压力容器

潜艇内爆时到底会发生什么

发布时间:2025/5/5 12:51:19   
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随着泰坦潜水器灾难成为头条新闻,您可能想知道潜艇内爆时到底会发生什么。与快速释放能量的爆炸不同,内爆涉及巨大的力量压碎无法承受该力量的物体。它通常是容器内部与外部区域之间存在显著压差的结果。

在海平面,人们承受一个大气压(14.7PSI)的压力。这是由于大气中空气的“重量”压在你身上。如果你潜入海洋,你会感受到更大的压力,因为水的密度比空气大得多。在高海拔地区,低气压可能会导致呼吸困难。潜入海洋深处,所有水的重量都会压垮你。

爆炸(上图),力源由内向外辐射。

内爆(下图),力源由外向内,物体自身塌陷(通常被外力压碎)。

您可能意识到“不受控制的减压”。您可能在电影中见过恶棍被吸进飞机舱门或从气闸室炸出。正如一位不幸的西南航空公司乘客所发现的那样,这种情况在现实生活中也会发生。这本质上与潜艇内爆相反,但它展示了压力以我们大脑可以理解的速度发生意外变化的后果。然而,在内爆的情况下,压力并没有消失,而是强行进入。而且所涉及的力量往往要大得多,每33英尺就会增加一个大气压。

涉及的力量非常极端

飞机和航天飞机的设计目的是在外力较低时将压力保持在一个大气压(每平方英寸14.7磅)左右,而潜艇则相反。它可以抵御外部压力,因此内部的任何东西都可以保持与海平面相同的压力。在最坏的情况下,航天飞机必须应对一个大气压的压差,而潜水器则必须应对数倍的压差。举一个最极端的例子,《泰坦尼克号》导演詹姆斯·卡梅隆在挑战者深渊底部的旅程中见证了他的潜艇抵御了高达15,PSI(超过1,个大气压)的压力。

当容器无法再承受周围的压力时,就会发生内爆。发生这种情况有几个原因。就潜艇而言,潜水超出其额定深度可能会导致灾难性的船体故障和随后的内爆。如果您抓住一个气球并挤压,气球的强度不足以承受您施加在其上的力,因此它会破裂。

在基本层面上,这本质上就是潜水艇超出其“塌陷深度”时所发生的情况。如果潜艇没有达到塌陷深度,也可能会发生灾难性故障。船舶结构中的任何损坏或缺陷都可能造成薄弱环节并导致船体故障。

内爆是什么样子的?图片来源:Shutterstock

在极端深度,内爆并不完全是“一眨眼你就会错过它”类型的事件。它比那快得多。压力容器从完好无损变成碎片的速度比你的大脑理解发生了什么的速度要快。如果你不幸身处一个正在爆炸的容器内,那么在你知道发生了什么之前事情就已经结束了。

就泰坦号而言,灾难性的船体故障可能看起来有些不同。容器的很大一部分是由碳纤维制成的,它不会像金属那样变形。相反,一旦材料的完整性受到损害,材料可能会破裂和分解。

美国退役海军上尉戴夫·科利指出,当潜艇的船体倒塌时,它会以每秒米的速度向内移动。“现代核潜艇的船体半径约为6米,因此完全崩溃所需的时间几乎为1毫秒”,他说。

虽然美国海军长尾鲨号潜艇(USSThresher)是一艘内爆的60年代美国海军潜艇,其损失造成了一片碎片场,但该舰本身却裂成三块,而船体并未解体。

与电影不同的是,内爆之前不太可能出现裂缝蜘蛛网穿过舷窗的情况。由于所涉及的力量,都会是瞬间的。对于内爆容器内的任何人来说,后果同样迅速。有机物的设计不能承受极端的力量,而且压力几乎是瞬时从一个大气压变化到数百个大气压——在人类中枢神经系统发现出现问题之前,死亡很可能就发生了。



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