Visste du att tändningsknappen på en tändare har samma princip som tändningslåset på en gasolkök, tändstiftet på ett skal och den viktiga enheten i en atomubåt.
Låt oss börja med atomubåtar.
Det längsta kommunikationsavståndet för människor är Voyager 1, som flög ut ur solsystemet, som för närvarande är 20,6 miljarder kilometer bort från jorden (den 5 december 2016); det längsta detekteringsavståndet är dessa galaxer miljarder ljusår bort.
Kärnvapenubåtar kostar dock mer än en miljard dollar. De är i djuphavet, och avståndet de kan "se" och kommunikationsavståndet mellan varandra beräknas i meter.
Att använda "närsynthet" är långt ifrån tillräckligt för att beskriva kortsiktigheten hos ubåtar i havet. Jämfört med elektromagnetisk vågdetektering på land är ubåtar i havet verkligen "blinda".
Det många undrar är att människor har kommit in i 2000-talet, varför är undervattensdetektering och undervattenskommunikation fortfarande så primitivt och bakåtsträvande? Kan man inte använda elektromagnetiska vågor av ett speciellt frekvensband? Varför måste vi fortfarande använda ljudvågor som fladdermöss?
Varför använda ljudvågor?
Det är ett uppenbart faktum att i ett mycket klart hav kan solen som mest nå 200 meter under havsytan. Växter finns. Om det är i ett hårt förorenat havsområde kommer solljuset att nå cirka 1 meter under vattnet.
bild
Kommer du ihåg hur långt du kan se under vattnet när du simmar?
Ljus är en sorts elektromagnetisk våg. Om ljusgenomträngningen i vatten är så dålig är andra elektromagnetiska vågor, som olika radarvågor, inte mycket bättre.
Därför är det synd att även om människor kan använda radar för att upptäcka ballistiska missiler som flyger tusentals kilometer bort, och använda astronomiska teleskop för att observera galaxer miljarder ljusår bort, fungerar ingen av dessa tekniker bra i havet.
Så vi säger bara:
Vi vet mer om månens yta än vi vet om djupet på vår egen planet!
Vi vet mycket mer om solens inre än om jordens inre!
Eftersom alla typer av radiodetektering inte kan användas under havet, hur är det med andra svarta teknologier?
Vad sägs om neutriner som kan penetrera jorden och använda den för kommunikation och upptäckt? Det är synd att utomjordingar inte har lärt oss ännu.
Hur är det med undervattens kvantkommunikation? Kanske snart är utomjordingar på väg till jorden från Centaurus.
Ekolodsexperter berättar att för närvarande, under vattnet, är det enda vi kan lita på ljudvågor, som fladdermöss!
En vanlig liten bomb på mindre än 2 kilo exploderar i vatten, och ljudvågorna kan sändas över 4 200 kilometer. (Explosionen i den rörliga bilden är explosionen av smällare i vattnet. Det kan ses att den stora "ballongen" som bildas snabbt återförs till sin ursprungliga form av vattentrycket.)
Ekolodsprincip
När det kommer till ljud är vi bekanta med det. Det passiva ekolodet på ubåten är likvärdigt med våra öron, och det aktiva ekolodet är lite som kombinationen av mun och öron. Om du blundar och ropar kommer du att höra ekot efter två sekunder, så du kan säga: "Enligt gubbens omdöme finns det ett stort berg på 340 meter."
Naturligtvis kan aktivt ekolod i en ubåt inte förlita sig på att skrika, det är beroende av elektricitet. Du sa, tänk om det blir strömavbrott eller om det aktiva ekolodet är trasigt, kan du skrika? Får jag?
Det här... det finns faktiskt ett bättre sätt.
Knacka på ubåten...
Denna metod att knacka på ubåtar har setts i filmer. Huruvida det har använts i verkligheten är otestbart. Vi vet bara att länder har använt granater för att explodera i vatten för att överföra information till undervattensubåtar.
Ljudvågor är det enda stödet för atomubåtar under vattnet. Det är så viktigt att vi måste förstå principen om ekolod. Det är faktiskt mer intressant än vi föreställt oss.
