包“螺”万象之下潜深海的启迪

来源 :百科探秘·海底世界 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaohaochang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读

  了解了海螺及螺旋的万千奥秘后,我们终于要乘坐潜水器下潜到万米深海了。你知道吗,潜水器之所以能下潜万米深度,也是因为受到了螺的启迪哟!

万米浮沉


  虽然万米载人潜水器安装了螺旋桨推进器,但这并不是它的主要动力源,如果潜水器依靠螺旋桨推进器上浮的话,会对动力系统及螺旋桨的性能要求非常高,一旦断电、断油或者螺旋桨发生故障,潜水器就面临无法上浮的危险,里面的人员更是危在旦夕。
  其实,万米载人潜水器在完成深海任务后,单凭“浮力外壳”的自身浮力就可以上浮返航。螺旋桨推进器只是处于待命状态,万一出现险情,比如供氧系统故障,需要急速返航,才会作为应急系统启动旋转,保证潜水器快速安全地返回海面。

  “浮力外壳”的研发也不是一蹴而就的,二十世纪著名的“的里雅斯特”号潜水器的“浮力外壳”竟然酷似一艘巨大的飞艇,球形载人舱挂在“飞艇”的下面。
  经过几十年的技术改进,我国的“蛟龙”号、“深海勇士”号以及万米载人潜水器“奋斗者”号,都使用了十分轻便的浮力材料外壳,就像给载人球舱穿了一件救生衣。
  如果潜水器需要停留在一定深度的海水里开展工作怎么办?完全依靠外壳浮力的话,潜水器很难实现稳定的悬停。“秘密武器”就在潜水器的肚子里!到底是什么呢?揭晓答案前,让我们先看看自然界的海螺都有什么绝招儿吧!

海洋活化石


  在5亿多年前的地球上,海洋里生活着两种巨大的头足纲海螺,它们就是鹦鹉螺和菊石。它们到底有多大呢?考古学家研究发现,最大的鹦鹉螺化石长达10 米,差不多跟一个小型摩天轮那么大!
  随着时间的推移,菊石逐渐灭绝了,而鹦鹉螺却得以延续,只是体形不再庞大。现存的鹦鹉螺最大也不过20 多厘米,是真正的“海洋活化石”,很多国家都将其列为濒危保护动物。
  除了小说《海底两万里》中的“鹦鹉螺”号潜艇以外,现实中,美国的第一艘核潜艇就叫“鹦鹉螺”号,法国的深海潜水器也叫“鹦鹉螺”号。

  同学们可能会有疑问:为什么潜艇和潜水器都那么热衷于取“鹦鹉螺”这个名号呢?海洋里有那么多动物,为什么不叫“虎鲸”号、“鲨鱼”号、“鳗鱼”号呢?
  一定是鹦鹉螺给人类留下了深刻印象!
  鹦鹉螺大多生活在热带海洋中,平时喜欢栖息在海底的珊瑚礁及岩石上,日落后才出来活动。普通的海螺只能在海底爬行,而鹦鹉螺却可以在海里游动,灵活得像一条“开着房车”的章鱼!
  科学家研究鹦鹉螺的“房车”后发现,里面由隔板分成了几十个“房间”。最外层,也是最大的“房间”,是鹦鹉螺柔软身体的“起居室”。里层的所有“房间”都是空的,叫作气室,它们都由一根气管连通着。
  鹦鹉螺需要上浮时,就把气室里的水排出,需要下沉时就往气室里注水。
  科学家深受启发,现代潜艇和深海潜水器都是利用这个原理实现了灵活的上下浮沉,所以命名时当然要选择“鹦鹉螺”。
  所以,潜水器肚子里的“秘密武器”就是一套和鹦鹉螺类似的“浮力系统”,由压载水舱和高压气罐组成。上浮时,高压气体注入水舱,水舱里的水排出,减小了潜水器的重量;下沉时,海水灌入水舱,增加了潜水器的重量。
  同学们可能又要问了:潜水器为什么不模仿鱼的鱼鳔呢?

浮沉原理


  鱼是如何通过鱼鳔实现上浮下沉的呢?
  我们首先要懂得一个原理——“阿基米德浮力原理”。
  没错,又是那个想要撬动地球,还发明了螺旋水泵的科学家——他确实很厉害!阿基米德发现:物体所受的浮力,等于物体下沉静止后排开液体的重力。这里需要注意“排开液体的重力”,说明体积越大的物体“排开液体”越多,在水中获得的浮力也會越多。了解了这些,我们继续说鱼鳔。
  鱼鳔有两个气室:一个是大气室,没有鱼骨的包裹;一个是小气室,有鱼骨的包裹。

  鱼想要下沉时,挤压腹部,肚子瘪了,大气室的气体压缩进了小气室,在鱼骨的包裹下,小气室体积变化不大,里面的气体变成压缩气体。瘪肚子的鱼,体积减小了,排开的水减少了,在水中获得的浮力相应也减小了,于是开始下沉。
  鱼想要上浮时,小气室的压缩气体快速注入大气室,鱼肚子鼓了起来,鱼的体积变大了,排开的水也增多了,在水中获得的浮力相应也增大了,于是开始上浮。
  鱼想要悬停时,小气室和大气室只需要不断调整气体量,达到浮力和重力平衡,就可以停在一定深度。如果鱼正在吃东西,体重逐渐增加,小气室也会不断往大气室注入气体,增加一些浮力,让鱼保持在一定深度。
  鱼的鱼鳔和鹦鹉螺的气室最大的不同就是:鱼鳔是通过变化体积,增加或者减少排开的水,实现浮力的变化,体积大一些就上浮,体积小一些就下沉;鹦鹉螺的气室是通过调节自身重量,从而实现重力的变化,重力小一些就上浮,重力大一些就下沉。
  可无论是潜艇,还是深海潜水器,都很难实现“体积”的变化,所以模仿鹦鹉螺的气室,似乎更适合深海潜水。

