03.03 潛艇“一怕掉深,二怕進水,三怕起火”,具體指的是什麼?

1130艦炮


掉深

潛艇在水下航行的基本原理就是浮力等於自身重力。其中,浮力等於常數乘海水密度乘潛艇體積。在航行過程中,如果海水密度突然變小,而常數和潛艇體積又是固定的,那麼受到的浮力就變小了。潛艇此時又沒法及時把艇內的水排掉,重力不變。那麼就會出現重力大於浮力的情況,潛艇就會快速下沉,也就是掉深。如果掉深過快,潛艇反應不及,那麼很有可能超過潛艇極限潛深,耐壓殼破裂,艇毀人亡。


進水

這個就好理解了,潛艇的耐壓殼破了,海水湧入。耐壓殼破裂的原因有可能是被地方擊中,也有可能是觸礁,也有可能是前文說的掉深導致。潛艇進水後會迅速啟動損管程序,根據破損程度和進水速度制定搶救辦法。但是,一旦情況很嚴重,潛艇救不回來,可能就要棄艇了。而如果潛艇還在幾十米深的海底,那就更麻煩,因為海水的高壓會把人直接壓死。


起火

那就是潛艇內部著火了,這是相當危險的情況。潛艇內部空間有限,氧氣更有限。一旦火災太大,艇內氧氣會迅速消耗殆盡,人員全部窒息而死。某種程度上,起火比進水還嚴重。


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核潛艇因具有極高的隱蔽性,強大的殺傷力,被譽為遠洋隱形殺手。但是這樣的超級武器,面對海水變化,也是能躲就躲著。稍不注意遇到海水躍層就會變成深海斷崖,無論多強大的潛艇到了它面前,也只有瞬間解體的份,即使是美核潛艇也不例外。這不,美4000噸核潛艇瞬間變成廢鐵,129名士兵當場喪命,22枚導彈長眠海底。

不愧是被稱作潛艇殺手的深海斷崖,前一秒是盟友,下一秒就是敵人,眾多核潛艇也是苦不堪言。本來吧,大多數情況下,越往下海水密度較大,潛艇可以尋找溫度和鹽度密度突然發生變化的區域,也就是海水躍層。隱藏自身行蹤,躲避水面艦艇聲吶的搜索。但是有一種少數情況,是下方海水密度較小,這就是深海斷崖,穿越溫度和鹽度躍層的潛艇會由於重量大於浮力而迅速下沉,一旦超過了安全潛深,潛艇就會被巨大的壓力壓癟,再先進的潛艇也無能為力。

美國那艘“長尾鯊”號核潛艇就是這樣,在一次下潛試驗中倒黴的遇到了深海斷崖,作為當時美國最先進的核潛艇,服役還不到兩年就被海水擠壓成了一堆廢鐵。無獨有偶,這樣的事故從二戰後,各國海軍就頻繁遇難。以色列海軍在一次取貨途中,就遭遇了同樣的事,一艘“達喀爾”的潛艇命喪地中海,後經過30年的尋找,一次偶然中在3000米的深海找到了它的殘骸。

但是同樣是遭遇潛艇殺手,我國海軍卻創造奇蹟死裡逃生。遭遇險情的第六分鐘,372號潛艇的艇殼就已經被擠壓到變形。第八分鐘潛艇總下沉就達到了300米左右,而最大安全深度也就是300米。千鈞一髮之際,我國海軍的臨危不亂,第一時間關停主電機,避免進水導致全艇短路;迅速封閉艙室,避免進水波及其它艙室;迅速關閉30多個閥門、堵漏,將進水控制到最少。最終372潛艇化險為夷,致敬中國海軍!


