スーパーキャビテーション

スーパーキャビテーション

スーパーキャビテーションとは、液体中で物体を高速移動させる際に、意図的にキャビテーション（空洞現象）を発生させ、物体と液体の間の摩擦抵抗を大幅に減少させる技術です。キャビテーションを利用することで、物体周囲の液体を気化させ、気体と液体の密度差を利用して摩擦抵抗を低減します。

原理

液体中を高速で移動する物体は、その表面にキャビテーション、つまり気泡を発生させます。この気泡に覆われた物体は、表面に作用する摩擦抵抗を大幅に削減できます。ただし、物体の前面は液体と接触しているため、圧力差によって生じる圧力抵抗の低減効果は限定的です。スーパーキャビテーション・プロペラや舵などでは、摩擦減少の効果は片面でしか得られない場合があります。プロペラにおいては、キャビテーション自体が高速化を阻害する要因となるため、スーパーキャビテーションの利用は、高速化を実現するための重要な技術となります。

形状の特徴

スーパーキャビテーションを利用する物体は、先端が鋭利で、後端が平らに断たれた形状を持つことが多いです。水中航走体の場合、通常のプロペラ推進が利用できないため、ロケットエンジンなどの推進装置が必要となります。

開発・使用例

スーパーキャビテーション技術は、様々な分野で応用されています。

スーパーキャビテーション・プロペラ：水中での高速推進を可能にするプロペラ。
スーパーキャビテーション魚雷：水中を高速で移動する魚雷。ソ連のシクヴァルが代表的な例です。先端から噴射されるガスによって気泡を発生させ、その中を「飛行」します。
水中用銃弾：水中で安定した弾道を実現する銃弾。アメリカ海軍のRAMICSで使用されています。
舵：船の舵にも応用され、抵抗を減らす試みがあります。

スーパーキャビテーション魚雷の開発経緯

スーパーキャビテーションの初期の研究は、第二次世界大戦中のドイツで始まりました。ヘルベルト・ヴァグナーは、対艦ミサイルの弾頭にスーパーキャビテーションの原理を応用しようと試みました。戦後、ソ連で開発されたシクヴァルは、スーパーキャビテーション魚雷の実用例として広く知られています。

20世紀末から21世紀初頭にかけて、スーパーキャビテーション技術は再び注目を集め、アメリカ海軍のRAMICSや、狩猟用弾丸など、様々な分野で研究開発が進められています。

近年では、ドイツのDiehl BGT Defence社がスーパーキャビテーション魚雷を発表したり、アメリカ国防高等研究計画局（DARPA）が「水中特急計画」を開始するなど、スーパーキャビテーション技術の実用化に向けた動きが活発化しています。イランも2006年にスーパーキャビテーション魚雷「フート」の実験成功を発表しています。

スーパーキャビテーション技術は、水中兵器の性能向上だけでなく、水中輸送や水中作業など、様々な分野への応用が期待されています。今後の研究開発によって、その可能性はさらに広がると考えられます。

もう一度検索