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亚森级核潜艇内部

亚森级核潜艇内部(核潜艇和柴电潜艇里的工作和生活环境有何不同)

admin admin 发表于2023-11-24 17:45:42 浏览50 评论0

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本文目录

核潜艇和柴电潜艇里的工作和生活环境有何不同

在看到这个问题时,许多人第一个想法就是核潜艇动不动就是上万吨的排水量,比起常规潜艇那千把吨的小个头,住起来肯定宽敞很多,活动空间肯定要大很多,事实上也确实如此。在常规潜艇上由于空间狭小,连过道都是一个只能弯腰才能进去的圆孔。

睡觉一般都使用的是可拆卸式的吊床,睡的时候装上去,不睡的时候还得拆下来,因为不拆下来就会挡住过道。而做饭的厨房呢,由于潜艇是个封闭空间,空气难以流通,一般不炒菜,所以也就是留有几口蒸锅的位置。而上厕所呢?基本上就只有一个马桶的空间,连放脚都十分的局促。

所以早期的潜艇兵是非常辛苦的,一般出海一两个月,回来的时候就已经不成人形了,但是他们却是我们祖国安全的基石和中流砥柱!1985年我国海军403号核潜艇创造了水下自持90天的世界记录,一举震惊了世界!

除了空间,还有一点就是噪音,由于核潜艇的反应堆是24小时不停的运转的,所以一些配套的机械设备也会不停的工作,因此24小时都会有比较大的噪音伴随着艇员,而常规潜艇由于是充电和电推这样的工作方式,在水下进行全电推进航行时,由于电机噪音非常小,所以艇内也是比较安静的,这对常规潜艇的战士们来说也算是一种变相的福利吧!

最后一点当然就是电力了,核潜艇的电力相对于常规潜艇来说就非常充沛了,因此这些能量可以用来做许多的事情,比如安装海水淡化装置(现在有些常规潜艇也配备了),这就解决了艇员不敢洗头、洗澡、洗衣服的百年困扰。

配合上核潜艇宽敞的空间,什么健身娱乐室、冰激凌机啊都可以搞起来了,调皮的如美国人在俄亥俄级上可以设置一个小酒吧,在潜艇上一醉方休,霸气如战斗民族还可以在台风级上安装微型恒温游泳池、桑拿房什么的。

总的来说,核潜艇除了噪音之外,其他方面都比常规潜艇优越许多,但是相对于常规潜艇来说,核潜艇自持力较久,因此一次出海时间比常规潜艇长许多,特别是相对于没有AIP系统的常规潜艇来说。不管怎么说吧,艇员都是非常辛苦的,不仅对于身体还是精神都是极大的考验,因此我们更应该尊重每一个默默为祖国站岗放哨的潜艇兵!

为什么抹香鲸可以在深海几千米下生存,潜艇就得被压扁呢

抹香鲸确实是哺乳界的“深潜能手”,不过说它可以在深海几千米下生存确实有些夸张了,因为根据科学的研究发现,抹香鲸的潜水深度最深也就在1000米-2000米之间,而在鲸类中,“深潜冠军”并不是抹香鲸,而是柯氏喙鲸,它最深能够潜入2992米的深海中,并且能在深海中待两个小时。

但是,不管怎么说,能够潜入海下1000米在哺乳动物中也是凤毛麟角的了。那么,问题来了,海下1000米的深度是许多潜艇都无法下潜的深度,为什么“肉做的”抹香鲸可以轻松的下潜并且生存呢?我们简单的来探讨一下这个问题。

潜艇为什么会被压扁?

潜艇的发展

从古至今,人类对海洋深处的好奇心就像对太空一样,所以早在16世纪,不满足于在水上航行且科技相对发达的英国就已经开始了潜艇的研发。虽然在一些书面的记载上,英国有多个对潜艇的记载,但是没有直接的证据证明,当时描述的确实是潜艇。而世界第一艘真正意义上的潜艇是由荷兰人德列布什尔于1624年制造的,当时的潜艇是木质的,在木质的表面是带有动物油脂的皮革,这样能够做到防水的效果。而且当时的木质潜艇并没有发动机,是纯靠人力来推动的,在潜艇的两侧是12个船桨,12个人同时划动船桨,潜艇就启动了。这个潜艇的下潜深度在4米左右。

从此之后,各国都相继的开始了潜艇的研发,在29年后,法国的发明家发明出了一艘看起来灰常拉轰的潜艇,该潜艇仅仅是长度就超过了20米,但是,这只是“绣花枕头”中看不中用,因为它无法下水。

