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潜艇是怎么上下沉浮的?

十万个为什么 空空 2024-4-06 00:42:26 7次浏览

关于问题潜艇是怎么上下沉浮的?一共有 4 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【德才兼备山丘 CV】的最佳回答:

通过排水或吸水达到浮沉的

【2】、来自网友【利刃号】的最佳回答:

说起潜艇的沉浮原理有说不完的话题,由此衍生出来的作战战术和潜艇设计更是千变万化。潜艇之所以能沉到海里是因为它可以灵活控制潜艇的“重力大小”,因为潜艇自身的浮力是不变的所以重力小于浮力就会上升、大于浮力就会下降、等于浮力就会悬浮在水中。又因为不同深度的物体承受的浮力是不一样的,所以潜艇下潜的深度有一定极限。鲸鱼通过排出肺部的海水形成真空来减小体重让自己上浮,潜水艇的“水柜”也可以通过排水和进水控制体重实现沉浮。

当水柜进水后潜艇体重就会升高,而他的排水量在潜入水中之后就不会再改变,因此浮力也不会再改变,在大于浮力的重力作用下就会让潜艇下沉。而且潜水艇的水柜进水口一般靠近潜艇艏部,所以当艇长下令下潜时水手都会以最快的速度跑到潜艇内的最前部,其目的是将潜艇的重心转移到靠近水柜进水口的位置,这时候潜艇就像跳水运动员一样钻入水中,以最快的速度下潜,这种战术可以让潜水艇以最快的时间逃离水面反潜武器的打击,安全脱离战场,在很多潜艇战电影中都可以看到这种战术。

此外,潜水艇活动在冰封海域时也可以利用突然的浮力改变冲破冰面,到达冰面以上的潜艇才能进行换气工作。尤其是活动在北冰洋里的俄罗斯潜艇必须要具备这种冲破冰面的技术,除了对潜艇指挥塔和表面部分加固之外,控制浮力也是很重要的。冲出冰面时必须尽可能快的将水柜中的水排净,在水下为潜艇争取最大的加速度和最长的加速距离,因此现代化潜艇的水柜排水口不止一个,可以保证在最短的时间内排空水柜里的水。

上文说到,自动控制浮力是潜艇沉浮的主要动力,那吗浮力的最大值越大潜艇就越不容易沉没,;而最小浮力就更容易下潜,这就取决于潜水艇水柜的空间大小。采用单艇壳设计的欧美潜艇留给水柜的安装空间很小,因此浮力跳动范围非常的小,这被称为储备浮力,而俄罗斯潜艇热衷于双艇壳设计,这也是为了增加储备浮力的举措,因此体型巨大的双艇壳潜艇是最安全、最不容易沉没的潜艇。

【3】、来自网友【文军强】的最佳回答:

你好

,这里要简单说一下潜艇的大致原理:

潜艇一般的吨位都在百吨千吨,但这是按照排水量说的。中学物理我们知道水是有浮力的,水的浮力大小接近于与物体体积相等的水的重量。

一艘潜艇不可能是实心的,人需要活动的空间,武器需要存储的空间,还要预留出其他空间安装各种设备和动力系统。制造潜艇的材料无论是什么,其密度都比水要大很多,所以潜艇里面如果灌满水(潜艇当然不会变瘦或变胖),重量肯定会大于等体积的水的重量,自然就会下沉。

而潜艇中有一个一个的隔断,专门用来存放海水,根本不用全部灌满,重量就会超过等体积的水的重量;而全部隔断中的水排空的时候,肯定就不会下沉了。

此外,潜艇还有尾部的尾桨用来控制潜艇在水中上下左右的动作,但是其上浮和下潜一定要通过给潜艇减重和增重的过程来实现。

【4】、来自网友【潜艇解码】的最佳回答:

看了很多答主的答案,基本的原理都讲了,但是对潜艇具体怎么上浮下潜都回答的似是而非。下面我从专业、全面的角度科普一下。

主要讲讲

具体是怎么实现的

,这背后有哪些工程上的考虑

(本文需要具备基本的初中物理知识和一些工程知识。)

