潛艇在大海中會不會翻?原因是什麼?

軍備解碼


不會側翻!首先說明一下,在惡劣海況下潛艇一般是不會在海面航行的(除非特殊情況),因此,惡劣海況對潛艇的挑戰並不大。防止潛艇傾覆

主要靠兩個方面:1)重心與浮心的相互關係;2)縱向“自由液麵”和載荷移動控制。


海面上航行的國產新型戰略核潛艇和攻擊型核潛艇

1)橫向穩定主要靠艇體“重心”與“浮心”設計:“重心”是指潛艇的重力中心,比較好理解;“浮心”是指浮體或潛體水下部分體積的形心,當浮體方位在發生偏轉時,其水下部分的體積雖保持不變,但其形狀卻發生變化,因而浮心的位置也相應地移動。重心與浮心如果不在同一垂直直線上,就會產生力矩,而重心與浮心間的力矩是潛艇及船舶橫向穩定性的關鍵因素。 船舶“浮心”與“重心”力矩的形成(潛艇也一樣) 而對於潛艇水下航行的穩定性,也同樣決定於浮心與重心之間的距離,即水下穩心高。浮心在重心之上,則穩心高為正值,潛艇可以自動恢復到原平衡位置,使潛艇處於穩性平衡狀態;浮心與重心重合,則穩心高為零,潛艇既無扶正力矩,也無使潛艇繼續傾斜的力矩,潛艇將停留在傾斜位置,使潛艇處於中性平衡狀態;浮心在重心之下,則穩心高為負值,扶正力矩與傾斜方向一致,起著傾覆作用,當外力作用消失後,潛艇將在此傾覆力矩作用下,繼續傾斜,使潛艇處於不穩定平衡狀態,直至傾覆。



船舶“穩心高”示意圖,潛艇也類似


“海上不倒翁”海巡06117,典型的正穩心高設計,可以“360度迴旋”!

2)縱向穩定性重要靠控制“艇內自由液麵”實現:影響潛艇縱向穩性的主要因素是,艇內“自由液麵”的流動和在縱向上移動載荷。壓載水艙內的水及燃油等“自由液麵”流動,可減弱潛艇縱向穩定性;而艇內縱向移動載荷(如密封艙進水、魚雷位置移動等)易使潛艇產生縱向不平衡力矩。

由於潛艇長寬比很大,水下縱向扶正能力差,產生的縱向不平衡力矩往往很大,使潛艇易出現大縱傾,一旦監控或操作不及時就會發生沉艇的風險。


美國“俄亥俄級”戰略核潛艇長170.7米、寬12.8米,長寬比超過13(目前主流水面艦艇長寬比在8-10左右)!

縱向穩定性不好控制 在水面艦艇設計中,縱向穩定性還可以利用艇艏或指揮圍塔上“升降舵”及尾部尾舵來增強;水面艦艇橫向穩定性還可以通過增設“減搖鰭”強化,而潛艇目前還沒有這種設計;


英國“機敏級”攻擊核潛艇艇艏有兩副巨大的升降舵

潛艇的穩定性是設計時需要考慮的關鍵因素,而且,在惡劣海況下也不會暴露在波濤洶湧的海面。


威吶解析


我們都知道,魚一般不會翻肚,一旦翻了白肚子,那基本就是要掛了。可憐的小魚。

潛艇作為深海中的大魚,當然也是一樣的。潛艇不會亂翻,對於一艘潛艇來說,保證不翻是最基本的標準。

第一、潛艇在設計時就已經考慮保持穩定了。

指揮、生活等較輕的艙室在上層,動力、推進、武器、蓄電池等重型艙室在下層,潛艇上輕下重,像不倒翁一樣穩定。

更重要的是,潛艇艇艏艇尾以及艇身兩側安裝有十幾個水櫃,控制潛艇的升降與平衡。各個水櫃通過增減水量,保持潛艇橫向和縱向平衡。

第二、潛艇如果在下潛狀態。

海面不管是大風大浪,還是波濤洶湧,都難以影響到水深10米以下

因為海浪是一種波,它是水平傳播的。水平方向波長很長,長的能達到600多米。但在縱向上波衰減很快。在深度等於半個波長的地方,波動就已經不到原來的5%,在深度等於一個波長的地方,波動只剩下原來的0.2%。所以深層的海水很平靜。

而現在潛艇一般都在200、300米深的水下航行,有些潛艇還能下潛到700、800米深。潛艇在海下不會受到風浪影響,自然也不會有翻船的危險。

第三、但如果潛艇在海面航行,遇到大風浪就會有傾覆的危險。

浪在潛艇左右舷75~105度時,稱為橫浪。橫浪反覆拍打左右船舷,會讓潛艇發生左右搖擺,稱為橫搖。潛艇的橫穩定性比縱穩定性差很多,所以橫搖會比較大。

橫搖的幅度,取決於潛艇自由搖擺週期和波浪週期的比例關係。

如果二者相近相等,發生共振,那橫搖會隨時間積累不斷加大,潛艇無法扶正,就會有翻船的危險。此時潛艇應立即改變航向,調整航速,從共振中擺脫出來,才能安全航行。

總之,潛艇只要不是在海面航行時遭遇大風浪,一般是不會有翻船的危險的。深海中的海中斷崖層才是潛艇最大的威脅之一,讓每一個人都不寒而慄。


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