世界上真正意义上可以参加战斗的潜艇是在18世纪70年代的美国出现的,它是由美国耶鲁大学毕业生带维特·布什内尔在华盛顿将军的支持下成功研发出来的,名为“海龟号”。虽然海龟号被用作军事,但是它依然没有发动机,它的驱动靠的还是人力驱动螺旋桨,而且它内部的空气只能支撑人在里面待半个小时。不过当时的海龟号已经可以携带炸药了。

1801年,在拿破仑的支持下,爱尔兰裔的美国人罗伯特·富尔顿对“海龟号”进行了改良,为了支撑下潜的时间,在舱内加装了空气压缩设备,改良后的“鹦鹉螺号”潜艇已经能潜入水下约10米深,并且其携带的氧气足够人在水下待3个小时了。

到目前为止,一般潜艇的下潜深度在300米左右,核潜艇的下潜深度一般在500米左右。而这个深度几乎就是常规潜艇下潜深度的极限了,一旦超过了这个深度,潜艇就可能会被压扁。

上图为鹦鹉螺号

潜艇为什么会被压扁?

潜艇会被海水压扁的道理非常简单,因为海水的压力会随着深度的增加而增加,根据液体压强公式p=密度×gh可以得出,在海水深度1000米时,海水的压强约为1030千克每立方米*10牛每千克(重力G)*1000=10.3千克力/c㎡,这就相当于是沉入该海水深度的物体每一平方厘米上就会受到10.3公斤物体所产生的重力压力。这是相当恐怖的数字。

而潜艇从整体上看就是一个由钢铁包裹住的一个空心的物体,在下潜时,潜艇的整个外表都受到海水的压力,而此时耐压壳在不变形的前提下能够承受的压力就是潜艇的下潜极限深度了。一般来说,潜艇的耐压壳的厚度大都在10公分以内,而原因就是太厚了不利于上浮。而在这种厚度下,潜艇想要不变形,下潜的深度也只能控制在500米以内了,再往下,潜艇一般变形就很可能有去无回。简单的说,就是一个空心的铁球和一个实心的铁球,虽然二者的外壳都是铁,按理说其能够承受压强的大小是相同的,但是实际上,空心的铁球由于铁的厚度比较薄,所以它显然不如实心铁球抗压。

抹香鲸为什么能够潜入1000米的深度毫发无伤?

从材质上看,抹香鲸是肉做的,而潜艇是钢铁制成的,显然后者的抗压能力更强,那么,为什么潜艇还不如抹香鲸下潜的深度深呢?原因有三。

01 抹香鲸下潜的准备工作

虽然抹香鲸能够深潜,但是它通常是待在1000米以内的海水深度内的,当要下潜很深的海水死,抹香鲸会浮出水面进行多次深呼吸,呼吸的次数是体内组织和血液中氧气的含量决定的,因为抹香鲸是哺乳动物,它们无法在水下呼吸,所以,在下潜前的氧气储备工作就变的尤为重要了。当抹香鲸把身体的各个部位充满氧气后,它就会慢慢的下潜。此时,身体的血液和组织中有氧气作为支撑,增加了它的抗压能力。

02 原生环境

早在距今约5000万年前,鲸类的祖先巴基斯坦古鲸就已经开始了海洋生活,到了现在鲸类已经在海洋中生存了几千万年了,经过这几千万年的适应,鲸鱼已经完全适应了海洋中的生活,其中就包括身体对深潜的适应。比如它们的肌肉变得更有韧性、体内充满了水分、肺部会随着下潜的深度越来越小、气管和支气管被骨骼包裹着等等,这些变化都减少了海水对身体的压力,也同时增加了自己身体的抗压能力。

03 深水生存

抹香鲸在潜入海下1000米深度后,能够在该深度停留1个小时左右,这就要得益于它强大的储存氧气的能力。根据科学的研究发现,抹香鲸的肌红蛋白贮氧能力是其它动物的5~6倍,这正是它每次下潜都需要深呼吸数次的原因。

总结

抹香鲸虽然是肉做的,但是它已经在海洋中生活了上千万年了,它的身体结构、组织都是为了更好的在海洋中生存进化来的。所以,它要比空心的钢铁制成的潜艇能够抗压。简单的说,抹香鲸是“活物”,它能根据外界环境的变化随时的调整身体,而潜艇不过是“死物”,它只能被动的接受环境的改变,一旦环境改变超过了它自身的强度,就会损坏。