先回答问题

1.不管核潜艇、常规潜艇,无论是单壳体还是双壳体“上下沉浮”的原理都是一样的。

2.从水面下潜和从水下浮到水面,是通过改变排水量调整浮力实现的,艇的重量是不变的。这种上浮和下潜的过程是通过通气阀、通海阀的开关和压缩空气的吹除配合实现。

3.水下上下沉浮通过调整升降舵角度实现。

4.实际使用过程中,浮力与重力的大小关系跟通常的认识存在差异。

通过改变排水量进行浮、潜

根据阿基米德浮力定理,潜艇的浮力等于潜艇排开水的体积,即排水量。潜艇都设有压载水舱,用来调整排水量。

压载 水舱顶部设置有

通气阀

,底部有

通海阀

当两个阀门都打开,这个水舱就会“进水”,最终水舱完全泡在水里,进满水的舱没有排开水因而这部分体积是没有浮力的,称之为“

透水体积”

所以向压载水舱注水

浮力减小

,此时

通气阀、通海阀都打开

当通气阀关闭,通海阀打开,向压载水舱内吹气,当气压足够大时就可以把水从压载水舱吹出去,这部分压载水舱就将水排开了,就会产生浮力。称之为

“排水体积

”。

所以

有没有气,决定艇能不能浮上来,是艇的生命线

,非常宝贵,要时刻注意,当气不足时是不允许下潜的。如果气耗尽了,艇还没浮起来(常规艇达不到通气管深度,核潜艇围壳没有露出水面),就只能等待救援了,听天由命了。

吹水舱的气哪里来?潜艇出海前自身携带的(就像潜水要带氧气瓶一样,没有会要命),压缩空气靠潜艇上的

高压空气瓶储存

,为什么要高压?因为水下吹除水舱的水需要一定压力,且气瓶压力越高能储存的空气也就越多。压力是不是越高越好呢?是,但实际使用还得考虑管路、阀门的密封性能,折衷选取,一般为几十个兆帕,也就是几百个大气压。气瓶里面的气用完了,或者不够用一次了怎么办?只能在水面依靠空压机向气瓶补充。

水下任何时候都能吹压载水舱进行起浮吗?显然不行,

因为吹除压载水舱的气压必须要用比外面海水压力高才能把水吹出去。

压载水舱是非耐压结构

,一般承压只有 1~2 个大气压,也就相当于十几、二十米水深的压力。吹除压力高过承压就会水舱吹爆了。因此只有在水下几十米深才可以吹水舱。怎样达到这个深度下部分讲。

(艇周围大量的水花,是吹除压载水舱造成的,与正常航行明显不同)

水下航行时的深度调节

根据浮力定理,浮力等于重力时,潜艇可以处于水下任意深度。

此时潜艇的上下浮沉,是靠升降舵的舵效实现的。

潜艇的升降舵原理跟飞机的水平舵一样。其中具体的原理涉及流体力学知识和控制理论。简单讲潜艇打上升舵,潜艇就向上运动,打下潜舵潜艇就向下运动。需要注意的是,

舵必须在一定航速以上才起作用。

潜艇实际航行时,不同海域,不同深度,海水的密度是不一样的,同样的排水体积对应的浮力是不一样的。

浮力不变化不大时,通过打舵就可以补偿这部分变化。例如当海水密度增加时,浮力变大,此时用下潜舵“压着潜艇不浮起来”。如果浮力变化较大,就需要通过

浮力调整水舱的注排水来实现浮力调整

,其原理和压载水舱相同,不同的是浮力

调整水舱是耐压结构

,在艇的工作深度内都可以进行注排水。

潜艇实际使用时,在水下为了保证安全,

一般都是浮力大于重力

,通过舵效保持艇的深度。

这是因为压载水舱吹除压载水有深度限制,即便是浮力调整水舱排水,调整过程都需要一定的步骤和时间,

遇到突发紧急情况操舵是最快的

正常起浮

艇水下需要起浮时,打

上升舵至潜望深度

,控制艇的姿态,然后

吹除压载水舱

,艇继续向上浮起。控制吹除速率,直至艇完全浮出水面,转入水面航行状态。

附注

潜艇起浮和下潜,压载水舱(艏组、舯组、艉组)注排水的顺序也是有考虑的,合理的顺序可以控制艇的姿态。

水下遇到掉深,卡舵等紧急情况,起浮的方式跟常规又有不同。

这些内容如果展开篇幅过长,而且也不是本题的重点,其他答主各有涉及,本文就略过,感兴趣的欢迎私下讨论,

以上就是关于问题【潜艇是怎么上下沉浮的?】的全部回答,希望能对大家有所帮助,内容收集于网络仅供参考,如要实行请慎重,任何后果与本站无关!

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