Почему башни телецентров строят очень высокими кратко
Обновлено: 05.07.2024
Зачем была нужна такая огромная телебашня, и почему она появилась именно там? Правда ли, что инженер Николай Никитин придумал облик сооружения всего за одну ночь? Каким образом конструкции удаётся стоять на месте, практически не имея фундамента? А также - насколько сильно башня качается от ветра? И почему её чуть не уничтожил пожар 2000 года? Об этом и не только расскажу сегодня.
Внимание: в статье очень много фотографий. Все они разбиты по галереям. Пожалуйста, не забывайте листать вправо, чтобы увидеть все снимки.
Зачем была нужна такая башня
Главная задача Останкинской телебашни - это передача телесигнала. До её появления эту работу выполняла конструкция, созданная Владимиром Шуховым в 1922 году. Тогда "плетёная" башня в окрестностях Шаболовки воспринималась, как чудо инженерной мысли. Однако уже в 1950-х стало понятно, что свой ресурс она исчерпала. Вообще-то сооружение предназначалось, в первую очередь, для передачи радиосигнала. Но в конце 1930-х начало развиваться телевидение. Шуховскую башню стали использовать для трансляции нового вида вещания.
Чуть меньше чем через 20 лет стало понятно, что конструкция устарела. Она едва справлялась с возложенными на неё функциями. Городу требовалась новая башня: мощнее и крупнее. Тем более, что столичные власти хотели, чтобы сигнал от сооружения покрывал не только Москву, но и область. Поэтому высота конструкции, по расчётам инженеров, должна была превышать 500 метров. Сначала разместить башню планировали на острове Балчуг (где сейчас памятник Петру I).
Затем предложили участок в Черёмушках, прямо среди новых кварталов хрущёвок. Чтобы соединить технический и строительный прогресс, так сказать. Но идея провалилась. Во-первых, для башни здесь не было места. Во-вторых, конструкция могла помешать работе аэропорта "Внуково", который находился не так уж и далеко. В итоге решили, что телебашню разместят в Останкине. Там было много пространства. Но некоторые исследователи считают причиной связь с космической отраслью. Здесь была дача у конструктора Сергея Королёва, позже построили дома для космонавтов. Также около ВДНХ собирались возводить монумент "Покорителям Космоса". То есть башня также должна была вписываться в эту тематику.
Гениальные идеи не приходят просто так
Разработку проекта сначала поручили киевскому институту. Его сотрудники специализировались на создании стальных конструкций. Именно из этого материала хотели строить башню (по аналогии с Шуховской). На экспертный совет пригласили многих инженеров, в том числе и Николая Никитина. Ему проект коллег совсем не понравился. Он считал конструкцию уродливой и настаивал, что сооружение из железобетона смотрелось бы намного красивее.
Башни телецентров строят очень высокими, и это неспроста. С давних времен высокие точки имели стратегическое значение при защите территорий благодаря передаче информации. В современном мире эти гиганты тоже передают данные, но на гораздо большие расстояния, причем информация стала более разнообразной.
Телебашня или вышка
Но прогресс необратим, и вот уже в наших квартирах появились телевизоры. Одновременно повсеместно начали строить телевизионные вышки, которые впоследствии уступили свои функции более сложным инженерным сооружениям – телебашням. Но, как ни странно, функции нового чуда техники телебашни остались прежними, с той лишь разницей, что они стали обеспечивать уверенный прием телевизионных и радиовещательных сигналов.
Для чего нужна именно высокая телебашня
Все дело в том, что сигнал от передатчика распространяется электромагнитными волнами. Это не совсем обычные волны, которые движутся по бесконечному числу прямых. При этом максимальное расстояние, на которое этот сигнал может распространиться, как раз и определяется высотой инженерного сооружения, то есть высотой телебашни.
