潜艇原理第七讲-潜艇的快速性(推进部分)
海底两万里潜水艇运作原理
海底两万里潜水艇运作原理
海底两万里潜水艇是一种专门用于在海底进行探索和研究的工具。
它的运作原理是基于物理学和工程学的原理，通过合理的设计和创新的技术实现。
潜水艇的主要部分包括外壳、推进装置、控制系统和供电系统。
外壳是潜水艇的骨架，能够承受水压并保护内部设备。
推进装置是潜水艇的动力来源，通常采用涡轮推进器或螺旋桨来提供推进力。
控制系统是潜水艇的大脑，通过操纵潜水艇的舵和推进装置来实现运动控制。
供电系统提供潜水艇所需的电力，通常使用电池或核能源。
在海底两万里潜水艇的运作过程中，潜水艇首先下沉到设定的深度。
在下沉过程中，潜水艇要根据水压变化调整内外压平衡，以确保舱内的温度和湿度适宜，并保证潜水艇的结构不受损坏。
当潜水艇达到设定的深度后，它会开始进行海底探索。
潜水艇通过控制推进装置来前进、后退或悬停。
同时，潜水艇还配备了各种传感器和仪器，用于探测海底的地形、水质和生物等信息。
这些传感器和仪器会将收集到的数据传输到控制系统，潜水艇的操作员可以根据这些数据做出相应的决策。
在探索过程中，潜水艇还需要保持与地面的通讯联系。
通常，潜水艇会使用水声通信技术与地面进行交流。
这种通信方式可以在水下传输声音信号，使地面操作员能够实时了解潜水艇的情况，并提供
必要的指导和支持。
海底两万里潜水艇的运作原理是基于工程学和科学原理的结合。
它的设计和制造需要经过多次试验和改进，以确保潜水艇能够在各种复杂的海底环境中安全运行。
通过不断的创新和技术进步，海底两万里潜水艇已经成为人类探索海洋深处的重要工具，为我们揭开了海底世界的神秘面纱。
潜水艇的发明原理和应用
潜水艇的发明原理和应用1. 潜水艇的发明原理潜水艇是一种能够在水下航行的水下船舶。
它可以通过控制浮力和推进力来在水下航行。
潜水艇的发明原理主要包括以下几个方面：1.1 浮力控制潜水艇首先需要控制自身的浮力，使其能够在水下浮起或沉没。
一般来说，潜水艇采用球ast之形结构，外部覆盖有耐水压的壳体。
通过空气和水的进出调节，可以改变潜水艇的浮力。
当潜水艇需要浮起时，将水渗入潜水艇内部，增加潜艇的总重量，使其密度大于水，从而浮起。
当潜水艇需要沉没时，排出内部的水，减小潜水艇的总重量，密度小于水，从而沉没到水下。
1.2 推进力控制潜水艇在水中航行需要依靠推进力，推进力可以帮助潜水艇克服水流的阻力，实现前进和转向。
潜水艇常用的推进方式主要有以下几种：•螺旋桨推进：潜水艇底部通常有一个或多个螺旋桨，通过电动或柴油发动机驱动螺旋桨旋转，产生推进力来推动潜水艇前进。
•喷水推进：潜水艇利用压缩空气或水来形成高速喷射流，产生反作用力推动潜水艇前进。
•水动力推进：利用流体动力学原理设计推进装置，通过水流的作用推动潜水艇前进。
2. 潜水艇的应用潜水艇由于具备在水下活动的能力，因此在军事和民用领域都有广泛的应用。
2.1 军事应用潜水艇在军事领域被广泛应用于海战、情报收集、打击敌方舰艇等方面。
潜水艇的主要优势包括：•隐蔽性：潜水艇能够在水下潜行，可以避开雷达监测，对敌方舰队进行侦查、监视和打击，实现突然袭击。
•高机动性：潜水艇可以在水下快速航行，具备很好的机动性，能够迅速调整位置和航向。
•长时间巡航能力：潜水艇通常具备长时间在水下巡航的能力，可以在海上执行长期任务。
2.2 民用应用除了军事应用，潜水艇在民用领域也有广泛的应用。
以下是几个常见的民用应用领域：•海洋科学研究：潜水艇可以携带科学仪器，深入海底进行生态调查、地质勘探等研究，促进人类对海洋的了解和保护。
•海洋资源开发：潜水艇可以用于海底油气勘探、矿产资源开采等，帮助人们开发利用海洋资源。
潜艇的工作原理
潜艇的工作原理潜艇是一种水下舰艇，具有自主潜航能力。
