鲸鱼潜入万米深都没事,为什么钢铁打造的潜艇在水下容易被压扁?

发布时间:2022-02-21 / 作者:清心寡欲


钢铁洪流竟然比不过血肉之躯?

在某些环境里,还真是如此。

截止现在,军用潜艇最大深潜记录为1250米,由前苏联685攻击核潜艇“共青团员”号创造,而柯氏喙鲸的最大下潜深度为2992米,要知道下潜深度越深,所需要承受的压强就越大,就连坚固无比的潜艇,瞬息之间都能被挤爆,何况是血肉之躯?

然而自然界就是这么神秘,下面就一起来看看二者之间的差异吧。

潜艇为什么在水下2000米很容易被压扁,而深潜器却能下潜万米?

人类下潜的世界纪录为139米,由吉翁·奈瑞创造,这个数据在潜艇面前不值一提。

通常情况下,潜艇的下潜深度主要集中在水下200~600米,但这并不是各国潜艇的最大下潜记录,在二战前,德国VII型潜艇为水下230米,美国白鱼级潜艇为水下120米,日本伊四十型潜艇为水下100米。

二战后,苏联在潜艇下潜深度方面做足了功课,苏联633型潜艇下潜深度为300米,苏联阿库拉I型核潜艇为480米,苏联阿库拉II/III型潜艇为600米。

而之前说的苏联海军685型攻击核潜艇"共青团员号",就创造了下潜深度为1250米的世界纪录,那么有人就问了,前苏联的记录是1250米,在科技蓬勃发展的如今,潜艇下潜2000米、3000米应当不成问题才对,毕竟深潜器都能潜入万米海底。

初步一看,逻辑好像没什么问题,但细看之下,差异十分巨大,先讲军事潜艇,再讲科研深潜器。

潜艇为什么越深入水下,越容易被压扁?

五个字,技术不达标。

首先是造型问题,军事潜艇的造型是长线条椭圆形,并非圆形,这就存在受力不均匀的缺陷,而潜艇内部还存在大量中空区域,毕竟战争机器,里面肯定需要留有士兵、武器弹药、设备等空间。

当潜艇在水下600米以上的区域执行任务时,外层的普通合金钢壳体足以承受水下巨大的压强,但潜艇越深入水下,所需承受的压强就越大,而当下,普通合金钢壳体的承受能力,就在水下600米左右,简而言之,再往下潜艇就顶不住水压了,结果就是被压扁。

此外,深海下潜对焊接技术要求特别高,一旦潜艇壳体在焊接方面有一点点纰漏,在下潜过程中,四周恐怖的水压就能从焊接薄弱处突破,最后这艘潜艇连带着里面的所有人都将沉入海底。

1962年,长尾鲨号在下潜快到水下600米时,就因为焊接质量出现差错,导致水下600米的高压直接把长尾鲨号压成了碎片,内部129人全部遇难,无一幸免。

那为什么前苏联685型攻击核潜艇能下潜至水下1250米呢?

这是因为苏联685型核潜艇是专门打造的,壳体采用钛合金技术,造价十分昂贵,可能造一艘钛合金核潜艇的费用,足以造10艘普通合金钢壳体核潜艇,而且钛合金潜艇极限承受水压能力也就1500米左右。

最重要的是,潜艇在水下200~600米,就足以很好的执行任务,没必要下潜至水下1000米或2000米,也就是说,潜艇根本没这需求,自然也没必要去搞什么钛合金壳体技术。

深潜器为什么能潜入万米深渊?

我国自主研发的奋斗者号深潜器,就下潜到了马里亚纳海沟10909米的位置,刷新记录,震惊世界。

为什么深潜器能下潜这么深?

主要原因就是深潜器采用钛合金技术,这种金属材料具备优越的耐压性、耐腐蚀性及诸多优点,而且深潜器还采用多层级逐级增压的特殊结构设计,尽量让内外压强平衡或缩减二者之间的差距,耐压程度远超军用钛合金潜艇。

此外,钛合金的焊接是个技术难题,其中氩弧焊和电子束焊对老师傅要求特别高,这就需要国家科研人才实力雄厚,而且钛合金的切割加工会大幅度增加成本,据传上世纪70年代,苏联钛合金核潜艇共青团员号,其造价就高达600亿美元!

而我国奋斗者号深潜器,采用的是新型钛合金材料Ti62A,在强度、韧性等指标上,比原先的Ti64材料要超出不少。

这就是为什么强国可以造出深潜器,且能潜入万水下米的原因,毕竟钛合金深潜器的背后,涉及到技术人才、经济实力等一系列方面,一般国家还真搞不出来。

鲸鱼潜入深海为什么没被压扁?

品种不同,鲸鱼的下潜深度也存在差异,小型齿鲸下潜深度在100~300米,长须鲸在300~500米,目前人类发现潜水最深的哺乳动物是柯氏喙鲸,深度高达2992米,仅凭血肉之躯,竟然能抵御如此恐怖的水压,实在令人叹为观止。

1.鲸鱼身体结构“松软”

长期生活在水下的鲸鱼,也进化出了一系列应对深海水压的方法,它们的表皮有一层薄膜,里面可以充满海水,对抵消水压有一定作用。

此外,鲸鱼的构造十分特别,就拿抹香鲸来说,它们的肋骨、胸骨、脊椎骨连接处十分松软,整体肌肉组织也很柔软,不会出现水压把骨头压断的情况,而且鲸鱼在进入深水前,会吞入大量海水,抗压作用十分明显。

2.鲸鱼的肺能“变形”

鲸鱼是用肺呼吸的,而肺中存在空气,理论上来讲,当鲸鱼潜入2000米,因内部存在空气,所以内外有压差,但鲸鱼的肺却十分奇特,鲸鱼下潜的越深,它的肺就越“小”,因为其具备“收缩”功能。

当鲸鱼的肺部收缩到一定程度后,体内的柔软的肌肉跟骨骼就会将肺部保护起来。

3.鲸鱼具备强大的储氧能力

哺乳动物的体内存在两种跟氧气紧密相关的物质,那就是血红蛋白和肌红蛋白。

血液中的血红蛋白可以将氧气输送给各大组织,而肌红蛋白则可以储存氧气,当身体有需要时再拿出来用,所以人类闭气也不会立即死亡。

鲸鱼体内的血红蛋白浓度很高,对氧气的有效利用率高达90%,而人类每次呼吸氧气的效率仅有25%左右。

除了高浓度血红蛋白以外,鲸鱼体内的肌红蛋白也很特殊,它们的表面电荷要远超人类,这就导致鲸鱼体内肌动蛋白互相排斥,可以理解成均匀分布的意思,这就导致鲸鱼能在体内储存海量氧气,即便鲸鱼在深海也不用担心氧气问题,这也是鲸鱼能潜入深海的因素之一,否则体内存在大量气体,外部压强会不断冲击鲸鱼肉体。

同样水下2000米,为什么鲸鱼的血肉之躯能做到,而金属壳体的潜艇却做不到,通俗易懂的说,前者类似于“实心”,后者类似于“空心”,把一个实心铁球,跟一个空心铁球都丢到海里,孰强孰弱,一目了然。

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