Vidste du, at tændingsknappen på en lighter har samme princip som tændingskontakten på et gaskomfur, tændrøret på en granat og den vigtige enhed i en atomubåd.
Lad os starte med atomubåde.
Den fjerneste kommunikationsafstand for mennesker er Voyager 1, som fløj ud af solsystemet, som i øjeblikket er 20,6 milliarder kilometer væk fra jorden (pr. 5. december 2016); den længste detektionsafstand er disse galakser milliarder af lysår væk.
Atomubåde koster dog mere end en milliard dollars. De befinder sig i det dybe hav, og afstanden de kan "se" og kommunikationsafstanden mellem hinanden er udregnet i meter.
At bruge "kortsynethed" er langt fra nok til at beskrive kortsynetheden af ubåde i havet. Sammenlignet med elektromagnetisk bølgedetektering på land, er ubåde i havet virkelig "blinde".
Hvad mange mennesker undrer sig over er, at mennesker er kommet ind i det 21. århundrede, hvorfor er undervandsdetektering og undervandskommunikation stadig så primitiv og tilbagestående? Kan du ikke bruge elektromagnetiske bølger af et særligt frekvensbånd? Hvorfor skal vi stadig bruge lydbølger som flagermus?
Hvorfor bruge lydbølger?
Det er et indlysende faktum, at i et meget klart hav kan solen højst nå 200 meter under havoverfladen. Planter findes. Hvis det er i et stærkt forurenet havområde, vil sollyset nå omkring 1 meter under vandet.
billede
Kan du huske, når du svømmer, hvor langt kan du se under vandet?
Lys er en slags elektromagnetisk bølge. Hvis lysgennemtrængningen i vand er så ringe, så er andre elektromagnetiske bølger, såsom forskellige radarbølger, ikke meget bedre.
Derfor er det en skam, at selvom mennesker kan bruge radar til at opdage ballistiske missiler, der flyver tusindvis af kilometer væk, og bruge astronomiske teleskoper til at observere galakser milliarder af lysår væk, så fungerer ingen af disse teknologier godt i havet.
Så siger vi bare:
Vi ved mere om månens overflade, end vi ved om vores egen planets dybder!
Vi ved langt mere om solens indre, end vi gør om jordens indre!
Da alle former for radiodetektering ikke kan bruges under havet, hvad med andre sorte teknologier?
Hvad med neutrinoer, der kan trænge ind i jorden og bruge den til kommunikation og detektion? Det er ærgerligt, at aliens ikke har lært os det endnu.
Hvad med undervands kvantekommunikation? Måske snart er rumvæsner på vej til Jorden fra Centaurus.
Ekkolodseksperter fortæller os, at på nuværende tidspunkt under vandet er det eneste, vi kan stole på, lydbølger, som flagermus!
En almindelig lille bombe på under 2 kilo eksploderer i vand, og lydbølgerne kan transmitteres over 4.200 kilometer. (Eksplosionen i det levende billede er eksplosionen af fyrværkeri i vandet. Det kan ses, at den dannede store "ballon" hurtigt vender tilbage til sin oprindelige form ved vandtryk.)
Sonar princip
Når det kommer til lyd, er vi bekendt med det. Det passive ekkolod på ubåden svarer til vores ører, og det aktive ekkolod minder lidt om kombinationen af munden og ørerne. Hvis du lukker øjnene og råber, vil du høre ekkoet efter to sekunder, så du kan sige: "Ifølge den gamle mands vurdering er der et stort bjerg på 340 meter."
Selvfølgelig kan aktiv sonar i en ubåd ikke stole på at råbe, den er afhængig af elektricitet. Du sagde, hvad hvis der er strømafbrydelse, eller den aktive ekkolod er brudt, kan du så råbe? Må jeg?
Dette... der er faktisk en bedre måde.
Bank på ubåden...
Denne metode til at banke på ubåde er set i film. Om det er blevet brugt i virkeligheden er uprøvet. Vi ved kun, at lande har brugt granater til at eksplodere i vand for at overføre information til undervandsubåde.
Lydbølger er den eneste støtte til atomubåde under vandet. Det er så vigtigt, at vi er nødt til at forstå princippet om sonar. Faktisk er det mere interessant, end vi havde forestillet os.
Man kan sige, at alle kan bruge de principper, der bruges i sonar, og mange gamle rygere bruger det mere end ti eller tyve gange om dagen, men alle er ikke klar over det.
billede
Tryk ned for at generere en elektrisk gnist.
billede
piezoelektrisk tænder
Mange tror, at den sorte klump i lighteren er batteriet, som lagrer strøm, men det er det ikke. Det er en piezokeramik, der er afhængig af det mekaniske tryk fra din tommelfinger for at skabe en spænding, der udløser en tændingsgnist. Det betyder, at tænderen i lighteren ikke skal smides ud, og selvom den opbevares i mange år, vil den stadig virke, fordi det ikke er et batteri.
I 1880 opdagede brødrene Pierre og Jacques Curie den piezoelektriske effekt.
Det er tænkeligt, at de to brødre aldrig ville have forestillet sig, at deres opdagelse ville blive fundet i tændingskontakterne på gaskomfurer i tusindvis af husstande, i hænderne på rygere, i granatrørene og i atomubåde til en værdi af mere end en milliard dollars. i havet. .
Det er også tænkeligt, at offentligheden på det tidspunkt ikke lagde meget vægt på opdagelsen af den piezoelektriske effekt. Videnskabelig forskning har altid været den samme – forgængerne plantede træer lydløst, og efterkommerne nød godt skyggen.
billede
Skematisk diagram af den piezoelektriske effekt
@Tizeff
Som vist i diagrammet ovenfor skaber tryk på et stykke piezoelektrisk materiale en elektrisk strøm. Dette er processen med at omdanne mekanisk energi til elektrisk energi.
Der findes mange slags piezoelektriske materialer, hvoraf den ene er piezoelektrisk keramik, som er meget følsom, og et lille tryk vil generere en spænding. nøjagtig.
Og lydbølger er tryk - lydtryk. Den brummende og roterende lyd fra fjendens ubåds propel genererer lydtryk, og når den rører den piezoelektriske keramik i vores ubåd, vil dette fluktuerende lydtryk blive omdannet til en svingende spænding, så du kan høre den omtrentlige retning af modstanderens ubåd. op.
billede
Omvendt er aktiv sonar at udsende lydbølger, hvordan udsender man dem? Det er meget enkelt, lad os tage piezoelektrisk keramik som et eksempel. Da lydtryk vil bringe spænding, vil piezoelektrisk keramik til gengæld, hvis et elektrisk felt påføres piezoelektrisk keramik, ikke deformeres? Det er det, den hurtige deformation af materialet er lyden.
Den ønskede lydfrekvens, såsom infralyd, lydbølger eller ultralydsbølger, afhænger af det elektriske felt, vi anvender. Dette er aktiv sonar. Ud over at ændre det elektriske felt for at deformere materialet, kan magnetfeltet naturligvis også bruges, hvilket er den magnetostriktive effekt.
ubådskollision
Men selv om der er et havudforskende artefakt-ekkolod, vil atomubåde ikke let bruge aktiv sonar.
Det er rigtigt, hvis en atomubåd ikke har fordelen ved at skjule, så vil den miste en stor del af sin værdi. Selvom du gemmer dig i det dybe hav, kender fjenden din placering til enhver tid. Hvad vil du have? Kan en destroyer ikke erstatte dig?
billede
Du var oprindeligt en natmorder, men du tændte en højeffekt søgelys (med aktiv sonar), når du gik om natten. Du oplyste andre, vejen og dig selv.
Derfor, når atomubåde, især ballistiske missil-atomubåde, er nedsænket i dybhavet, kan de derfor ikke tænde aktiv sonar tilfældigt og kun bruge passiv sonar til at opdage mulige fjendtlige skibe omkring dem.
Storbritanniens og Frankrigs atomubåde stødte sammen, fordi de ikke brugte aktiv sonar.
billede
Billedet viser den britiske atomubåd Avant-Garde, som kolliderede med den franske Triumph-klasse atomubåd i 2009.
Efter at de britiske og franske ubåde stødte sammen, troede den franske ubåd, at den havde ramt en ukendt genstand og blev alvorligt beskadiget. Det tog 3 dage at vende tilbage til havnen. Efter at have tjekket skaderne meddelte den franske flåde straks, at den havde mistanke om, at den havde ramt en container.
Da Storbritannien hørte dette, skyndte det sig til Frankrig for at sammenligne skaderne på de to ubåde og indså endelig, at de to landes atomubåde var stødt sammen. Det er også pinligt 😅
