הידעתם שללחצן ההצתה של מצית יש את אותו עיקרון כמו מתג ההצתה של כיריים גז, פתיל ההדק של פגז והמכשיר החשוב של צוללת גרעינית.
נתחיל עם צוללות גרעיניות.
מרחק התקשורת הרחוק ביותר לבני אדם הוא וויאג'ר 1, שטסה מתוך מערכת השמש, שנמצאת כיום במרחק של 20.6 מיליארד קילומטרים מכדור הארץ (נכון ל-5 בדצמבר 2016); מרחק הגילוי הרחוק ביותר הוא הגלקסיות האלה במרחק מיליארדי שנות אור.
עם זאת, צוללות גרעיניות עולות יותר ממיליארד דולר. הם נמצאים בים העמוק, והמרחק שהם יכולים "לראות" ומרחק התקשורת ביניהם מחושבים במטרים.
השימוש ב"קוצר רואי" רחוק מלהספיק כדי לתאר את קוצר הראייה של צוללות בים. בהשוואה לזיהוי גלים אלקטרומגנטיים ביבשה, צוללות בים הן באמת "עיוורות".
מה שאנשים רבים תוהים הוא שבני אדם נכנסו למאה ה-21, מדוע זיהוי תת-מימי ותקשורת תת-מימית עדיין כה פרימיטיבית ונחשלת? אתה לא יכול להשתמש בגלים אלקטרומגנטיים של רצועת תדרים מיוחדת? למה אנחנו עדיין צריכים להשתמש בגלי קול כמו עטלפים?
למה להשתמש בגלי קול?
עובדה ברורה היא שבים צלול מאוד, השמש יכולה להגיע לכל היותר 200 מטר מתחת לפני הים. צמחים קיימים. אם הוא נמצא באזור ים מזוהם מאוד, אור השמש יגיע לכ-1 מטר מתחת למים.
תְמוּנָה
האם אתה זוכר, כאשר שוחה, כמה רחוק אתה יכול לראות מתחת למים?
האור הוא סוג של גל אלקטרומגנטי. אם חדירת האור למים כל כך גרועה, אז גלים אלקטרומגנטיים אחרים, כמו גלי מכ"ם שונים, אינם טובים בהרבה.
לכן, חבל שלמרות שבני אדם יכולים להשתמש במכ"ם כדי לזהות טילים בליסטיים שעפים במרחק של אלפי קילומטרים, ולהשתמש בטלסקופים אסטרונומיים כדי לצפות בגלקסיות במרחק של מיליארדי שנות אור, אף אחת מהטכנולוגיות הללו לא עובדת היטב בים.
אז, אנחנו רק אומרים:
אנו יודעים יותר על פני הירח מאשר על מעמקי כוכב הלכת שלנו!
אנחנו יודעים הרבה יותר על פנים השמש מאשר על פנים כדור הארץ!
מכיוון שלא ניתן להשתמש בכל מיני גילוי רדיו מתחת לים, מה לגבי טכנולוגיות שחורות אחרות?
מה דעתך על ניטרינו שיכולים לחדור לכדור הארץ ולהשתמש בו לתקשורת וגילוי? חבל שחייזרים עוד לא לימדו אותנו.
מה לגבי תקשורת קוונטית מתחת למים? אולי בקרוב, חייזרים בדרכם לכדור הארץ מקנטאורוס.
מומחי סונאר אומרים לנו שכרגע, מתחת למים, הדבר היחיד שאנחנו יכולים לסמוך עליו הוא גלי קול, כמו עטלפים!
פצצה קטנה רגילה במשקל של פחות מ-2 ק"ג מתפוצצת במים, וניתן להעביר את גלי הקול לאורך 4,200 ק"מ. (הפיצוץ בתמונה הנעה הוא פיצוץ של חזיזים במים. ניתן לראות שה"בלון" הגדול שנוצר מוחזר במהירות לצורתו המקורית על ידי לחץ מים).
עקרון הסונאר
כשזה מגיע לסאונד, אנחנו מכירים אותו. הסונאר הפסיבי בצוללת שווה ערך לאוזניים שלנו, והסונאר האקטיבי דומה קצת לשילוב של הפה והאוזניים. אם תעצום עיניים ותצעק, תשמע את ההד לאחר שתי שניות, כך שתוכל לומר "לפי שיקול דעתו של הזקן יש הר גדול בגובה 340 מטר".
כמובן שסונאר פעיל בצוללת לא יכול להסתמך על צעקות, הוא מסתמך על חשמל. אמרת, מה אם יש הפסקת חשמל, או שהסונאר הפעיל מקולקל, אתה יכול לצעוק? אם יורשה לי?
זה... בעצם יש דרך טובה יותר.
לדפוק על הצוללת...
שיטה זו של דפיקה על צוללות נראתה בסרטים. לא ניתן לבדוק אם נעשה בו שימוש במציאות. אנחנו רק יודעים שמדינות השתמשו ברימונים כדי להתפוצץ במים כדי להעביר מידע לצוללות תת-מימיות.
גלי קול הם התמיכה היחידה לצוללות גרעיניות מתחת למים. זה כל כך חשוב שאנחנו צריכים להבין את עקרון הסונאר. למעשה, זה יותר מעניין ממה שדמיינו.