鲸鱼潜入万米深都没事,为什么钢铁打造的潜艇在水下容易被压扁

答:鲸鱼在下潜过程中,肺部逐渐缩小,使体内压强增加,用来平衡体内外的压强。


水压

水中压强和水深有关p=ρgh,深度每增加10.3米,压强就会增加一个大气压,在1000米的深度下,水压高达97个大气压,相当于每平方米承受970吨的重量。

鲸鱼的身体经过长时间演化,已经进化出适应深海潜水的能力,但也是存在极限的,一般鲸鱼只在500米以上的浅水区活动,而抹香鲸最高可以下潜到2000米,再深的话鲸鱼身体也承受不了。

而军用核潜艇,一般最大下潜深度在300米左右,就算是特制的核潜艇,最大下潜深度也就700米,无法和鲸鱼的下潜深度相比较。


原因

当鲸鱼潜入深水区后,鲸鱼的肺部大大缩小,体内压强增加,用来抵抗体外的水压,使得体内外压强平衡,这就是鲸鱼不被压扁的原因;但是鲸鱼体内的压力增加也是有极限的,超过极限之后,鲸鱼身体也无法承受。

由于核潜艇需要载人,人体所处的大气压强,需要保持在1个大气压左右,内部压强没有多大调节的余量,于是随着下潜深度的增加,潜水艇内外压强差越来越大。

核潜艇不具备鲸鱼那样,用增加内部压强的方法来抵抗深水压强的能力,只能靠着金属结构硬抗,所以核潜艇的下潜深度非常有限。

但是对于科学研究用的深海潜水器,本身结构简单,还采用了多层逐级增压的结构设计,所以能下潜到海底1万米的深度。


其他例子

生物经常用到类似的原理,来适应高压环境,比如在马里纳亚海沟1万米处的生物,体内充满高压体液,来平衡体内外压强。

甚至我们人类都是这样做的,一个大气压强为101.325kPa,相当于每平方米皮肤承受10吨的重量,但是我们人类体内的压强也在一个大气压左右,于是体内外压强基本平衡,人体就不会被大气压强压扁。


