向花花版主请教个问题！也请笑脸男人帮忙解答！

用这种多层同心圆结构的围壳包裹的潜艇，海水从各层之间的间隙穿过


——我想问下，最外层的同心圆外壳的外表面不和海水发生接触么

孔乙己 发表于 2014-9-25 16:04
用这种多层同心圆结构的围壳包裹的潜艇，海水从各层之间的间隙穿过
首先想到的也是这个，套的壳子越多，最外层壳子的直径越大，也就是说与海水的接触表面积越大，摩擦越大，潜艇自身重量也越大，需要的动力就越强，这样设备重量增大，简直是恶性循环。。。

我个人感觉楼主所转述的这种方法是不可取的，当然也有可能是楼主没有转述清楚，或者是缺少了一些重要的条件之类的。

如果说潜艇单双壳体，在一些特殊的需求和技术条件下，还可以有混合壳体这种形式。

但是楼主所转述的这种“降噪”方法，除非不是通过“减小摩擦”来降噪，否则反而是增大了摩擦。但是原文明确指出，这种方法是“减小了艇体与海水间摩擦”，感觉自相矛盾。

我个人感觉楼主所转述的这种方法是不可取的，当然也有可能是楼主没有转述清楚，或者是缺少了一些重要的条件之类的。

如果说潜艇单双壳体，在一些特殊的需求和技术条件下，还可以有混合壳体这种形式。

但是楼主所转述的这种“降噪”方法，除非不是通过“减小摩擦”来降噪，否则反而是增大了摩擦。但是原文明确指出，这种方法是“减小了艇体与海水间摩擦”，感觉自相矛盾。

TOMAC 发表于 2014-9-25 16:44
首先想到的也是这个，套的壳子越多，最外层壳子的直径越大，也就是说与海水的接触表面积越大，摩擦越大， ...
个人理解是这样的：注意，这是开放式围壳，由于开放式，所以围壳可能很薄，其横截面和海水的接触面不会大很多的。不知道啊，所以我请花花来解惑科普嘛

我这半吊子都能给答案：纯属胡扯

潜艇的主要阻力来自于湿表阻力，这种多层带来的湿表阻力大幅度增长，必然需要更大的动力系统，而动力系统是潜艇最大的噪声源

面壁者晨曦 发表于 2014-9-25 16:56
个人理解是这样的：注意，这是开放式围壳，由于开放式，所以围壳可能很薄，其横截面和海水的接触面不会大 ...
你的意思是把泵放大成潜艇么，呵呵这得多高的技术啊。无人加电推，

TOMAC 发表于 2014-9-25 16:48
我个人感觉楼主所转述的这种方法是不可取的，当然也有可能是楼主没有转述清楚，或者是缺少了一些重要的条件 ...
我的理解是这样的：普通潜艇，艇艏正对前面的地方是封闭式，我们理解为一个圆，其面积是N；而我提到的这种潜艇，其艇艏正对前面的横截面是一个个同心圆环，环与环中间是空间，空间不算面积。故相同直径下，同心圆环式潜艇围壳正前方的面积是这种潜艇普通潜艇的艇艏横截面面积N-X，一定比N小。

联指部含联勤部 发表于 2014-9-25 17:02
你的意思是把泵放大成潜艇么，呵呵这得多高的技术啊。无人加电推，
不是我的意思，是科普杂志说的。个人理解这有可能是基础研究，和超大各位艾迪想马上建造出来提高我兔核潜艇战斗力的愿望是无法兼容的，基础理论研究可能

我了个去，哪个没文化的家伙写出来的东西。
这样的话，潜艇湿面积增加了差不多是原先的3倍，再加上内层和外层的扰动阻力，这货嫌动力太强没地方用是不是？

我就想让你们帮我看看这种方法合理不，正所谓三个臭皮匠赛过诸葛亮，别笑话我无知啊！

绝对的软文
至少现代潜艇都尽量减少艇身开口

我等P民不用异想天开，综合权衡利大于弊是设计老美早用了，即使米帝比较保守，苏俄也早用了，苏俄设计师为了赶上米帝，在工程设计上一向是大胆的。。。这么多年他们都不用的东西，这么简单的工程制造过程，能用早用了

最外边一层不还是和水接触吗？

沒聽過這種東西

奇葩的想法

增大了湿表面积，不可取~~

o(︶︿︶)o 唉，花花不来，笑脸也不来啊？

还需要在潜艇头部加装一个过滤净水器，免得海水里的鱼儿、海藻之类吸进去搞坏装备

捕鱼捞虾 发表于 2014-9-26 18:32
还需要在潜艇头部加装一个过滤净水器，免得海水里的鱼儿、海藻之类吸进去搞坏装备
你们还笑，新华网两年前就用相关文章，不过这是美帝秘密，文章也说得语焉不详，o(︶︿︶)o 唉还是搞不懂它的原理啊！

