潜艇的氧气是如何产生的?

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潜艇的氧气是如何产生的?

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最新回答 2018-06-20 16:36:35
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军机处留级大学士


潜艇是一个密封的环境,里面有人和有限的空气供应。为了让潜艇里的空气保持可呼吸,有三件事必须要做: 1、氧气在消耗时必须补充。如果空气中氧气的百分比下降得太低,人就会窒息。 2、二氧化碳必须从空气中去除。随着二氧化碳浓度的上升,它变成了一种毒素。 3、人类呼出的湿气必须清除。



氧气由加压罐、氧气发生器提供电解水或某种通过热化学反应释放氧气的“氧烛”。氧气要么通过计算机系统连续释放,该系统检测空气中氧气的百分比,要么一天中定期分批释放。

二氧化碳可以用碱石灰(氢氧化钠和氢氧化钙)从空气中化学去除。二氧化碳通过化学反应被捕获在碱石灰中,并从空气中去除。其他类似的反应可以达到同样的目的。

湿气可以通过干燥器或者化学物质。这可以防止它凝结在潜艇内的墙壁和设备上。 此外,设备和香烟烟雾产生的其他气体,如一氧化碳或氢气,可以通过燃烧器去除。最后,过滤器用于去除空气中的微粒、灰尘和尘埃。 潜艇内部的大气受到非常仔细的监控。潜艇是巨大的密闭管,没有很好的空气流通。也没有回收二氧化碳的工厂,所以一切都必须使用一些独特的技术。

潜艇中的氧气是通过电解海水产生的。潜艇通常也有几个大氧气瓶,用于在系统出现故障时快速提高氧气浓度。事实上,正常情况下,潜艇中的氧气浓度比陆地上的略低。这可以降低火势蔓延的风险。潜艇周围有许多不同的传感器,监测必须清除的氧气和二氧化碳的浓度。 去除二氧化碳也不是一件容易的事情。使用胺——这些化学物质在冷的时候吸收二氧化碳,一旦加热就会释放出来。

只要有可能,废弃的二氧化碳就会被释放到海里。然而,这些胺确实有一种难闻的气味,但是在潜艇里服役的人说,要习惯这种气味。 在潜艇里要习惯各种不同的气味。生活隔间很紧,通风也不太好。可以闻到正在准备的食物、液压油、胺、垃圾等气味。还不能开窗,因为根本没有。

疯狗的轻武

用水啊~海里水多的是啊,核潜艇又不差电,直接电解水获得氧气就行。

常规潜艇的话就只能用氧气再生药板、氧蜡烛、高压氧气瓶之类的供氧了

不过话说回来,常规潜艇这破电池也不禁用,常常得浮起来用柴油机充电,所以不会执行长时间潜伏任务,也就不大会缺氧。

和风漫谈

潜艇下潜时与外界环境隔离,氧气就成了不可缺少的重要物质。当空气中的氧气含量低于16%,人就会感觉呼吸困难;低于10%,人会神智恍惚;低于6%,就会休克死亡。

所以如此重要的物质,必须绝对保障!潜艇中的氧气主要有四个来源:

一、是通气管。

通气管是1943年德国人发明的。二战时,德军潜艇肆虐大西洋,给盟军造成重大损失。盟军自然是恨得咬牙切齿,穷追猛打。为了躲避打击,德国研制出潜艇通气管,是一根可以升降的管子,和潜望镜并排在一块。

潜艇航行到隐蔽地点时,上浮到潜望镜深度,然后伸出通气管和潜望镜。新鲜的空气经通气管进入艇内,同时排出污浊的空气,满足人员呼吸需要。

二、空气再生装置。

潜艇不能随意上浮,所以在平时潜航中,就需要用到空气再生装置。艇内污浊的空气流经空气再生装置,将其中的二氧化碳吸收掉,然后再经过制氧设备,加入氧气,最后经过风机送到每一个舱室。

三、预先存储氧气。

比如使用氧气瓶存储氧气,或者存储液态氧。储存在高压容器中的液态氧,效率特别高,可供70到100人呼吸90天。

四、使用化学或电解水方式制造氧气。

化学方式有氧烛和再生药板等。氧烛是一种通过化学反应产生氧气的应急设备,应用十分广泛,太空中的空间站、矿井救生舱、以及民航客机氧气面罩等都会使用氧烛提供应急制氧。一根1尺长、直径3寸的氧烛点燃后,产生的氧气可供40人呼吸1小时。

还有再生药板,空气流经再生药板,与药板上的化学物质发生反应,生成氧气,可供艇员使用500到1500小时。电解水也可以获得氧气。

五、空气净化设备。

空气净化设备不产生氧气,但也是潜艇上必不可少的装备。潜艇空间狭小,人员众多,空气十分污浊。空气净化设备将空气中的二氧化碳和有害气体吸收,并通过活性炭过滤杂质,使空气质量达到安全数值。

通过以上种种方式,就可以充分保障潜艇中的氧气供应了。这将使潜艇隐蔽时间更久,发挥更大的作战效能!

