潜艇是如何进行供氧的?

通气管换气技术的优势在于它的结构简单、设备紧凑而且耗电量很低。不过缺点也很明显,就是潜艇需要频繁地浮出水面,并且要把通气管伸出去,这大大增加了被敌人发现的概率,所以现代潜艇虽然保留了通气管,但主要是在水面航行或任务结束后使用。

随着AIP潜艇技术的发展,液氧供氧方式开始被广泛应用。氧气在零下183摄氏度以下会变成液体,密度非常高,大约是常温常压气态氧的1000倍。这意味着同样大小的储罐,液氧能携带的氧气量远远超过普通氧气瓶。

目前液氧供氧主要用于AIP潜艇,德国和瑞典等国的AIP潜艇都采用了这项技术。随着保温技术的进步,未来在常规潜艇舷外布置液氧罐,为舱室直接供氧也是一种切实可行的方案。

在使用过氧化物供氧时,依靠风机或者自然对流的动力,让空气流过药板,从而发生化学反应。这种方式能同时完成产生氧气和吸收二氧化碳两个任务,为潜艇内部提供相对独立的空气循环支持。

除了通气管,潜艇也会携带装有高压氧气的气瓶。当需要呼吸用氧时,通过减压阀把气瓶里的压缩氧气释放到舱室空气中。这种小型潜艇用的方法很经济实用,操作也简单,供氧过程不耗电,而且氧气纯度高,不会对舱室造成二次污染。

还有一种特殊的供氧方式是利用过氧化物或超氧化物。当这些物质与含有二氧化碳和水蒸气的空气接触时,不仅能产生氧气,还能吸收二氧化碳。技术人员可以将这些物质制成药板,装入潜艇的专用装置中。

早期的潜艇因为潜航时间比较短,通常没有专门的供氧设备,而是依靠通气管换气装置。当潜艇在水下潜行一段时间后,必须上浮把通气管伸出海面,通过这种方式把艇内缺氧的空气排出去,同时吸入外面的新鲜空气来补充氧气。

虽然氧气瓶供氧很方便,但它有局限性。高压气瓶的压力不能无限高,否则存储起来有安全隐患。而且瓶子里装的氧气量有限,对于耗氧量大的大型潜艇来说不够用。另外,如果受到剧烈冲击,气瓶可能会爆裂,从而损害潜艇本身。

液氧主要用来给闭式循环柴油发电机提供氧气源,部分经过气化和减压后用于人员呼吸。这种技术虽然纯度高、蓄氧量大,但难点在于保温。液氧必须保存在零下183度以下,储罐需要采用双层真空保温设计,即便如此,氧气还是会不断气化蒸发,所以需要设置相应的安全保障措施。