深海之下,潜艇如何“抗压前行”
■韩 壮 宋润鹏
苏联M级685型攻击核潜艇在水中前行。资料图片
电影《蛟龙行动》中,潜艇“龙鲸号”遭遇敌情时紧急下潜,在神秘的大海与敌人展开对抗。
潜艇不断下潜的过程,也是水压不断增大的过程。根据帕斯卡定律,液体内部的各个方向都存在压强,且随着深度的增加,压强也随之变大。那么,深海之下,潜艇如何“抗压前行”?
提高潜艇抗压能力的首要因素,是其独特的结构设计。
从潜艇的外形来看,仔细观察各国潜艇,会发现其外形结构基本一致:呈圆形或水滴形。这种类似鸡蛋壳的弧形结构设计,不仅能减少潜艇水下航行的阻力,降低与水摩擦产生的噪音,提高潜艇的隐蔽性,还能将外部水压均匀分布到艇体表面,避免局部应力集中导致潜艇变形或破裂。
同时,潜艇内壁通常采用类似“钢筋骨架”的复合网状结构,有效分散压力,增强艇体的抗压能力;潜艇耐压艇体内部还设计了多个独立的耐压舱室,这些舱室相互隔离,即使其中一个舱室受损,也不会影响整个艇体的结构安全。
除了结构设计,潜艇外壳采用的高强度耐压材料也至关重要。
现代潜艇通常使用钢材或钛合金材料制造耐压艇体。这两种材料不仅强度高,还具有很强的耐腐蚀性,能够在深海中保持性能稳定。
由多层高强度钢板与钛合金材料复合而成的潜艇耐压艇体,一般可保证潜艇安全下潜到300米至1200米的深度。例如,冷战时期苏联研制的M级685型攻击核潜艇,其外壳采用钛合金材料,最大潜深可达1250米。
此外,精密的压载水舱系统是潜艇在深海中保持平衡的重要装置。当潜艇需要下潜时,压载水舱中会注入海水,增加潜艇的重量,使重力大于浮力而下沉;而需要上浮时,潜艇则会用高压气体将压载水舱中的水排出,减轻自身重量,使重力小于浮力而上浮。压载水舱系统不仅帮助潜艇在深海中保持浮力平衡,还能在一定程度上缓解水压对艇体的冲击。
潜艇的抗压能力,体现了结构设计、材料科学与工程智慧的结合。随着更多新型材料的问世、人工智能和自动化技术的发展,以及先进制造技术的不断进步,未来潜艇的抗压能力有望进一步提升,更好应对深海中的复杂环境。
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