陳永恩
兔哥回答！潛艇是水中兵器，我們知道，水的密度是空氣的約800倍，也就是說水的阻力大於空氣阻力，對於潛艇以及船舶來說這個密度阻力也就是浮力，船舶利用浮力航行，潛艇利用對浮力的調節而上浮下潛。根據阿基米德定律“一個物體排開水的重量就是就是這個物體的重量”，排水量越大所受到的浮力就越大，一個物體的重量小於海水的浮力時這個物體就上浮，重量大於海水浮力時這個物體就下沉，潛艇就是根據改變重量與浮力的比值這個原理，通過吸進海水增加重量來潛入水下，通過排出海水減輕重量來實現上浮，而當潛艇的重量與浮力相等時就會出於懸浮不動的狀態。而潛艇的前進則需要依靠螺旋槳或是其它的方式來實現。下面我們探討一下潛艇是怎麼做到的。
潛艇的上浮下潛：
前面說了潛艇通過調節海水的吸入與排出來控制自身重量，通過所承受的浮力大小來獲得下潛或上浮或在某一個深度利用海水懸浮。要獲得這樣的效果就必須在潛艇的結構上採取措施，這就是調節水艙，或者說水櫃。潛艇在艇體內部設置了很多的水櫃，有負責上浮下潛的主水櫃，也有負責對潛艇姿態進行平衡微調的水櫃，這些水櫃是潛艇上下運動的重要措施。下潛時潛艇打開進水閥門，使海水進入水櫃中，這樣潛艇的重量就大於自身所承受的海水浮力，潛艇就開始了下潛。潛艇的上浮下潛需要保持一個要求的水平面，所以潛艇通常都把水櫃設置在艏艉，為了增加下潛速度，潛艇的舯部也要設置水櫃。潛艇通過海水壓力錶來知道下潛的深度，當達所需要的深度時關閉進水閥就懸停在某一個深度了，然後可以通過調節小水櫃來調整潛艇的平衡，主要是水平平衡。潛艇上浮時把水櫃中的水排出，通常是高壓空氣壓力排出，這個壓力不需要很大，因為排出多少重量的水潛艇就會獲得多少的上浮力，潛艇就邊排水邊上浮了。
潛艇水下航行時如何控制平衡以及如何防止翻滾？
潛艇的上浮下潛前文講了，雖然我們說的簡單，其實結構設置以及操控還是很複雜的，有一套嚴格的操作規範。而潛艇在水下航行中的平衡也是一個重要的條件，畢竟潛艇是一個工作和生活的空間，倒了歪了的都不行，那麼，潛艇又是如何控制平衡的呢？（1）重心平衡：潛艇的結構設置都是腳重頭輕，下面是設備艙，例如，動力、蓄電池、壓載水櫃等等凡是重的東西都設置在潛艇的底部，上部則是人員工作和生活的艙室，這樣潛艇就等於是一個下面重上部輕的不倒翁，由於重心的作用，潛艇就不會出現傾斜現象，但潛艇的重心平衡只能保持左右不會發生傾斜，不能保證前後縱向水平。（2）利用調節水櫃調整平衡：潛艇上除了下潛上浮用的主水櫃，還有用來調整縱向平衡用的調節水櫃，潛艇在作戰中需要發射魚雷、導彈等武器，而現在的潛艇魚雷通常都在艏部，這些魚雷、彈道的重量不是一個小數值，如果不進行配平調節潛艇就會出現翹頭抬艉的現象，不利於潛艇的航行，也不利用人員的工作和生活，因此，潛艇會根據水平失衡的情況通過水櫃進行調平，使潛艇始終處於縱向水平面狀態。
潛艇如何控制翻滾情況的發生；
這個問題非常重要，潛艇在水下航行時，靠螺旋槳划水產生一個作用力與反作用力，潛艇就是利用反作用力前進，但螺旋槳划水時同樣會受到水的阻力，也就是水的作用力，這樣潛艇就會有一個反扭力，什麼是反扭力？就是水對潛艇的螺旋槳產生阻力力矩，潛艇在水中屬於懸浮狀態，沒有根基，就是在螺旋槳的轉動反扭力的作用下出現打滾現象。潛艇是如何克服反扭力的呢？過去通過安裝兩個螺旋槳，正反轉運動，這樣相互抵消反扭力。例如，魚雷通過採用正反轉共軸螺旋槳來克服反扭力，但問題是現在的潛艇都是一部螺旋槳，而且還是大直徑的7側葉槳，反扭力更大，又如何解決？這就是舵，潛艇的艉部都有很大的十字舵或者是X型舵，並且還有圍殼舵和艏部舵，這些舵除了用來調整航行方向，另外一個作用就是用來抵消反扭力的，否則只是調整方向沒必要搞這麼大的舵。這些舵就相當於潛艇的平衡翅膀，利用海水的壓力作用牢牢的抓住海水，抵消螺旋槳轉動時產生的反扭力作用，使潛艇始終保持一個平衡狀態，不會發生翻滾現象。
