Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Έχει σχεδιαστεί υποβρύχιο ακουστικό μανδύα

Anonim

Οι συσκευές μάσκας διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο σε πολλά τηλεοπτικά προγράμματα επιστημονικής φαντασίας. Οι επιστήμονες εργάζονται τώρα για να πάρουν αυτή την τεχνολογία από τη δραματική σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας και να την κάνουν πραγματική. Η Amanda D. Hanford, στο κρατικό πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, λαμβάνει τα εισαγωγικά βήματα για να κάνει ακουστικά μανδύα. Αυτά τα υλικά ανακατευθύνουν πλησιάζοντας κύματα γύρω από ένα αντικείμενο χωρίς να διασκορπίσουν την ενέργεια κύματος, αποκρύπτοντας το αντικείμενο από τα ηχητικά κύματα.

διαφήμιση


Κατά τη διάρκεια της 175ης Συνάντησης της Ακουστικής Εταιρείας της Αμερικής, που πραγματοποιήθηκε στις 7-11 Μαΐου 2018, στη Μινεάπολη της Μινεσότα, ο Χάνφορντ θα περιγράψει τη φυσική πίσω από μια υποβρύχια ακουστική ασπίδα σχεδιασμένη στο εργαστήριό της.

Η Hanford και η ομάδα της αποφάσισαν να σχεδιάσουν ένα μετα-υλικό που μπορεί να επιτρέψει τα ηχητικά κύματα να κάμπτονται γύρω από το αντικείμενο σαν να μην ήταν εκεί. Τα μετα-υλικά συχνά εμφανίζουν εξαιρετικές ιδιότητες που δεν απαντώνται στη φύση, όπως η αρνητική πυκνότητα. Για να δουλέψει, η κυψέλη μονάδας - το μικρότερο συστατικό του μετα-υλικού - πρέπει να είναι μικρότερη από το ακουστικό μήκος κύματος στη μελέτη.

"Αυτά τα υλικά ακούγονται σαν μια εντελώς αφηρημένη έννοια, αλλά τα μαθηματικά μας δείχνουν ότι αυτές οι ιδιότητες είναι δυνατές", ανέφερε ο Hanford. "Έτσι, δουλεύουμε για να ανοίξουμε τα floodgates για να δούμε τι μπορούμε να δημιουργήσουμε με αυτά τα υλικά".

Μέχρι σήμερα, τα περισσότερα ακουστικά μετα-υλικά έχουν σχεδιαστεί για να εκτρέπουν τα ηχητικά κύματα στον αέρα. Ο Χάνφορντ αποφάσισε να κάνει αυτό το έργο ένα βήμα παραπέρα και να αποδεχθεί την επιστημονική πρόκληση να δοκιμάσει το ίδιο υποβρύχιο έργο. Η ακουστική κάλυψη κάτω από το νερό είναι πιο περίπλοκη επειδή το νερό είναι πυκνότερο και λιγότερο συμπιεστό από τον αέρα. Αυτοί οι παράγοντες περιορίζουν τις επιλογές μηχανικής.

Μετά από πολλές προσπάθειες, η ομάδα σχεδίασε μια πυραμίδα ύψους 3 ποδιών από διάτρητες πλάκες από χάλυβα. Στη συνέχεια έβαλαν τη δομή στο πάτωμα μιας μεγάλης υποβρύχιας δεξαμενής έρευνας. Μέσα στη δεξαμενή, μια υδροφωνική πηγή παρήγαγε ακουστικά κύματα μεταξύ 7.000 Hz και 12.000 Hz, και πολλά υδροφωτογραφίες δέκτη γύρω από τη δεξαμενή που παρακολουθούνταν αντανακλούσαν ακουστικά κύματα.

Το κύμα που αντανακλάται από το μετα-υλικό ταιριάζει με τη φάση του ανακλώμενου κύματος από την επιφάνεια. Επιπλέον, το εύρος του ανακλώμενου κύματος από το αντικείμενο με επένδυση μειώθηκε ελαφρά. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι αυτό το υλικό θα μπορούσε να κάνει ένα αντικείμενο να φαίνεται αόρατο σε υποβρύχια όργανα όπως το σόναρ.

Χρησιμοποιώντας γραμμικό μετασχηματισμό συντεταγμένων, οι ερευνητές μπόρεσαν να χαρτογραφήσουν την επίπεδη επιφάνεια του πυθμένα της δεξαμενής και κατέδειξαν ότι ο χώρος συμπιέστηκε σε δύο περιοχές τριγωνικής περιφράξεως αποτελούμενες από το κατασκευασμένο μετα-υλικό.

Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι μπορούν να συμβάλουν σε πραγματικές εφαρμογές, όπως ακουστικά υλικά για να εμποδίζουν τον ήχο και να φαίνονται αόρατα υποβρύχια.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Πανεπιστημίου Penn Dean E. Capone, Ph.D., και ο Benjamen S. Beck, Ph.D., μαζί με τον πρώην μεταπτυχιακό φοιτητή του Hanford Peter Kerrian, Ph.D., συνέβαλαν επίσης σε αυτό το έργο.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από την ακουστική κοινωνία της Αμερικής . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.