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潜艇解码

@潜艇解码 从潜艇的设计角度分析潜艇制取氧气的常用方法,比较分析当前各种方法的优缺点以及适用范围。本文有助于全面了解潜艇(常规潜艇、AIP潜艇、核动力潜艇)的供氧设计。

先说结论:

1. 常用的供氧技术:氧气瓶供氧、液氧罐供氧、过(超)氧化物供氧、氧烛供氧、电解水供氧;

2. 正常情况下,常规潜艇使用过(超)氧化物供氧、AIP潜艇使用液氧罐供氧、核潜艇使用电解水供氧;

3. 短期任务,常规/AIP/核动力潜艇的艇员在实际使用中,比较偏爱使用氧烛供氧;在应急情况下也多使用氧烛供氧;

4. 潜艇供氧技术未来的发展方向是低能耗、高效率。

PS:对潜艇来说,除了要考虑补充氧气,同样重要的是清除二氧化碳。当二氧化碳浓度高了,就“上头”,艇员会感觉昏昏沉沉的,影响战斗力的发挥。

正式阐述之前,纠正一个概念,潜艇在水面航行或通气管航行状态,进行的换气过程,属于通风系统的功能,他“不产生氧气只是氧气的搬运工”,从专业角度上说,一般不列入供氧技术。

氧气瓶供氧

采用高压空气瓶储存纯氧气,氧气经过减压后进入舱室供呼吸使用。该供氧方式经济可靠、操作简单、使用方便,供氧过程中基本不消耗艇上电源,氧气纯度高且不对舱室产生二次污染。该方式受携带量的限制,对需氧量较大的潜艇,无法满足需求,适用于小型潜艇。

液氧罐供氧

采用液氧罐储存低温液态的纯氧。液氧的密度大约是常温常压下气态氧密度的1000倍。使用时经气化、加热、减压、混合后进入舱室,供艇员呼吸使用。

该供氧方式经济可靠、操作简单、使用方便,供氧过程中基本不消耗艇上电源,氧气纯度高且不对舱室产生二次污染。液氧罐在使用时要求有良好的绝热性能和抗冲击性能、设备占用空间和重量较大。在AIP潜艇上直接与AIP发动机的氧化剂一起储存,不需要额外单独设计液氧罐。


过(超)氧化物供氧

过氧化物、超氧化物是一种很活泼的氧化剂,不仅在受热分解时产生氧气,也能与水、二氧化碳反应生成氧气。主要反应原理如下:

该供氧技术,产生的氧气纯度高、反应过程不消耗潜艇能源,在产生氧气的同时吸收了二氧化碳,对净化舱室空气有积极作用。但过(超)氧化物供氧吸收含水蒸气的二氧化碳后,发生膨胀和糊状现象,反应效率显著降低,因此对高温高湿海洋环境,过(超)氧化物供氧利用率低。


氧烛供氧

氧烛是以碱金属的氯酸盐和高氯酸盐为主,加入燃料、粘接剂等配料制成的形状像蜡烛的圆柱体供氧材料。氧烛含有极为富集的氧,单位体积的放氧量趋近于等体积的液氧。主要原理如下:

氧烛无法实现连续、稳定供氧,单个氧烛点燃以后无法控制,直至燃烧完全,纯氧直接释放到舱室。舱室氧气浓度不稳定,波动较大,分布不均。


电解水制氧

电解水制氧利用电流将水分解产生H2和O2。氧气经供氧管路输送到各舱室,氢气直接排出艇外。该方式只要有电就可以连续产生氧气,可以稳定提供大量高纯度的氧。电解水主要消耗电能,电解效率低,电量消耗大,设备体积大,控制复杂。对于艇大、人多、电量无限的核潜艇,该技术十分适用。

各供氧技术的比较和适用范围

小型潜艇,由于艇上人员编制少,一般执行任务的时间短,多采用高压氧气瓶直接供氧。

常规潜艇水下使用蓄电池组作为动力,蓄电池所储存的电量有限,主要用于航行和作战,十分宝贵,一般选用过(超)氧化物供氧技术。AIP潜艇由于AIP发动机本身就需要携带液氧作为燃料,因此仅需要将AIP液氧罐的容积稍微增加一点就可以满足全艇呼吸使用。核潜艇采用核动力装置,其电力使用不受限制,且水下航行时间长,因此多使用电解水制氧。

