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1 # 彧蔚
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2 # 勇戰王聊歷史
前幾天,剛看了一個科普節目。中國深海勘探工作者,把一枚生雞蛋和一枚熟雞蛋一起掛到深潛器上,然後將深潛器放到海底,看看雞蛋會有什麼反應。
結果,在幾千多米深的海底,兩枚雞蛋都完好無損!等撈上來以後,工作者把生雞蛋也煮熟了,發現兩枚雞蛋都有“鹽味”!海水透過蛋殼滲進了雞蛋裡。
也就是說,這麼脆的雞蛋能承受如此大的壓力,是因為可以“透氣”!雞蛋的外殼不能完全將外界和蛋液隔絕。所以,雞蛋可以透過外殼和外面平衡壓力保持內外壓力一致。
鯨魚不怕被海水擠破,也是因為身體可以與周圍環境調節壓力。而潛水艇是完全密封的必須靠外殼和壓力“硬碰硬”的對抗!
跨專業了,太專業的我就不知道了。
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3 # 書雄
核潛艇下潛深度要綜合考慮多方面的影響,比如武器搭載量,耐壓殼強度等。
其實說白了就是技術原因
耐壓殼蛟龍號解剖圖
核潛艇解剖圖
耐壓殼就是潛艇的外殼,
首先我們要明白,無論是深潛器還是潛艇,其潛水深度的根本是取決於耐壓殼的強度,只有高強度的耐壓殼才能在深海強大的壓力下保證艇員和裝置的安全。
深海這種特殊環境對深海裝備的耐壓殼材料提出了特殊要求。深海裝備耐壓殼材料既要有一定的抗蝕性,在一定溫度範圍內還要有相當穩定的物理效能和適當的延展性,此外還應具有較高的屈服強度和較高的彈性模量。從而使深海裝備能夠承受住由其工作深度產生的靜壓強和深海裝備在整個服役期內多次下潛和上浮產生的週期性載荷對耐壓殼的影響。
為了保證耐壓殼的強度,各國核潛艇多使用鋼和鈦合金材料做耐壓殼,像中國蛟龍號的4500米深潛器耐壓殼,就是採用中國自主研製的Ti80鈦合金材料。但是蛟龍”號的鈦合金耐壓殼也是委託俄羅斯焊接製造。由於鈦合金焊接工藝難度極高,俄羅斯在這方面居世界領先地位,此前只有俄羅斯曾製造鈦合金耐壓殼的核潛艇。
“蛟龍”號這個直徑僅有2.1米的耐壓殼研製時間卻長達5年,僅焊接時間就用了近3年。
而潛艇尤其是核潛艇的大直徑耐壓殼普遍都在9米以上,目前全世界能製備9米以上潛艇耐壓殼技術的只有中、美、俄、法四國,擁有大直徑耐壓殼核潛艇國家只有美、俄、法三國。
應用在“蛟龍”號上的耐壓殼直徑僅2.1米就耗時近8年,那如果將Ti80鈦合金應用在耐壓殼直徑為9米以上的核潛艇上,怕是要耗時幾十年才能生產一艇吧!
再說了,就算耗時多年生產出可下潛7000多米的核潛艇,核潛艇發射的魚雷怕是也受不了深海的壓力吧!
至於深海潛水手抹香鯨,那可是經過大自然錘鍊了上萬年的生物,人類歷史才有五千年,怎麼能和上萬年乃至億年的生物想抗衡呢?