Специалисты легко могут рассчитать геометрическую дальность видимого горизонта, взяв на вооружение одну из теорем Пифагора. Уже тогда, в древние века, великий математик доказал, что чем выше антенна передатчика, тем на большее расстояние можно передать сигнал.
Еще со школьной скамьи каждый знает также и о том, что волны идут от передатчика не по прямой линии, а расходятся, как круги по воде, в которую бросили камень. При этом, уходя вверх, волна теряет свою кинетическую энергию, а значит и свою мощность. В то же время, уходя вниз, сигнал не рассеивается, а становится мощнее и более сильным. Чтобы прочувствовать подобную ситуацию, представьте на мгновение себя спускающимся на саночках с горки. Чем выше горка, тем больше скорость спуска. Вот так же набирают мощность и транслируемые волны.
Какие телебашни самые высокие
До недавнего времени самой высокой в мире считалась Останкинская телебашня в Москве, которая устремилась ввысь на 540 метров.
1 Миноискатель представляет собой генератор незатухающих электромагнитных волн звуковой частоты. Индуктивность контура выполнена в нем в виде проволочного кольца. Когда кольцо, перемещаемое по поверхности земли, приближается к мине или другому металлическому предмету, в телефонных наушниках высокий тон сменяется низким. Как это объяснить?
2 Ответ: Металлический корпус мины увеличивает индуктивность контура, при этом частота звуковых колебаний уменьшается. Тон звука определяется частотой. Чем выше тон, тем больше частота.
3 При радиопередаче на коротких волнах прием возможен не везде. В некоторых местах, иногда довольно близких от передающей станции, образуются зоны “молчания”. Каково их происхождение?
4 Ответ:Две особенности расположения коротких электромагнитных волн:
5 а) сильным поглощением их земной поверхности;
6 б) преломлением и отражением их от ионосферы.
7 Радиоприемник может настраиваться на прием радиоволн различной длины. Что нужно для перехода к приему более длинных волн: сближать или раздвигать пластины конденсатора колебательного контура?
8 Ответ: Длина волны прямо пропорциональна периоду колебаний; период колебаний зависит от емкости конденсатора (прямая зависимость); емкость конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Значит, если расстояние между пластинами уменьшать, то емкость увеличивается, период возрастает и настройка идет на более длинные волны.
9 При резонансе длина антенны должна быть в четыре раза меньше длины принимаемой электромагнитной волны. Почему на практике пользуются антеннами значительно меньшей длины?
10 Ответ: Для уменьшения габаритов принимающего устройства. Прием короткими антеннами дает слабый сигнал, который затем усиливается усилителем высокой частоты. Таким образом, недостаток антенны компенсируется высокими качествами усилителя радиоприемника.
11 Если включать и выключать свет в комнате, то слышны щелчки в работающем радиоприемнике. Чем они вызваны?
12 Ответ: При включении и выключении света возникает искрение контактов выключателя. Значит, в этот момент возникает переменное электромагнитное поле, которое в свою очередь порождает переменное магнитное поле и т.д. Распространяется электромагнитная волна, которая и фиксируется радиоприемником.
13 Почему на экране телевизора при появлении летящего самолета возникает двойное изображение?
14 Ответ: Сигнал, отраженный от самолета, попадает в антенну телевизора чуть позже, чем прямой сигнал с телевышки. На экране телевизора появляется изображение, созданное прямым сигналом. Слабый “двойник” движется по экрану по мере удаления или приближения самолета. Второе изображение находится правее, так как развертка электромагнитного луча идет слева направо, если смотреть спереди.
15 Почему радиоприемник в автомашине плохо работает, когда она проезжает под эстакадой или под мостом?
16 Ответ: Эстакада и мост экранируют радиосигнал. Происходит частичное поглощение радиоволны, наблюдается дифракция. (Более короткие волны не могут огибать такое препятствие, возникает область радиотени).
17 Почему башни телецентров строят очень высокими?
