潜艇是如何在水下工作的，里面的氧气又是从哪里来的?

潜艇大家都比较熟悉，分为常规潜艇和核潜艇，为了保证安全，需要藏在海中，最深下潜600米，一次下潜数月！

在海底，潜艇是如何工作的，另外，潜艇中的船员人均每天需要12立方米的空气，这些氧气供给究竟来自何处？今天咱们一一解答这些问题。

潜艇是如何工作的

潜艇是如何上浮和下沉的，它在海底又是如何导航的，如何接收外界信号，它的武器又是如何精准发射的。。。

咱们主要说一下核潜艇。

核潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇。由于这种潜艇的生产与操作成本，加上相关设备的体积与重量，只有军用潜艇采用这种动力来源。核潜艇水下续航能力能达到20万海里，自持力达60-90天。

首先，看一下核潜艇的基本工作原理以及内部构造：

（视频来源：A科学）

世界上第一艘核潜艇是美国的“鹦鹉螺”号，1954年1月24日首次开始试航，它宣告了核动力潜艇的诞生。全世界公开宣称拥有核潜艇的国家有6个，分别为：美国、俄罗斯、英国、法国、中国、印度（印度的歼敌者号核潜艇在建）。其中美国和俄罗斯拥有核潜艇最多。

核潜艇的出现和核战略导弹的运用，使潜艇发展进入一个新阶段。装有核战略导弹的核潜艇是一支水下威慑的核力量。

（视频由@知闻客栈翻译、整理，视频来源：Wendover）

潜艇在水下是怎样获的新鲜空气的？

在核潜艇上，为了保持良好的空气质量，专门设有空气监测分析系统、空气再生系统、空气净化系统和通风换气系统，主要装置如下。

第一，在潜艇上装有制造氧气的装置。

电解水制氧原理

核潜艇里担负生产氧气的主要装置是电解水制氧装置，它的基本原理是用电离分解法把水（H2O）分解为氢（H）和氧（O），氧气通过全船通风换气系统输送到船舱的每个角落，供给人员呼吸，而氢气则被储存在氢气罐里，择机排出船外。由于电解水制氧装置需消耗大量的电能，所以常规潜艇上不用此法制氧。

在潜艇上还有补充或应急制氧措施，如氧气再生药板、氧烛和高压氧气瓶等。氧气再生药板是由一片片涂有过氧化钠的薄板组成，使用时产生化学反应，吸收二氧化碳，释放出氧气，每箱药板可供40人使用1.5小时左右。氧烛是用亚氯酸钠等化学药品制成的应急制氧物品，危急时，点燃氧烛就可以放出纯氧，一根氧烛大约可使100人呼吸1个小时，美国早期弹道导弹核潜艇上装有200只，英国每个舱室带数只。

下面这个视频是讲的宾夕法尼亚号核潜艇氧气供应：

第二，为了保证空气清新，在潜艇上装有消除有毒有害气体的装置。

有毒有害气体是影响人员生命的大敌。在潜艇里，有多达数百种的有毒有害成分，它们给舱室带来污染的气体有的具有毒性（如二氧化碳、一氧化碳、氯化氢、汞蒸汽、锑化氢、光气、甲苯、乙醇胺等），有的具有刺激性（如硫化氢、丙烯酸、氨气等），有的具有腐蚀性（如二氧化硫、硫酸雾、氟化氢等），有的具有放射性（如氪、氡等），有的具有爆炸性（如氢气）。这些被污染的气体弥散在空间，并通过呼吸道、皮肤和消化道侵入肌体，对艇员和设备带来不同程度的危害。据报道，1968年4月苏联一艘E2级K—172号巡航导弹核潜艇就是因为汞蒸汽泄漏，造成该艇艇员中毒，导致核潜艇失控而沉没，当时有90名艇员丧身。

在潜艇空气里主要控制二氧化碳、氢气、一氧化碳、苯类和甲醇等。在核潜艇内，二氧化碳的浓度一般控制在0.8%以下。二氧化碳的消除是靠专门的二氧化碳吸收装置完成的。

毒性很大的一氧化碳主要来自燃烧和高温，浓度达到一定程度可致人于死地。一般规定潜艇舱室里每升空气中的一氧化碳浓度不得大于15毫升。有低毒的苯和甲醇等主要来自船舱内的电缆、油漆等非金属装饰材料（一艘核潜艇中仅电缆的长度就达上百千米，油漆用量就高达数10吨），因此，潜艇里对有毒有害气体的控制非常严格，设置了专门的一氧化碳消除器和有害气体消除装置。

氢气来源于蓄电池、电解水制氧装置和核动力装置中水的辐照分解。尽管氢的泄漏并不大，但在舱室里会因积存而增多，当氢气在舱室空气中的浓度达到4%左右时，遇到明火就有可能引起爆炸。所以对氢气要严格加以控制，限制氢气在舱室空气中的浓度为1%以下。潜艇里设置了测氢器和消氢器，以确保氢气的浓度小于危险浓度。

第三，在潜艇上装有过滤空气杂质的装置。

在密闭的舱室里，空气中难免会飘浮一些不洁颗粒，如灰尘、纤维、有机污染物、气溶胶（含放射性气溶胶）等。为此，在核潜艇里设置了空气除尘净化装置、放射性微尘测量收集装置、活性碳吸收器（主要用于厕所、厨房等），以净化浑浊的空气，保证舱室空气清新。

为了控制潜艇舱室中的大气污染源，美国曾采取过4项措施：一是制定《材料禁运单》，明确规定艇员不得私自将某些化妆品、剃须膏等用品带上艇，因为这些物品可产生含有氟和氯的烃，经催化燃烧分解为毒性和腐蚀性很强的物质；二是在潜艇下潜前和水下航行期间不得动用油漆，艇上的油漆以水基漆代替油基漆；三是禁用发光涂料和含镭化合物，例如用于表盘和指针的夜光材料等，它们虽然放射性剂量不大，但长期潜航时的积累结果也是不可忽视的；四是选用防火耐高温的艇内绝缘材料。

近几年，中国从人体的生理需要考虑，制定颁布了核潜艇连续潜航90昼夜期间，舱室空气中的氧气、氮气和58种有毒有害气体的容许浓度控制标准。

参考资料：

[1]A科学：核潜艇的基本工作原理以及内部构造

[2]小贝书屋：核潜艇是如何在水下工作的（视频由@知闻客栈翻译、整理，视频来源：Wendover）

[3]广东省船舶工业协会：潜艇在水下是怎样获的新鲜空气的？

[4]纪录片之家字幕组：核潜艇中的氧气来源究竟在哪？海水才是氧气供给的真正来源！