楼主你确定不是说的这篇文章：http://news.xinhuanet.com/mil/2012-01/12/c_122578804.htm

笑脸男人 发表于 2014-9-27 00:17
楼主你确定不是说的这篇文章：http://news.xinhuanet.com/mil/2012-01/12/c_122578804.htm
这新闻和那科普杂志上的文章一样，说得语焉不详，你经常看外国文章，有没有什么更详细的介绍？呃，我英语不行，要是有你简单介绍一下。

这新闻和那科普杂志上的文章一样，说得语焉不详，你经常看外国文章，有没有什么更详细的介绍？呃 ...
这说的是一种潜艇艇体表面用的超材料，可以大幅减少流体噪声，不是指的潜艇的外形，你多找几篇报道，看看配图，就知道你说的那个同心圆是什么了

笑脸男人 发表于 2014-9-27 17:19
这说的是一种潜艇艇体表面用的超材料，可以大幅减少流体噪声，不是指的潜艇的外形，你多找几篇报道，看看 ...
可是那杂志的确说同心圆围壳啊，我都有把那文章打出来的冲动了。对了在哪儿能看到更多这报道？新华网那篇我看了啊，看了三遍呢。

笑脸男人 发表于 2014-9-27 17:19
这说的是一种潜艇艇体表面用的超材料，可以大幅减少流体噪声，不是指的潜艇的外形，你多找几篇报道，看看 ...
这设计挺奇葩的。按文章的说法，这种材料有许多孔，海水从小孔中流过，用微型马达调节海水流过的速度。我就觉得奇怪，为啥不用磁流体技术呢？微型马达难道不会产生噪音？这等于有很多小螺旋桨嘛

声波的引导
张鑫 3120000566
       摘要：声现象是一种重要的物理现象。声不仅能传递能量，还能传递信息。然而，现代社会中有些声现象是人们试图消灭的，比如说噪音。减灭噪音的方式有三种，分别为从声源处、从声传递过程中和人耳处减少噪声。其中尤以在声传递的过程中减弱噪声来得重要。然而伴随着超材料学的发展，人们不仅会消灭声波，更学会了如何引导声波控制声波。

关键词：声波超材料 隐形

       如同大禹治水，高明的方法是疏导而不是堵截。如果能引导声音按我们希望的路线传递，能起到比吸收更好的效果。事实上，类比一下，如果我们能引导光从我们身边流过，而不照射到我们的身体上，那么这就是人类长久以来梦寐以求的“隐身斗篷”了，即光途径我们和没有途径我们是等效的，只是限于光速的原因，这点尚不可做到（由于超材料的迅猛研究，该方向的研究正在迅速发展）。但是，我们注意到声音的传递速度在不同的介质之中传递速度是不同的，所以我们便能通过使用超材料设计特定的结构来引导声波的传递，那么对声音隐形的“斗篷”是完全有可能的。

一、背景与进展
       初步的研究已经有了相当不俗的成果，下图为伊利诺斯大学研究团队研制的一种二维声学隐形外罩，它由一种超材料制成，这种超材料是一种经过特殊设计的人工材料。研究团队设计了一个二维的圆柱形外罩，这种外罩由16 个声音线路构成的同心环组成，每个环拥有不同的折射指数，环上是一系列由隧道相连的洞穴。声音将通过隧道进行传输，这些洞穴将会让声波减速。但当声波继续前进进入到内环时，速度会越来越快。由于加速需要能量，因此声波将改为沿外罩外环传播，在声音线路内由隧道引导。这种特殊构造的声学线路实际上就是将声波弯曲，使其环绕在隐形外罩的外层。
       卡尔斯鲁厄理工学院的探究科学家也有相似的成果，他们采用16 种不同的超材料构造了20 个同心环，这种材料包含两种聚合物，一种硬一种软每一种都是定制复合材料，属于聚氯乙烯和聚二甲硅氧烷，采用的是一种一毫米厚的薄板，薄板振动频率是100HZ 左右，在可听见的声音范围内。有一些材料可以使光波弯曲，绕过微小物体，使它们隐形，采用类似的方式，它能对声波加速，使声波绕过中间的圆形区域，路程加长和速度变快相抵，表现为声波同时到达从圆环出去，宏观上即圆形区域内对声波隐形。

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左：声波在开放的空中传播，中：声波受到物体干扰，右：声波穿过隐声圆环，好像它不在那里



