具備尖端科技為一身的潛艇能在水下停留數(shù)月,艇內(nèi)氧氣從哪來?
世界各科技大國基本都擁有屬于自己特有的潛艇,潛艇無論是運用于國防還是海底探索都是一把不錯的利器。
由于各國的科技存在可比性,所以潛艇的功能更是有很大的出入,部分科技大國制造的潛艇更是擁有著極強海洋隱蔽性和長時間在海底航行。
那么高科技潛艇是如何做到能在水下停留數(shù)月的?
如此長的時間里它內(nèi)部的氧氣又從何來?接下來我們以臺風(fēng)級潛艇為例,該級別大型潛艇屬于目前世界上體型最大的潛艇。
該潛艇全長175米、寬23米、高11米,重量達(dá)到了48000噸。如此巨大的龐然大物如果把它從水里撈出來,豎立在陸地上和建筑對比,你就會發(fā)現(xiàn)它比一棟幾十層的高樓還要巍峨。
正是這樣一艘龐然大物,能夠帶著上百人在海底150~260米的深處待上百天甚至是更久。如此龐大的身軀就注定它的內(nèi)部空間十分巨大,可以獨立搭建健身房、洗手間、休息室、餐廳、物資倉庫和廚房等所有生活設(shè)施。為了讓一百多位船員在水下更舒適更長久地生活下去,潛艇上有兩種可以產(chǎn)生氧氣的方法。
第一種是“電解水制氧裝置”,該設(shè)備分為正極和負(fù)極兩個同等大小的水箱,只需把凈化過后的海水和電解液灌進去,通過電流正極就會把水轉(zhuǎn)化成氧氣,而負(fù)極則轉(zhuǎn)化為氫氣。電解后產(chǎn)生的這些氧氣和氫氣會在分離器中進行凈化和冷卻,然后氧氣會通過管道輸送到船體各個艙室。
該設(shè)備每小時可以為潛艇提供四千多升的氧氣量,而不需要的氫氣最后則會通過潛艇尾部釋放到艇外,釋放氫氣一般會在海面起風(fēng)掀起波浪時操作,平時會壓縮至鋼瓶內(nèi)。
第二種是制造氧氣的方法則是“固體燃料氧氣發(fā)生器”也被稱為氯酸鹽蠟燭。這是一種固體蠟燭(正二十二烷(C22H46)和正二十八烷(C28H58),主要成分是由氯酸鉀—KClO3、氯酸鈉—NaClO3、氯酸鎂—Mg(ClO3)2三種物質(zhì)組成,氯酸鹽蠟燭的化學(xué)式為2C22H46+67O2=44CO2+46H2O;2C28H58+85O2=56CO2+58H2O,縮寫MⅠClO3、MⅡ(ClO3)2),其次部分氯酸鹽蠟燭含有鐵粉和氯化鈉兩種化學(xué)物質(zhì),它在燃燒時因受熱就會釋放出大量氧氣。
這種設(shè)備不需要電力,并且體積很小,制氧量大,目前全世界潛艇幾乎廣泛使用該方法制作氧氣,該制氧方式也經(jīng)常用于太空飛船中,而電解水制氧一般屬于備用制氧設(shè)備。
臺風(fēng)級潛艇作為世界上最大的潛艇,它還擁有著核動力推進系統(tǒng),只需要帶一些鈾燃料就能在水下運行20~30年,如果不是因為潛艇需要物資補給和維護還真可以不用浮出水面。
如此強大的核反應(yīng)堆是如何提供動力的?潛艇尾部有一個小型核反應(yīng)堆容器(制造標(biāo)準(zhǔn)不同具體位置也會不同),它包含上萬個鈾燃料組件罐,每個罐體中都存放著被加工成小顆粒的鈾燃料。
當(dāng)中子擊中這些鈾燃料的原子核時,它就會產(chǎn)生裂變反應(yīng),分裂出二到三個中子,并釋放200兆電子伏的能量,而分裂的中子則會繼續(xù)轟擊其他鈾元素,在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)下使燃料管產(chǎn)生高熱量,然后通過加熱高壓水將熱量傳遞到蒸汽發(fā)生器內(nèi)。
在蒸汽發(fā)生器中,熱量會把水加熱至沸騰狀態(tài)變成蒸汽,而產(chǎn)生的蒸汽則通過管道進入渦輪機組推動渦輪機旋轉(zhuǎn),帶動巨大的渦輪箱,最后它的動力會通過傳動軸傳輸?shù)铰菪龢辛耍此坪唵蔚耐лd反應(yīng)堆卻藏著強大的科技,艇載反應(yīng)堆相比核能發(fā)電反應(yīng)堆研制更加困難。
臺風(fēng)級潛艇除了動力強大之外,它還能攜帶20枚洲際導(dǎo)彈,每枚導(dǎo)彈重量272~1000千克左右,爆炸當(dāng)量為120萬噸,單位爆炸當(dāng)量為4000~5000噸每千克,最遠(yuǎn)射程達(dá)到8000~12000公里。就是這樣一艘強大的核潛艇,很多臨海國家都希望自己能夠擁有兩艘來保衛(wèi)家園。