1. Introducción
Las interfaces de infrasonido vibroacústico están destinadas a transmitir la transmisión de ener gía en un medio elástico (agua, suelo). Los animales marinos (ballenas, orcas) los utilizan activamente para comunicarse a distancias de más de 1000 km (rango 18.30Hz). La distancia máxima registrada para la ballena azul fue de 1.300 km (Miller , 1951; Scharf, 970) [1] .
En el siglo XX se desarrollaron sistemas similares para organizar la comunicación con objetos submarinos móviles. Pero, para lograr resultados satisfactorios en el rango de audio no funcionó.
En cambio, se han desarrollado transmisores de radio eléctricos ELF (30-300Hz).
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Dimensiones efectivas de tales antenas para frecuencias de hasta miles de kilómetros (L =x 10 3 /300 = 3 x 10 m = 3.000 kilometros).
En realidad, las antenas se fabrican decenas de kilómetros de largo, mientras que la eficiencia de las antenas se vuelve muy baja y hay que compensar esto con una gran fuente de alimentación.
Estos transmisores utilizan plantas de alta potencia para operar .
De fuentes abiertas hoy conocidas:
-Sistema "Zeus" , Rusia, 82 Hz.
-Sistema "Seafarer", USA, 76 Hz.
Es probable que Rusia y Estados Unidos pudieran construir transmisores en el rango ELF (ELF) (3-30Hz), pero esta información es extremadamente secreta.
El costo y el tamaño de estos transmisores es enorme.
Las señales de radio de tales frecuencias penetran fácilmente en el agua y el hielo, lo que las hace indispensables para la comunicación con objetos submarinos en cualquier parte del mundo y a cualquier profundidad del océano.
En este artículo, veremos varios transmisores infrasónicos en el rango de 9-16 Hz.
Estos son antiguos generadores infrasónicos impulsados por corrientes de aire.
Los transmisores de infrasonidos son muy efectivos porque la velocidad del sonido es mucho menor que la velocidad de una onda electromagnética La longitud de onda del sonido para una frecuencia de 12,25 Hzen el aire es de 28 m, en piedra de 460 M. Una
antena eficazdebería ser comparable a la mitad de la longitud de onda en el medio de propagación.
Por tanto, es mucho más fácil obtener antenas efectivas (vibradores) en el rango de audio que en el rango eléctrico.
Aunque los ingenieros rusos no lograron construir un sistema de transmisión infrasónico, podemos describir el principio de funcionamiento de estas antiguas plantas de energía. Para ello utilizaremos conocimientos y conceptos científicos bien conocidos como resonador , generador, energía, flujo de energía.
También usaremos TOP (fundamentos teóricos de la ingeniería de radio), ya que esta es la teoría científica más desarrollada que describe la transferencia de ener gía por procesos de ondas.
1.1 Resonador, generador, flujo de energía. [2]
Un resonador es un objeto que puede realizar un proceso oscilatorio de amortiguación libre después de un único impacto de ener gía en el objeto. El resonador se caracteriza por su frecuencia de excitación natural y su factor de calidad.
El factor Q determina la amortiguación de las oscilaciones libres; cuanto mayor sea el factor Q, más oscilaciones libres realizaráel resonador .
El resonador, habiendo recibido una porción de energía, la consume con cada vibración.
Parte de la energía se pierde por calentamiento debido a las fuerzas de fricción.
Otra parte de la energía se transfiere al entorno físico en forma de energía de las olas en una determinada banda de frecuencia.
Cuanto menor sea el ancho de banda en el que se transfiere la energía y menor la pérdida por fricción, mayor seráel factor Q del resonador .
Los resonadores son diferentes:
Péndulo
Cuerda
Campana 4. Camerton 5. Resonador de cuarzo
6. Resonador atómico.
Los resonadores pueden ser diferentes, pero se describen mediante las mismas ecuaciones de procesos de ondas.
La esencia del proceso oscilatorio radica en la transición armoniosa de la energía de la forma potencial a la cinética y viceversa, durante un cierto período de tiempo
Para evitar que el proceso oscilatorio se amortigüe en el resonador, es necesario compensar la pérdida de ener gía en cada período de oscilación. Los dispositivos que hacen esto se llaman generadores.
