在第二次世界大戰時期，由於雷達的出現，水面艦艇和飛機可以利用雷達在很遠的距離發現正在水面航行的潛艇，這就迫使潛艇必須要增強其隱蔽性。海水作為最好的天然遮蔽物，潛體開始逐漸由水面活動為主改為水下活動為主，即使是在夜間進行蓄電池充電，也開始不浮出水面。但是以當時潛艇的技術，潛艇在水下全功率航行，電力可能只能支撐一兩個小時，而低速航行也不過一兩天，這將大大制潛艇的戰力和活動半徑。這就迫使工程師們不得不尋求新的方法：一是發展具有不依賴空氣系統的動力裝置；二是發展能在水下進行換氣的裝置。在這種背景下，於是就出現了通氣管裝置，並逐步發展和完善。

早期的潛艇設計的非常適合在水面航行

潛艇通氣管的主要功能

常規動力潛艇因其蓄電池能量有限，一般白天在水下隱蔽航行一天之後（早期潛艇），晚上再在通氣管航行狀態下用柴油機邊航行邊充電。雖然現在採用AIP系統（不依賴空氣推進系統）的潛艇越來越普及，但是受限於AIP系統的功率，柴油機仍然是常規潛艇的主動力源。為此，通氣管裝置在夜間經常處於長時間持續工作狀態。對於採用核動力裝置的潛艇而言，則在艙室通風和應急採用柴油機（輔機）工作時也需要使用通氣管。因此，不難看出潛艇的通氣管裝置的主要功能是向柴油機及全艇通風系統提供新鮮空氣，以及向舷外排出柴油機的廢氣。

潛艇柴油機的進排氣系統原理

潛艇通氣管在工作時面臨的問題

當潛艇在通氣管航態時，柴油機開始工作，邊航行邊充電，此時通風系統就必須提供足夠的新鮮空氣以保證柴油機的正常工作。大氣中的新鮮空氣要進入處於水下狀態的潛艇，再進入柴油機，需要經歷一系列複雜的路徑和環節。作為進氣系統的第一道閘門也就是空氣的入口（進氣口），因隱蔽性的要求，不宜高出海面太多，一般都處於波浪表面以上的很近位置。但是當進氣口離波浪表面很近的時候，就很容易受到湧浪的影響。為此，潛艇的通氣管裝置必須滿足當進氣口與湧浪遭遇時，該進氣口應能迅速而有效的關閉，以保證海水不會隨空氣筒灌入艇內；當浪湧回落時，此進氣閥又能及時而順利的開啟，以保證通風系統正常工作，只有這樣才能避免可能出現的危險和不測。

為了防止暴露，潛艇的各升降裝置一般在近水面附近

浮閥的防止海水灌入原理

防止海水灌入艇內，以及能在浪湧回落時自動開啟，最簡單有效的方法就是在通氣管空氣入口處加裝浮閥。浮閥的作用是隻讓空氣進入空氣筒，而不讓海水進入空氣筒。如下圖，浮閥是由閥體、浮子、與浮子相連的閥盤，使浮子浮起的海水進入通道，以及新鮮空氣進入空氣筒的通道組成。當浪湧回落時，因浮閥位於位於水面上，此時浮子在自身的重力作用下，向下運動帶動浮子上的閥盤與閥座脫離（浮閥開啟），空氣經吸口吸入，經空氣通道進入浮閥下面的空氣筒，最後進入潛艇內部。當浪湧來時，海水經過海水進水通道進入浮閥內腔而把浮子抬起，浮子上浮頂起閥盤，於是閥盤向上與閥座密合（浮閥關閉），浮閥外的海水就不能進入空氣筒了。這樣，浮閥就起到了防止海水灌入的作用。

某型潛艇浮閥原理

關於空氣筒是如何防止被海水壓力壓壞？

當潛艇結束通氣管航態，繼續下潛時，因浮閥浸沒水中，海水經過海水進水通道進入浮閥內腔而把浮子抬起，便把閥關閉。但是隨著潛艇繼續下潛，處在耐壓殼體外的空氣筒會受到越來越大的海水壓力，當壓力達到一定時，空氣筒很容易損壞。為了使空氣筒不受深水壓力，應當使空氣筒和海水相通。其原理是在浮子下部開有小孔，當潛艇下潛至一定深度時浮子受壓後進水而逐漸失去其浮力，同時因浮閥上閥盤面積稍大於下閥盤面積，向下的水作用力大於向上的水作用力，促使浮閥再次打開，使海水灌入空氣筒中，保護空氣筒不被海水壓力壓壞。

當潛艇潛入水下，處於耐壓殼體外的空氣筒應充水保護

作者：小船人的夢想 2019年10月12號