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這道理很容易理解。

掉深的問題放一下,先談進水和起火問題。

任何艦船進水都是嚴重問題,因為船是在水上航行的,進水將引起浮力變化,可能導致下沉。而潛艇靠艇重與浮力相等保持平衡,一旦進水艇重急劇增大,浮力不足以托住艇身,於是迅速下沉。由於潛艇是在水中航行,上下都是水,不像水面艦艇好歹可以浮在水面撐一會,當然特別危險。

火災在任何情況都很危險,而在潛艇尤其嚴重,因為潛艇是一個密封空間,火災會迅速消耗有限的氧氣,並且因為艇上各種有機材料燃燒,產生大量有毒氣體,極易造成人員窒息。2003年中國海軍361潛艇事故就可能是突然氧氣大量消耗造成全體人員窒息,釀成慘劇。

那麼掉深又危險在哪裡呢?初中物理課本告訴我們,液體壓強是隨深度增大的,潛艇在深藏水中,靠自身結構承受壓強,如果突然掉深,外殼就可能承受不住,當然很危險。

那為什麼會出現掉深呢?這就與海水密度變化有關,大海不是一鍋密度相等的鹽水,正常情況是密度小的海水在上層,密度大的在下層,但是也有相反的情況,即所謂“海中斷崖”。潛艇誤入這種區域就會造成浮力驟減,艇身快速下沉。這裡不光是承受壓強變化,還有艇身驟然失去平衡,自身結構強度能否抵抗的問題,潛艇雖是鋼鐵結構,但在深海中其實相當脆弱,經不起太大姿態變化,甚至可能直接折斷,當然極其危險。

為什麼掉深比進水起火更危險呢?因為進水起火都是造成問題都是可預見的,平時官兵也有訓練過,知道應該怎麼處理。而海中斷崖完全是突然發生不可預測的,一切都需要臨機處置,稍有不慎就是艇毀人亡。


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1.潛艇掉深,這裡李曉偉為你分析,假設潛艇排水量為1000噸,深度100米的淡水中航行,正常駛入大海之後,由於潛艇排水體積不變,而潛艇所處區域,水的密度變高,那麼這時候潛艇,還是排開1000立方米的水,由於水的密度增大,潛艇的浮力由1000噸增加,這個時候的潛艇不進行操作,就會由平衡狀態轉入上浮狀態,因為1000噸的海水是重於淡水的,所以潛艇浮力增加,這個時候,潛艇需要往水櫃注水,保持100米潛深。

潛艇做完這些操作之後,浮力與重力又保持平衡,但是這次的浮力是大於1000噸的,那麼接下來潛艇又進入淡水區,由於還是排水量還是1000方,所以浮力減小到1000噸左右。這個時候的潛艇,由平衡狀態轉入“下潛”狀態(掉深),因為之前潛艇,為了保持平衡,水櫃注水了所以自身重量增加,導致浮力小於重力,這時候需要用高壓氣,把水櫃的水吹出來,否則就掉深。

2.潛艇失火,其實潛艇失火主要是電池,電池無論是鉛酸的,還是鋰離子電池,都有失火的問題,而常規潛艇在水下,是依靠蓄電池提供電力推進,所以攜帶大量的電池,電池不免存在短路的問題,不能百分百避免。

3.潛艇進水,潛艇內部壓力和大氣壓一樣,潛艇所在的深海比大氣壓大很多,所以潛艇哪怕破一個針眼,都會導致向高壓水槍向艇內噴水一樣,並且連帶有,導致短路的問題(海水導電),還有潛艇進水自身重量增加,這樣導致的浮力不平衡問題。



李曉偉


潛艇有著世界上最艱苦的崗位,也有著全世界最惡劣的工作環境。潛艇兵都有三怕,就是“掉深”“進水”和“起火”。這三種情況,如果處置不恰當,極其容易造成相當嚴重的後果。

“掉深”,是潛艇兵最怕的事情。是指潛艇突然從高密度海區進入低密度海區,產生較大負浮力導致潛艇“掉下海底”,而這個“掉”的速度也極快。由於常規潛艇的最大潛深一般不超過300米,如果不能及時解除產生的負浮力,極有可能導致潛艇的耐壓艇殼被水壓壓破,從而導致嚴重的事故。

“進水”,便是艇內進水。大多是由於耐壓艇殼破裂而形成裂縫,海水受壓強的作用湧入艇內,造成艇內重力增大的情況。艇內管道眾多而溫度較艇外海水高,在進水時往往會形成水霧,對於損管來說這是極妨礙視線的情況。但又必須迅速找到進水口,因此需要訓練有素的損管才能迅速維修。

“起火”,則是火災。潛艇內部空間極其狹小,管路複雜。一旦發生火災,經常會導致電子設備出現故障,影響潛艇的正常工作。再者,艇內本就不充足的氧氣遭到燃燒的迅速消耗,更是容易令艇員窒息,甚至死亡。火災產生的煙霧顆粒會在狹小的空間裡迅速擴展,火災撲滅也難以進行。

