鯨魚能潛到3000米深海,為何潛艇超1000米就扁了?專家:構造不同

2020-12-17 利刃號

潛艇自問世以來,至今最深下潛記錄為1300米,該記錄是由前蘇聯時期685型攻擊核潛艇"共青團員號"所創造的。當下,即便是目前中美俄三國最先進的軍用潛艇,其下潛深度也普遍控制在1000米之內。因為即便在耐壓殼體技術方面不斷升級,但潛艇依然無法抵禦1000米以上深海帶來的強大水壓。下潛深度超過1000米,潛艇殼體就有被壓扁的危險。而與潛艇相比,鯨魚堪稱深潛高手,其中的抹香鯨甚至能潛入3000米深海捕食。科學家分析,鯨魚的這一本領,正是由其獨特的生理結構所決定的。

科學家曾經經過精密測算,海平面以下3000米深海的海水壓力甚至達到了300個大氣壓,在這樣的壓強下,即便是最堅固的潛艇殼體也將難以承受,被水壓完全壓扁。與此相比,鯨魚除了長期保持1小時以上的水下活動時間外,"潛水之王"抹香鯨甚至在深海中能夠憋氣遊動長達兩小時。能夠超越現代潛艇達到身體內部與海水外部的壓力平衡,其獨特的身體構造功不可沒。眾所周知,抹香鯨擁有碩大的頭部,其頭部甚至達到了整個身體大小的四分之一。由於擁有龐大堅固的頭骨保護,抹香鯨完全可以忽略深海壓力。與此同時,經過數百萬年的進化,抹香鯨等鯨魚已經進化成為了獨特的"全向承受壓力"身體結構。它們體內的水分、氣體已經和外部海水壓力趨於平衡,而為了適應長時間深海捕獵,抹香鯨的右鼻孔通道還自動形成了天然的"空氣貯藏室",相當於額外多了一個肺,讓抹香鯨能夠擁有強大的呼吸系統,這種呼吸系統也能夠伴隨著下潛深度進行內外調節,保護髒體不受水壓損傷。

和抹香鯨天然的身體構造相比,為了對抗深海水壓,人類不得不在潛艇的殼體設計上大做文章。比如,曾經創作潛艇潛深記錄的前蘇聯海軍685型攻擊核潛艇"共青團員號",就另闢蹊徑採用了特殊的鈦合金材料作為潛艇殼體,據俄羅斯媒體報導,前蘇聯海軍共耗費90億美元進行研發改進,最終實現了1300米的潛艇最深下潛記錄。即便如此,潛艇在下潛超過1000米深度後,就會隨時面臨被巨大水壓損傷甚至壓扁的危險。

首先來說,在耐壓殼體材料得到全面應用的今天,經過特殊技術處理的鈦合金潛艇殼體的極限承受水壓能力也僅在1500米左右,而普通合金鋼殼體下潛極限深度僅有600米左右。其次,從潛艇的造型結構來看,各國軍用潛艇依然是長線條橢圓形,存在受力不均勻的根本性弱點。因此,一些民用深海潛水器普遍會採用圓形結構,這樣可以受力均勻更耐壓, 下潛深度也會進一步提升。比如,我國自主研發的"海鬥"號無人潛水器就達到了10767米的下潛深度。最後,深海下潛對於潛艇殼體的焊接質量有著極高的要求,一旦殼體在焊接方面出現紕漏,其焊接處部分也將成為海水最薄弱的突破口,巨大水壓將從此撕開裂口,讓潛艇沉入深海。

近年來,美國海軍在潛艇殼體材料研究方面處於世界領先水平。特別是其規模龐大的核潛艇編隊,除了部分型號潛艇依然採用數十年前問世的HY-80特種鋼材之外,其新一代HY-130特種鋼材已經開始逐步應用,最新型號的鋼材甚至可以抵抗超過1000兆帕壓強。基於此,目前"海狼"級核潛艇的下潛深度已經全面趕上俄羅斯海軍最新型"亞森"級核潛艇,可以輕鬆達到600米下潛深度。與此同時,根據媒體報導,中國目前正在全力研發一款抗壓能力達到2000兆帕的"超級鋼材",一旦最終定型並投入使用,中國潛艇的深海下潛能力將得到質的飛躍。(舍娃)