它是通过利用原子能、电能或者柴油机来驱动舰艇转动涡轮，从而推动舰艇在水下航行。
潜艇主要用于军事上的侦察、打击和战略威慑等任务。
其工作原理涉及到潜艇的浮力控制、推进系统、能量来源以及生活支持系统等方面。
首先，潜艇的浮力控制是潜艇工作的基础。
潜艇的重量通过浮力控制设备来控制，以使其能够在水下维持漂浮、下沉或上浮的状态。
潜艇内部装有水波针，通过调节水波针装置中的水波针的长度和分布来控制潜艇的浮力。
当水波针扩张时，潜艇会上浮，水波针收缩则潜艇会下沉。
这种通过控制水波针调节浮力的方式能使潜艇在水下具有较好的控制性能。
其次，潜艇的推进系统是使潜艇在水下前进的重要组成部分。
潜艇通常通过推进器来驱动潜艇前进。
推进器根据不同潜艇的设计，可以采用多种方式，包括螺旋桨推进器、喷水推进器以及水滑翔等。
传统的螺旋桨推进器通过电动机或者柴油机转动螺旋桨来产生推进力。
喷水推进器则是通过引入高速水流来推动潜艇前进。
而水滑翔则是利用潜艇表面的减阻涂层和垂直杆的作用，使得潜艇能够类似于飞机在水下滑翔前进。
再次，潜艇的能量来源也是潜艇工作的关键。
潜艇的能量需求很大，包括驱动推进器的电能、生活用电以及其他设备所需的能量。
潜艇的能源来源可以是原子能、柴油机或者电能。
通常情况下，核动力潜艇采用核反应堆产生的蒸汽来驱动涡轮机从而推动潜艇的前进。
核反应堆通过链式反应产生高温和高压的蒸汽，驱动涡轮机转动以产生动力。
而柴油潜艇则通过柴油机产生的动力来驱动涡轮机。
电动潜艇则通过电池或者燃料电池产生的电能来驱动潜艇。
最后，潜艇的生活支持系统也是潜艇工作的重要组成部分。
潜艇上的官兵需要在长时间水下生活中获得足够的生活用水、食物、氧气等基本生活支持，同时还需要具备适应水下高压、高温、高湿和闭合环境的设备。
潜艇内部配备了水资源处理系统、食品储存系统、空气调节系统、氧气生成系统等，以确保在水下航行过程中人员能够正常工作和生活。
潜艇工作原理
潜艇工作原理
潜艇是一种水下航行的军事装备，它具有以下工作原理。
潜艇利用浮力和动力系统来在水下航行。
首先，潜艇通过特殊设计的外形和材料来保持浮力。
潜艇通常使用铁、钢、铝和钛等金属材料建造，这些材料非常坚固且具有良好的浮力性能。
此外，潜艇的外壳通常采用多层结构，使其更加坚固和耐压。
潜艇的动力系统主要由电池和发动机组成。
在水面上航行时，潜艇使用内部燃烧机或核反应堆来产生动力。
这些动力源会驱动潜艇的螺旋桨，推动潜艇向前移动。
当潜艇需要潜入水下时，它会停止使用内燃机或核反应堆，并依靠电池供电。
电池会带动潜艇的螺旋桨，使其在水下前进。
同时，潜艇还会使用后向喷射推进器来调整姿态和深度。
潜艇的航行和定位主要依靠声纳系统。
声纳是一种利用声波进行探测和定位的技术。
潜艇通过发射声波并侦测其回波来判断周围物体的存在和位置，从而实现导航和目标锁定。
潜艇的舱室设计也是关键因素。
潜艇内部设置有水密舱室，以防止水入侵和维持压力平衡。
潜艇还配备了氧气供应系统、废气处理系统、供水系统等设施，以支持乘员在长时间水下生活。
总的来说，潜艇利用浮力、动力系统、声纳以及合理的舱室设计，通过在水下航行实现隐蔽、快速和精确的军事行动。
潜艇原理第六讲-潜艇的快速性(阻力部分)
§5.2 阻力成分的划分
（4） 按阻力的成因来划分
先按流体动力作用的方向来划分，可分为由与艇体表面相切的切 向力所构成的摩擦阻力和由作用于艇体表面法线方向的压力所构成的 压差阻力。
R f cos( , x)ds
s
R p p cos(p, x)ds
理想流体模型 计算结果
实际流体试 验结果
粘压阻力
图中所示的各种物体当自右向 左运动时，所生的总阻力完全 相等。因摩擦阻力与湿面积成 正比，所以图中湿面积最大者， 其粘压阻力最小。