這三種事故無論是哪一種,可能產生的後果都是極其嚴重的。各國海軍的潛艇部隊,幾乎都為這些而付出過慘重的代價。


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這其實就是人們常說的潛艇“三怕”,是人們根據潛艇所處水下環境及作戰方式而總結出來的一些對潛艇存在較大威脅的特殊情況,分別是“一怕掉深,二怕進水,三怕起火”。

圖注:國產372潛艇曾遭遇水下“掉深”,後來成功自救,安然無事


我們先來看看什麼是潛艇的“掉深”。潛艇“掉深”是指潛艇在水下定深航行時,突然從海水高密度區域駛入低密度區域,浮力頓減,在短時間內僅依靠車力和舵力難以消除負浮力,使潛艇如同疾駛的汽車在負浮力作用下快速掉下懸崖,專業上稱之為“掉深”。“掉深”是潛艇水下航行最危險的狀況之一,產生潛艇“掉深”的原因,主要與海水溫度、鹽度、密度和聲速迅速降低有關。潛艇在水下航行中,如突遭“掉深”,會立即失去浮力,急劇掉向海底,大多數常規潛艇的有效潛深為300米,潛艇不受控制的掉到安全潛深以下時,會被巨大的海水壓力破壞,造成失事。

再來看看什麼是潛艇“進水”。潛艇“進水”是指潛艇艙室內意外破損進水,出現損失浮力,升降舵和高壓氣失事排水系統使用不及時,就可能使潛艇快速形成負浮力差、力矩差及下潛慣性,進而使潛艇掉入極限深度,造成艇毀人亡的事故發生。

最後再來看看潛艇“失火”。所謂潛艇“失火”是指潛艇艙室內發生火災,輕則損壞電器設備,影響潛艇正常工作,重則火勢蔓延難以撲滅,艇員窒息而死,甚至發生爆炸,造成艇毀人亡。潛艇發生火災的原因主要是潛艇電器設備老化、艙室溼度大、電器設備絕緣降低,極易發生短路造成火災。


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圖為潛艇掉深示意圖


所謂潛艇的三怕就是軍隊在使用潛艇的過程中,總結出的三類對潛艇安全威脅比較大的事故。首先一怕掉深指的是潛艇在水下行駛時遇到的一種情況,大洋中的海水密度並不是一致的,潛艇在行駛時很可能從高密度海水中忽然進入低密度海水,此時海水浮力驟減,“變沉”了的潛艇就會忽然下墜,這種情況就叫做“掉深”。


因為掉深後的潛艇深度會迅速下降,外殼承受的壓力就會迅速增大,像一般潛艇的潛深只有幾百米,承受過大壓力後潛艇就會破裂沉沒,所以這種情況對潛艇威脅很大。因此中國372潛艇在遭遇水下“掉深”後憑藉自救安然無恙,能被國內記集體一等功。

圖為潛艇駕駛室內部


其次的二怕進水指的是由於一些意外情況,艇內湧入海水,此時因為深海壓強大,海水會不停進入潛艇,而且因為艇內溫度比海水高,很容易形成水霧,很影響之後的損管作業。潛艇中管道眾多,空間狹小且佈滿設備,如果損管不能快速堵住這個缺口,一方面海水會損壞各種設備,另一方面海水不斷地湧入就會減少了浮力,變沉的潛艇就會沉沒。

圖為中國潛艇進行失火演習


最後的三怕起火也就是艇內起火,和平時期潛艇起火的原因主要是潛艇電器設備老化、此時艙室溼度大、再加上電器設備絕緣降低,就容易發生短路造成火災。潛艇中火勢較小時可以用衣物、毯子等物體覆蓋撲滅,較大時則用蒸餾水、淡水或空氣泡沫撲滅,水上狀態時還可以用化學泡沫與二氧化碳滅火,實在不行就封艙滅火,因為潛艇多數火災起因是電器,所以禁用海水滅火防止走電。火災對潛艇一方面會損害各種設備,另一方面會消耗氧氣,很容易造成窒息死亡,對潛艇威脅也很大。


這就是潛艇三怕的具體情況,希望對大家有所幫助。


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