18 Ответ: Телецентры работают на ультракоротких волнах (
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.008)
Цель: Раскрыть физический принцип радиотелефонной связи; ознакомить учащихся с устройством простейшего радиоприёмника, со свойствами радиоволн различной длины; объяснить принцип радиолокации и рассмотреть его применение; ознакомить учащихся с практическим применением электромагнитных волн;
Задачи:
- Образовательная: усвоение понятий: радиосвязь, модуляция, детектирование, радиолокация; формирование умений применять основы радиотехники на практике. Показать роль науки и техники в развитии НТП, роль приборов в научном познании.
- Развивающая: развивать у учащихся познавательные интересы, интеллектуальные и творческие способности в процессе решения физических задач и самостоятельного приобретения новых знаний по физике по средством переработки и предъявления учебной и научно-популярной информации; коммуникативные, толерантные качества учащихся, операции логического мышления (анализ, синтез, сравнение) при изучении данной темы; развитие критического мышления, на основе заполнения таблицы "Знаю. Узнал. Хочу узнать."
- Воспитательная: воспитывать интерес к предмету, гордость за учёных нашей страны; экологическую грамотность учащихся.
Тип урока: комбинированный
Оборудование: ПК, проектор, презентация, демонстрационная модель "Простейшего радиоприёмника", таблица "Радиолокация".
План урока
Эпиграф к уроку
"Счастлив я, что не за рубежом, а в России открыто новое средство связи". А.С.Попов
I. Оргмомент
II. Мотивация и актуализация опорных знаний учащихся
1. Что такое электромагнитное поле?
2. Что называется электромагнитной волной?
3. Каковы основные характеристики электромагнитной волны?
4. Каково устройство и принцип действия вибратора Герца?
5. В чём состоит научное и практическое значение опыта Герца?
6. Рассказать о истории развития радио в России.
7. В чём значение опытов А.С. Попова?
8. Какова роль Г.Маркони в развитии радиосвязи?
III. Изучение нового материала
1. История появления радиосвязи. презентация
В истории человечества одним из первых средств связи были сигнальные костры, В Древней Греции уже применялся простейший код - костровый дым трех цветов. С помощью цветовых сочетаний можно было передавать информацию. Во времена Ньютона появились подзорные трубы, что позволило создать систему костровой связи с ретрансляторами, находящимися на расстоянии, большем 10 км.
Первым устройством оптической связи считается семафорный телеграф Шаппа, появившийся в 1791г. Ретрансляторная станция представляла собой сооружение, похожее на замок. Наверху располагался огромный Н-образный шарнирный механизм, длина одного плеча которого была 5 м. Оператор, находившийся внутри башни, с помощью веревочных тяг приводил в движение Н-образное соединение, которое меняло свою конфигурацию, образуя около 40 различных фигур - 26 букв латинского алфавита, цифры, точку и запятую.
К 1840 г., в период наивысшего расцвета семафорного телеграфа, общая протяженность его сети составляла примерно 5000 км. Она охватывала всю Европу. Самая длинная линия такого "оптического"-телеграфа протяженностью 1200 км была построена в 1839 г. между Петербургом и Варшавой.
Начало развитию электросвязи было положено в 1837 г., когда американским художником и изобретателем С.Морзе был создан телеграфный аппарат. По-видимому, особое графическое видение предметов помогло этому художнику создать сохранившую свое значение до наших дней азбуку, в которой каждая буква алфавита зашифрована сочетанием точек и тире. Телеграф получил образное название "говорящая молния". Телеграфные провода, подвешенные на столбах, простирались на многие километры.
В 1876 г. американским инженером А.Г.Беллом был изобретен телефон.
Опыты Герца открыли перед человечеством возможность применения радиоволн для осуществления связи.
7 мая 1895 г. А.С.Попов публично демонстрировал радиоприемник, а в сентябре того же года, присоединив к схеме телеграфный аппарат Морзе, вел запись принимаемых сигналов на ленту.