潜艇的粘压阻力一般依据阻力试验来确定，由于潜艇以水下 航态为主，所以更关心其在水下航行时的阻力，在进行潜艇 水下阻力试验时，如应用傅汝德假设，则由总阻力减去摩擦 阻力的剩余阻力即为潜艇的粘压阻力。
这样形成的压差阻力是由粘性引起的，称为粘压阻力，记为
R pv
由于有自由表面的存在 潜艇运动在其周围将兴起波浪改变艇体
表面的压力分布变化形成阻力。具有自由液面时产生的压差阻力
是重力引起的，通常称这种压差阻力为兴波阻力，记为 Rw 。
§5.2 阻力成分的划分
§5.2 阻力成分的划分
阻力与航速之关系，阻力各成分之比重 潜艇阻力中的各成分如摩擦阻力、粘压阻力、兴波阻 力等均随航速而变化其大小，但变化率各不相同。大体说 来，摩擦阻力约与航速的 1.83次方成比例；粘压阻力约比 例于航速的平方；而兴波阻力约与航速的4~6次方成比例。
§5.4 潜艇各阻力成分的确定
兴波阻力
当潜艇在水面航行时，也会受到兴波阻力的作用，但由于潜艇的 水线面较水面舰船小得多，其兴波阻力在总阻力中所占的比重也较小。 另一方面，由于现代潜艇特别是核潜艇以水下航态为主，兴波阻力成 为相对次要的因素。
潜艇原理与构造图解
潜艇原理与构造图解
潜艇是一种能够在水下航行的水面舰艇，它具有独特的原理和
构造。
潜艇的原理主要是利用浮力和重力的平衡，通过控制浮力和
重力的变化来实现潜水和浮出水面。
而潜艇的构造则包括外壳、动
力系统、潜水装置、舱室等部分。
接下来，我们将通过图解的方式，详细介绍潜艇的原理和构造。
首先，让我们来了解潜艇的原理。
潜艇的原理主要是利用浮力
和重力的平衡来实现潜水和浮出水面。
当潜艇希望潜水时，它会通
过潜水装置释放部分水球ast，增加潜艇的重量，使其下沉到所需
的深度。
当潜艇希望浮出水面时，它会通过潜水装置吸收水球，减
轻潜艇的重量，使其浮出水面。
这种利用浮力和重力的平衡来控制
潜水和浮出水面的原理，是潜艇能够在水下航行的基础。
其次，让我们来了解潜艇的构造。
潜艇的外壳通常采用金属材
料制成，以保证潜艇在水下航行时的结构强度和密封性。
潜艇的动
力系统通常包括柴油发动机和电动机，以及相关的传动装置，用于
提供潜艇的推进力。
潜水装置通常包括水球ast和水泵，用于控制
潜艇的浮力和重力，实现潜水和浮出水面。
潜艇的舱室通常包括控
制室、居住区、舱内设备等部分，用于容纳潜艇的人员和设备。
通过以上图解，我们可以清晰地了解潜艇的原理和构造。
潜艇利用浮力和重力的平衡来实现潜水和浮出水面，具有独特的原理。
而潜艇的构造包括外壳、动力系统、潜水装置、舱室等部分，各部分协同工作，保证潜艇能够在水下航行。
希望通过本文的介绍，读者能够对潜艇的原理和构造有更深入的了解。
潜艇的工作原理是什么
潜艇的工作原理是什么
潜艇是一种水下航行的水面舰艇，它的主要工作原理是利用浮力、推进器和控制系统来实现水下航行。
首先，潜艇通过给定的设计使得整个船身能够具有足够的浮力，保证在水中能够漂浮或者下潜。
潜艇的船体通常采用更高强度的钢铁或者复合材料构建，这样可以减少船体的重量，提高船体密度，从而增大潜艇的浮力。
其次，潜艇通过推进器提供动力，实现在水下的前进。
潜艇通常配备有电池或者核反应堆等能源装置，通过电动机或者水轮机来驱动推进器转动。
水轮机通常被称为螺旋桨，它通过推动大量的水流来产生推力，从而推动潜艇的前进。
除了浮力和推进器，潜艇还需要配备一系列的控制系统来实现航行的稳定和精确控制。
这些控制系统包括舵、动力系统、航向控制以及深度控制等。
舵用于调整潜艇的航向和水平稳定性，动力系统用于控制潜艇的速度和动力输出，航向控制用于调整潜艇的航向方向，深度控制则用于控制潜艇的下潜和浮出。
