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潜艇是如何控制上浮和下潜的

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发表于 2022-12-16 14:46:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
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潜艇‍
潜艇也叫潜水艇,潜水船甚至还有一个别称叫黑鱼,它就是一种能够在水中持续潜行一段时间和距离的舰艇。

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潜艇的种类和大小有很多,既有只能容下一个操作人员下潜数小时的民用潜水探测器,又有能容下上百人,持续潜航几个月的战略性打击核潜艇。

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幻想潜水艇

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潜艇的应用也非常的广泛,在军事,科学考察,搜索救援,海底电缆维修以及水下旅游观光等诸多行业和领域都有运用。
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潜艇的发展历史‍1 J: u8 b; K. ]# J, m: B7 j- L
潜艇的出现可以最早追溯到十六世纪,其被称之为“可以潜水的船”,但当时这种具有很强隐蔽性的舰艇并不被人接受,主要还是觉得不够绅士。
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直到一战前潜艇都并未受到人们的重视,对其未来也并不看好。

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一战末和二战时期,潜艇在战场上的巨大威力显现出来,潜艇能在海底隐藏,然后出其不意的发动攻击的能力被所有国家所接受,潜水艇也得到了快速发展。

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特别是随着技术的发展,具有静音和更长续航能力的核潜艇在军事上的用途更是被无限放大,成为各大国争相发展的军事武器。
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潜水艇的特点‍
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潜水艇能够发展得越来越好,这主要还是与它具有的一些特点有着密切的关系。
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首先是具有强大的自给能力,能够在长时间潜航在深海中,远离基地,航行到很远的地方。
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潜艇具有非常好的隐蔽性,在战时可以悄悄的绕到敌人后方发动突然攻击,具有强大的威慑力。

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海面上的狂风大浪,海面下则不会有这样的情况,所以潜水艇相对于其它水面船只要安全一些。

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但由于要深入到深海中,所以潜水艇的通讯较困难,并且还不具有在陆地上那样的观察距离。
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潜艇的制造对技术,工艺和材料的要求非常的高,并且配套设备多样,所以世界上能够自行研发和制造潜艇的国家并不多。
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潜水艇的工作原理‍% p8 `7 n$ P2 w5 G$ t% u/ X/ k
潜水艇能够自如的在水中上升和下沉,那么它是怎么做到的呢?
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地球上任何物体都会受到其引力的作用,而在水中还会受到浮力的作用,重力向下浮力向上。
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物体都有自己的密度,密度不同的物体在水中就会呈现出不同的状态,
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当物体的密度大于水的时候,则就会重力大于浮力,物体就会下沉;
而当物体密度小于水的密度时,浮力就会大于重力,物体则会上浮;
当物体的密度与水的密度相同,那么物体就会悬浮在水中。
而要想让一个密度小于水的物体下沉,就只有增加物体的单位密度,所以说在物体体积不变的情况下,通过改变物体密度,就能改变其在水中的状态。
潜水艇就是利用了这一原理,在其内部设计了多个储水仓,用来调节上升和下潜,而要保持潜艇的平衡,也是通过调节不同储水仓内水的多少来实现平衡的。

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而在水中的鱼类也同样是利用这一方法,鱼利用体内的鱼泡,通过往里面充气和放气来实现上浮和下潜的。

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潜水艇除了使用储水仓来实现上升和下潜外,还会使用升降舵,通过改变升降舵的角度并配合推进器,就能改变潜艇的深度,所以潜水艇的上浮和下潜通常都是由储水仓与升降舵配合完成。
潜艇要受多大的压力‍3 A% e/ h! D8 [/ [3 \( G
任何物体只要在水中就要承受四周水的巨大压力,潜艇也是一样的,潜的越深受到的压力就会越大。
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潜艇每下潜10米,就会随之增加一个大气压的压强,而当潜艇在水下500米时,其外壳每平方米就要承受大约50个大气压的压强,就相当于每平方米的面积上要承受超过500吨的重量。

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潜艇的3D CG渲染3D CG rendering of a submarine

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因此潜艇要想潜得更深,就需要外壳更加坚固,现在很多潜艇外壳都采用坚固的钛合金材料,这让潜水艇的承受压强的能量变得更高。

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同时,将潜水艇设计成水滴型结构,能够达到分散外壳受到的压强,从而减小潜艇外壳单位面积上所受到的压强,并且这样的设计还能减小航行时的阻力。

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潜艇中氧气从哪里来‍
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潜艇长时间在水中航行,这就需要能够持续给在密闭潜艇内工作的舰员供氧,那么这些氧气是从哪里来的呢。
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早期的潜艇需要每隔数小时就上浮出水面,或者是水下数米的深度,使用通气管来向艇内输送氧气,并将废气排出艇外。
后来的潜艇开始使用制氧设备,采用空气再生法制氧,将排出的废气经过处理分离出二氧化碳,再由制氧装置加工产生氧气,潜艇内的空气就能循环使用,这样潜水艇能在水下待4~7天。
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而更厉害的核潜艇所采用的是电解水法,通过电解就能在水中分离出氧气,能为潜艇连续供氧,从理论上讲核潜艇可以长年累月的在水下航行,但考虑到舰员长期在密闭的环境中所承受的巨大压力,核潜艇连续呆在水中的时间不会超过3个月。
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目前核潜艇水下潜航时间世界纪录,是由中国海军创造的,时间为90天。
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发表于 2022-12-16 16:05:02 | 显示全部楼层
挺好玩,我就是不敢进去坐坐(当然是指水底下)1 O' b7 K0 i0 J% ]
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