为什么潜艇可以自由沉浮?
潜艇在水中能自由下潜、上浮,甚至悬停,这是借鉴了鱼儿的浮沉方法。鱼体内有一种叫鳔的器官,在肌肉的控制下能够收缩或膨胀。收缩时,鱼鳔的体积变小,其内气体被排出,水对鱼的浮力因此变小,鱼就沉入水中。膨胀时,鱼鳔的体积变大,空气进入鱼鳔,水对鱼的浮力因此增大,鱼就上浮了。
受此启发,人们给潜艇也安装了一个类似鳔的舱体,它就是潜艇两侧被称为主压载水舱的舱体。主压载水舱的功能就是通过注水、排水实现潜艇的下潜、上浮。下潜时,主压载水舱注水,空气被排出艇外,潜艇的自重增加,艇体下沉。上浮时,用高压气体把主压载水舱的水压出艇外,潜艇的自重减少,潜艇便可浮出水面。
为了更好地控制潜艇的状态,人们还为潜艇装上了补重水舱、快潜水舱等辅助压载水舱。比如,发射鱼雷或导弹以后,潜艇的重量会发生改变,这时就需要补重水舱来补偿已发射的鱼雷和导弹的重量。在紧急情况下需要急速下潜时,仅靠主压载水舱是不够的,还需要快潜水舱的帮忙,以加快潜艇的下潜速度。此外,大部分潜艇上还安装了水平舵,又叫升降舵,它们可以在潜艇运动时与水作用,从而产生力矩,让潜艇上仰或下俯,向上方或下方前进。
【科学家】西蒙·莱克
西蒙·莱克(1886—1945),美国发明家。他发明了第一艘双层壳体的潜艇,也是第一艘能在公海航行的潜艇“小阿尔戈英雄号”。该潜艇长11米,动力为22千瓦的汽油发动机,艇内的空气是通过一根浮管从水面吸入的。1898年,有人驾驶“小阿尔戈英雄号”从美国弗吉尼亚州的诺福克航行到纽约,航程约500千米。
【发散思维】有的潜艇身上有很多“小窗”是干什么用的?