Toroidalne śmigła i śruby napędowe. To przyszłość supercichych dronów i okrętów podwodnych

Prace nad nowym rodzajem napędu prowadzi m.in. Thomas Sebastian z Lincoln Laboratory w MIT, którego dokonania opisuje serwis New Atlas. Jego zdaniem jedną z przyczyn, dla którego dźwięk śmigieł dronów jest dla nas tak dobrze słyszalny, a zarazem – bardzo często – irytujący, jest częstotliwość generowanego przez nie dźwięku.

Zdaniem badacza mieści się ona zazwyczaj w przedziale 100 Hz – 5 kHz, czyli w zakresie, na który ludzie są najbardziej wrażliwi. To zasługa ewolucji – w tym zakresie artykułujemy kluczowe dla porozumienia się samogłoski, a także odbieramy m.in. płacz dzieci. W przypadku drona to jednak zdecydowanie wada, a dźwięk wirników jest dla większości ludzi bardzo irytujący.

Rozwiązaniem tego problemu są śmigła toroidalne, będące radykalnym zerwaniem z formą znaną jeszcze z początku XX wieku. Choć konstrukcja śmigieł przez ten czas ewoluowała, zasada ich działania pozostała ta sama. Doświadczenia Thomasa Sebastiana zrywają z tradycyjnym kształtem śmigieł, będących w gruncie rzeczy małymi skrzydełkami umieszczonymi na wspólnej obrotowej osi.

Zamiast nich badacz postuluje toroidalne kształty, za sprawą których wirnik w widoku z góry przypomina nieco zdeformowaną cyfrę 8. Takie rozwiązanie oznacza nie tylko cichszy lot drona, ale także mniejsze ryzyko uszkodzenia wirnika, a w praktyce – przez brak konieczności stosowania różnych osłon – oszczędności na masie, przekładające się np. na zasięg urządzenia.

Ale nie tylko drony mogą skorzystać na zmianie kształtu wirnika. Podobne rozwiązanie – tyle że w środowisku wodnym – bada i sprzedaje już w formie gotowego produktu firma Sharrow Marine specjalizująca się w napędzie łodzi.

Jej doświadczenia dotyczą hałasu generowanego przez śruby napędowe. Także i w tym przypadku zastąpienie tradycyjnych łopat "ósemką" przynosi bardzo konkretne korzyści w postaci zmniejszonego hałasu.

O ile w przypadku łodzi czy sprzętu rekreacyjnego to głównie kwestia komfortu, w przypadku okrętów podwodnych śruba napędowa o nowym kształcie może oznaczać skokowe zwiększenie ich możliwości – dzięki nowemu rodzajowi napędu będą one znacznie cichsze, a tym samym trudniejsze do wykrycia.

Wadą nowego rozwiązania – zarówno w przypadku dronów, jak i okrętów podwodnych – jest dużo bardziej skomplikowany kształt napędu, trudniejszy zarówno w zaprojektowaniu, jak i wykonaniu. Korzyści w postaci mniejszego hałasu, większego zasięgu czy niższych kosztów eksploatacji wydają się jednak w tym przypadku zdecydowanie przeważać.