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天生游弋者:抹香鲸深潜2000米,钢铁核潜艇为何望尘莫及?

发布时间:2023-08-06 14:06:20来源:本站原创

在深海2000米处,抹香鲸依然可以自由潜行,而目前下潜最深的“685”核潜艇却只能到达1250米的深度,为什么抹香鲸凭借肉身就可以到达深海2000米的地方,而钢筋铁骨的核潜艇却不可以呢?

“潜水高手”抹香鲸

抹香鲸可以下潜到海洋2000米的深度,而不受到强压的影响,还要归功于抹香鲸强大的身体构造。我们都知道,越是下潜到海洋深处,所要承受的压力也会越大。抹香鲸在下潜时肺部会吸入大量的氧气,体内也会注入海水,这使得抹香鲸体内的压强与外界压强处于一个相对的平衡点。

而且,抹香鲸还把氧气的利用做到了极致,它对氧气的利用可以达到90%以上,而人类每一次的呼吸只会利用到15%的氧气,为了保证氧气的充足,核潜艇内部的气压就无法减少,这就极大减少了核潜艇的抗压能力。

当抹香鲸下潜到一定深度时,它体内还会分泌出一种类似鲸脂的物质,能够很好地把内脏包裹起来,避免被强大的水压压坏内脏。而核潜艇,除了储水仓以外,是绝对不允许有海水灌入的,所以只能使用坚硬的外壳硬抗水压,而不能像抹香鲸一样,做到自我调节。

“水下幽灵”核潜艇的诞生

核潜艇的发明源自于阿基米德定律,也就是大家熟知的“沉浮定律”,当物体的密度大于水时,重力就会大于浮力,物体就能下沉;在物体密度小于水的密度时,浮力大于重力,那么物体就会自然上浮。

早期,人们通过沉浮定律,将石头或铅块等重物装进潜艇中,使潜艇下沉,之后只需将石头和铅块丢掉,潜艇就会自己浮出水面。但这样太过麻烦,在无数次的实验中,人们又在潜艇里增加了一个“水柜”,在潜艇上浮时,只需要将水从里面排出就可以了。

现代核潜艇也是沿用了这样的技术,科研人员在核潜艇中设计了多个储水仓,通过调节储水仓内的水量,以此来调节核潜艇的上升、下潜,以及保持核潜艇的平衡。

其原理就是,先将空气储存进各个压载水舱中,下潜时,只需要打开水舱闸门释放高压空气,海水就会自动涌入水舱。当核潜艇需要上浮时,再将高压气罐和压载水舱的阀门打开,注入高压空气就可以排出海水自然上浮了。

那在水中的核潜艇是如何保持稳定的呢?

普通船只在水面上经常遭到海浪的冲击,船只就会向另一侧发生倾斜,当船的重力和浮力作用点,开始变得不在同一条直线上时,多出的浮力就会发生作用,迫使船只恢复到平衡状态。

但核潜艇在水下时,吃水和浮力的中心都是不变的,这时,就需要降低它的重心,将重型设备放置在浮心之下,潜艇就会像一个不倒翁,再加上各个水柜调节质量,潜艇就可以保持稳定了。但如果浮力低于重心,潜艇就会发生侧翻,所以潜艇一般只会将瞭望台浮出水面,不会将舱体露出水面。

为何核潜艇下潜这么难?

随着科技的发展,核潜艇更是以无声和超长续航的优势,成为了国家重要的军事武器之一。各国也在不断立志于建造出能够下潜更深的潜水艇。

目前世界上能够下潜最深的核潜艇,是来自苏联的“685”攻击型核潜艇,其最深可以下降到深海1250米处,而一般的潜艇只能下潜到500米左右,简直创造了世界核潜艇最深下潜记录。但自此之后,就再也没有国家制造出可以下潜至1000米的核潜艇了,这是为什么呢?

首先,在深海处压力是十分巨大的,核潜艇必须有足够的抗压性。

每当下潜10米时,就要增加1个大气压的压力,如果核潜艇想要像鲸鱼一样,下潜到2000米的深海,就需要承受200个大气压。随着下潜深度的增加,耐压舱体也会在压力的作用变形,加大了船员及潜艇遭受危险的概率。

1963年,美国的长尾鲨号攻击型核潜艇,在此前就已经下水40多次,无论是舰长还是水兵,都有着极其丰富的经验。为了测试核潜艇是否可以下潜到海洋的更深处,便在这次的实验中,增加了潜水深度,没想到的是,在下潜试验中长尾鲨号不幸沉没。

时隔六个月,当人们再次见到潜艇时,它已经变成了一堆碎片,潜艇中的129名潜艇员无一生还。经过调查发现,长尾鲨号极可能是因为在深水中,无法承受压力导致一根海水管道破裂,大量海水的涌入让潜艇丧失了动力,最终沉没在了海里。

长尾鲨号是世界海军史上第一艘失事的核潜艇,他的沉没也让研究人员深深感受到了来自深海的压迫感。

其次,能够承受住深海200万公斤压力的钛合金,可是核潜艇制造中的“奢侈品”。

“685”核潜艇能够下潜到深海几千米的地方,还因为其外部壳体是全钛合金制造。钛合金不仅强度高、重量轻,耐腐蚀性也高,在海水中几乎可以不被腐蚀,除此以外,钛合金的韧性和弹性都很高,在潜艇下潜和上浮的过程中,可以很好的保持硬度不变形,因此也是火箭、导弹和飞机机体的制造材料。

但从上世纪70年代末开始,钛合金就再也没有再核潜艇的建造中使用了。一方面是因为成本太高,当初在建造苏联第三代核潜艇时,就花费了近600亿美元,苏联能够使用大量钛合金制造核潜艇,也是因为拥有足够丰富的钛金属原材料。

另一方面,钛合金的加工有着极其严格的要求,使用到的加工设备都必须拥有很强的硬度,而且,钛合金技术很难掌握,如果在切削过程中,受到空气中的其他不明元素的影响,就会导致钛合金变得坚硬,所以钛合金的加工车间还必须抽出空气,焊工则必须穿上特制的服装,保持氧气的供应,才可以进行工作。

可见,钛合金无论是时间、成本还是人力都是耗费极大的,这也导致后来许多国家都不会选择钛合金制作。

最后,增加下潜深度并不是核潜艇的最终目的。

核潜艇的隐身性能有多强,并不只是是依靠下潜深度来判定的。想要提高反侦探能力也有很多办法,采用降低噪声技术、增强续航能力、小雷达波的散射面积等,都能帮助核潜艇增强隐蔽性。

例如。我国新型研制的093A核潜艇,在舰身上使用了橡胶消声瓦的核潜艇,噪音指数仅有110分贝,极大提高了隐蔽性。还有英国的“特拉法尔加”级和美国的“海狼”级核潜艇采用泵喷推进器,可以让辐射噪声接近于海洋环境噪声。

而且,目前大部分的核潜艇潜水深度,基本都是足够躲避敌军侦查的。

核潜艇能够下潜到一般潜艇无法到达的深度,也让潜艇员们的安全面临着更大的威胁。一旦核潜艇发生意外事故,其所携带的导弹和鱼雷也会对海洋生态系统地带来巨大的安全隐患。

(责编: xuehui)

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