二、观点与展望
       研究人员称这项技术应用很广泛，军事秘密行动，隔音，还有医疗上都有应用。以医学应用为例，该技术有望减少人体内一些东西对超声波成像造成的干扰。
       研究人员的实验有力地证实了其声学隐形性，然而进一步地，如果将声源放在图示中圆形区域会如何呢？由于中心声速快，外周速度慢，所以毫无疑问地声音会散射出去；那么如果将内外对换，使得外围声速大而内部小，又会如何呢？如果仍是同心圆的设计，那么声音势必无法逆向拐回圆心，而如果是反向的圆弧，即由一段段的圆心在这个圆盘外的小段圆弧排列而成，类似波浪一样，声音就会沿着这些小弧拐向，会聚，从而通过长度的设计使得两列声波相差半个波程差发生叠加并消去，如此就能使得圆形区域内的声波传出去很少的一部分。我们不妨称研究人员已获得验证的是顺式结构，笔者构想的是反式结构，当然其具体是否可操作有待实验验证。
       这种反式结构面向的是声源，即在声源处减弱噪音。以潜艇为例，以顺式的罩子罩住潜艇，则能使得潜艇从敌方主动式声纳探测中消失，而反式则能起到静音的效果，保护潜艇不被被动式声纳探测（即探测潜艇发出的声波 在100db 左右，而海洋背景声波在80~90db 之间），而实际中，被动探测是主要的因为主动探测的准确性不高且容易暴露被攻击，当然，如果将二者结合，外面顺式，在内一层是反式，则能起到更优秀的效果。当然这种效果限于潜艇内部机械的噪音，不包括航行中与水流的噪音，后者可以对外形设计以及外壳材料的仿生技术来实现。此外，声波不同于电磁波的一点还在于它不能在真空中传递，所以就潜艇而言，我们可以设想想来出现类似无人机的无人潜艇，如此内部可以将空气抽得稀薄使得机器运行的噪音与海洋环境噪音相当。
       另一种推广是将这个二维的圆环推广至三维，大多数人第一反应都能想到球。不过声波传过球走的截面是半径不同的圆，而半径不同的圆环对同一频率的声波的效果有待考察研究。此外，笔者看到这个圆环的时候脑海中就想到了中国传统的“八卦阵”，二者不但形似而且神似，不知八卦阵的外形设计效果如何，但我们联想到第四代战机的机翼就能对其抱有一定期望，因为棱角是能散射波使得按原方向反射回去的波大大减少。
       至于生活里的应用，更是不胜枚举，我们可以很方便的利用以上顺反结构组合设计，进而引导声波并对其控制，那么生活环境也必会得到大幅的改善。而关于“隐身技术”，这与超材料紧密联系，浙大校友刘若鹏所在的深圳光启研究院即面向这一领域，在此不作赘述。
参考资料：
[1].《实验探究弹性隐形采用薄板》。尼古拉.斯滕格尔 马丁.威廉 《物理评论快报》
[2]. 有关超材料的资料参见“百度百科

面壁者晨曦 发表于 2014-9-27 17:14
这新闻和那科普杂志上的文章一样，说得语焉不详，你经常看外国文章，有没有什么更详细的介绍？呃 ...

声波的引导
张鑫 3120000566
       摘要：声现象是一种重要的物理现象。声不仅能传递能量，还能传递信息。然而，现代社会中有些声现象是人们试图消灭的，比如说噪音。减灭噪音的方式有三种，分别为从声源处、从声传递过程中和人耳处减少噪声。其中尤以在声传递的过程中减弱噪声来得重要。然而伴随着超材料学的发展，人们不仅会消灭声波，更学会了如何引导声波控制声波。

关键词：声波超材料 隐形

       如同大禹治水，高明的方法是疏导而不是堵截。如果能引导声音按我们希望的路线传递，能起到比吸收更好的效果。事实上，类比一下，如果我们能引导光从我们身边流过，而不照射到我们的身体上，那么这就是人类长久以来梦寐以求的“隐身斗篷”了，即光途径我们和没有途径我们是等效的，只是限于光速的原因，这点尚不可做到（由于超材料的迅猛研究，该方向的研究正在迅速发展）。但是，我们注意到声音的传递速度在不同的介质之中传递速度是不同的，所以我们便能通过使用超材料设计特定的结构来引导声波的传递，那么对声音隐形的“斗篷”是完全有可能的。

