Med en særlig form for kappe, der regulerer vandstrømningen om skroget på et skib, vil det være teoretisk muligt for skibe at sejle uden at efterlade spor i form af kølvandsbølger, fremgår det af en ny forskningsartikel.

Mere interessant er, at en 'glat' sejlads samtidig vil reducere skibes brændstofforbrug markant, mener forskerne, der er kendte for at lave 'usynlighedskapper'.

Læs også: Metamateriale ophæver afstanden ved trådløs energioverførsel

Foreløbig har Yaroslav Urzhumov og David Smith fra Duke University dog kun udviklet de teoretiske principper for denne løsning, som de har beskrevet i en artikel i Physical Review Letters. Der er endnu mange problemer, der skal løses, før metoden eventuelt kan bruges i praksis.

Yaroslav Urzhomov forklarer dog, at en speciel kappe – udviklet efter princippet for usynlighedskapper – har potentiale til betragteligt at reducere den vandmasse, der skal flyttes, når et skib sejler på havet, som derved kan spare brændstof. Projektet er bl.a. støttet af US Office of Naval Research.

Genbrug af matematisk idé
David Smith er en af verdens førende forskere inden for usynlighedskapper, der kan skjule genstande for enten radarasignaler eller synligt lys. Den nye skibskappe er i familie med usynlighedskapperne.

Usynlighedskapper fungerer ved, at de modificerer lys, så det uhindret smyger sig uden om et objekt gemt under kappen. Transformationsoptik er den særlige matematiske disciplin anvendt på Maxwells ligninger, som bruges til at designe usynlighedskappen.

Det er en tilsvarende matematisk teknik, som Urzhumov og Smith nu har anvendt på Navier-Stokes-ligningen, der beskriver strømninger i et flydende medium.

I deres teoretiske undersøgelse har de studeret et kugleformet objekt, som omgivet af en porøs skal bevæger sig gennem et sådant flydende medium.

De har beregnet, hvilke egenskaber den porøse skal skal have, for at strømningen omkring kuglen kan foregå uhindret – selv i de situationer, som normalt ville give anledning til kraftig turbulens og dannelsen af kølvandsbølger.

Mikropumper skal accelerere vandstrømmen
Ligesom usynlighedskapper skal have nogle usædvanlige egenskaber over for lys, skal den porøse kappe også have usædvanlige egenskaber. Den skal bl.a. kunne accelerere væsken, der strømmer gennem den del af skallen, der ligger tættest på objektet. Det kan i praksis opnås med mikropumper, mener forskerne.

Selvom hele kølvandsbølgen i princippet kan undgås, og skibets spor hen over havet kan gøres usynligt, vil metoden i praksis have større relevans ved at minimere modstandskraften mod skibets bevægelse, mener Urzhumov.

Han vurderer, at energiforbruget til mikropumperne vil kunne gøre væsentligt mindre end energibesparelsen ved skibets bevægelse.