潛艇憋在水下幾個月不換氣,氧氣從哪來,難道是自帶氧氣瓶?你還別說,常規潛艇確實就靠類似方式囤氧氣,但核潛艇卻能隨時憑空“變”出氧氣,當然緊急情況下還有一種特殊的制氧方法能夠臨時救命,那么這些方法究竟如何實現的,又有啥不同呢?
現在開始我們今天的主題:潛艇是如何供氧的?
常規潛艇
其實潛艇能在水下能活多久,本質上取決于它能從哪搞到氧氣。而常規柴電潛艇的答案很簡單粗暴,就是自帶氧氣瓶。
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只是潛艇里的氧氣瓶可比醫院里的大的多,并且壓力也更高。但問題就在這,再大的氣瓶也有用完的時候,按照每人每天需要600升氧氣計算,一艘艇上百號人,每天就得消耗至少6萬升氧氣。
所以常規潛艇本質就是個潛水版“充電寶”,必須定期上浮,并升起通氣管啟動柴油機充電充氣。但這種騷操作在戰時就等于自殺,只要一露頭就成了反潛機和聲吶雷達的活靶子。因此常規潛艇的潛航時間,就是被氧氣存量卡著脖子的,通常極限也就幾天。
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核潛艇
然而核潛艇則因為有核反應堆,能近乎無限的供電,于是供氧方式也直接“開掛”,通過電解水來制氧。也就是直接用電把水分子電解,拆成氫氣和氧氣。
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原理其實初中化學大家都學過,但核潛艇玩的是工業級水準。由于它電解的不是純水而是海水,海水導電性很差,直接電解太費電,于是工程師的解決辦法就是“加料”,往海水中加一把氫氧化鉀。
這東西一加,海水導電性直接飆升,電解效率也就跟著大幅提高。具體方法就是通電后,電解槽的陽極出氧氣,陰極出氫氣,但是要注意中間必須用只能通過離子的隔膜,嚴防氫氧氣體混合引發爆炸。
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產生出來的氧氣要么存入氣罐,要么通過管道輸送到每個艙室。可氫氣這個“副產品”則要小心處理,并且每生產1立方米氧氣,就會產生2立方米氫氣。
這玩意還易燃易爆,在密閉潛艇里就是個不定時炸彈,但又不能直接排出艇外,因為會在海面形成氣泡,并產生噪音和尾跡,極易被敵方聲吶捕捉。
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所以核潛艇都有機密級的氫氣處理系統,通常是用小型燃燒器將氫氣和少量氧氣混合燒掉,或者用催化劑結合。
關鍵保命
可是電解大法雖然好,但卻高度依賴電力。這也就是常規潛艇為啥不裝電解制氧設備的原因,電解水也是個“電老虎”,生產1公斤氧氣需要耗電大約15度左右。
當然核潛艇反應堆能提供數十兆瓦電力,這點消耗只是九牛一毛。不過萬一核反應堆故障或戰損斷電,氧氣供應立馬中斷怎么辦。
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這時潛艇的終極應急裝備,氧燭就登場了。這玩意長得像根水泥柱子,核心成分是氯酸鈉混合鐵粉。使用時點燃,鐵粉就會氧化放熱,用高溫促使氯酸鈉分解,進而產生氯化鈉和氧氣。
一根標準氧燭重達3公斤,能夠釋放大約3300升氧氣,足夠100人呼吸1小時。而一艘核潛艇通常儲備200根以上,能支撐緊急狀態下的基本供氧需求。
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由于氧燭是真正的“傻瓜式”救命裝備,不需要電力也不需要復雜的操作,點燃就能產氧。所以除了潛艇,它也被用于礦難救援。
廢氣清理
但是解決了氧氣來源,更致命的問題是人呼出的二氧化碳如果不消除,會在艙內累積,一旦濃度超過1%就會頭昏惡心,超過3%可能致命,達到10%那就直接窒息了。
一般潛艇處理二氧化碳主要靠“化學吸收”,使用堿石灰,也就是氫氧化鈉與氫氧化鈣的混合物進行反應,進而生成碳酸鹽和水。
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不過除了二氧化碳,潛艇內還有人體代謝和設備揮發產生的異味或有害氣體,這類污染物就要靠活性炭吸附器來對付,不然上百號人在鐵罐子里悶幾個月,那味道想想都上頭。
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