一、背景与进展
       初步的研究已经有了相当不俗的成果，下图为伊利诺斯大学研究团队研制的一种二维声学隐形外罩，它由一种超材料制成，这种超材料是一种经过特殊设计的人工材料。研究团队设计了一个二维的圆柱形外罩，这种外罩由16 个声音线路构成的同心环组成，每个环拥有不同的折射指数，环上是一系列由隧道相连的洞穴。声音将通过隧道进行传输，这些洞穴将会让声波减速。但当声波继续前进进入到内环时，速度会越来越快。由于加速需要能量，因此声波将改为沿外罩外环传播，在声音线路内由隧道引导。这种特殊构造的声学线路实际上就是将声波弯曲，使其环绕在隐形外罩的外层。
       卡尔斯鲁厄理工学院的探究科学家也有相似的成果，他们采用16 种不同的超材料构造了20 个同心环，这种材料包含两种聚合物，一种硬一种软每一种都是定制复合材料，属于聚氯乙烯和聚二甲硅氧烷，采用的是一种一毫米厚的薄板，薄板振动频率是100HZ 左右，在可听见的声音范围内。有一些材料可以使光波弯曲，绕过微小物体，使它们隐形，采用类似的方式，它能对声波加速，使声波绕过中间的圆形区域，路程加长和速度变快相抵，表现为声波同时到达从圆环出去，宏观上即圆形区域内对声波隐形。

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左：声波在开放的空中传播，中：声波受到物体干扰，右：声波穿过隐声圆环，好像它不在那里



二、观点与展望
       研究人员称这项技术应用很广泛，军事秘密行动，隔音，还有医疗上都有应用。以医学应用为例，该技术有望减少人体内一些东西对超声波成像造成的干扰。
       研究人员的实验有力地证实了其声学隐形性，然而进一步地，如果将声源放在图示中圆形区域会如何呢？由于中心声速快，外周速度慢，所以毫无疑问地声音会散射出去；那么如果将内外对换，使得外围声速大而内部小，又会如何呢？如果仍是同心圆的设计，那么声音势必无法逆向拐回圆心，而如果是反向的圆弧，即由一段段的圆心在这个圆盘外的小段圆弧排列而成，类似波浪一样，声音就会沿着这些小弧拐向，会聚，从而通过长度的设计使得两列声波相差半个波程差发生叠加并消去，如此就能使得圆形区域内的声波传出去很少的一部分。我们不妨称研究人员已获得验证的是顺式结构，笔者构想的是反式结构，当然其具体是否可操作有待实验验证。
       这种反式结构面向的是声源，即在声源处减弱噪音。以潜艇为例，以顺式的罩子罩住潜艇，则能使得潜艇从敌方主动式声纳探测中消失，而反式则能起到静音的效果，保护潜艇不被被动式声纳探测（即探测潜艇发出的声波 在100db 左右，而海洋背景声波在80~90db 之间），而实际中，被动探测是主要的因为主动探测的准确性不高且容易暴露被攻击，当然，如果将二者结合，外面顺式，在内一层是反式，则能起到更优秀的效果。当然这种效果限于潜艇内部机械的噪音，不包括航行中与水流的噪音，后者可以对外形设计以及外壳材料的仿生技术来实现。此外，声波不同于电磁波的一点还在于它不能在真空中传递，所以就潜艇而言，我们可以设想想来出现类似无人机的无人潜艇，如此内部可以将空气抽得稀薄使得机器运行的噪音与海洋环境噪音相当。
       另一种推广是将这个二维的圆环推广至三维，大多数人第一反应都能想到球。不过声波传过球走的截面是半径不同的圆，而半径不同的圆环对同一频率的声波的效果有待考察研究。此外，笔者看到这个圆环的时候脑海中就想到了中国传统的“八卦阵”，二者不但形似而且神似，不知八卦阵的外形设计效果如何，但我们联想到第四代战机的机翼就能对其抱有一定期望，因为棱角是能散射波使得按原方向反射回去的波大大减少。
       至于生活里的应用，更是不胜枚举，我们可以很方便的利用以上顺反结构组合设计，进而引导声波并对其控制，那么生活环境也必会得到大幅的改善。而关于“隐身技术”，这与超材料紧密联系，浙大校友刘若鹏所在的深圳光启研究院即面向这一领域，在此不作赘述。
参考资料：
[1].《实验探究弹性隐形采用薄板》。尼古拉.斯滕格尔 马丁.威廉 《物理评论快报》
[2]. 有关超材料的资料参见“百度百科

笑脸男人 发表于 2014-9-27 17:41
一、背景与进展
初步的研究已经有了相当不俗的成果，右图为伊利诺斯大学研究团队研制的一种二维声学隐形 ...
超材料啊，我准备以此YY一个隐形女神！