El generador debe conectar el resonador al flujo de energía en un intervalo de tiempo múltiplo del período de oscilación del resonador. Por ejemplo, un swing necesita ser bombeado con energía en un intervalo múltiplo de la frecuencia del swing.
El flujo de energía es un flujo de partículas que se mueven bajo la influencia de la fuerza creada por la diferencia en el potencial ener gético entre dos puntos en el espacio. Para que surja un potencial, se necesita una fuerza que pueda actuar sobre una partícula del flujo de ener gía.
Las fuerzas pueden tener diferentes causas de aparición, pero los cálculos de su acción se describen mediante las mismas ecuaciones.
Por ejemplo, tomemos dos elementos idénticos del espacio y coloquemos 50 partículas en uno y 10 partículas en el otro Digamos que son moléculas de aire o electrones, hay una fuerza repulsiva entre ellos.
En estos elementos del espacio, la fuerza de interacción determinaráel potencial ener gético f1 y f2.
El potencial f2 serágrande, ya que una gran fuerza repulsiva actuarásobre las partículas.
Fig.1 Elementos idénticos del espacio con un número diferente de partículas que interactúan.
La diferencia de potencial se llama voltaje, caracteriza la fuerza total que actúa sobre las partículas entre dos puntos en el espacio.
Si ahora conectamos estos dos elementos del espacio con un medio físico capazde pasar partículas, entonces sur giráun flujo de ener gía.
Fig.
2 La aparición de un flujo de energía.
El flujo de energía se caracteriza por la fuerza del flujo.
La fuerza del flujo determina la tasa de transferencia de ener gía potencial entre dos puntos en el espacio.
La magnitud de la fuerza de flujo I depende del voltaje U (diferencia de potencial) y la resistencia del medio R. En el caso general, esta es la ley de Ohm I =U / R.
Las partículas, superando la resistencia del canal de comunicación, transfieren su energía al calentamiento y al trabajo útil.
Por ejemplo, si un velero se coloca en una corriente de aire, entonces una fuerza actuarásobre él, lo que haráque se mueva en la dirección de la corriente.
En este caso, el flujo realizaráun trabajo útil (el movimiento del velero) igual a A =F =* S (donde, A-trabajo en Joules, F-fuerza Newtons, S-trayectoria en metros). El trabajo realizado por unidad de tiempo se denomina potencia P =A / t (medida en vatios).
Además, la potencia se define como el producto del voltaje (diferencia de potencial de ener gía) por la fuerza del flujo (tasa de transferencia de ener gía. Potencial) P =U * I (W)
Cuadro 1. Flujos de energía
fluir partícula diferencia de potencial fuerza lluvia gota de agua altura (m) gravedad río molécula de agua presión (Pa) gravedad viento moléculas de aire presión (Pa) compresión aire comprimido moléculas de aire presión (Pa) compresión radiación alfa protón (eV) fuerzas nucleares radiación beta electrón (eV) fuerzas nucleares electricidad electrón voltaje (V) Colgante |
En diferentes ciencias, estos procesos se denominan de manera diferente, aunque tienen una esencia común.
Por ejemplo, en neumática potencial - presión, voltaje - presión diferencial, etc.
La descripción más significativa y completa en la práctica de estos procesos es la ciencia eléctrica, por ejemplo, los T OR aplicados (fundamentos teóricos de la ingeniería de radio). TOP puede describir todos los procesos oscilatorios independientemente de su origen:mecánico, atómico, eléctrico, sonoro.
El generador principal en ingeniería de radio estáconstruido sobre un resonador de cuarzo.
Un resonador de cuarzo es una piedra que golpea en todos los teléfonos móviles, teléfonos inteligentes, televisores, computadoras, controles remotos, satéites, etc. etc. Define el comienzo y el final de todos los movimientos de electrones dentro del dispositivo.
Además, solo TOP describe completamente la transferencia de energía de las olas por parte del generador en el espacio.