Wussten Sie, dass der Zündknopf eines Feuerzeugs das gleiche Prinzip hat wie der Zündschalter eines Gasherds, der Auslösezünder einer Granate und das wichtige Gerät eines Atom-U-Bootes?
Beginnen wir mit Atom-U-Booten.
Die weiteste Kommunikationsentfernung für Menschen ist Voyager 1, die aus dem Sonnensystem flog, das derzeit 20,6 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt ist (Stand: 5. Dezember 2016); Die weiteste Erkennungsentfernung sind Galaxien, die Milliarden Lichtjahre entfernt sind.
Allerdings kosten Atom-U-Boote mehr als eine Milliarde Dollar. Sie befinden sich in der Tiefsee und die Entfernung, die sie „sehen“ können, sowie die Kommunikationsentfernung untereinander werden in Metern berechnet.
Der Begriff „Kurzsichtigkeit“ reicht bei weitem nicht aus, um die Kurzsichtigkeit von U-Booten im Meer zu beschreiben. Im Vergleich zur Erkennung elektromagnetischer Wellen an Land sind U-Boote im Meer wirklich „blind“.
Viele Menschen fragen sich, warum die Unterwassererkennung und die Unterwasserkommunikation immer noch so primitiv und rückständig sind, wenn der Mensch im 21. Jahrhundert angekommen ist. Können elektromagnetische Wellen eines speziellen Frequenzbandes nicht verwendet werden? Warum müssen wir immer noch Schallwellen nutzen wie Fledermäuse?
Warum Schallwellen nutzen?
Es ist eine offensichtliche Tatsache, dass die Sonne in einem sehr klaren Meer höchstens 200 Meter unter die Meeresoberfläche reichen kann. Pflanzen existieren. Befindet es sich in einem stark verschmutzten Meeresgebiet, reicht das Sonnenlicht etwa 1 Meter unter Wasser.
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Können Sie sich erinnern, wie weit Sie beim Schwimmen unter Wasser sehen können?
Licht ist eine Art elektromagnetische Welle. Wenn die Durchdringung von Licht im Wasser so schlecht ist, sind andere elektromagnetische Wellen, wie beispielsweise verschiedene Radarwellen, nicht viel besser.
Daher ist es bedauerlich, dass Menschen zwar mit Hilfe von Radar ballistische Raketen erkennen können, die Tausende von Kilometern entfernt fliegen, und mit astronomischen Teleskopen Milliarden von Lichtjahren entfernte Galaxien beobachten können, aber keine dieser Technologien im Meer gut funktioniert.
Also sagen wir einfach:
Wir wissen mehr über die Oberfläche des Mondes als über die Tiefen unseres eigenen Planeten!
Wir wissen weit mehr über das Innere der Sonne als über das Innere der Erde!
Da nicht alle Arten der Funkerkennung unter Wasser eingesetzt werden können, wie sieht es mit anderen schwarzen Technologien aus?
Wie wäre es mit Neutrinos, die in die Erde eindringen und sie zur Kommunikation und Erkennung nutzen können? Schade, dass die Außerirdischen es uns noch nicht beigebracht haben.
Was ist mit der Quantenkommunikation unter Wasser? Vielleicht sind bald Außerirdische von Centaurus auf dem Weg zur Erde.
Sonarexperten sagen uns, dass wir uns unter Wasser derzeit nur auf Schallwellen verlassen können, wie bei Fledermäusen!
Eine gewöhnliche kleine Bombe von weniger als 2 Kilogramm explodiert im Wasser und die Schallwellen können über 4.200 Kilometer übertragen werden. (Die Explosion im bewegten Bild ist die Explosion von Feuerwerkskörpern im Wasser. Man erkennt, dass der entstandene große „Ballon“ durch den Wasserdruck schnell wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehrt.)
Sonarprinzip
Wenn es um Klang geht, kennen wir uns aus. Das passive Sonar auf dem U-Boot entspricht unseren Ohren und das aktive Sonar ist ein bisschen wie die Kombination aus Mund und Ohren. Wenn Sie Ihre Augen schließen und schreien, hören Sie nach zwei Sekunden das Echo, sodass Sie sagen können: „Nach dem Urteil des alten Mannes gibt es einen großen Berg auf 340 Metern.“
Natürlich kann sich das aktive Sonar in einem U-Boot nicht auf Rufe verlassen, sondern auf Elektrizität. Sie sagten: Was ist, wenn es einen Stromausfall gibt oder das aktive Sonar kaputt ist, können Sie dann schreien? Darf ich?
Das...es gibt tatsächlich einen besseren Weg.
Klopf an das U-Boot...
Diese Methode, U-Boote anzuklopfen, wurde in Filmen gesehen. Ob es in der Realität verwendet wurde, ist nicht überprüfbar. Wir wissen nur, dass Länder Granaten eingesetzt haben, die im Wasser explodierten, um Informationen an Unterwasser-U-Boote zu übermitteln.
Schallwellen sind die einzige Unterstützung für Atom-U-Boote unter Wasser. Es ist so wichtig, dass wir das Prinzip des Sonars verstehen müssen. Tatsächlich ist es interessanter, als wir es uns vorgestellt haben.