总而言之，潜艇通过利用浮力、推进器和控制系统来实现水下航行。
浮力提供了船身的浮力使其能够在水中漂浮或下沉。
推进器提供了动力，使潜艇能够在水下前进。
控制系统则用于保持航行的稳定性和精确控制船体的运动。
这些原理的结合使得潜艇能够在水下执行各种任务，如侦察、巡逻、攻击等。
潜水艇工作原理
潜水艇工作原理
潜水艇的工作原理是通过控制浮力和推进力来实现在水下航行。
潜水艇通常由船体、控制系统、动力系统和生活保障系统等组成。
首先，潜水艇利用船体的设计和材料来控制浮力。
船体通常采用密封结构，内部分为多个隔舱。
通过控制进出舱门以及在舱内的空气和水的流动，可以改变船体内的总体积，从而调节浮力。
当舱内注入足够的空气时，潜水艇的浮力增加，使其能够漂浮在水面上。
当舱内排出部分或全部空气时，潜水艇的浮力减小，从而使其能够下沉到水下。
其次，潜水艇还需要推进力来前进。
潜水艇通常配备有电动机或者是核动力系统作为主要动力源。
电动机通常由蓄电池或者柴油发电机供电。
核动力系统则是通过核反应堆产生蒸汽来驱动涡轮发电机从而带动推进器。
推进器通常位于潜水艇尾部，可以通过控制推进器的转速和方向来产生推动力，使潜水艇能够在水中前进、转向、停止等。
最后，潜水艇还需要配备相应的生活保障系统。
这些系统包括供氧系统、废水处理系统、供电系统、食品和水源以及船员的生活区域等。
供氧系统通常利用气体储存设备来提供船舱内的氧气，从而维持船员的呼吸需求。
废水处理系统可以处理船员产生的废水，使其符合环保标准。
供电系统则提供船舱内各种设备的电力供应。
总结起来，潜水艇通过控制浮力和推进力来实现在水下航行。
浮力的控制通过控制舱内的进出水/空气来调节船体的总体积。
推进力的提供通过电动机或者核动力系统来驱动推进器产生。
此外，潜水艇还需要配备相应的生活保障系统，以保证船员的生存和工作需求。
潜艇动力的原理和应用
潜艇动力的原理和应用1. 潜艇动力简介潜艇是一种能够在水下航行的特种舰艇，其动力系统是实现潜艇水下航行的关键。
潜艇的动力系统通常包括内燃机、电动机和氧化剂，每种动力方式都有其独特的特点和应用场景。
2. 内燃机动力的应用内燃机是潜艇动力系统中常用的一种方式。
内燃机通过燃烧燃料产生的高温高压气体推动活塞运动，从而实现动力输出。
内燃机动力具有启动速度快、功率密度高的特点，适用于短时间快速提供大量动力的需求，如潜艇的水面航行。
内燃机动力的主要优势在于其高功率输出，能够满足潜艇在水面航行时的高速需求。
然而，内燃机动力也存在一些限制，如燃料消耗较快、噪音较大等问题。
因此，在潜艇水下航行时，内燃机往往会被电动机所取代。
3. 电动机动力的应用电动机是潜艇动力系统中另一种常用的方式。
电动机通过电能转化为机械能，从而实现推动潜艇的目的。
电动机动力具有安静、稳定的特点，适用于潜艇水下航行时的需求。
潜艇在水下航行时，为了避免被敌方探测到，需要减少噪音的产生。
由于电动机在工作时噪音较小，且不产生尾迹，因此成为水下航行的首选动力方式。
电动机动力的主要优势在于其低噪音、良好的隐蔽性和较长的工作时间。
然而，电动机动力的一个缺点是功率输出相对较低，无法满足潜艇在水面航行时的高速需求。
4. 内燃机和电动机的综合应用为了兼顾潜艇在水面航行和水下航行时的需求，现代潜艇通常采用内燃机和电动机的综合应用方式。
具体来说，潜艇在水面航行时使用内燃机提供动力，而在水下航行时采用电动机动力。
这种综合应用方式既能满足潜艇在水面航行时对高速和高功率的需求，又能满足潜艇在水下航行时的低噪音和隐蔽性要求。
通过内燃机和电动机的配合使用，潜艇在水下航行时可以提供足够的动力，并且兼顾隐蔽性，从而实现潜艇的多种任务。
5. 潜艇动力系统的发展随着科技的不断进步，潜艇动力系统也在不断发展。
