antena wodna
Każda nowa wiedza zwykle przechodzi przez trzy etapy: 1. „Bzdura!” 2. „A jeśli naprawdę…” 3. „Ale kto tego nie wie!”.
Niezawodna i wysokiej jakości łączność radiowa odgrywa ważną rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa nawigacji i pomyślnym prowadzeniu działań wojennych. Grupa specjalistów z pionu naukowego System Center Pacific, Space and Naval Warfare (SPAWAR), zajmujących się badaniami z zakresu radiokomunikacji, radarów, meteorologii i oceanografii w interesie Marynarki Wojennej USA, zaproponowała oryginalne rozwiązanie problem przeciążania statków systemami łączności.
W wyposażeniu elektronicznym nowoczesnego okrętu wojennego typu Arleigh Burke znajduje się około 80 anten o różnym przeznaczeniu. Transceivery powodują liczne wzajemne zakłócenia podczas pracy - inżynierowie potrzebowali specjalnych badań, aby określić schemat ich racjonalnego rozmieszczenia. Ponadto konwencjonalne anteny okrętowe mają szereg wad – są nieporęczne, ciężkie, podatne na walkę, a podczas sztormu wymagają wysokich masztów, co zwiększa widoczność radaru statku. W danym momencie co najmniej połowa tych anten jest wyłączona i nie jest używana, co sugeruje potrzebę składania konstrukcji.
Krążownik rakietowy USS Mobile Bay. Zwróć uwagę na "rozkładane" anteny, podwajające wysokość statku
W 2007 roku specjaliści SPAWAR opracowali technologię, która wykorzystuje przewodnictwo elektryczne i indukcję magnetyczną soli metali zawartych w wodzie morskiej do odbioru i transmisji fal radiowych. Rzeczywiście, jeśli woda morska jest dobrym przewodnikiem elektrycznym, to dlaczego strumień cieczy nie może zastąpić tradycyjnej anteny metalowej? Absolutnie genialny i prosty wynalazek.
Od teorii do praktyki był tylko jeden krok: za pomocą pompy wodnej naukowcy zmontowali prymitywną fontannę - urządzenie wyrzuca strumień wody morskiej przez cewkę indukcyjną podłączoną do przenośnego nadajnika. Na zewnątrz statku jest mnóstwo wody, więc nikomu nie zabraknie tego sprzętu eksploatacyjnego. Sygnały są przesyłane i usuwane z „anteny wodnej” za pomocą konwencjonalnej indukcji elektromagnetycznej. I bez nanotechnologii!
Wysokość strumienia określa częstotliwość dostrojenia anteny. Na przykład dla fal radiowych UHF potrzebna jest fontanna o wysokości około 2 stóp (0,6 metra), dla VHF - 6 stóp. Aby odbierać fale HF, potrzebujesz 80 stóp słupa wody (24 metry!). Taki odrzutowiec jest w stanie odbierać i przesyłać sygnały w zakresie od 2 do 400 MHz. Przekrój strumienia określa szerokość kanału (tj. transmisja większej ilości danych, na przykład wideo, będzie wymagała grubszego strumienia wody). Cały system mieści się w jednej ręce. Z jego pomocą badaczom SPAWAR udało się uzyskać wyraźny sygnał z odległości kilkudziesięciu kilometrów.
Jedną z zalet takich „anten wodnych” jest minimalna przestrzeń wymagana do ich instalacji. Anteny można łatwo modyfikować do użytku z dowolną częstotliwością, instalując dodatkowe cewki kolektora prądu i dysze natryskowe. Antenę wodną można uformować przy minimalnych kosztach - urządzenie zużywa mniej energii niż lampa stołowa.
W przeciwieństwie do standardowych anten metalowych, wszystkie elementy anteny wodnej są praktycznie nieważkie i można je łatwo zdemontować. Parametry słupów wodnych mogą być stale zmieniane w zależności od aktualnie używanych typów anten. Według ekspertów SPAWAR, dziesięć takich anten może zastąpić 80 tradycyjnych. Ponadto, efekt odbijania wody morskiej jest mniejszy niż metalu, a jeśli okręt potrzebuje maksymalnej niewidzialności, wystarczy, aby dowódca wydał rozkaz usunięcia wszystkich słupów wody.
Jednocześnie przed wdrożeniem swojego wynalazku w życie naukowcy będą musieli rozwiązać szereg trudnych problemów.
Na przykład antena wodna jest niezwykle podatna na podmuchy wiatru - energia strumienia do góry spada do zera, a wtedy nawet słaby wiatr rozerwie arkusz anteny iw rezultacie całkowicie zepsuje jej charakterystykę rezonansową.
Naukowcy SPAWAR ponownie znaleźli oryginalne rozwiązanie: wystarczy zamknąć strumień wody w plastikowej rurce z zamkniętym wieczkiem. Pozwoli to nie tylko zapobiec szkodliwym skutkom wiatru i zachować wszystkie właściwości „anteny wodnej”, ale także pozwoli na ponowne wykorzystanie tej samej ilości wody (naukowcy uważają, że ich technologię można zastosować również na lądzie, zastępując wystające gałęzie anten z pięknymi fontannami). Jeśli chodzi o nalewanie wody do plastikowej tuby, pomysł SPAWARa nie jest nowy - takie opcje anteny istnieją, gdy taśma jest umieszczona w elastycznej plastikowej osłonie, skręcanej samoczynnie pod ciśnieniem powietrza lub napędzie, jak taśma w taśmie mierniczej.
Ponadto nadal nie jest jasne, jaki jest zysk anten wodnych. Ze względu na nie najlepszą przewodność „słupy wody” prawdopodobnie ucierpi wydajność i możliwe są emisje pozapasmowe.
Zasada działania anteny wodnej jest tak głupia i prosta, że aż trudno uwierzyć, że nikt wcześniej nie odgadł. Dowcipnisie ze SPAWARa musieli podejrzeć ten piękny pomysł od wielorybów: według niektórych doniesień wieloryby dmuchają w fontanny, aby wysyłać do siebie SMS-y. Kiedyś z nimi rozmawiałem - mówią, że sygnał jest słaby, tylko 2 takty...
Uwaga:
HF (high frequency) - wysokie częstotliwości (3 MHz - 30 MHz, długość fali 10 - 100 m)
Standardowy termin dla Stanów Zjednoczonych i Europy, który odnosi się do fal krótkich (dekametrowych)
VHF (bardzo wysoka częstotliwość) - bardzo wysokie częstotliwości (30 MHz - 300 MHz, długość fali 1 - 10 m)
UHF (ultra high frequency) - ultrawysokie częstotliwości (300 MHz - 3 GHz, długość fali 0,01 - 1 m)
Za tymi cechami widma radiowego kryje się dobrze znane Rosjanom pasmo VHF (fale metrowe i decymetrowe).
A fontanny wielorybów to głównie dwutlenek węgla.
informacja