אפשר לומר שכולם יכולים להשתמש בעקרונות המשמשים בסונאר, ורבים מעשנים ותיקים משתמשים בו יותר מעשר או עשרים פעמים ביום, אבל כולם לא מודעים לכך.
תְמוּנָה
לחץ למטה כדי ליצור ניצוץ חשמלי.
תְמוּנָה
מצת פיזואלקטרי
אנשים רבים חושבים שהגוש השחור במצית הוא הסוללה שאוגרת חשמל, אבל הוא לא. זוהי פייזוקרמיקה המסתמכת על הלחץ המכני של האגודל שלך כדי ליצור מתח שמפעיל ניצוץ הצתה. זה אומר שאין צורך לזרוק את המצת שבמצית, וגם אם הוא נשמר לשנים רבות, הוא עדיין יעבוד כי זה לא מצבר.
בשנת 1880, האחים פייר וז'אק קירי גילו את האפקט הפייזואלקטרי.
מתקבל על הדעת ששני האחים לעולם לא היו מעלים על הדעת שתגליתם תימצא במתגי ההצתה של תנורי גז באלפי בתי אב, בידי מעשנים, בפתילים של פגזים ובצוללות גרעיניות בשווי של יותר ממיליארד דולר. בים. .
אפשר גם להעלות על הדעת שהציבור באותה תקופה לא שם לב הרבה לגילוי האפקט הפייזואלקטרי. המחקר המדעי תמיד היה זהה - הקודמים נטעו עצים בשקט, והצאצאים נהנו מהצל בשמחה.
תְמוּנָה
תרשים סכמטי של האפקט הפיאזואלקטרי
@טיזף
כפי שמוצג בתרשים למעלה, הפעלת לחץ על פיסת חומר פיזואלקטרי יוצר זרם חשמלי. זהו תהליך המרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית.
ישנם סוגים רבים של חומרים פיזואלקטריים, אחד מהם הוא קרמיקה פיזואלקטרית, שהיא מאוד רגישה, וקצת לחץ יגרום למתח. מְדוּיָק.
וגלי קול הם לחץ - לחץ קול. הזמזום והקול המסתובב של המדחף של צוללת האויב יוצר לחץ קול, וכאשר הוא נוגע בקרמיקה הפיזואלקטרית של הצוללת שלנו, לחץ הקול המשתנה הזה יומר למתח משתנה, כך שתוכל לשמוע את הכיוון המשוער של הצוללת של היריב. לְמַעלָה.
תְמוּנָה
לעומת זאת, סונאר פעיל הוא לפלוט גלי קול, איך לפלוט אותם? זה מאוד פשוט, בואו ניקח כדוגמה קרמיקה פיזואלקטרית. מכיוון שלחץ קול יביא מתח, אז בתורו, אם שדה חשמלי מופעל על קרמיקה פיזואלקטרית, האם קרמיקה פיזואלקטרית לא תתעוות? זהו, העיוות המהיר של החומר הוא הצליל.
התדר הרצוי של הקול, כגון אינפרסאונד, גלי קול או גלים אולטראסוניים, תלוי בשדה החשמלי שאנו מיישמים. זה סונאר פעיל. כמובן, בנוסף לשינוי השדה החשמלי כדי לעוות את החומר, ניתן להשתמש גם בשדה המגנטי, שהוא האפקט המגנטוסטריקטי.
התנגשות צוללת
עם זאת, למרות שיש סונאר לחקר ים, צוללות גרעיניות לא ישתמשו בקלות בסונאר פעיל.
נכון, אם לצוללת גרעינית אין יתרון של הסתרה, אז היא תאבד חלק גדול מערכה. למרות שאתה מסתתר בים העמוק, האויב יודע את מיקומך בכל עת. מה אתה רוצה? משחתת לא יכולה להחליף אותך?
תְמוּנָה
במקור היית רוצח לילה, אבל הדלקת זרקור בעוצמה גבוהה (עם סונאר פעיל) כשהלכת בלילה. הארת לאחרים, את הדרך ואת עצמך.
לכן, כאשר צוללות גרעיניות, במיוחד צוללות גרעיניות טילים בליסטיים, טובלות בים העמוק, הן אינן יכולות להפעיל סונאר אקטיבי כלאחר יד, ולהשתמש רק בסונאר פסיבי כדי לזהות ספינות אויב אפשריות סביבן.
הצוללות הגרעיניות של בריטניה וצרפת התנגשו בגלל שלא השתמשו בסונאר פעיל.
תְמוּנָה
התמונה מציגה את הצוללת הגרעינית הבריטית אוונגרד, שהתנגשה בצוללת הגרעינית הצרפתית מדרגת טריומף ב-2009.
לאחר התנגשות הצוללות הבריטיות והצרפתיות, הצוללת הצרפתית חשבה שפגעה בחפץ לא ידוע וניזוקה קשות. לקח 3 ימים לחזור לנמל. לאחר בדיקת הפציעות, הצי הצרפתי הודיע מיד כי הוא חושד שפגע במכולה.
כאשר שמעה זאת בריטניה, היא מיהרה לצרפת להשוות בין פציעות שתי הצוללות, ולבסוף הבינה שהצוללות הגרעיניות של שתי המדינות התנגשו. זה גם מביך 😅
