众所周知,鱼儿在水中自由浮沉是因为大自然给了它一副灵活的鱼鳍和鱼鳔 。鱼鳔中有空气,排出气体鱼就下沉,吸入气体鱼就上浮水面 。
潜艇也和鱼一样,利用各种压载水舱在海中自由浮沉 。但是相比大自然的鬼斧神工,人类显然还达不到只用一个压载水舱完成所有工作的层次,所以潜艇上有许多压载水舱,它们共同工作才能确保安全航行 。
潜艇上的压载水舱主要有:主压载水舱、浮力调整水舱、纵倾平衡水舱、燃油压载水舱、悬浮水舱、补重水舱、环形间隙水舱等多种类型,各自发挥着不同作用 。
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双壳体潜艇的舷间液舱
1、主压载水舱系统
它们是潜艇上更大的压载水舱,负责下潜与上浮工作 。早在1776年美国独立战争时期,大卫·布什内尔制造的“海龟”潜艇就装备了一个主压载水舱,使潜艇能顺利潜入水下航行 。
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后来经过一、二战时期的不断升级发展,主压载水舱数量逐步增加 。如今大型潜艇上主压载水舱数量已经达到6-12个,大多数还分成左右两舱 。
主压载水舱底部有通海阀,上部有通气孔,与外界海水相通不承担水压,所以采用非耐压结构 。它们沿潜艇纵向排列,分成艏、舯、艉三组,通过不同的组合使潜艇完成水下、水面以及半潜状态 。
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潜艇下潜与上浮过程
当三组主压载水舱全部排空时,潜艇就浮上水面 。当艏、艉组主压载水舱注满水时,潜艇就进入半潜状态,也称潜势状态 。此时指挥台围壳露出水面,潜望镜、通气管正常工作,最顶端的舱盖能在风浪中自如打开,各项下潜准备工作完成,随时可以潜入水中 。最后将舯组主压载水舱注满水,潜艇就完全潜入水下 。
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排出空气,准备下潜
上浮时,潜艇先用艏、艉水平舵上升到距水面3、4米处,然后用高压空气吹除舯组水舱的压载水就达到半潜状态,最后用柴油机废气或低压空气吹除艏、艉组主压载水舱的压载水,潜艇就浮出水面 。
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吹除压载水,浮出水面
如果潜艇遇到危险紧急上浮时,就要用高压空气快速吹除主压载水舱的压载水,同时调整水平舵,开足马力,使潜艇快速冲出水面 。所以潜艇上的高压空气储备非常珍贵,需要随时补足 。
潜艇外壳有单壳体、双壳体、单双混合壳体等多种形式,所以主压载水舱的布置也不尽相同 。单壳体潜艇只有一层耐压壳,主压载水舱只能布置在潜艇艏、艉端和耐压艇体内,储备浮力小;双壳体潜艇耐压壳与非耐压壳之间有宽大的舷间空间,正好为主压载水舱、燃油舱等提供安身之所,储备浮力大;单双混合体则兼具二者特点,根据实际布局布置 。
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单壳体潜艇的压载水舱
2、快潜水舱
快潜水舱,顾名思义就是帮助潜艇快速下潜的压载水舱 。因为主压载水舱注满水后潜艇重力与浮力相等,但是指挥台围壳、上层甲板等部件受海浪影响会产生剩余浮力,使潜艇下潜缓慢或潜不下去,此时就需要快潜水舱帮忙 。
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快潜水舱位于潜艇浮心偏前方,容积通常占潜艇排水量的1% 。当它注满水时潜艇重力比浮力大许多,就可以快速下潜 。但是潜到潜望镜深度时,就需要及时将快潜水舱里的水吹除,以避免下潜速度过快导致超深事故发生 。
3、均衡水舱
均衡水舱包括浮力调整水舱、纵倾平衡水舱等,它们非常重要,决定了潜艇在水下的均衡能力和机动性 。
潜艇航行时会携带大量物资,如燃油、滑油、淡水、食品,武器弹药及各种装备等 。航行中这些物资不断消耗,导致潜艇重量变轻;各海区的温度、密度、盐份不同导致潜艇浮力变化;不同深度的海水压力会使艇壳变形,这些都会破坏重力与浮力的平衡方程,所以需要浮力调整水舱及时调节,以维持动态平衡 。
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调整水舱在潜艇重心附近,按左右舷对称布置,既可以快速起效,也可以调整潜艇横倾 。
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