Man kan säga att alla kan använda de principer som används i ekolod, och många gamla rökare använder det mer än tio eller tjugo gånger om dagen, men alla är inte medvetna om det.
bild
Tryck ner för att generera en elektrisk gnista.
bild
piezoelektrisk tändare
Många tror att den svarta klumpen i tändaren är batteriet, som lagrar elektricitet, men det är det inte. Det är en piezokeramik som förlitar sig på det mekaniska trycket från din tumme för att skapa en spänning som utlöser en tändgnista. Det gör att tändaren i tändaren inte behöver slängas och även om den förvaras i många år så fungerar den fortfarande eftersom det inte är ett batteri.
År 1880 upptäckte bröderna Pierre och Jacques Curie den piezoelektriska effekten.
Det är tänkbart att de två bröderna aldrig skulle ha föreställt sig att deras upptäckt skulle hittas i tändningslåsen på gasspisar i tusentals hushåll, i händerna på rökare, i tänderna av granat och i atomubåtar värda mer än en miljard dollar i havet. .
Det är också tänkbart att allmänheten vid den tiden inte ägnade mycket uppmärksamhet åt upptäckten av den piezoelektriska effekten. Den vetenskapliga forskningen har alltid varit densamma - föregångarna planterade träd tyst, och ättlingarna njöt av skuggan med glädje.
bild
Schematiskt diagram av den piezoelektriska effekten
@Tizeff
Som visas i diagrammet ovan skapar tryck på en bit piezoelektriskt material en elektrisk ström. Detta är processen att omvandla mekanisk energi till elektrisk energi.
Det finns många typer av piezoelektriska material, varav en är piezoelektrisk keramik, som är mycket känslig, och ett litet tryck kommer att generera en spänning. exakt.
Och ljudvågor är tryck – ljudtryck. Det surrande och roterande ljudet från propellern på fiendens ubåt genererar ljudtryck, och när det berör den piezoelektriska keramen i vår ubåt, kommer detta fluktuerande ljudtryck att omvandlas till en fluktuerande spänning, så att du kan höra den ungefärliga riktningen av motståndarens ubåt upp.
bild
Omvänt är aktivt ekolod att sända ut ljudvågor, hur sänder man ut dem? Det är väldigt enkelt, låt oss ta piezoelektrisk keramik som exempel. Eftersom ljudtryck kommer att ge spänning, kommer i sin tur, om ett elektriskt fält appliceras på piezoelektrisk keramik, inte piezoelektrisk keramik deformeras? Det är det, den snabba deformationen av materialet är ljudet.
Den önskade frekvensen av ljud, såsom infraljud, ljudvågor eller ultraljudsvågor, beror på det elektriska fältet vi applicerar. Detta är ett aktivt ekolod. Naturligtvis, förutom att ändra det elektriska fältet för att deformera materialet, kan magnetfältet också användas, vilket är den magnetostriktiva effekten.
ubåtskollision
Men även om det finns ett havsutforskande artefakt-ekolod, kommer atomubåtar inte lätt att använda aktivt ekolod.
Det stämmer, om en atomubåt inte har fördelen av att dölja, så kommer den att förlora en stor del av sitt värde. Även om du gömmer dig i djuphavet vet fienden din plats när som helst. Vad vill du? Kan inte en jagare ersätta dig?
bild
Du var ursprungligen en nattmördare, men du tände en högeffektstrålkastare (med aktivt ekolod) när du gick på natten. Du upplyste andra, vägen och dig själv.
Därför, när atomubåtar, särskilt ballistiska missil-atomubåtar, är nedsänkta i djuphavet, kan de därför inte slå på aktiva ekolod nonchalant, och endast använda passiva ekolod för att upptäcka möjliga fientliga fartyg runt dem.
Storbritanniens och Frankrikes kärnvapenubåtar kolliderade eftersom de inte använde aktivt ekolod.
bild
Bilden visar den brittiska atomubåten Avant-Garde, som kolliderade med den franska Triumph-klassens atomubåt 2009.
Efter att de brittiska och franska ubåtarna kolliderade trodde den franska ubåten att den träffat ett okänt föremål och skadades allvarligt. Det tog 3 dagar att återvända till hamnen. Efter att ha kontrollerat skadorna meddelade den franska marinen omedelbart att man misstänkte att den hade träffat en container.
När Storbritannien fick höra detta skyndade det sig till Frankrike för att jämföra skadorna på de två ubåtarna och insåg slutligen att de två ländernas atomubåtar hade kolliderat. Det är pinsamt också 😅
