquarius360 : 電、磁、電磁波其實都是電磁場的一體三面，視來源
→ aquarius360 : 與觀測者彼此的座標系差異才導致觀測到不同的樣貌
→ aquarius360 : 。