兔哥42928
平衡和穩定。
現代潛艇被設計成在完全控制下快速潛水或浮出水面。它必須能夠在水面上前進，並以所需的速度潛入所需的深度。為了做到這一點，潛艇必須保持前後平衡和橫向穩定性。排水系統的主要功能是通過控制用於此目的的各種水箱中的水量和水量分配來保持這種前後平衡。
在對配平和排水系統進行功能描述之前，讓我們考慮影響潛艇平衡和穩定性的因素。潛艇的平衡和穩定性是通過應用浮力原理和槓桿定律來維持的。
浮力。
浮力是使物體漂浮在水中或任何其他液體中的力。當物體浸入液體中時，液體從各個方向對物體的外表面施加壓力。物體浸入液體越深，對其表面施加的壓力就越大。此外，液體對物體下表面施加的向上壓力大於向下壓力頂著它的壓力。如果進入的物體比它排出的液體重，那麼它被稱為負浮力。這種物體下沉。如果物體的重量比它排出的液體輕，那麼這個物體就被稱為正浮力。這樣的物體漂浮著，或者如果它被推到液體表面之下，它就會上升。當物體和它排出的液體重量相同時，物體就被稱為中和浮力。如果這種物體被淹沒，除非受到外力的作用，否則它將保持淹沒狀態。
前後平衡。
剛剛描述的正浮力、中性浮力和負浮力的條件適用於潛艇作業。然而，這些浮力條件必須始終根據槓桿定律或船重心兩側的力的平衡來考慮。這被稱為前後平衡。當潛艇在水面上，或者當它到達期望的深度時，第一個目標是達到完美，或者接近完美，整齊也就是力的平衡。船隻的調整是通過以下方式完成的變化、或調節可變壓載艙中的水量。這整齊系統是進行這種調整的手段。頂著它的壓力。如果浸入的物體比它排出的液體重，那麼它被稱為負浮力。這種物體下沉。如果物體的重量比它排出的液體輕，那麼這個物體就被稱為正浮力。這樣的物體漂浮著，或者如果它被推到液體表面之下，它就會上升。當物體和它排出的液體重量相同時，物體就被稱為中和浮力。如果這種物體被淹沒，除非受到外力的作用，否則它將保持淹沒狀態。
功能。
在接下來的幾段中，我們假設潛艇在水面上進行潛水修整。潛艇的設計使得當主壓載艙空了時，它具有正浮力，可以在水面上巡航。當主壓載艙被淹沒時，正浮力被破壞，並且存在中性浮力狀態。這使得潛艇能夠在水下任意深度巡航。當然，潛水、浮出水面和巡航潛入水中是通過船頭和船尾飛機以及方向舵和速度調節來進一步控制的。
然而，配平已經被如此仔細地調整，以至於通過淹沒主壓載艙並向特殊壓載艙添加所需的水量，潛艇可以以期望的速度潛入水中。 在實際操作中，前段中假設的前後平衡狀態是通過使用配平系統獲得的。配平系統由配平泵、配平歧管和通向可變壓載艙的連接管道組成。裝飾系統允許額外的水壓載至可變壓載艙以補償重量損失，移除壓載水以減輕過度重量，並將壓載水分配至適當的艙以補償潛艇上重量的不均勻分配。
例如，如果船的前端裝載了額外的存儲，則根據補償片，以補償這個額外的重量。船中部的1號和2號輔助壓載艙通常用於補償總重量的變化，因此必須根據需要將壓載水裝入這些艙或排放到船外。
由於輔助艙在耐壓船體外部形成一個U形，並且在龍骨處是分開的，因此，如果添加了大量的壓載水，則必須在左舷和右舷同時添加壓載水，以防止出現傾斜。同樣，在保持前後平衡時，配平系統用於調節這種平衡的分佈壓載水，以保持橫向穩定性。左舷或右舷的油箱可以單獨用來校正船的傾斜。
安全箱和負箱可用作額外的可變壓載箱，因為它們可通過配平歧管被淹沒和泵送。 此外，配平系統可用於向前和向後淹沒和泵送魚雷(WRT)水箱。
備用微調泵。
由於配平系統功能的重要性，有必要提供備用配平泵，以確保配平泵出現故障時系統的運行。該備用設備是通過將排水系統的排水泵與修剪系統的修剪歧管交叉連接而提供的。因此，每個泵作為另一個泵的備用泵，確保兩個系統的運行。
排水系統的主要功能是泵出積聚在井、艙底汙水坑和提升閥排水槽中的自由水。這些水從排水管、溢流管、壓蓋洩漏和冷凝進入船舶，必須清除，因為它可能會干擾船舶的運行。