Man kann sagen, dass jeder die Prinzipien des Sonars nutzen kann, und viele alte Raucher nutzen es mehr als zehn oder zwanzig Mal am Tag, aber nicht jeder ist sich dessen bewusst.
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Drücken Sie nach unten, um einen elektrischen Funken zu erzeugen.
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piezoelektrischer Zünder
Viele Leute denken, dass der schwarze Klumpen im Feuerzeug die Batterie ist, die Strom speichert, aber das ist nicht der Fall. Dabei handelt es sich um eine Piezokeramik, die durch den mechanischen Druck Ihres Daumens eine Spannung erzeugt, die einen Zündfunken auslöst. Das bedeutet, dass der Zünder im Feuerzeug nicht weggeworfen werden muss und auch bei jahrelanger Lagerung noch funktioniert, da es sich nicht um eine Batterie handelt.
1880 entdeckten die Brüder Pierre und Jacques Curie den piezoelektrischen Effekt.
Es ist denkbar, dass die beiden Brüder nie gedacht hätten, dass ihre Entdeckung in den Zündschaltern von Gasherden in Tausenden von Haushalten, in den Händen von Rauchern, in den Zündern von Granaten und in Atom-U-Booten im Wert von mehr als einer Milliarde Dollar zu finden sein würde im Meer. .
Es ist auch denkbar, dass die Entdeckung des piezoelektrischen Effekts in der damaligen Öffentlichkeit kaum Beachtung fand. Die wissenschaftliche Forschung war schon immer das Gleiche – die Vorgänger pflanzten schweigend Bäume und die Nachkommen genossen den Schatten fröhlich.
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Schematische Darstellung des piezoelektrischen Effekts
@Tizeff
Wie im Diagramm oben gezeigt, erzeugt die Ausübung von Druck auf ein Stück piezoelektrisches Material einen elektrischen Strom. Hierbei handelt es sich um den Prozess der Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie.
Es gibt viele Arten von piezoelektrischen Materialien, darunter piezoelektrische Keramik, die sehr empfindlich ist und bei der ein wenig Druck eine Spannung erzeugt. präzise.
Und Schallwellen sind Druck – Schalldruck. Das summende und rotierende Geräusch des Propellers des feindlichen U-Bootes erzeugt Schalldruck, und wenn er die piezoelektrische Keramik unseres U-Bootes berührt, wird dieser schwankende Schalldruck in eine schwankende Spannung umgewandelt, sodass Sie die ungefähre Richtung des gegnerischen U-Bootes hören können hoch.
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Im Gegensatz dazu sendet aktives Sonar Schallwellen aus. Wie sendet man diese aus? Es ist ganz einfach, nehmen wir als Beispiel piezoelektrische Keramik. Da Schalldruck Spannung erzeugt, verformt sich die piezoelektrische Keramik dann nicht, wenn ein elektrisches Feld an sie angelegt wird? Das ist es, die schnelle Verformung des Materials ist der Klang.
Die gewünschte Schallfrequenz, beispielsweise Infraschall, Schallwellen oder Ultraschallwellen, hängt vom angelegten elektrischen Feld ab. Das ist aktives Sonar. Natürlich kann neben der Änderung des elektrischen Feldes zur Verformung des Materials auch das Magnetfeld genutzt werden, also der magnetostriktive Effekt.
U-Boot-Kollision
Obwohl es ein Artefakt-Sonar zur Meereserkundung gibt, können Atom-U-Boote aktives Sonar nicht ohne weiteres nutzen.
Richtig, wenn ein Atom-U-Boot nicht über den Vorteil der Tarnung verfügt, verliert es einen großen Teil seines Wertes. Obwohl Sie sich in der Tiefsee verstecken, kennt der Feind jederzeit Ihren Standort. Was willst du? Kann ein Zerstörer dich nicht ersetzen?
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Ursprünglich waren Sie ein Nachtkiller, aber Sie haben beim nächtlichen Spaziergang einen leistungsstarken Suchscheinwerfer (mit aktivem Sonar) eingeschaltet. Du hast andere, die Straße und dich selbst erleuchtet.
Wenn Atom-U-Boote, insbesondere Atom-U-Boote mit ballistischen Raketen, in der Tiefsee eingetaucht sind, können sie daher das aktive Sonar nicht beiläufig einschalten und verwenden nur das passive Sonar, um mögliche feindliche Schiffe in ihrer Nähe zu erkennen.
Die Atom-U-Boote Großbritanniens und Frankreichs kollidierten, weil sie kein aktives Sonar nutzten.
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Das Bild zeigt das britische Atom-U-Boot Avant-Garde, das 2009 mit dem französischen Atom-U-Boot der Triumph-Klasse kollidierte.
Nach der Kollision des britischen und des französischen U-Bootes glaubte das französische U-Boot, es sei auf ein unbekanntes Objekt gestoßen und schwer beschädigt worden. Die Rückkehr zum Hafen dauerte drei Tage. Nach Überprüfung der Verletzungen teilte die französische Marine umgehend mit, dass sie den Verdacht habe, einen Container getroffen zu haben.
Als Großbritannien das hörte, eilte es nach Frankreich, um die Verletzungen der beiden U-Boote zu vergleichen, und stellte schließlich fest, dass die Atom-U-Boote der beiden Länder kollidiert waren. Es ist auch peinlich 😅
