具备尖端科技为一身的潜艇能在水下停留数月,艇内氧气从哪来?
世界各科技大国基本都拥有属于自己特有的潜艇,潜艇无论是运用于国防还是海底探索都是一把不错的利器。
由于各国的科技存在可比性,所以潜艇的功能更是有很大的出入,部分科技大国制造的潜艇更是拥有着极强海洋隐蔽性和长时间在海底航行。
那么高科技潜艇是如何做到能在水下停留数月的?
如此长的时间里它内部的氧气又从何来?接下来我们以台风级潜艇为例,该级别大型潜艇属于目前世界上体型最大的潜艇。
该潜艇全长175米、宽23米、高11米,重量达到了48000吨。如此巨大的庞然大物如果把它从水里捞出来,竖立在陆地上和建筑对比,你就会发现它比一栋几十层的高楼还要巍峨。
正是这样一艘庞然大物,能够带着上百人在海底150~260米的深处待上百天甚至是更久。如此庞大的身躯就注定它的内部空间十分巨大,可以独立搭建健身房、洗手间、休息室、餐厅、物资仓库和厨房等所有生活设施。为了让一百多位船员在水下更舒适更长久地生活下去,潜艇上有两种可以产生氧气的方法。
第一种是“电解水制氧装置”,该设备分为正极和负极两个同等大小的水箱,只需把净化过后的海水和电解液灌进去,通过电流正极就会把水转化成氧气,而负极则转化为氢气。电解后产生的这些氧气和氢气会在分离器中进行净化和冷却,然后氧气会通过管道输送到船体各个舱室。
该设备每小时可以为潜艇提供四千多升的氧气量,而不需要的氢气最后则会通过潜艇尾部释放到艇外,释放氢气一般会在海面起风掀起波浪时操作,平时会压缩至钢瓶内。
第二种是制造氧气的方法则是“固体燃料氧气发生器”也被称为氯酸盐蜡烛。这是一种固体蜡烛(正二十二烷(C22H46)和正二十八烷(C28H58),主要成分是由氯酸钾—KClO3、氯酸钠—NaClO3、氯酸镁—Mg(ClO3)2三种物质组成,氯酸盐蜡烛的化学式为2C22H46+67O2=44CO2+46H2O;2C28H58+85O2=56CO2+58H2O,缩写MⅠClO3、MⅡ(ClO3)2),其次部分氯酸盐蜡烛含有铁粉和氯化钠两种化学物质,它在燃烧时因受热就会释放出大量氧气。
这种设备不需要电力,并且体积很小,制氧量大,目前全世界潜艇几乎广泛使用该方法制作氧气,该制氧方式也经常用于太空飞船中,而电解水制氧一般属于备用制氧设备。
台风级潜艇作为世界上最大的潜艇,它还拥有着核动力推进系统,只需要带一些铀燃料就能在水下运行20~30年,如果不是因为潜艇需要物资补给和维护还真可以不用浮出水面。
如此强大的核反应堆是如何提供动力的?潜艇尾部有一个小型核反应堆容器(制造标准不同具体位置也会不同),它包含上万个铀燃料组件罐,每个罐体中都存放着被加工成小颗粒的铀燃料。
当中子击中这些铀燃料的原子核时,它就会产生裂变反应,分裂出二到三个中子,并释放200兆电子伏的能量,而分裂的中子则会继续轰击其他铀元素,在链式反应下使燃料管产生高热量,然后通过加热高压水将热量传递到蒸汽发生器内。
在蒸汽发生器中,热量会把水加热至沸腾状态变成蒸汽,而产生的蒸汽则通过管道进入涡轮机组推动涡轮机旋转,带动巨大的涡轮箱,最后它的动力会通过传动轴传输到螺旋桨中了,看似简单的艇载反应堆却藏着强大的科技,艇载反应堆相比核能发电反应堆研制更加困难。
台风级潜艇除了动力强大之外,它还能携带20枚洲际导弹,每枚导弹重量272~1000千克左右,爆炸当量为120万吨,单位爆炸当量为4000~5000吨每千克,最远射程达到8000~12000公里。就是这样一艘强大的核潜艇,很多临海国家都希望自己能够拥有两艘来保卫家园。