美高梅4858官网潜艇是怎么上下沉浮的?

很久以前,人们就设想在茫茫大海中,从水下隐蔽地袭击敌方的舰艇。18 世纪30 年代,世界上制成了第一艘潜水艇,由于性能差,没能用于海战。到20 世纪初,才出现了设备比较完善的潜水艇。第二次世界大战中,潜水艇发挥了巨大的作用,各国仅被它击沉的舰船就达到了4210 艘!潜水艇能够象鱼一样,可在水面上航行,也可以沉到海洋深处潜伏前进。而普通的船,只能在水面上航行。

问:潜艇是怎么上下沉浮的?

这是为什么呢?原来潜水艇上有一些被称为“水舱”的舱体。当潜水艇需要下沉时,就打开阀门,让海水注入水舱,使潜艇重量逐渐增加而渐渐下沉。当需要让潜水艇处于水中某一深度行进时,只需让水舱注入适当量的海水就行了。如果需要潜水艇上浮,就用机器把大量压缩空气注入水舱,排出舱中海水,减轻艇的重量,潜水艇就会迅速浮出水面。

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这实际上是阿基米德原理的应用。原理告诉我们:浸在液体中的物体受到一个向上的浮力,它的大小等于物体所排开的液体受到的重力。所以,水舱储藏水量的多少是潜水艇上浮、下沉、保持深度的一个重要因素。

潜艇的绝招就是在大海中下潜、上浮,由此获得绝佳的隐蔽性。

潜水艇不是一般的舰艇,主要是在水下进行战斗活动,靠水下隐蔽来发挥它的攻击威力。它除了能在一定深度的水中航行外,还应该能够潜伏在水下一定深度不动,给敌人以出奇不意的攻击。但是当潜艇所处深度的水的密度发生变化时,它就不能保持稳定。虽然潜艇可以通过做一些小的调整来对付这一变化,但是这种调整是不现实的,因为潜水艇的一些细微动作,都可能被敌方侦察到,所以有了一个问题:应该如何使潜水艇保持其稳定状态呢?

潜艇下潜上浮的原理很简单:就像个密封铁盒子,通过增加减少盒子里的水量,改变整体重力和浮力。重力大于浮力,潜艇潜入水下;重力小于浮力,潜艇浮出水面;二者相等,潜艇悬浮。

要使潜水艇在水中能维持稳定,海水密度应随深度的增加而增加。这时若潜水艇稍微上移,有一向下的合力,使它又回到原来的深度;若潜水艇稍微下移,有一向上的合力,也要使它回到原处。海水密度与水温成反比,与含盐量成正比,而后二者都随水深的增加而下降。故在25~200 米水深处,潜水艇能找到一些区域,其水温会随着水的深度的增加而急速下降,从而抵消含盐量的下降,从而提供了保持稳定性的条件,使潜水艇能够在这些区域潜伏不动。

虽然看似简单,但实际上潜艇下潜、上浮非常复杂,涉及到复杂的计算、精确的均衡和严格的控制。

阿基米德原理在航海、航空及其生产建设与日常生活中,都有着广泛的应用。人类很早就能利用浮力了,最初只是无意识地应用它,后来人们有意识地分析、研究自然界中的现象,得出各种理论,反过来又能指导生产出各种产品,服务于人类。比如,从井中打一桶水。当桶还在水中时,好像向上提并不费力,但桶露出水面后,就感到很重。这就是因为浮力作怪。桶在水中除受到向上的拉力和向下的重力作用外,还受到向上的浮力作用,所以人感到一桶水很“轻”;而桶露出水面后,浮力就开始减小,直到最后完全消失。

潜艇不是潜下去就完事了,它在水下不能过度纵倾,也不能横倾,要保持均衡。否则头上尾下、头下尾上或身子偏向一边,都不能正常航行和战斗。

破冰船正是以类似的方式工作的。当在极地区域航行时,往往会遇到巨大冰块阻止船前进。这时就需有像破冰船一类构造的船才能继续前进。另外,当严冬降临时,北方的港口和海面常常发生冰封,阻塞航道。为了便于船舶出入港口,常需破冰船进行破冰。破冰船凭借着强大的发动机,可使其向上倾斜的船头爬上冰面。船首露出冰面后,把它的整个重量全压在冰上,这样就能毫不费劲地把冰压碎。为了增加船头的重量,在船头还装上专门的水舱,必要时注满水。如果冰层较厚,破冰船往往要后退一段距离,然后再向前猛冲。一次不行,就反复冲,直到把冰层冲破。破冰船就是这样不断前进,在冰上开出一条通道来的。

一、为达到均衡,潜艇有很多个水舱共同工作。

包括:主压载水舱、浮力调整水舱、纵倾均衡水舱、快潜水舱、燃油压载水舱、燃油舱、武器补重水舱、鱼雷环形间隙水舱、淡水舱和污水舱等。

大型潜艇有6~12个主压载水舱,分布在潜艇纵轴和左右两舷,又分成艏组压载水舱、舯组压载水舱、艉组压载水舱三部分,是潜艇最重要的浮力控制设备。

在波涛汹涌的大海上,每年总会沉没大大小小的船只,它们堵塞航道,对船舶航行造成极大的威胁。另外在一些极有价值的古代沉船上,宝藏极为丰富。因此,打捞沉船成为必要。沉船的打捞方法多种多样,但原理几乎都是利用浮力。象广泛使用的浮筒打捞法,就是把一些浮筒注满水后沉放排列在沉船的两舷,然后将钢绳套在浮筒的桩头上,开动机器,向浮筒中充压缩空气,使浮筒内的水排出,浮筒受到的浮力就可将沉船抬出水面。

