眾所周知,魚兒在水中自由浮沉是因?yàn)榇笞匀唤o了它一副靈活的魚鰭和魚鰾。魚鰾中有空氣,排出氣體魚就下沉,吸入氣體魚就上浮水面。
潛艇也和魚一樣,利用各種壓載水艙在海中自由浮沉。但是相比大自然的鬼斧神工,人類顯然還達(dá)不到只用一個(gè)壓載水艙完成所有工作的層次,所以潛艇上有許多壓載水艙,它們共同工作才能確保安全航行。
潛艇上的壓載水艙主要有:主壓載水艙、浮力調(diào)整水艙、縱傾平衡水艙、燃油壓載水艙、懸浮水艙、補(bǔ)重水艙、環(huán)形間隙水艙等多種類型,各自發(fā)揮著不同作用。
雙殼體潛艇的舷間液艙
1、主壓載水艙系統(tǒng)
它們是潛艇上最大的壓載水艙,負(fù)責(zé)下潛與上浮工作。早在1776年美國(guó)獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,大衛(wèi)·布什內(nèi)爾制造的“海龜”潛艇就裝備了一個(gè)主壓載水艙,使?jié)撏茼樌麧撊胨潞叫小?/p>
后來經(jīng)過一、二戰(zhàn)時(shí)期的不斷升級(jí)發(fā)展,主壓載水艙數(shù)量逐步增加。如今大型潛艇上主壓載水艙數(shù)量已經(jīng)達(dá)到6-12個(gè),大多數(shù)還分成左右兩艙。
主壓載水艙底部有通海閥,上部有通氣孔,與外界海水相通不承擔(dān)水壓,所以采用非耐壓結(jié)構(gòu)。它們沿潛艇縱向排列,分成艏、舯、艉三組,通過不同的組合使?jié)撏瓿伤隆⑺嬉约鞍霛摖顟B(tài)。
潛艇下潛與上浮過程
當(dāng)三組主壓載水艙全部排空時(shí),潛艇就浮上水面。當(dāng)艏、艉組主壓載水艙注滿水時(shí),潛艇就進(jìn)入半潛狀態(tài),也稱潛勢(shì)狀態(tài)。此時(shí)指揮臺(tái)圍殼露出水面,潛望鏡、通氣管正常工作,最頂端的艙蓋能在風(fēng)浪中自如打開,各項(xiàng)下潛準(zhǔn)備工作完成,隨時(shí)可以潛入水中。最后將舯組主壓載水艙注滿水,潛艇就完全潛入水下。
排出空氣,準(zhǔn)備下潛
上浮時(shí),潛艇先用艏、艉水平舵上升到距水面3、4米處,然后用高壓空氣吹除舯組水艙的壓載水就達(dá)到半潛狀態(tài),最后用柴油機(jī)廢氣或低壓空氣吹除艏、艉組主壓載水艙的壓載水,潛艇就浮出水面。
吹除壓載水,浮出水面
如果潛艇遇到危險(xiǎn)緊急上浮時(shí),就要用高壓空氣快速吹除主壓載水艙的壓載水,同時(shí)調(diào)整水平舵,開足馬力,使?jié)撏Э焖贈(zèng)_出水面。所以潛艇上的高壓空氣儲(chǔ)備非常珍貴,需要隨時(shí)補(bǔ)足。
潛艇外殼有單殼體、雙殼體、單雙混合殼體等多種形式,所以主壓載水艙的布置也不盡相同。單殼體潛艇只有一層耐壓殼,主壓載水艙只能布置在潛艇艏、艉端和耐壓艇體內(nèi),儲(chǔ)備浮力小;雙殼體潛艇耐壓殼與非耐壓殼之間有寬大的舷間空間,正好為主壓載水艙、燃油艙等提供安身之所,儲(chǔ)備浮力大;單雙混合體則兼具二者特點(diǎn),根據(jù)實(shí)際布局布置。
單殼體潛艇的壓載水艙
2、快潛水艙
快潛水艙,顧名思義就是幫助潛艇快速下潛的壓載水艙。因?yàn)橹鲏狠d水艙注滿水后潛艇重力與浮力相等,但是指揮臺(tái)圍殼、上層甲板等部件受海浪影響會(huì)產(chǎn)生剩余浮力,使?jié)撏聺摼徛驖摬幌氯ィ藭r(shí)就需要快潛水艙幫忙。
