鯨魚能潛到3000公尺深海,為何鋼筋鐵骨的軍用潛艇超1000公尺就扁了?專家:構造不同

大千世界 2021/06/08 檢舉 我要評論
 

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文/天空之城團隊

 

1983年8月5日,蘇聯685型攻擊核潛艇「共青團員」號創造了一項軍用潛艇的下潛深度記錄——1300 。但一般情況下,潛艇的下潛深度都是在200到600米之間,下潛深度過深的話會十分危險。因為即便在耐壓殼體技術方面不斷升級,但潛艇依然無法抵禦1000米以上深海帶來的強大水壓。下潛深度超過1000米,潛艇殼體就有被壓扁的危險。而與潛艇相比,鯨魚堪稱深潛高手,其中的抹香鯨甚至能潛入3000米深海捕食。科學家分析,鯨魚的這一本領,正是由其獨特的生理結構所決定的。

科學家曾經經過精密測算,海平面以下3000米深海的海水壓力甚至達到了300個大氣壓,在這樣的壓強下,即便是最堅固的潛艇殼體也將難以承受,被水壓完全壓扁。與此相比,鯨魚除了長期保持1小時以上的水下活動時間外,「潛水之王」抹香鯨甚至在深海中能夠憋氣遊動長達兩小時。能夠超越現代潛艇達到身體內部與海水外部的壓力平衡,其獨特的身體構造功不可沒。眾所周知,抹香鯨擁有碩大的頭部,其頭部甚至達到了整個身體大小的四分之一。由於擁有龐大堅固的頭骨保護,抹香鯨完全可以忽略深海壓力。與此同時,經過數百萬年的進化,抹香鯨等鯨魚已經進化成為了獨特的「全向承受壓力」身體結構。它們體內的水分、氣體已經和外部海水壓力趨於平衡,而為了適應長時間深海捕獵,抹香鯨的右鼻孔通道還自動形成了天然的「空氣貯藏室」,相當於額外多了一個肺,讓抹香鯨能夠擁有強大的呼吸系統,這種呼吸系統也能夠伴隨著下潛深度進行內外調節,保護髒體不受水壓損傷。

和抹香鯨天然的身體構造相比,為了對抗深海水壓,人類不得不在潛艇的殼體設計上大做文章。比如,曾經創作潛艇潛深記錄的前蘇聯海軍685型攻擊核潛艇「共青團員號」,就另闢蹊徑採用了特殊的鈦合金材料作為潛艇殼體,據俄羅斯媒體報導,前蘇聯海軍共耗費90億美元進行研發改進,最終實現了1300米的潛艇最深下潛記錄。即便如此,潛艇在下潛超過1000米深度後,就會隨時面臨被巨大水壓損傷甚至壓扁的危險。

首先來說,在耐壓殼體材料得到全面應用的今天,經過特殊技術處理的鈦合金潛艇殼體的極限承受水壓能力也僅在1500米左右,而普通合金鋼殼體下潛極限深度僅有600米左右。其次,從潛艇的造型結構來看,各國軍用潛艇依然是長線條橢圓形,存在受力不均勻的根本性弱點。因此,一些民用深海潛水器普遍會採用圓形結構,這樣可以受力均勻更耐壓, 下潛深度也會進一步提升。比如,我國自主研發的「海鬥」號無人潛水器就達到了10767米的下潛深度。最後,深海下潛對於潛艇殼體的焊接質量有著極高的要求,一旦殼體在焊接方面出現紕漏,其焊接處部分也將成為海水最薄弱的突破口,巨大水壓將從此撕開裂口,讓潛艇沉入深海。

近年來,美國海軍在潛艇殼體材料研究方面處於世界領先水準。特別是其規模龐大的核潛艇編隊,除了部分型號潛艇依然採用數十年前問世的HY-80特種鋼材之外,其新一代HY-130特種鋼材已經開始逐步應用,最新型號的鋼材甚至可以抵抗超過1000兆帕壓強。基於此,目前「海狼」級核潛艇的下潛深度已經全面趕上俄羅斯海軍最新型「亞森」級核潛艇,可以輕鬆達到600米下潛深度。與此同時,根據媒體報導,中國目前正在全力研發一款抗壓能力達到2000兆帕的「超級鋼材」,一旦最終定型並投入使用,中國潛艇的深海下潛能力將得到質的飛躍。(舍娃)

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