這排水系統主要由泵和向前延伸的管道組成在船的各個部分之後。許多單獨控制的分支吸入管線延伸至艙底汙水坑和井。排水系統通過裝飾歧管與裝飾系統互連。這使得修剪系統能夠通過排水泵運行，並且在必要時排水系統能夠通過修剪泵運行。
軍機處留級生
相對於傳統船舶，潛艇的模樣很奇特。它呈水滴流線造型，像一個圓滾滾的大雪茄，讓人覺得很難在水中穩定，總擔心它翻轉傾覆。
這種擔心當然是多餘的，實際上不論水上水下，潛艇都有保持平衡的多種絕招。
絕招一、三顆心的完美配合。
船舶在海上航行，浮性、穩性、抗沉性、快速性、操縱性、耐波性是幾個重要指標。
浮性是船舶在一定重量的裝載下，在水面漂浮保持平衡位置的能力；而穩性是船舶受外力影響傾斜，當外力消失後自動回覆原平衡位置的能力，又分橫穩性、縱穩性兩種。
船舶體型很長，所以縱穩性一般都沒問題，重點研究橫穩性就行了。船舶傾角小於10度~15度，且上甲板邊緣開始進水前的穩性叫小傾角穩性，又稱初穩性。
為提高橫穩性，船舶揣著好幾顆心：重心、浮心、穩心、漂心。這幾顆心的相互關係，決定了船舶安全，從設計之初就要做好計算。
船舶左右橫搖時排水體積不變，但排水形狀不斷變化，導致浮力作用點浮心發生移動。不同角度下的浮力指向同一個中心，稱之為穩心。穩心與重心的關係，就是船舶穩性的重點，它們之間的距離，叫初穩性高度。
重心低、穩心高時，船舶橫搖浮心移向一邊與重力形成一對力偶，產生復原力矩將船舶扶正。初穩性高度越大，船舶扶正力矩越大，回覆原平衡位置的能力越強.
若船舶超載或其他原因，導致重心迅速提高超過穩心時，船舶橫搖就沒有復原力矩了，此時就很容易傾覆，所以超載是航行安全的大敵。
在水面航行的潛艇也一樣，其本質是一艘密封良好的船，也遵循這個規律，隨海浪左右橫搖，復原力矩令其自動扶正。
當潛艇下潛時，穩心高度逐漸降低。艏、艉組壓載水艙注滿水時，潛艇處於半潛航行狀態，此時穩心高度很低，復原力矩很小，稍有不慎就會傾覆，是最危險的時刻之一。
當潛艇潛入水下，情況與水面有所不同。因為水線面消失了，所以浮心與穩心重合，初穩性高度變成浮心與重心的距離。
隨著壓載水艙注水，潛艇重心不斷降低；入水體積增大，潛艇浮心也不斷升高，最後變成浮心在上、重心在下的情況。此時浮力與重力形成新復原力矩，將潛艇扶正。
潛艇在水面縱傾幅度很小，基本不用考慮。但在水下時，縱傾幅度變大，受很小的影響也能讓潛艇縱傾發生很大變化。比如某些潛艇上，一個人從艇艏走到艇尾，都能讓潛艇發生1度左右的縱傾。
絕招二、均衡水艙。
為了控制縱傾，潛艇除了艏、舯、艉三組十幾個主壓載水艙外，還有專門的縱傾均衡水艙和均衡水艙。
通過水泵、中壓氣和管路在各艙間移注水，調整各水艙水量就能讓潛艇保持平衡。
絕招三、艏艉水平舵、方向舵、指揮台圍殼。
它們也是控制平衡的重要工具。潛艇在水下航行時，水平舵面產生升力，就像飛機翅膀在空氣中產生升力一樣。通過精確調整舵面角度，就能精確調控潛艇平衡。
而潛艇方向舵，不但能控制方向，也能輔助調整潛艇左右平衡，性價比還很高。
另外，高大的指揮台圍殼像魚鰭一樣，起到垂直舵的作用。潛艇水下高速轉彎時離心力很大，搞不好會側傾翻滾。高大的圍殼能對抗側傾，提高適航性，在潛艇水下平衡中起到重要作用。
綜上，這三大絕招結合在一起，就能克服各種橫搖縱搖、橫傾縱傾問題，也解決了單螺旋槳旋轉時產生的扭矩問題，讓潛艇在水下又快又穩的航行，實在了不起！
和風漫談
潛艇在建造時就已經在底部安放了許多壓載鐵，設備的安裝也在中線以下為多，使潛艇的重心很低，就像不倒翁原理。為了防止受海湧的外力使潛艇橫傾太大， 更好的控制潛艇的姿態，潛艇設有輔助壓載水艙，包括浮力調整水艙、縱傾平衡水艙、補重水艙和快潛水艙。可以快速的調節潛艇兩側的水艙裡的水來糾正潛艇姿態。
現代潛艇還有的在尾部兩側加裝了與水平舵成45度角的平衡板，也可以起到防搖擺作用，必要時也可以用舵來調整潛艇姿態，但比較少用。