氧烛由于使用方便,在各舱室都有足够的储备,当主要供氧装置发生故障,或者是潜艇发生火灾及其他事故时,应急呼吸时使用。

总结

潜艇上的供氧技术,主要根据潜艇的人员编制、水下任务时间,合理选择经济实用的技术。对于人员少、水下续航时间短的小型潜艇采用高压氧气瓶直接供氧;对常规潜艇选用过(超)氧化物供氧技术;AIP潜艇宜采用液氧罐储氧技术;核潜艇宜采用电解水制氧技术。另外所有类型潜艇均需要设置应急情况下的供氧技术,多采用氧烛供氧。

诸葛小彻

不同于二战潜艇,可在夜间浮出水面进行氧气的流换,随着现代反潜装置的不断升级,大型的战略性核潜艇每次出海执行巡航任务必须长时间下潜在水下,艇内的氧气供应主要通过日常的氧气再生装置、空气净化装置进行循环提供,在紧急状况下,采用特殊方式,如电解水(再生药板)、液态氧等产氧手段来保证艇内的正常氧气供应。一般来说,即便遇到紧急状况,这几种方式,也能保证潜艇在水下航行数月时间。

对于现代潜艇来说,执行任务时可以浮出水面的机会越来越少,各国在主要核动力潜艇上都加装了再生装置以及过滤装置,将两套系统整合到一起,就形成了潜艇内部氧气循环。空气压缩机将各个舱室内的空气吸入再生装置,抽离内部的二氧化碳和有毒气体,随后送入过滤装置,过滤掉有毒颗粒和杂质,再将再生过滤过的氧气重新压缩回各个舱室。只要没有紧急状态,这套系统依赖电力可以满足整个任务中舰艇对氧气的需要。

而一旦出现紧急状况(如压缩机损坏、再生装置损坏、电力系统故障),就需要采用特殊的产氧方式,来保障舰艇内人员的吸氧需求。一般来说,现代潜艇上拥有两套产氧系统,最主要的就是化学产氧方式,使用再生药板来达到氢氧化合的化学反应,再通过自热反应产生足够的氧气,所携带的再生药板可以供应100名船员使用90天之多。而另一种备用氧源来自于舰艇携带的液态氧,这些高压低温的液态氧主要用于对核导弹的保存和隔离,一旦遇到紧急状况,只需要打开相应的失压阀门,液态氧就会升华成氧气,巨量的液态氧可以保证舰艇数月的氧气供应。

老鹰航空

潜艇上的氧气主要来源于下面几种方式:

第一、通气管

当潜艇采用通气管进行水下航行或者采用水面状态航行时,舱内的氧气依靠的就是海面上的空气,这种空气才是水兵们最为喜欢的,比较新鲜。当然,现在的潜艇,尤其是核潜艇很少采用这种方式航行了。

第二、氧气再生药板

这就是过氧化钠,过氧化钠和二氧化碳可以发生化学反应,释放出氧气和碳酸钠。因此,在下潜状态时,主要使用这种方式将舱内的二氧化钠,再次转换成氧气,供人员呼吸。不过时间一长,味道就难闻了,加上湿度也比较大。这种方式主要在常规潜艇中采用。

第三、电解水

水经过电解就会产生氢气和氧气,这种氧气比较纯净,但是反应过程需要大量的电能。因此,普通柴电潜艇就没有能力进行这种氧气制造,而只能是在核潜艇中,就会采用这种方式,毕竟核反应堆能量极其丰富,除了正常的动力需求之外,还可以提供充沛的电力。这样就可以为艇员生产足够的氧气。而且这种氧气比第二种方式要干净的多,湿度方面也可以控制在一个非常舒适的水平。

除此之外,还有潜艇会携带少量的液态氧气作为紧急情况下使用。


这个问题呢就回答到这里吧。

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积极的情感哥

潜艇的氧气是怎么生产的?

要回答这个问题之前,让我们了解一下,氧气对我们人类有多么重要?

我们都知道,我们在大自然中氧气占比为21%,如果氧气含量低于16%人就会感到呼吸困难,低于10%时会神志不清,低于6%时会修克甚至死亡。

什么是潜艇?

潜艇又叫潜水艇,另外还有一个别名叫“黑鱼”,是不是很贴切?

潜艇是一种能长时间在水下潜行的舰艇,目前核潜艇水下潜航时间世界纪录,是由中国海军创造的,时间为90天。

潜艇是怎么来的?

潜艇的出现可以最早追溯到十六世纪,其被称之为“可以潜水的船”,但当时这种具有很强隐蔽性的舰艇并不被人接受,直到一战前,潜艇都未受到人们的重视,并不看好。

在一战末和二战时期,潜艇在战场上的巨大威力显现出来,潜艇能在海底隐藏,然后出其不意的发动攻击的能力被所有国家所接受,潜水艇也得到了快速发展。

在二战时期,德国潜艇可谓是威风了一时,特别是在狼群战术大行其道的1940年,德国可以用损失一艘潜艇的代价击沉敌方22艘舰艇,厉害吧?