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  • 鯨魚能潛至3000米深海,為何潛艇剛超過1000米,就會被壓扁?
    眾所周知,在現代海戰中,潛艇的作用越來越大。要知道,相較於其它航行在水面的艦艇來說,潛艇航行在大海深處,能夠對海上的艦艇發出致命一擊,即便是「海上霸主」航母,面對潛艇也必須小心。現如今,隨著技術的提升,無論是潛艇的下潛深度,還是其在海水中靜默的時間,都得到很大提高。
  • 鯨能潛入3000米深海,為什麼潛艇卻承受不了1500米水壓?
    大家都知道,鯨是一種巨型哺乳動物,不屬於魚類,即使體型最小種類的鯨成年後的體長也會超過六米。隨著自然環境的變化和人類的捕捉,鯨的生存境遇已然不容樂觀。然而許多人不曾注意到的是,許多種類的鯨都具有深海潛行的能力,甚至一種柯氏喙鯨可以下潛至近3000米的深海中。
  • 鯨魚可以下潛數千米,為何鋼鐵打造的潛艇反而容易被海水壓扁?
    單拿深海裡的壓強來說,根據液體壓強公式P=ρgh來推測的話,海平面以下1000米的地方,物體所承受的海水壓強就是海平面的近100倍,相當於每平方米承受上百噸物體的重量。所以進行深海探測,如何克服海水巨大壓強是一個必須要面臨的嚴峻問題。為了探測深海自然環境特徵,除了人們放置的使用特殊材料和工藝製作的無人探測器以外,潛艇也是應用較多的一個人造物體。
  • 為什麼鯨魚能下潛到水下2000米,而鋼鐵打造的潛艇會被壓扁?
    大自然的神奇常常會使我們驚嘆,我們都知道,在深海之中,水壓會變得非常大,在水下大概一千米左右的地方,水壓大概有97個大氣壓左右,這也就意味著,每平方米需要承擔重量達到了可怕的970噸。因此,我們在設計製造潛艇的時候,經常要考慮水壓對潛艇造成的巨大影響。
  • 鯨魚全身都是肉,能輕鬆潛入深海,為什麼人類的潛艇卻做不到?
    數千年前,人類已經能夠製造出大船揚帆起航,但是流傳在世界各地的海怪傳說,說明了當時的人們對深海的恐懼。直到一百多年前,人類才發明了能夠在水下航行的潛艇。在海洋裡,有著許多潛水能力很高的動物,比如鯨魚。抹香鯨一口氣就能潛入2000多米深的海域捕食烏賊,能夠在深海輕鬆活動幾個小時。對於血肉之軀的鯨魚來說,它為什麼比鋼鐵鑄造的潛艇更能潛水呢? 答案其實並不複雜。
  • 深海中的未知「怪獸」真的存在麼?10000米的海底究竟有多恐怖?
    其實在深海200米之下,已經是光的臨界點,不管是溫度還是密度都會發生劇烈的變化,陽光的照射就越來越弱,生物也隨之減少,而這也是海底世界的一個重要的位置,再往下就有約1000米的過渡層,海水的各項指標都會發生劇烈的變化。
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    導語:鯨魚肉身沒鋼板硬,為何它能潛入海底2000米,核潛艇卻做不到?地球又稱之為「水球」,畢竟百分之80以上都是海洋,陸地相對比較少,迄今為止人類對海洋的探索不足百分之5,一些謎題至今沒有能夠解開。不過一直以來海洋專家都沒有停止過研究,期望能夠從中尋找到更多的奧秘,這是一項漫長且又艱苦的工程,急也是急不來的,如今各種資料已經堆積成山。作為一個已經固定的環境,人類無法進行改變,只能在基礎進行利用,船的誕生解決了人類在海面上移動的問題,後來用到軍事領域,誕生出軍艦、潛艇、航母等產物,現如今它們已經成為各國海軍不可缺少的中堅力量。
  • 海洋0米—1·1萬米的最深處 我們潛下去 能見到什麼海底怪物
    繼續下潛600米,有一種東西叫做管眼魚,它的腦袋是透明的。它 上面的有兩個球吧,其實是它的眼睛,它眼睛能轉動,這能讓管眼魚能直接向前看或透過腦袋向上看,從而適應在漆黑的深海環境下生存,它們能通過敏感的管狀眼搜尋獵物。繼續下潛,900米。
  • 同樣是哺乳動物,為什麼鯨魚能下潛水下2000米,人類卻會被壓扁?
    鯨魚雖然叫魚,卻是海洋中為數不多的哺乳動物。胎生哺乳、以肺呼吸、體溫恆定,也算得上和人類有不少的相同點。世界上的鯨魚大約有100種,一般生活在500米以上的淺水區,但是也有能在2000米生活的抹香鯨。如果按每增加10米,壓強增加一個大氣壓計算,水下1000米的位置,水壓可以達到97個大氣壓。也就是說,在那裡你每平方米需要承受970噸的重量。這對於人類來說,完全是達不到的。其實幾千米的位置,常規的潛艇外殼也已經達到深潛極限,更別提人類弱小的身軀。可是為什麼同樣哺乳動物的鯨魚,卻能生活在深海而不被水壓壓扁呢?鯨魚的深潛極限又是多少?這還得從鯨魚的肺說起。
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    其實在深海200米之下,已經是光的臨界點,不管是溫度還是密度都會發生劇烈的變化,陽光的照射就越來越弱,生物也隨之減少,而這也是海底世界的一個重要的位置,再往下就有約1000米的過渡層,海水的各項指標都會發生劇烈的變化。
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  • 中國,正式進入10000米深海
    深海與我們熟知的淺海截然不用淺海的繁榮來自於陽光,深海是莫得光的(圖片:Debra James/shutterstock)▼按照國際上的定義,海平面以下1000米即為深海,其中超過2000米的深海區佔海洋面積的84%
  • 海底10000米處有什麼?科學家深入馬裡亞納海溝,發現深海生物
    而水深超過10000米的區域,則主要集中在馬裡亞納海溝的南部,最深處"挑戰者深淵"也在其中。海底10000米有什麼?結果讓人意外處於不同深度的水下,見到的生物和景色是截然不同的。受到過專業訓練的潛水員可以潛到水下40米,看到許多海洋生物,同時承受著非常大的壓強;而在水下100米,我們可以看到擺動身軀向上遊動的帶魚;水下200米則是一道重要的分界線,光最多只能照射到這裡,再往更深處,海水的溫度等各項指標都會發生劇烈變化。
  • 深海中有可能存在比鯨魚更大的超巨型生物嗎?
    什麼大型烏賊,海怪,巨齒鯊等等……深海真有這些東西嗎?鯨魚,特別藍鯨作為地球已知最大的物種,我想目前是沒有什麼生物能夠超過它的巨大的,神秘的深海,其實沒那麼神秘,相反是個相當貧瘠之地。
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    根據壓強計算公式P=ρgh=1000kg/m3×9.8N/kg×10000m=98000000pa,大約等於1億帕的壓力,可能大多數人對壓強的概念並不是很清晰,在這裡可以做一個簡單的對比就知道這個壓強有多恐怖。