爆破海参


  我们第一期提到过深海“压力山大”,那么,在深海,体积的变化有时候是致命的。曾经,“蛟龙”号载人潜水器将深海几千米的紫色大海参作为生物样品带回海面,就发生了“悲惨的一幕”。
  紫海参早已适应了深海的海水压力,它腔体内也保持着和深海海水一样的压力,所以它能够在海底自由活动,不会感觉“压力山大”。但它作为样品被“蛟龙”号带回时,它的身体就像一个“高压气罐”,腔体内的气体依然保持着深海的压力,但随着上浮,体外海水的压力越来越小,体内的气体不断被释放,直至它的皮肤无法承受……“嘭”——海参爆炸了!
  看来,鱼鳔调节浮力的方法到了“压力山大”的深海是有很大风险的,很有可能自身难保呀!
其他文献
读者朋友们:《现代泌尿外科杂志》的专家论坛栏目因得到国内外多位专家的大力支持,已经成为刊物的重点和特色栏目之一,受到读者的欢迎。为了进一步加强该栏目的实用性,本刊特约多位国内知名专家撰写一系列介绍手术实际操作技巧和要领的文章,涵盖开放、微创、腹腔镜、机器人等各种手术形式,旨在丰富专家论坛栏目内容,并将手术视频上传至“大家泌尿网”使学界同仁可以分享借鉴专家的手术经验,以期对临床泌尿外科手术的开展和提高有所裨益。
蚊媒传染病对我国公共卫生造成了巨大的威胁,蚊媒监测是掌握蚊虫种群分布、季节消长和抗药性的主要方法。本文对广州市蚊媒监测的现状和存在问题进行了回顾分析,提出了加大蚊媒监测经费投入、提高专业技术人员种类鉴定能力、建立蚊媒监测电子化平台、加强监测结果的深入挖掘和资源整合等建议。
无论公司规模大小,数字印刷软包装都比传统印刷方法(如胶印、凹印和柔印)具有多种优势,数字印刷与传统印刷之间存在许多差异,尽管传统印刷是许多品牌的不错选择,但选择数字印刷软包装有许多优势。下文可供您了解数字印刷技术的7个优势。
舟山群岛位于浙江省东北部,以丰富的渔业资源和秀丽的海岛风光名扬中外。今天,海贝贝要带大家一起探访舟山群岛,领略纯正的海岛文化,探寻世代流传的航海非物质文化遗产——舟山锣鼓。
《九叶集》的出版,不仅涉及现代诗歌史上流派的重构问题,还涉及国统区文学的挖掘评价问题,以及现代主义在80年代初期的接受问题。表现内容/形式技巧的二分法逻辑下,九位诗人的作品在当时只能从内容上的\"新诗的现实主义传统\"和形式上的\"欧美现代派的表现技巧\"相结合的角度被接受。但如果从流派建构的角度看,在九叶派的建构中,其与现代派的联系被凸显,而至于其同现实主义诗歌流派的联系则被忽略。这样一种不一致,某种程度上正是选本编纂中\"选\"和\"编\"的复杂关系的体现。
中国工商银行青岛市分行新一届党委认真落实总行党委\"48字\"工作思路,深人贯彻陈四清董事长来青岛调研时提出的\"干在实处,勇于探索,争做示范,走在前列\"的重要指示要求,紧扣髙质量高效益发展主题,明确了建设\"同业和系统内可比分行中高质量高效益发展引领行\"的定位。
海绵城市是生态文明建设的重要内容,其核心是低影响设计,实现雨洪管理。本文通过对海绵城市建设体系的梳理,结合实际项目的海绵建设路径,从控制目标、划分汇水分区、设计竖向、布置绿色雨水基础设施等多种方式,实现低影响海绵设施的设计,以及与场地景观充分融合,实现“处处有海绵、也处处无海绵”的境界,发挥小区海绵城市建设的示范作用。
“吱吱吱——”一阵嘈杂的声音后,收音机里传来一个低沉的男声:“亲爱的朋友们,大家好,这里是深海广播电台《深夜有你》栏目。今夜,我们将为孤独的你送上一个毛骨悚然的鬼魂复仇故事。希望你在瑟瑟发抖的时候记住,不管夜有多深,《深夜有你》栏目都会陪着你。”
为工行事业发声,为银行改革立传。2006年7月参加工作以来,担任行刊编辑、记者10余年,策划、执行大型报道40余次,采访行程遍及全国20余个省、市、自治区,向全社会宣传了工商银行的改革发展事业。参与创办\"金融论坛\"微信公众号和\"工银金融评论\"英文服务号,运用新媒体形式向国内外传播工行声音和研究成果。
新一轮科技革命和产业变革突飞猛进,创新已成为重塑全球和区域竞争的关键变量。成都正携手重庆加快建设具有全国影响力的科技创新中心,增强创新主干和极核功能。同时,成都的目标是打造全国重要的创新策源地和具有国际影响力的创新型城市。