上完新聞上考題，蛟龍號憑什麼這麼厲害？

「蛟龍號載人潛水器是我國自行設計、自主集成研製的載人潛水器，已達到國際領先水平……」這段話也許不少同學都會背了，大國重器的身份使它常常登上新聞頭條，深海中嚴酷環境的考驗，又讓它成為了物理考題的常客（霧）。不過，蛟龍號如何應對深海環境、見招拆招，你真的了解嗎？

最近少年編委曬出的試題……延遲略大，其實蛟龍號真的已經潛到了7000米以下。

關於壓強

蛟龍號要下潛到深海7000米這樣的深度，海水的壓強為700個大氣壓，相當於我們一節手指那麼大的面積上壓了一輛小汽車。蛟龍號的載人球的直徑有2.32米，表面積約為18.8平方米，當蛟龍號潛水器處於7000米的深海中，載人球上的壓力高達約1.3*109N。蛟龍號需要依靠強度極高的鈦合金材料來製造載人球，以確保載人球球體內部的人員和儀器的安全。

不過，蛟龍號上的儀器設備並不是必須全都安置到鈦合金耐壓球體內。工程師們在設計蛟龍號載人潛水器時，將各系統按照能否承受壓力為條件，分為耐壓和非耐壓兩類。如果設備儀器無法承受深海海水的壓力，那就得為這些儀器設備設計相應的耐壓結構或壓力補償裝置。其他系統則可以直接或者間接與海水接觸，讓海水的壓力作用於其上。

利用彈簧進行壓力補償的油箱。圖片由作者提供

要隔開海水但無需耐壓結構保護的系統或者結構，我們稱它為透壓結構。還有一些設備本身就不怕海水，也不怕壓力，可以直接浸泡在海水中，最大限度地減輕潛水器自身的重量，既降低了製造成本，又改善了潛水器自身的運動性能，從而確保潛水器使用安全且經濟。

圖片來源：蛟龍號首席潛航員葉聰

關於浮力

蛟龍號載人潛水器想搭載科學家們進入深海，浮力的問題同樣存在。首先需要考慮的問題就是蛟龍號載人潛水器加上搭載的科學家們總共有多少重量？通常情況下，每次下潛活動，搭載的科學家都會有人員方面的變動，讓更多的科學家有機會下潛到深海進行科學活動。在人員變動的情況下，就會改變潛水器的總重量。蛟龍號潛水器為了保證能夠在深海穩定工作，就要在下潛開始前進行精確計算。

根據阿基米德原理，浮力就是物體排開液體的重量。水的密度為1000千克/立方米（海水密度略大於純水，在1020~1070千克/立方米），如果物體的平均密度與水相等，那麼物體在水中獲得的浮力剛好等於它的重量，該物體在水中就可以停留在任意深度，該狀態叫做懸停狀態。不同體重的科學家進入蛟龍號深潛器下海，其總重量會發生變化，但由於科學家們坐在蛟龍號的載人球內，並沒有改變排開水的體積，因而不會改變蛟龍號載人潛水器在海水中的浮力。

潛入水中的蛟龍號。圖片來源：葉延英

為了均衡的重量變化，潛水器上配備了具有一定形狀、便於放置固定也便於拋棄的鐵塊，根據每次下潛任務和人員的情況進行調整，以確保每次下潛到深海時，潛水器可以提供的浮力剛好和潛水器以及搭載的人員和儀器的重量相同。除此之外，潛水器還具備浮力微調裝置——可調壓載系統，通過消耗蓄電池的電能，給水艙注水、排水，實現浮力的精確調整。

知識點物理八年級下

液體壓強

浮力、阿基米德原理

編輯：張帥琰

少年編委：賀鈺媛、車天翼、聞衷、王曉佳

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