蘇聯M級685型攻擊核潛艇在水中前行。資料圖片
電影《蛟龍行動》中,潛艇“龍鯨號”遭遇敵情時緊急下潛,在神秘的大海與敵人展開對抗。
潛艇不斷下潛的過程,也是水壓不斷增大的過程。根據帕斯卡定律,液體內部的各個方向都存在壓強,且隨着深度的增加,壓強也隨之變大。那麼,深海之下,潛艇如何“抗壓前行”?
提高潛艇抗壓能力的首要因素,是其獨特的結構設計。
從潛艇的外形來看,仔細觀察各國潛艇,會發現其外形結構基本一致:呈圓形或水滴形。這種類似雞蛋殼的弧形結構設計,不僅能減少潛艇水下航行的阻力,降低與水摩擦産生的噪音,提高潛艇的隱蔽性,還能將外部水壓均勻分佈到艇體表面,避免局部應力集中導致潛艇變形或破裂。
同時,潛艇內壁通常採用類似“鋼筋骨架”的複合網狀結構,有效分散壓力,增強艇體的抗壓能力;潛艇耐壓艇體內部還設計了多個獨立的耐壓艙室,這些艙室相互隔離,即使其中一個艙室受損,也不會影響整個艇體的結構安全。
除了結構設計,潛艇外殼採用的高強度耐壓材料也至關重要。
現代潛艇通常使用鋼材或鈦合金材料製造耐壓艇體。這兩種材料不僅強度高,還具有很強的耐腐蝕性,能夠在深海中保持性能穩定。
由多層高強度鋼板與鈦合金材料複合而成的潛艇耐壓艇體,一般可保證潛艇安全下潛到300米至1200米的深度。例如,冷戰時期蘇聯研製的M級685型攻擊核潛艇,其外殼採用鈦合金材料,最大潛深可達1250米。
此外,精密的壓載水艙系統是潛艇在深海中保持平衡的重要裝置。當潛艇需要下潛時,壓載水艙中會注入海水,增加潛艇的重量,使重力大於浮力而下沉;而需要上浮時,潛艇則會用高壓氣體將壓載水艙中的水排出,減輕自身重量,使重力小於浮力而上浮。壓載水艙系統不僅幫助潛艇在深海中保持浮力平衡,還能在一定程度上緩解水壓對艇體的衝擊。
潛艇的抗壓能力,體現了結構設計、材料科學與工程智慧的結合。隨着更多新型材料的問世、人工智能和自動化技術的發展,以及先進製造技術的不斷進步,未來潛艇的抗壓能力有望進一步提升,更好應對深海中的複雜環境。(韓 壯 宋潤鵬)