Marine das Geheimnis für den Aufbau eines Stealth-Schiff (Op-Ed)

Nikhil Gupta ist Associate Professor und Steven Zeltmann ist eine studentische Hilfskraft in der Composite-Materialien und Mechanik Laboratoryof der mechanischen und Aerospace Engineering-Abteilung an der Universität New York Polytechnic School of Engineering. Gupta und Zeltmann beigetragen haben, diesen Artikel zu LiveScience Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

USS Zumwalt, neueste und größte Zerstörer der United States Navy, ist ein starker Kontrast zu den gepanzerten Schiffen der alten. Das graue eckige Deckshaus kann wecken Erinnerungen an Bürgerkrieg-Ära Schlachtschiffe, aber die Technik das Deckshaus und was verbirgt sich im Inneren ist alles andere als altmodisch.

Zumwalt, oder DDG-1000 ist das erste der drei Schiffe der Zumwalt-Klasse abgeschlossen werden. Dieses Projekt ist ein gewaltiges Unterfangen von der US Navy und stellt den größten Einzelposten im Staatshaushalt. Aber neuen Technologien als Teil des Programms wird der Zumwalt-Klasse Jahre vor anderen aktuellen Kriegsschiff – Tiefe beispielhaft sei das Deckshaus Material.

Die Zumwalt macht ausgiebig Gebrauch von zusammengesetzten Materialien in das Deckshaus Struktur – nicht nur um die Struktur leichter, sondern auch zur Steuerung des Schiffs-Radar-Profil und erreichen ein hohes Maß an Stealth.

Eines der wichtigsten und erweiterte Verbundwerkstoffe verwendet in das Deckshaus ist ein Material, bekannt als syntaktischer Schaum, der hohle Partikel enthält, die Luft in einem Polymer zu fangen. Die hohle Partikel sind mikroskopisch kleine, manchmal kleiner als 10 Mikrometer (etwa ein Zehntel der Dicke eines menschlichen Haares) und steife Materialien wie Glas aus. Der hohle, Partikel-gefüllten Polymer Verbund aus der Zumwalt Deckshaus wirkt wie eine leichte Schwamm, aber das Wasser nicht aufnehmen, weil die Poren im Inneren der Glaspartikel eingeschlossen sind. Die Glashülle der Partikel auch verstärkt die Hohlräume und schafft ein Material, das leicht, aber stark.

Die Challenger-Handwerk von James Cameron in der Solo verwendet Tauchen in den tiefsten Teil des Ozeans oder syntaktische Schäume haben bereits gesehen, weit verbreitete Verwendung in zivilen und kommerziellen Tiefsee Fahrzeuge, darunter das ferngesteuerte Tauchboot, die derzeit auf der Suche nach MH370, verwendet. Deshalb, weil syntaktische Schäumen zwei der größten Nachteile des traditionellen Polymerschäumen überwinden: geringe Steifigkeit und hohe Wasseraufnahme. [Finden die Kraft, die am weitesten Meerestiefen zu erreichen]

Aber in der Zumwalt, die Wahl der syntaktischen Schaum beruhte nicht nur auf sein Gewicht und niedrigem Wasserstand Lichtabsorption. Das Schiff nutzt eine andere einzigartige Eigenschaft des syntaktischen Schaum: seine Eigenschaften sehr tailorable Funkübertragung. Die Zumwalt nutzt mehr als 3.500 Kubikfuß syntaktischer Schaum, um das Radar-Profil von einem kleinen Fischerboot, obwohl er der größte Zerstörer der Marine-Flotte zu erreichen. Die syntaktische Schäume verwendet in weiten Teilen das Deckshaus sollen absorbieren und dämpfen Radarsignale, anstatt, zu reflektieren, so verwirrend die Feind-Tracking-Systeme.

Es ist leicht zu bemerken, dass die komplexe Radar und Antenne Struktur für alle Marineschiff Decks fehlt auf der Zumwalt. Die Antennen sind innerhalb des Schiffs "unsichtbar" syntaktischer Schaum Deckshaus eingeschlossen. Der Schaum ist entwickelt, um die Signale aus den schiffseigenen Radar-Systemen, aber anstatt eine komplexe Form auf der Außenseite des Schiffes übertragen – das ist leicht zu erkennen am Radar – reinigen-Platte seitlich überdecken das Profil der Antennen von feindlichen Radar.

Forschung auf syntaktische Schäume und andere erweiterte Funktionsmaterialien ist wichtig, die US-Flotte vor der Konkurrenz zu halten. Unser Labor arbeitet eng mit der Marine, neue Materialien zu entwickeln und zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise der vorhandenen Materialien auf mikroskopischer Ebene. Wir forschen auch, wie nanoskalige Füllstoffe, wie Kohlenstoff Nanofaser in syntaktischen Schäumen, Stärke und elektromagnetische Interferenzen Signaturen der Materials verbessern können – möglicherweise für den Einsatz in der nächsten Generation von modernen Schiffen.

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