但是人類對于海洋的了解卻是非常的少,據統計只有 5% 左右,在我們的印象中上天比入海更難,實際情況卻是恰恰相反,但是人類從來沒有停止過對海洋的探索。
海洋給人的感覺就是深不可測和神秘,而能夠在海洋中自由穿梭的潛艇同樣充滿著神秘感,所以很多人就會好奇,潛艇到底是怎么在海洋中上升和下潛的,氧氣從從哪里來,最久能潛伏多長時間等問題。
潛艇
潛艇也叫潛水艇,潛水船甚至還有一個別稱叫黑魚,它就是一種能夠在水中持續潛行一段時間和距離的艦艇。
潛艇的種類和大小有很多,既有只能容下一個操作人員下潛數小時的民用潛水探測器,又有能容下上百人,持續潛航幾個月的戰略性打擊核潛艇。
潛艇的應用也非常的廣泛,在軍事,科學考察,搜索救援,海底電纜維修以及水下旅游觀光等諸多行業和領域都有運用。
潛艇的發展歷史
潛艇的出現可以最早追溯到十六世紀,其被稱之為“可以潛水的船”,但當時這種具有很強隱蔽性的艦艇并不被人接受,主要還是覺得不夠紳士。
直到一戰前潛艇都并未受到人們的重視,對其未來也并不看好。
一戰末和二戰時期,潛艇在戰場上的巨大威力顯現出來,潛艇能在海底隱藏,然后出其不意的發動攻擊的能力被所有國家所接受,潛水艇也得到了快速發展。
特別是隨著技術的發展,具有靜音和更長續航能力的核潛艇在軍事上的用途更是被無限放大,成為各大國爭相發展的軍事武器。
潛水艇的特點
潛水艇能夠發展得越來越好,這主要還是與它具有的一些特點有著密切的關系。
首先是具有強大的自給能力,能夠在長時間潛航在深海中,遠離基地,航行到很遠的地方。
潛艇具有非常好的隱蔽性,在戰時可以悄悄的繞到敵人后方發動突然攻擊,具有強大的威懾力。
海面上的狂風大浪,海面下則不會有這樣的情況,所以潛水艇相對于其它水面船只要安全一些。
但由于要深入到深海中,所以潛水艇的通訊較困難,并且還不具有在陸地上那樣的觀察距離。
潛艇的制造對技術,工藝和材料的要求非常的高,并且配套設備多樣,所以世界上能夠自行研發和制造潛艇的國家并不多。
潛水艇的工作原理
潛水艇能夠自如的在水中上升和下沉,那么它是怎么做到的呢?
地球上任何物體都會受到其引力的作用,而在水中還會受到浮力的作用,重力向下浮力向上。
物體都有自己的密度,密度不同的物體在水中就會呈現出不同的狀態,
當物體的密度大于水的時候,則就會重力大于浮力,物體就會下沉;
而當物體密度小于水的密度時,浮力就會大于重力,物體則會上浮;
當物體的密度與水的密度相同,那么物體就會懸浮在水中。
而要想讓一個密度小于水的物體下沉,就只有增加物體的單位密度,所以說在物體體積不變的情況下,通過改變物體密度,就能改變其在水中的狀態。
潛水艇就是利用了這一原理,在其內部設計了多個儲水倉,用來調節上升和下潛,而要保持潛艇的平衡,也是通過調節不同儲水倉內水的多少來實現平衡的。
而在水中的魚類也同樣是利用這一方法,魚利用體內的魚泡,通過往里面充氣和放氣來實現上浮和下潛的。
潛水艇除了使用儲水倉來實現上升和下潛外,還會使用升降舵,通過改變升降舵的角度并配合推進器,就能改變潛艇的深度,所以潛水艇的上浮和下潛通常都是由儲水倉與升降舵配合完成。
潛艇要受多大的壓力
任何物體只要在水中就要承受四周水的巨大壓力,潛艇也是一樣的,潛的越深受到的壓力就會越大。
潛艇每下潛 10 米,就會隨之增加一個大氣壓的壓強,而當潛艇在水下 500 米時,其外殼每平方米就要承受大約 50 個大氣壓的壓強,就相當于每平方米的面積上要承受超過 500 噸的重量。
因此潛艇要想潛得更深,就需要外殼更加堅固,現在很多潛艇外殼都采用堅固的鈦合金材料,這讓潛水艇的承受壓強的能量變得更高。
同時,將潛水艇設計成水滴型結構,能夠達到分散外殼受到的壓強,從而減小潛艇外殼單位面積上所受到的壓強,并且這樣的設計還能減小航行時的阻力。
潛艇中氧氣從哪里來
潛艇長時間在水中航行,這就需要能夠持續給在密閉潛艇內工作的艦員供氧,那么這些氧氣是從哪里來的呢。
早期的潛艇需要每隔數小時就上浮出水面,或者是水下數米的深度,使用通氣管來向艇內輸送氧氣,并將廢氣排出艇外。
后來的潛艇開始使用制氧設備,采用空氣再生法制氧,將排出的廢氣經過處理分離出二氧化碳,再由制氧裝置加工產生氧氣,潛艇內的空氣就能循環使用,這樣潛水艇能在水下待 4~7 天。
而更厲害的核潛艇所采用的是電解水法,通過電解就能在水中分離出氧氣,能為潛艇連續供氧,從理論上講核潛艇可以長年累月的在水下航行,但考慮到艦員長期在密閉的環境中所承受的巨大壓力,核潛艇連續呆在水中的時間不會超過 3 個月。