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毛主席曾用“上可九天攬月,下可五洋捉鱉”這句話來形容我們人類在科技上的發展,雖說我們現在可以做到將航天器送上月球背面,送往火星甚至飛出太陽系,但是在海洋深潛領域我們人類在大自然面前還是很渺小的。舉個最簡單的例子,雖然我們人類製造的深潛器可以下潛到上萬米深的海底世界,但是最常見的潛艇的最大潛深卻不過五六百米,蘇聯時期建造的某些全鈦合金潛艇也不過千米出頭,但是在海洋裡,有一種生物卻能輕輕鬆鬆下潛到2000米深的深海,這就是抹香鯨(大多數鯨魚生活水深一般在500米左右,只有抹香鯨能夠下潛到2000米的深海),難道說鋼鐵建造的潛艇還不如肉軀之身的鯨魚厲害嗎?的確比硬度的話,別說建造潛艇的特殊鋼材了,就是普通的斧頭也能輕輕鬆鬆殺死那些能夠長年生活在上千米深的魚類,但是更硬的金屬建造的潛艇最大下潛深度卻不如肉身的鯨魚呢?其實這個是有原因的。首先隨著海水深度的增加,水中壓強也在逐漸增加,按照p=pgh計算,下潛深度每增加10米左右,海水壓強就會增加一個大氣壓,等於抹香鯨能夠下潛最深的2000米海深中,抹香鯨身體表面的壓強相當於每平方米要承受1940噸的壓力,這個壓力就算是將世界上下潛深度最深的,蘇聯用鈦合金建造的麥克級鈦合金核潛艇放在這個深度只會被海水捏扁。但是抹香鯨卻可以是為何呢?如同藍鯨能夠下潛到500米的深海和抹香鯨能夠下潛到2000米的深海是因為鯨魚在潛入深海的過程中,鯨魚的肺部會逐漸縮小,肺裡面的壓強也會逐漸上升,從而使得內部和外部的壓強處於平衡狀態,這就是鯨魚為什麼能夠潛入幾百米上千米的深海沒有被壓碎的原因。特別是抹香鯨在下潛時會主動喝下一部分海水來增加自身重量,而且抹香鯨頭部的特殊結構能夠增加抹香鯨全身的密度(頭部大部分是鯨蠟組織,這種特殊結構能夠利用海水降溫來增加密度,類似於魚鰾的作用)。所以只有抹香鯨能夠下潛到2000米的深海也是因為這個“大腦袋”的特殊構造決定的,之所以抹香鯨萬下潛到2000米得深海是因為再這個深度生活著抹香鯨喜歡的大烏樣賊等浮游生物。而潛艇內部需要攜帶人類,但是人類並不能適應超高的壓強(一般只有一個標準大氣壓),所以前廳面對深海的壓強時就只能用抗壓效能更好的材料(比如鈦合金,但是太貴,而且鈦合金加工難度極大)和加強潛艇自身的結構強度來增加下潛深度了,但是以我們人類現有的技術水平而言,就算是鈦合金這種超硬材料的抗壓能力也有一定限制,所以這也是為什麼普通的潛艇最大下潛深度只有四五百米的原因所在。而且因為人體承壓能力的限制,我們也不能參考抹香鯨來建造載人的潛艇,只能建造無人潛艇,但是因為通訊指揮的問題和深潛器在深潛上的特殊結構設計限制,就算是模仿抹香鯨建造一艘無人話的潛艇,其實戰意義也不大,畢竟對於潛艇來說深潛只不過是為了躲避魚雷和反潛深彈的攻擊,只要潛艇的下潛深度比魚雷深就行了,這點現在我們已經做到了,而且躲避攻擊並不單單隻有下潛,如果在潛艇設計時只注重深潛能力,那麼潛艇的其他效能勢必會下降和造價也會急劇上漲。但是我們人類建造過很多深潛器,像中國的蛟龍號載人深潛器最大下潛深度達到7062米。蛟龍號也是載人深潛器,但是能夠下潛到7000米的深海是因為本身結構就是為深潛兒設計,而且在抗壓能力上採用的是多層逐級增壓得結構設計,所以能夠下潛到此抹香鯨還深的深海。其次像世界上下潛深度最深的深潛器,曾經下潛到人類已知的世界上最深的馬裡亞納海溝最深處1萬米的深度也是有原因的,因為下潛器本身是無人下潛器,所以下潛器內部的壓強可以隨著海水深度的增加逐級增加來平衡內外部的壓強,但是這種增壓方式並不能載人。而且任何深潛器在上浮的過程中都需要慢慢上升來逐漸減壓,比如蛟龍號從7000米的深海上浮到海面需要將近10個小時左右,因為上浮速度過快人類會得減壓病(嚴重者可能在上浮過程中會因為血液中的氮氣得不到吸收而血管爆裂當場死亡),而抹香鯨從2000米深海上浮到海面只需要半個多小時,所以在深潛領域不光是下潛深度我們人類不如大自然,就是在上浮過程中的差距也是很大的。