现在,随着技术的发展,具有静音和更长续航能力的核潜艇在军事上的用途更是被无限放大,成为各大国争相发展的军事武器。

潜艇有哪些种类?

潜艇的种类和大小有很多,有只能容下一个操作人员下潜数小时的民用潜水探测器,也有能容下上百人,持续潜航几个月的战略性打击核潜艇。

潜艇有什么优势?

1.具有强大的自给能力

潜艇能够在长时间潜航在深海中,远离基地,航行到很远的地方。

2.具有非常好的隐蔽性

潜艇在战时,可以悄悄的绕到敌人后方发动突然攻击,具有强大的威慑力。

3.具有抗风浪能力

海面上的狂风大浪,海面下则不会有这样的情况,所以潜水艇相对于其它水面船只要安全一些。

潜艇有什么作用?

潜艇的应用也非常广泛,在军事,科学考察,搜索救援,海底电缆维修以及水下旅游观光等诸多行业和领域都有运用。

潜艇是怎么上升和下沉的?

大家都知道,地球上的任何物体都会受到其引力的作用,而在水中还会受到浮力的作用,重力向下浮力向上。

下沉

当物体的密度大于水的时候,则就会重力大于浮力,物体就会下沉;

上浮▼

而当物体密度小于水的密度时,浮力就会大于重力,物体则会上浮;

悬浮▼

当物体的密度与水的密度相同,那么物体就会悬浮在水中。

潜水艇就是利用了这一原理,在其内部设计了多个储水仓,用来调节上升和下潜,而要保持潜艇的平衡,也是通过调节不同储水仓内水的多少来实现平衡的。

潜水艇除了使用储水仓来实现上升和下潜外,还会使用升降舵,通过改变升降舵的角度并配合推进器,就能改变潜艇的深度,所以潜水艇的上浮和下潜通常都是由储水仓与升降舵配合完成。

那么,潜艇中在水下氧气怎么来的?

早期的潜艇▼

每隔数小时就上浮出水面,或者是水下数米的深度,使用通气管来向艇内输送氧气,并将废气排出艇外。

后来的潜艇▼

开始使用制氧设备,采用空气再生法制氧,将排出的废气经过处理分离出二氧化碳,再由制氧装置加工产生氧气,潜艇内的空气就能循环使用,这样潜水艇能在水下待4~7天。

现在的潜艇▼

现在更厉害的核潜艇所采用的是电解水法,通过电解就能在水中分离出氧气,能为潜艇连续供氧,从理论上讲核潜艇可以长年累月的在水下航行,但考虑到舰员长期在密闭的环境中所承受的巨大压力,核潜艇连续呆在水中的时间不会超过3个月。

兵器次元

潜艇在水下进行鱼雷攻击

潜艇在作战中经常会深入水下,不但艇员需要氧气来维持生命,常规潜艇上的柴油机组也需要氧气来进行工作。

潜艇上的氧气主要通过以下几种途径获得:

伸出水面的潜艇通气管

在水面航行和通气管状态下航行的潜艇可以从大气中直接获得氧气,常规潜艇的柴油机组也只有在这两种状态下才会启动,为潜艇提供动力,并为电池组充电。并且还会将空气压缩进储气装置,为上浮时的排水做准备。

日本的九三式氧气鱼雷

在水下航行时,潜艇还会使用氧气再生药剂将潜艇内的二氧化碳转化为可用的氧气,虽然转化后的氧气会有一股怪味,但是与生命相比,这个小小的瑕疵是可以容忍的。潜艇内还会储存一些高压氧气瓶,在突发情况之时作为应急使用。二战中日本曾经装备过一种以液氧为动力的鱼雷,紧急时刻这种鱼雷内的液氧也可以为潜艇提供氧气。

中国战略导弹核潜艇

核潜艇这个海底幽灵有着自己的氧气解决方案。由于核反应堆不需要氧气就能给潜艇提供几乎无限的动力,核潜艇在水下时可以采用电解水的方式为潜艇提供氧气供应。由于核潜艇吨位大,续航能力强,其水下自持能力相当可观。战略弹道导弹核潜艇可以在水下连续航行几个月,这样就为潜艇隐蔽进入战位带来强大的优势。现代核潜艇水下行动时间已经从原来潜艇本身的续航能力为标准变成以艇员心理承受能力为基准了。长时间的水下密闭航行会对艇员的心理造成严重的伤害,现今最长的潜艇水下记录是由中国海军北海舰队保持的90天1小时07分。

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