Форма гребных винтов не менялась сотни лет, а винтов для самолётов — лет сто, если не искать сходств в истории китайских игрушек двух–трёх тысячелетней давности. Исследователи только сейчас всерьёз начинают искать иную форму винтов для жидких и воздушных сред, которые были бы эффективнее и тише традиционных.
Гребной винт компании Sharrow Marine. Источник изображения: Sharrow Marine
Предложенные группами учёных новые формы винтов ещё долго будут идти по пути оптимизации, но даже сейчас — на уровне прототипов — они демонстрируют как повышенную эффективность, так и пониженные рабочие шумы относительно обычных винтов. За основу революционного винта берётся кольцевая форма с профилем тора. Возможно, такие винты оказались бы в ходу намного раньше, но их изготовление выглядит сложнее и дороже, что идёт вразрез с принципами массового производства.
Сегодня подобные винты можно изготавливать с помощью 3D-печати. Именно с этого начали разработку новых винтов для квадрокоптеров в одной из лабораторий Массачусетского технологического института. После серии опытов учёным удалось подобрать такую форму воздушного винта, которая без снижения тяги значительно снизила уровень шума в диапазоне от 1 до 5 кГц. Это тот диапазон (условно — плач ребёнка), к которому ухо человека наиболее чувствительно.
Источник изображения: MIT
Дрон с новыми пропеллерами шумел с такой же громкостью, как дрон с обычными пропеллерами, но находящийся в два раза дальше. Если ожидать, что вскоре небо в городах заполнят дроны-доставщики и аэротакси, то поиск малошумящих пропеллеров — это далеко не праздное любопытство учёных.
Демонстрация снижения уровня шума. Источник изображения: MIT
Ещё лучше тороидальные винты-петли показали себя в воде. Оказалось, что подобная форма винтов экономит до 20 % топлива, а это колоссальные объёмы в масштабах мирового судоходства. Применительно к моторным судам тороидальный винт не давал им поднимать нос из воды при ускорении, приподнимая над водой всё судно целиком, чему способствовала гидродинамика жидкости, бьющей из-под кольцеобразного винта. Также такие винты оказались тише традиционных, что тоже немаловажно для снижения звукового загрязнения в зонах отдыха, например.
Интересно будет пронаблюдать, как это новшество начнёт проникать в нашу жизнь. Специалисты MIT, например, намерены получить патент и лицензировать разработку всем желающим.