快潛水艙位于潛艇浮心偏前方,容積通常占潛艇排水量的1%。當(dāng)它注滿水時(shí)潛艇重力比浮力大許多,就可以快速下潛。但是潛到潛望鏡深度時(shí),就需要及時(shí)將快潛水艙里的水吹除,以避免下潛速度過快導(dǎo)致超深事故發(fā)生。
3、均衡水艙
均衡水艙包括浮力調(diào)整水艙、縱傾平衡水艙等,它們非常重要,決定了潛艇在水下的均衡能力和機(jī)動(dòng)性。
潛艇航行時(shí)會(huì)攜帶大量物資,如燃油、滑油、淡水、食品,武器彈藥及各種裝備等。航行中這些物資不斷消耗,導(dǎo)致潛艇重量變輕;各海區(qū)的溫度、密度、鹽份不同導(dǎo)致潛艇浮力變化;不同深度的海水壓力會(huì)使艇殼變形,這些都會(huì)破壞重力與浮力的平衡方程,所以需要浮力調(diào)整水艙及時(shí)調(diào)節(jié),以維持動(dòng)態(tài)平衡。
調(diào)整水艙在潛艇重心附近,按左右舷對(duì)稱布置,既可以快速起效,也可以調(diào)整潛艇橫傾。
上述各種情況還會(huì)使?jié)撏Эv向平衡發(fā)生變化,所以還需要縱傾平衡水艙。它位于潛艇艏、艉兩端并盡可能靠前靠后,以產(chǎn)生最大配平力矩。縱傾平衡水艙間有管道相連,通過水泵或低壓空氣調(diào)節(jié)配平水,使?jié)撏П3终顟B(tài)。和風(fēng)漫談原創(chuàng),禁止抄襲。
艏艉縱傾平衡水艙用管道相連
快潛水艙和調(diào)整水艙需要經(jīng)常注水排水,與舷外海水不直接相通,所以必須做成耐壓結(jié)構(gòu)。
4、燃油壓載水艙
燃油壓載水艙也是一種主壓載水艙,奇特之處在于能儲(chǔ)存超載燃油,增加潛艇的續(xù)航力。航行時(shí)這部分燃油將被優(yōu)先使用,然后不斷向艙內(nèi)注入海水補(bǔ)償重量。
海水與燃油的密度差產(chǎn)生的浮力變化,由浮力調(diào)整水箱微調(diào)。燃油壓載水艙與舷外海水相通,所以不承受壓力變化,也是非耐壓結(jié)構(gòu)。
5、補(bǔ)償水艙
潛艇作戰(zhàn)要發(fā)射魚雷、水雷、潛射導(dǎo)彈等各種武器。它們都很重,一枚魚雷就有好幾噸,如果不及時(shí)補(bǔ)償重量,潛艇在水下就無法維持正浮。所以魚雷發(fā)射管下方有魚雷補(bǔ)重水艙,水雷下方有水雷補(bǔ)重水艙,隨時(shí)補(bǔ)償消耗的武器重量。
補(bǔ)重水艙
魚雷發(fā)射時(shí)發(fā)射管內(nèi)會(huì)注滿海水,這些水儲(chǔ)存在環(huán)形間隙水艙中。發(fā)射時(shí)的高壓氣體和海水會(huì)流進(jìn)無泡魚雷發(fā)射水艙,再排到魚雷艙內(nèi),防止氣體溢出艇外破壞隱身。
6、懸浮水艙
在許多隱蔽作戰(zhàn)中潛艇要在固定深度懸停,要始終保持重力-浮力方程恒定平衡,就需要懸浮水艙來幫忙。
懸浮水艙在耐壓殼體外部,水艙內(nèi)有傳感器和控制系統(tǒng)不斷調(diào)節(jié)海水進(jìn)出,使?jié)撏彝T诠潭ㄉ疃取H绻谒娓浇鼞彝#刂葡到y(tǒng)還需要更加靈敏,以消除海浪造成的不良影響。
總之,在多種多樣的壓載水艙、水平舵、方向舵、穩(wěn)定翼和螺旋槳共同作用下,潛艇才能在水中任意浮潛、懸停,乃至坐沉海底,成為讓敵人恐懼莫測(cè)的深海利劍。
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