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雅森级攻击型核潜艇的相关数据

该级艇采用目前各海军强国最为看好的拉长水滴型,具有较合适的长宽比。由于它是在“阿库拉”级基础上作了重大改进并精心设计而成的,因此其外形类似“阿库拉”,但艇体显得更为修长,艇首圆钝并光滑过渡到尖细的艇尾。指挥台围壳布置在距艇首部约艇长的1/3处。指挥台围壳与艇体本身为圆滑过渡,因此整个艇体的声波反射信号非常弱小。艇体采用高性能的钦合金双壳体结构,艇内分七个舱室布置,即鱼雷舱、居住舱、指挥舱、巡航导弹舱、反应堆舱、主机舱和尾舱,储备浮力极佳。在这方面,美国核潜艇无法与之匹敌。指挥舱内还设有能容纳全体乘员的救生室。从结构上可以看出,俄罗斯在逐渐改善艇的居住性。苏联海军设计核潜艇的指导思想一向是首先满足艇的作战性能要求,而对艇员的工作条件和生活条件考虑不足,主要是住宿条件拥挤,空气噪声大,保健和娱乐条件不足。在设计“雅森”级核潜艇时却一反常态,设置了健身房、游泳池、日光浴室、桑拿浴室和娱乐区等,使艇的自持力达到120天,从而也提高了艇的在航率和战斗力。 该级艇采用了俄罗斯几十年来在隐身技术领域所取得的最新成就。预测表明,它的辐射噪声将比现役“阿库拉”级的100~130分贝还低。目前,俄罗斯核潜艇所采用的隐身措施和美国攻击型核潜艇所采用的措施基本相同,且在消声瓦、消磁、消除尾流痕迹、下潜深度等方面还具有领先优势,根据2009年8月来自美国海军情报局的报告,亚森级潜艇的安静程度应该会是俄中潜艇中最高者,隐身性仅逊于海狼级和弗吉尼亚级 。第一,该级艇的排水量较小,具有较小的水下目标。该级艇的排水量仅为“阿库拉”II级攻击型核潜艇的90% , “塞拉”级的94.5%,“奥斯卡”级的47%。艇长也仅为“奥斯卡”级的72%。减小了排水量和几何尺度,可减小暴露目标的概率。这也从侧面反映了俄罗斯潜艇由大型艇向中型艇发展的趋势。其次,关于该级艇采用的核动力装置,外刊报道纷纭,归纳起来,主要有三种。一是采用紧凑型布置压水堆装置,至少是该级艇的前几艘如此;二是采用KTP-6型一体化压水堆装置;三是采用热电型核反应堆,直接把反应堆的高温转变为电能,无需使用传统反应堆的一回路和二回路等热交换回路。这样,产生机械噪声的主循环泵和齿轮箱等两大噪声源即可消除。笔者认为,目前该级艇采用的应仍然是紧凑型布置压水堆装置。第三,该级艇在设计中,对艇内机械装置进行了降噪设计,将主机等主要噪声源设备安置于筏形减振机座上,并采用了减振降噪效果更好的主动减振技术。据称,这是在“阿库拉”级核潜艇基础上改进的。因而机械噪声低。第四,该级艇应用苏联峨罗斯30多年研究核潜艇用消声瓦技术成果,装设了多种高效能消声瓦。预计,该级艇上装设的消声瓦将有双层消声瓦,内层瓦是一种直径不同的多孔消声瓦,外层是整体式消声瓦。两层瓦均采用橡胶材料制成。该级艇在艇艏外壳还将装有厚度约50毫米的蒙皮。蒙皮是一种利用仿哺乳动物的表皮制成的整体式护皮,除了可以消声外,还能降阻。因为这种弹性的护皮表面比金属壳体表面对水的阻力更小。第五,该级艇采用泵喷射推进器(目前首艇继续采用七叶大侧斜螺旋桨)。俄罗斯核潜艇多年来一直在采取多种措施降低螺旋桨的噪声。继英、美等国之后,俄罗斯在该级艇上首次采用了泵喷射推进器,使艇的辐射噪声可降低20分贝以上。第六,该级潜艇还采用了全新的有源消声技术,配备了一种反音响声源系统,可在空气噪声较大的位置,针对该处的空气噪声特征,发出与原空气噪声振幅相同但相位相反的音响,从而达到彻底抵消原来空气噪声、实现静音的目的。 该级艇装备了新型的综合声呐系统——“阿亚克斯”(Ajax/Irtysh),据称有效作用距离为100千米,能适应多种水声环境,搜索能力大大提高。该系统包括艇首球阵主/被动搜索与攻击低频声呐、低频舷侧阵声呐、甚低频拖线阵声呐(Skat-3型),另外还安装有测深仪、测冰仪、探雷和通信声呐等。该级艇还采用了改进的综合导航系统,并采用静电陀螺仪、卫星导航、I波段搜索雷达和电子对抗警戒雷达。“雅森”级的一个突出设计特点是将鱼雷舱放在了艇的中部,这一新方式保证了能够将大型球面阵放在艇首,因而可最大限度地发挥传感器的性能。人所共知,声呐技术的研究方向至今没有改变,即低频、大功率、大声孔径。人类已为此作了许多努力,并且不断地取得阶段性成果。目前潜艇壳装声呐AN/BQQ-5 直径达4.6米(另说“海狼”级潜艇球阵为7.32米),发射功率100千瓦,主动工作频率为3.5千赫兹。据说“雅森”级潜艇球阵声呐直径已达8米。由于舰艇本身尺寸和结构的限制,使得声呐声孔径不能无限制地增加,美、俄等国的潜艇已使基阵的孔径几乎接近艇壳直径,使基阵增益达到最大。美国采取的措施是把潜艇的鱼雷发射管从艇首移到艇中部而且向外倾斜,把艇首空间全部让给声呐基阵。最大程度满足声孔径之后,还要继续考虑搜索范围。美国的AN/BQQ-5球阵共1245个基元,可水平、垂直两维扫描,不仅扩展了水下观测范围,而且可以利用声场的垂直分布信息提高探测性能。这就是为什么俄罗斯在改造“雅森”级潜艇时将圆柱阵声呐也改装成球阵的原因。 该级艇在艇首左右两侧装备4具650毫米和2具533毫米鱼雷发射管,向外倾斜,可发射53型及65型鱼雷、SS-N-15反潜导弹。在指挥台围壳后面巡航导弹舱布置了8个巡航导弹垂直发射管,专门用于发射SS-N-27型潜射巡航/反舰导弹。该型巡航导弹的外形与尺寸均小于SS-N-21型,其最大飞行速度2.5马赫,最大射程超过3000千米,导弹命中精度为4~8米,真可谓百步穿杨!迄今为止,世界各国尚无有效对付这种导弹的方法与武器,是航空母舰的杀手之一。武器装载量38枚,总共有30枚用鱼雷发射管发射。据称,该级艇也将加强水雷搭载能力。此外,该级艇建造计划起动时就进行了所要搭载武备的集中控制和情报交换系统的设计,以更有效地实施对水下、水上、陆上目标的集中攻击。

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