“掉深”自救 驚心動魄

侯明東

驚心動魄的險情

2014年的某一天，南海艦隊某潛艇支隊“372潛艇”在一次遠航中突發險情，經歷了驚心動魄、生死考驗的三分鐘.

當時該潛艇正在執行遠航巡邏任務.在數百米深的大洋潛航，指揮艙忽然發現潛艇深度計指針突然向下大幅度跳動，潛艇所受浮力驟然下降，艇體急速下沉.這一現象通常稱之為“掉深”，這是潛艇水下最危險的狀況之一，“掉深”的速度是非常快的，幾分鐘內潛艇就下降了數十米，像從一個“斷崖”跌入深淵.在“掉深”的過程巾，突然又出現了一個更大的險情.由于海水壓力陡然增大，潛艇主電機艙一根管道突然破裂，大量海水瞬間噴入主電機艙.主電機艙是潛艇的心臟部位，一旦被淹受損，就會造成動力癱瘓.甚至可能兇電氣短路引發火災，更可怕的是，如果進水得不到有效控制，將加速潛艇的下墜.

在危急時刻，全艇官兵鎮定自若、臨危不懼，果敢地采取了正確的應急處理，第一時間把主電機斷電，并封艙、堵漏.在彌漫著水霧，能見度極低的環境中，3min內關閉了大小近百個閥門和開關.操縱了幾十種儀器，并果斷地向所有水柜供氣，打開供氣閥門把高壓氣注入水艙，減小潛艇的自重.這些關鍵的動作最終將險情成功化解，潛艇在“掉深”70.6m后停止“掉深”，并開始上浮，最后潛艇安全浮至水面.“372潛艇”創下了同類潛艇大深度成功自救的奇跡，受到了中央軍委的高度嘉獎.

同學們在為潛艇官兵的勇敢精神喝彩的同時.可能要問潛艇“掉深”究竟是怎么回事？能不能用我們學到的物理知識解釋“掉深”發生的原因和過程7

潛艇的沉和浮

在解釋潛艇“掉深”之前，我們先來談談潛艇為什么能在水中下潛、上浮，甚至懸停，這其中的奧秘就在于潛艇所受重力和浮力的大小.

浸在水中的物體會受到重力和浮力的作用，當物體所受的重力大于浮力時它就會下沉，小于浮力時就會上浮，等于浮力時就會懸停在水中的任何位置，

潛艇在水中同時要受到重力和浮力這兩種力的作用（如圖1）.重力等于潛艇自重，浮力等于潛艇入水部分所排開海水的重.要使潛艇下潛，必須使它所受的重力大于浮力.那么，怎樣增加潛艇的.自重呢？很簡單！在潛艇上都設有壓載水艙.只要往空的壓載水艙里注水，潛艇就變重了，當潛艇的自重大于它排開的水的重，也就是大于浮力時，潛艇就開始下潛了.

相反地，如果用高壓空氣把壓載水艙里的水擠出去一些，潛艇的自重就會減小，當潛艇的白重小于它排開的水的重，也就是小于浮力時，潛艇就會上浮.直至浮出水面.

根據上面的道理，可以通過控制壓載水艙里水量的多少，使潛艇的自重正好等于受到的浮力，潛艇就會懸浮在某一深度.當然這是理想的情況，實際上并非如此.潛艇在潛航中往往處于一種不穩定的平衡狀態.還有許多因素影響著潛艇的狀態，

首先海洋中水不是靜止的.無論水面和水下的水都在流動，海洋中除了潮汐運動外，海水還有沿一定途徑的大規模流動.海面的風力加上地球自轉的作用.造成了海水既有水平流動.又有垂直流動，而且由于海岸和海底地形的阻擋和摩擦作用，海水的流動會異常強化，在兇猛的激流中，潛艇也會像樹葉一樣隨之漂泊.

另外，在海洋中，海水的溫度、海水的密度在不同區域并不相同，這些水文要素有時會在垂直方向上出現突變或不連續劇變，稱為海水躍變層，也就是上層和下層的海水顯現的性質不同.躍變層的厚薄和距海面的深淺，隨海區的地理和氣象條件而變化.這里我們主要說說密度躍變層.如果海水躍變層是上層密度大、下層密度小的狀態，海水中物體所受浮力會隨深度的增大而急劇減小，就會形成海中“斷崖”.潛艇在水下航行中，如突遭海中“斷崖”，所受浮力會立即減小，急劇沉向海底，于是。掉深”現象就發生了.

“掉深”有什么危險

“掉深”是潛艇失事最重要的因素之一.主要危險是海洋深處巨大的海水壓力.一方面.由于巨大的海水壓力無法用高壓空氣把壓載水艙里的水排出潛艇.也就無法使潛艇獲得足夠的浮力而上浮；另一方面，巨大的海水壓力將損壞潛艇的殼體，導致艇毀人亡，

海水的壓力究竟有多大？為簡略起見，假定海水的密度為1g/cm3，那么在水下5km深處，每平方米的面積上要承受Sxl07N的壓力，相當于每平方米面積上放了質量為5000t的物體，潛艇殼體是用特殊材料制成的，通常可以承受的水的壓強能達到4MPa，大約相當于400m水深的壓強，對于某些鈦合金外殼的核潛艇雖然可以承受10MPa的壓強，這也僅僅相當于1000m水深的壓強，世界海洋的平均深度是3000m，所以海洋深處的壓力危險是不可低估的.大多數常規潛艇的有效潛深為300m.如果潛艇不受控制地掉到安全潛深以下，那是很危險的事.

以上關于潛艇“掉深”的解釋，用到了浮力的知識.為舉一反三，請同學們思考：飛艇會不會發生“掉深”的險情呢？endprint