2. Схема радиосвязи (блок схема)
Принцип работы радиосвязи (для того, чтобы осуществить радиосвязь)
1) Задающий генератор вырабатывает гармонические колебания высокой частоты (несущая частота более 100 тыс. Гц).
2) Микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические той же частоты.
3) Модулятор изменяет по частоте или амплитуде высокочастотные колебания с помощью электрических колебаний низкой частоты.
4) Усилители высокой и низкой частоты усиливают по мощности высокочастотные и звуковые (низкочастотные) электрические колебания.
5) Передающая антенна излучает модулированные электромагнитные волны.
6) Приемная антенна принимает электромагнитные волны.
Электромагнитная волна, достигшая приемной антенны, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, на которой работает передатчик.
8) Детектор выделяет из модулированных высокочастотных колебаний низкочастотные колебания.
10) Динамик преобразует электромагнитные колебания в механические звуковые колебания.
Для передачи звукового сигнала используют электромагнитные волны, амплитуду которых меняют в соответствии со звуковой частотой.
1. Амплитудная модуляция - изменение амплитуды колебаний высокой (несущей) частоты колебаниями низкой (звуковой) частоты.
В радиотехнике применяется несколько видов модуляций: амплитудная, частотная, фазовая и другие.
2. Детектирование (демодуляция) - выделение из модулированных колебаний высокой частоты звукового сигнала, т. е. колебания низкой частоты.
Детектирование осуществляется устройством, содержащим элемент с односторонней проводимостью: вакуумный или полупроводниковый диод-детектор. Схема и вольт-амперная характеристика простейшего детектора (рис. 130 и 131 в учебнике).
3. Схема простейшего радиоприёмника. (блок схема)
Детекторный радиоприемник состоит из колебательного контура, антенны, детектора (диода), конденсатора постоянной емкости, телефона (рис. 135 в учебнике). В контуре принятая радиоволна возбуждает модулированные колебания. Конденсатор переменной емкости настраивает контур в резонанс с принятой радиоволной. Модулированные колебания ВЧ подаются на детекторный каскад. После прохождения детектора составляющая тока ВЧ идет через конденсатор постоянной емкости, а составляющая тока НЧ идет на обмотки катушки телефона.
4. Первые радиоприемники. презентация
5. Распространение радиоволн презентация
6. Радиолокация - обнаружение и точное определение местонахождения объектов с помощью радиоволн.
R=c * t/2
В основе принципа лежит свойство отражения электромагнитных волн.
Наиболее широко применяют радиолокацию в авиации, на флоте и в космонавтике. Очень большое значение имеет она в военном деле. Радиолокационным методом измерили расстояние от Земли до Луны и планет Солнечной системы.
2. радиорелейные линии связи
3. космическая связь
4. развитие радиоэлектроники
5. глобальная система связи
IV. Закрепление знаний учащихся
- Что называется радиосвязью?
- Какой процесс называется модуляцией?
- Что называется детектированием?
- Что представляет собой ионосфера?
- Что такое радиолокация и где она применяется?
2 .Решение задач
1.На какой частоте корабли передают сигналы бедствий SOS если по Международному соглашению длина волны равна 600 м?
2.Определить период колебаний в колебательном в колебательном контуре, излучающем электромагнитные волны длиной 450 м.
3.Радиосигнал, посланный на Луну, отразился и был принят на Земле через 2,5с после посылки. Определить расстояние от Земли до Луны.
V. Викторина.
1. Почему возникают радиопомехи, когда рядом проходит трамвай?
Ответ. Корпус трамвая металлический, он отражает падающие на него электромагнитные волны. Кроме того, помехи вызывает искрение на бугеле и электродвигателях.
2. Могут ли космонавты при выходе в открытый космос разговаривать друг с другом без радиоустройств?
Ответ. Нет, т.к. в вакууме звуковые волны не распространяются. Однако, если космонавты соприкоснутся шлемами скафандров, они смогут услышать друг друга.
Читайте также: