Tahukah anda bahawa butang pencucuhan pada pemetik api mempunyai prinsip yang sama seperti suis pencucuhan dapur gas, fuze pencetus cangkerang, dan alat penting kapal selam nuklear.
Mari kita mulakan dengan kapal selam nuklear.
Jarak komunikasi paling jauh untuk manusia ialah Voyager 1, yang terbang keluar dari sistem suria, yang kini berada 20.6 bilion kilometer dari bumi (sehingga 5 Disember 2016); jarak pengesanan yang paling jauh ialah galaksi yang berbilion tahun cahaya jauhnya.
Walau bagaimanapun, kapal selam nuklear berharga lebih daripada satu bilion dolar. Mereka berada di laut dalam, dan jarak yang mereka boleh "lihat" dan jarak komunikasi antara satu sama lain dikira dalam meter.
Menggunakan "rabun" adalah jauh dari cukup untuk menggambarkan rabun kapal selam di laut. Berbanding dengan pengesanan gelombang elektromagnet di darat, kapal selam di laut benar-benar "buta".
Apa yang ramai orang tertanya-tanya ialah manusia telah memasuki abad ke-21, mengapa pengesanan bawah air dan komunikasi dalam air masih begitu primitif dan mundur? Bolehkah anda menggunakan gelombang elektromagnet jalur frekuensi khas? Mengapa kita masih perlu menggunakan gelombang bunyi seperti kelawar?
Mengapa menggunakan gelombang bunyi?
Ia adalah fakta yang jelas bahawa dalam laut yang sangat jernih, matahari boleh mencapai paling banyak 200 meter di bawah permukaan laut. Tumbuhan wujud. Jika ia berada di kawasan laut yang sangat tercemar, cahaya matahari akan mencapai lebih kurang 1 meter di bawah air.
gambar
Bolehkah anda ingat, semasa berenang, sejauh mana anda boleh melihat di bawah air?
Cahaya adalah sejenis gelombang elektromagnet. Jika penembusan cahaya dalam air sangat lemah, maka gelombang elektromagnet lain, seperti pelbagai gelombang radar, tidak jauh lebih baik.
Oleh itu, amat disayangkan bahawa walaupun manusia boleh menggunakan radar untuk mengesan peluru berpandu balistik yang terbang beribu-ribu kilometer jauhnya, dan menggunakan teleskop astronomi untuk memerhatikan galaksi berbilion-bilion tahun cahaya jauhnya, tiada satu pun daripada teknologi ini berfungsi dengan baik di laut.
Jadi, kami hanya berkata:
Kita tahu lebih banyak tentang permukaan bulan daripada kita tahu tentang kedalaman planet kita sendiri!
Kita tahu lebih banyak tentang bahagian dalam matahari daripada yang kita tahu tentang bahagian dalam bumi!
Memandangkan semua jenis pengesanan radio tidak boleh digunakan di bawah laut, bagaimana pula dengan teknologi hitam yang lain?
Bagaimana pula dengan neutrino yang boleh menembusi bumi dan menggunakannya untuk komunikasi dan pengesanan? Sayang sekali makhluk asing masih belum mengajar kita.
Bagaimana pula dengan komunikasi kuantum bawah air? Mungkin tidak lama lagi, makhluk asing sedang dalam perjalanan ke Bumi dari Centaurus.
Pakar Sonar memberitahu kita bahawa pada masa ini, di bawah air, satu-satunya perkara yang boleh kita harapkan ialah gelombang bunyi, seperti kelawar!
Bom kecil biasa kurang daripada 2 kilogram meletup di dalam air, dan gelombang bunyi boleh dihantar lebih 4,200 kilometer. (Letupan dalam gambar bergerak adalah letupan mercun di dalam air. Dapat dilihat bahawa "belon" besar yang terbentuk cepat dikembalikan kepada bentuk asalnya oleh tekanan air.)
Prinsip sonar
Apabila bercakap tentang bunyi, kita sudah biasa dengannya. Sonar pasif pada kapal selam adalah bersamaan dengan telinga kita, dan sonar aktif adalah sedikit seperti gabungan mulut dan telinga. Jika anda menutup mata anda dan menjerit, anda akan mendengar gema selepas dua saat, jadi anda boleh berkata, "Menurut penilaian orang tua, Terdapat gunung besar pada 340 meter."
Sudah tentu, sonar aktif dalam kapal selam tidak boleh bergantung pada jeritan, ia bergantung pada elektrik. Anda berkata, bagaimana jika berlaku gangguan elektrik, atau sonar aktif rosak, bolehkah anda menjerit? Boleh saya?
Ini... sebenarnya ada cara yang lebih baik.
Ketuk kapal selam...
Kaedah mengetuk kapal selam ini telah dilihat dalam filem. Sama ada ia telah digunakan dalam realiti tidak dapat diuji. Kita hanya tahu bahawa negara telah menggunakan bom tangan untuk meletup di dalam air untuk menghantar maklumat kepada kapal selam bawah air.
Gelombang bunyi adalah satu-satunya sokongan untuk kapal selam nuklear di bawah air. Ia sangat penting sehingga kita perlu memahami prinsip sonar. Malah, ia lebih menarik daripada yang kita bayangkan.
Boleh dikatakan bahawa semua orang boleh menggunakan prinsip yang digunakan dalam sonar, dan ramai perokok lama menggunakannya lebih daripada sepuluh atau dua puluh kali sehari, tetapi semua orang tidak menyedarinya.
gambar
Tekan ke bawah untuk menghasilkan percikan elektrik.
gambar
penyala piezoelektrik
Ramai orang berfikir bahawa ketulan hitam dalam pemetik api adalah bateri, yang menyimpan elektrik, tetapi ia tidak. Ia adalah piezoceramic yang bergantung pada tekanan mekanikal ibu jari anda untuk menghasilkan voltan yang mencetuskan percikan pencucuhan. Ini bermakna penyala dalam pemetik api tidak perlu dibuang, malah jika disimpan bertahun-tahun ia tetap berfungsi kerana ia bukan bateri.
Pada tahun 1880, saudara Pierre dan Jacques Curie menemui kesan piezoelektrik.
Boleh dibayangkan bahawa kedua-dua beradik itu tidak akan pernah membayangkan bahawa penemuan mereka akan ditemui dalam suis pencucuhan dapur gas di beribu-ribu isi rumah, di tangan perokok, dalam kabut peluru dan dalam kapal selam nuklear bernilai lebih daripada satu bilion dolar dalam laut. .
Ia juga boleh dibayangkan bahawa orang ramai pada masa itu tidak begitu memberi perhatian kepada penemuan kesan piezoelektrik. Penyelidikan saintifik sentiasa sama - pendahulu menanam pokok secara senyap, dan keturunan menikmati teduhan dengan gembira.
gambar
Gambar rajah skema kesan piezoelektrik
@Tizeff
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas, mengenakan tekanan pada sekeping bahan piezoelektrik menghasilkan arus elektrik. Ini adalah proses menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik.
Terdapat banyak jenis bahan piezoelektrik, salah satunya adalah seramik piezoelektrik, yang sangat sensitif, dan sedikit tekanan akan menghasilkan voltan. tepat.
Dan gelombang bunyi ialah tekanan—tekanan bunyi. Bunyi dengung dan putaran kipas kapal selam musuh menjana tekanan bunyi, dan apabila ia menyentuh seramik piezoelektrik kapal selam kita, tekanan bunyi yang turun naik ini akan ditukar kepada voltan yang turun naik, jadi anda boleh mendengar arah anggaran kapal selam lawan. naik.
gambar
Sebaliknya, sonar aktif adalah untuk mengeluarkan gelombang bunyi, bagaimana untuk memancarkannya? Ia sangat mudah, mari kita ambil seramik piezoelektrik sebagai contoh. Oleh kerana tekanan bunyi akan membawa voltan, maka sebaliknya, jika medan elektrik digunakan pada seramik piezoelektrik, tidakkah seramik piezoelektrik akan berubah bentuk? Itu sahaja, ubah bentuk pesat bahan adalah bunyi.
Kekerapan bunyi yang dikehendaki, seperti infrasound, gelombang bunyi atau gelombang ultrasonik, bergantung pada medan elektrik yang kita gunakan. Ini adalah sonar aktif. Sudah tentu, sebagai tambahan kepada mengubah medan elektrik untuk mengubah bentuk bahan, medan magnet juga boleh digunakan, iaitu kesan magnetostrictive.
perlanggaran kapal selam
Walau bagaimanapun, walaupun terdapat artifak-sonar penerokaan laut, kapal selam nuklear tidak akan mudah menggunakan sonar aktif.
Betul, jika kapal selam nuklear tidak mempunyai kelebihan penyembunyian, maka ia akan kehilangan sebahagian besar nilainya. Walaupun anda bersembunyi di laut dalam, musuh mengetahui lokasi anda pada bila-bila masa. Apa yang kamu mahu? Tidakkah pemusnah boleh menggantikan anda?
gambar
Anda pada asalnya seorang pembunuh malam, tetapi anda menghidupkan lampu carian berkuasa tinggi (dengan sonar aktif) apabila anda berjalan pada waktu malam. Anda menerangi orang lain, jalan raya, dan diri anda sendiri.
Oleh itu, apabila kapal selam nuklear, terutamanya kapal selam nuklear peluru berpandu balistik, tenggelam di laut dalam, mereka tidak boleh menghidupkan sonar aktif secara santai, dan hanya menggunakan sonar pasif untuk mengesan kemungkinan kapal musuh di sekelilingnya.
Kapal selam nuklear Britain dan Perancis berlanggar kerana mereka tidak menggunakan sonar aktif.
gambar
Gambar itu menunjukkan kapal selam nuklear British Avant-Garde, yang berlanggar dengan kapal selam nuklear kelas Triumph Perancis pada 2009.
Selepas kapal selam British dan Perancis bertembung, kapal selam Perancis itu menyangka ia telah melanggar objek yang tidak diketahui dan rosak teruk. Ia mengambil masa 3 hari untuk kembali ke pelabuhan. Selepas memeriksa kecederaan, Tentera Laut Perancis segera mengumumkan bahawa ia mengesyaki ia telah melanggar kontena.
Apabila Britain mendengar ini, ia bergegas ke Perancis untuk membandingkan kecederaan kedua-dua kapal selam, dan akhirnya menyedari bahawa kapal selam nuklear kedua-dua negara telah berlanggar. Malu juga 😅