二、潜艇有4种工作状态:

1、水面航行状态;

2、半潜航行状态,指挥塔围壳和一小部分上甲板露出水面;

3、潜望深度航行状态,潜艇潜入水下,潜望镜露出水面观察情况;

4、水下状态,包括工作潜深、安全潜深、极限潜深等。

针对这4种状态,潜艇要提供4档不同的浮力和均衡能力。

同液体有浮力一样,空气也有浮力。气球和飞艇就是利用空气的浮力升入空中的。不过航空上把这种浮力称为升力。

三、潜艇下潜。

潜艇巡航水线以上的水密体积之和称为储备浮力,又等于全部主压载水舱的净容积,是潜艇浮力的重要指标。潜艇下潜,需要让储备浮力和纵倾角为0,或在要求范围内。

1、正式出航之前,先进行均衡试验,校正浮力和纵倾,检查耐压艇体水密性。

在半潜航行状态下,向纵倾平衡水舱、调整水舱注入提前计算好的水量。如果有纵倾,就通过纵倾平衡水舱消除它。再将舯组压载水舱注满,用调整水舱消除剩余浮力,等潜艇浮力、纵倾均衡后就可以出航了。

2、水面航行状态下,向艏组压载水舱和艉组压载水舱注水,潜艇便会到半潜航行状态。

3、再向舯组压载水舱注水,潜艇便会潜望镜深度航行状态。

4、如果快潜水舱提前注满了,要在潜望镜深度之前用高压气体吹除,以防止潜速过快及难以操纵。

5、到达潜望镜深度后,在螺旋桨推动下,潜艇艏艉水平舵、围壳舵在水流作用下产生升力,潜艇就可以进一步下潜和机动了。

在水中航行时,燃油、滑油、淡水等可变载荷不断消耗,发射鱼雷、水雷等武器后,潜艇重量也会减轻,所以要随时向相关水舱注入海水补重,以维持均衡。

中国很久以前就发明了一种松脂灯,用竹篾和纸糊成灯笼,灯下部放一块燃烧着的松脂。当灯笼内空气被加热后,体积膨胀,跑掉一部分热空气,使灯外的空气对它产生了升力,这样灯笼就可飞上高空,用作军事信号。这也是最原始的热气球。

四、潜艇上浮过程与下潜过程相反:

1、先靠潜艇动力和各舵面升力上浮到潜望镜深度。

2、再用高压空气吸除舯组压载水舱,使潜艇到达半潜状态,指挥围壳和部分上甲板露出水面。

▲“鲟鱼”级潜艇在水面吹除压载水舱

3、进一步用柴油机废气等中压空气(高压空气很珍贵)排空艏、艉组压载水舱,潜艇就浮出水面了。

燃油仓和燃油压载水仓,也是提供浮力的重要组成部分。燃油压载水舱装载附加燃油,航行时先将附加燃油用光,空出来的容积就可以作主压载水舱用了。

气球和飞艇的主要组成部分是气囊。气囊内充有密度比空气小的气体,如热气、氢气或氦气。如果气球或飞艇自重加上所载物体的重量小于气囊排开的空气重量,即小于受到的升力,气球或飞艇就会升入空中。由于高空中空气越来越稀薄,密度在减小,所以气球或飞艇所受的升力等于它受到的重力,就不再上升而停在某一高度漂浮。当需要降落时,只需放出气囊中的部分气体就行。

五、紧急上浮。

常规状态下,潜艇可以慢慢上浮,节约能源便于操控。当潜艇遇到爆破、艇体漏水等紧急情况时,就需要快速浮出水面。

▲紧急上浮

这时候就不考虑节约了,而是向所有主压载水舱注入高压空气,快速吹除海水,同时艏艉水平舵调整到相应角度,将动力开到最大,在浮力和升力共同作用下,全力以赴冲出水面。这种保命绝技会经常演练,浮上来就是胜利。

综上,潜艇上浮下潜虽然看似简单,但实际上包含着非常复杂的计算、精确的均衡和严格的控制,才能拥有战斗力。一点点细微的疏忽,都可能让潜艇失衡,引发严重事故。潜艇部队的工作非常专业,非常危险,也非常辛苦,让人敬重!

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你好,我是齐奥尔科夫,我来回答这个问题。

根据阿基米德定律,船舶能浮在海面上,主要是依靠船舶的船体排开一定体积的海水产生的浮力来支持船舶浮在海面上。这前提条件是这一部分被排开的海水提供浮力必须大于船舶本身的重量。潜艇能浮在海面上或下潜到海中某一深度同样也根据浮力的大小来决定:当浮力大于潜艇本身的重量时,潜艇就能浮出水面;当浮力小于潜艇本身的重量时,潜艇就能下潜;与浮力正好等于潜艇本身的重量时,潜艇就悬浮在水面下一定深度处。

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