潜水艇的原理和仿生学

Question

潜水艇的原理和仿生学

Answer 1

潜水艇的体积是固定的.根据阿基米德浮力原理,它受到的浮力也是固定的,所以潜水艇要能够潜入水中,就需要借助潜水艇上有一些被称为“水舱”的舱体内的水.当潜水艇需要下沉时,就打开阀门,让海水注入水舱,使潜艇重量逐渐增加而渐渐下沉.当需要让潜水艇处于水中某一深度行进时,只需让水舱注入适当量的海水就行了.如果需要潜水艇上浮,就用机器把大量压缩空气注入水舱,排出舱中海水,减轻艇的重量,潜水艇就会迅速浮出水面.潜水艇上的仿生学建造潜艇,首先要解决如何下潜和上浮两道难题.为了解决这两道难题,人们开始向生物请教.后来,人们经过长时间观察和研究,发现僧帽水母具有充气的“浮鳔”,可以根据感觉细胞的控制充入足量的气体,使水母浮于水面.乌贼也是靠改变体内水的密度实现沉浮,它的浮室──海鳔鞘的孔隙里的水和气体,是按其游泳水深所需要的比例混合起来的.而鱼类是靠精巧的鱼鳔充气和排气实现沉浮.人们从这些水生物沉浮机制中得到启示,从17世纪初开始研制潜艇.最初研制出一种通过人力摇动,往水柜里注水、排水,以使其下潜、上浮上船.船体造型是模仿鳟鱼等鱼类,呈狭长流线型,以减少水的阻力.