潜水艇工作的原理其实很简单。潜艇发明家从鱼那里得到了启发,发现鱼是靠体内的鱼鳔来控制沉浮的。鱼在水中的浮力是鱼的身体所排开的海水体积和海水比重的乘积,而海水比重是随着水压变化而变化的。大海越深,海水的压力就越大,比重也越大;为了适应这种变化,鱼鳔就起到调节鱼体比重的作用。鱼要上浮时,鱼鳔就膨胀,体积变大,鱼体比重相应变小,当鱼体比重小于海水比重时,鱼就浮出水面了。当鱼鳔压缩时,体积就小,鱼体比重相对增加,鱼体比重大于海水比重,鱼就下潜了。鱼体比重和海水比重相等时,鱼就停留在水中。
科学家们把鱼体上浮下潜的奥秘应用到潜艇的制造上来。要使舰船上浮下沉,关键就在控制浮力。人们把潜艇的壳体做成双层。外壳是非耐压壳体,里面是固壳,是用耐压钢材焊接而成。这两层壳体之间就是浮力舱,它好比是鱼体内的鳔。当浮力舱注水时,艇体重量增加,超过海水比重,潜艇就下沉了。浮力舱排水充气,艇体浮力增加,比重小于海水,潜艇就浮了上来。潜艇上的升降舵、推进器,就好象鱼的胸鳍和尾鳍,保持了潜艇在水中的各种状态。
潜艇上的浮力舱又叫压载舱,由许多舱室组成,以舱室注水多少来控制潜艇下潜的潜深度。如要速潜时,便打开所有浮力舱的阀门,往里同时注水,潜艇就很快地下沉了。
潜艇有装在艇首的水平舵和装在艇尾的艉水平舵。当潜艇下潜时,首舵向下倾,而艉舵则向上翘,这样艇首朝下,潜艇便下潜;潜艇上浮时,首舵向上翘,艉舵向下倾,这样艇首就朝上,潜艇便浮了上来。潜艇水平舵的原理,跟鱼体上的胸腹鳍和尾鳍道理是一样的。
常规潜艇的动力有两种。在水面航行时,靠柴油机作动力。当潜水艇在水下航行时,由于它跟水面的空气完全隔绝,这时的动力主要靠蓄电池来提供电动机的电源。所以潜艇上装有数百块电池,分成组,藏在底层舱里。当电池快要用完时,潜艇就得浮出水面,改用柴油机作动力,同时给电池充电,为下一次水下航行准备。由此,不难看出,因为受到电池电能的限制,常规潜艇一个最大的弱点就是不能长时间在水下航行。
9.3.3潜水艇的工作原理