笑脸男人 发表于 2014-9-27 17:41
声波的引导
张鑫 3120000566
       摘要：声现象是一种重要的物理现象。声不仅能传递能量，还能传 ...
看起来好像负折射率的原理

笑脸男人 发表于 2014-9-27 17:41
声波的引导
张鑫 3120000566
       摘要：声现象是一种重要的物理现象。声不仅能传递能量，还能传 ...
这种结构能吸收流噪。。？要是实现了岂不是天顶星了。。感觉还没有1710喷射出高分子聚合物包裹住潜艇边界层来的靠谱。。当然后者可能主要是降低阻力。。不过相应的会降低高工况时的流噪声。。

shinobi4587 发表于 2014-9-27 21:12
这种结构能吸收流噪。。？要是实现了岂不是天顶星了。。感觉还没有1710喷射出高分子聚合物包裹住潜艇边界 ...
应该是两种东西，一种用来解决流噪，一种是用来对付敌方的主动声纳的，超材料是后一种

声学隐身衣利用了超材料，这是一种工程化的复合材料，能够表现出某种特定的如磁性和光折射等自然属性。舰艇应用了这种材料，能够使声波在接触到船体外壳的时候沿船体发生折射，进而躲避声纳的探测。液体隐身衣能够改变船体周围的水流，可隐藏任何尾流或紊流，以此消除雷达带来的威胁。这两种材料在理论上都能够作为外壳材料用于现有的攻击型潜艇。

笑脸男人 发表于 2014-9-27 21:57
应该是两种东西，一种用来解决流噪，一种是用来对付敌方的主动声纳的，超材料是后一种

声学隐身衣利用 ...
不就是降低面对主动声纳时目标强度的消声瓦吗。。？搞得却像很炫酷屌炸天一样。。
潜艇三大噪声源。。流噪永远是最难搞的。。最起码工程上实现就很困难

消声瓦是消耗声波的能量，降低反射的强度，而这种材料应该是可以达到让声波绕过其所覆盖的物体，看起来像就是穿透艇体而过

一种声学的隐身斗篷，就像哈利波特的隐身斗篷一样，当然隐身斗篷是针对可见光的

shinobi4587 发表于 2014-9-27 22:03
不就是降低面对主动声纳时目标强度的消声瓦吗。。？搞得却像很炫酷屌炸天一样。。
潜艇三大噪声源。。流 ...

消声瓦是消耗声波的能量，降低反射的强度，而这种材料应该是可以达到让声波绕过其所覆盖的物体，看起来像就是穿透艇体而过

一种声学的隐身斗篷，就像哈利波特的隐身斗篷一样，当然隐身斗篷是针对可见光的

笑脸男人 发表于 2014-9-27 22:11
消声瓦是消耗声波的能量，降低反射的强度，而这种材料应该是可以达到让声波绕过其所覆盖的物体，看起来像 ...
黑洞喽。。这种技术要是实现，那未来潜艇的线导雷性能恐怕又要打折扣了，水下战术恐怕更趋于向狗斗类模式靠拢了。。从10海里降到XX..?

黑洞喽。。这种技术要是实现，那未来潜艇的线导雷性能恐怕又要打折扣了，水下战术恐怕更趋于向狗斗类模式 ...
这种材料要是成为现实，那鱼雷就用激光雷达制导

面壁者晨曦 发表于 2014-9-27 22:23
这种材料要是成为现实，那鱼雷就用激光雷达制导
水下。。激光。。？依靠何种原理。。？

shinobi4587 发表于 2014-9-27 22:18
黑洞喽。。这种技术要是实现，那未来潜艇的线导雷性能恐怕又要打折扣了，水下战术恐怕更趋于向狗斗类模式 ...

不是黑洞，而是可以让声波绕过被超材料环绕的目标

就类似于光纤可已让光线不再直线传播一样

不知道对低频声纳信号是否还有效果

我猜还只能对抗高频的主动声纳的探测

笑脸男人 发表于 2014-9-27 22:28
不是黑洞，而是可以让声波绕过被超材料环绕的目标

就类似于光纤可已让光线不再直线传播一样
没有反射波。。怎么听着像流体力学呢。。
低频声纳信号不好形成火控诸元吧。。潜艇最后面对的通常都是高频主动声呐，线导雷靠被动声纳探测目标容易丢失吧。。毕竟那点孔径和流噪基本上都是噩梦。。

水下。。激光。。？依靠何种原理。。？
明天说，手机放发帖不方便

本来只摩擦一层，您这个摩擦好几层，

我的理解是这种通过特殊材料和结构的可以同时折射声波和吸收声波来达到声波隐身。