目前，一些先进的潜艇动力系统采用了更加高效、环保的动力方式，如燃料电池、核动力等。
人教版物理精品教学课件 潜水艇
F浮 = ρ液gV排
例2.“海中断崖”是指某水文要素在竖直方向上出现突变或不连续剧变的水层， 海水处于上层密度大，下层密度小的状态，潜艇在水下航行中，如突遭“海中断 崖”，可以迅速向潜艇内的水舱供气，避免潜艇急速的掉入海底。下列有关叙述中，
正确的是（ ）D
A.潜艇在下降过程中会使潜艇受到的浮力增大 B.潜艇在下降过程中受到的压强不变 C.向潜艇内的水舱供气，潜艇的浮力增大 D.向潜艇内的水舱供气，潜艇的重力增大
潜水艇
达芬奇
潜水艇的工作原理是怎样的？
下沉
工作原理:改变自身重力来实现沉浮
当水进入水舱，F浮 < G 时 下沉 当水从水舱中排出,F浮 > G 时, 上浮
上浮
当潜水艇在水面下时, V排运动状态无关
例1.用塑料瓶,透明胶带,螺母,麦管(或塑料管),容器和水等,按图制作了一只潜 水艇模型.则必须从进排水管处 吸气 (吸气/吹气),潜水艇在下沉的过程中 所受到水的浮力 不变 (减小/不变/增大) 潜水艇的工作原理： 通过改变自身重力实现沉浮 下沉 ← 增大重力 ← 进水 ←吸气 减小内部气压，使水进入瓶中
F浮 = ρ液gV排 F浮 < G 下沉 → 减小重力 排水
注意： 潜水艇的工作原理:改变自身重力来实现沉浮
F浮 = ρ液 gV排
下次课见！
潜水艇动力工作原理
潜水艇动力工作原理潜水艇是一种能够在水下航行的特殊船舶，它的动力系统是潜水艇能够正常运行的关键。
下面将介绍潜水艇动力的工作原理。
潜水艇的动力系统主要分为两大类：热动力系统和电动力系统。
热动力系统主要由柴油发动机和氧气发生器组成，而电动力系统则由电池和电动机构成。
这两种动力系统在潜水艇的运行过程中起到不同的作用。
热动力系统是潜水艇的主要动力来源。
当潜水艇需要进行高速航行或者长时间的航行时，热动力系统就会发挥重要作用。
柴油发动机通过燃烧柴油产生的热能驱动涡轮机，进而带动螺旋桨转动，推动潜水艇前进。
而氧气发生器则负责为柴油发动机提供所需的氧气，以支持燃烧过程的进行。
这种热动力系统具有动力强、续航能力高的特点，适合潜水艇进行长时间的航行任务。
电动力系统则主要用于潜水艇的潜水和静音航行。
当潜水艇需要进行潜水操作时，柴油发动机会停止运行，转而由电动力系统提供动力。
电池作为电动力系统的能量储存装置，通过储存的电能供给电动机运行。
电动机带动螺旋桨转动，推动潜水艇在水下航行。
相比于热动力系统，电动力系统具有运行静音、无排放等优点，可以使潜水艇在水下进行隐蔽的任务。
潜水艇的动力系统在不同的航行模式下可以进行切换。
当潜水艇需要从水下浮出到水面时，热动力系统会重新启动，提供足够的动力使潜水艇浮出水面。
而在水面上航行时，热动力系统会继续为潜水艇提供动力，同时电动力系统也会进行充电，为潜水艇下一次潜水做准备。
总的来说，潜水艇的动力系统是潜水艇正常运行的基础。
热动力系统和电动力系统在不同的航行模式下起到不同的作用，共同推动潜水艇完成各种任务。
无论是长时间的航行还是潜水作业，潜水艇的动力系统都发挥着关键的作用，确保潜水艇能够在水下航行并完成各项任务。
潜艇的工作原理是什么
潜艇的工作原理是什么
潜艇是一种能够在水下航行的水面舰艇，它的工作原理主要是依靠浮力、推进力和控制系统来实现。
首先，潜艇的外形设计和材料选择是实现其潜水和浮出水面的基础。
潜艇通常采用流线型设计，以减少水阻，提高潜行速度。
潜艇的外壳通常采用高强度的钢材或者复合材料制成，以承受水压和外部冲击。
其次，潜艇的潜水和浮出水面主要依靠浮力的调节。
潜艇通过潜水舱内的水泵调节舱内水的体积，从而改变潜艇的浮力，实现潜水和浮出水面。
在潜水状态下，潜艇通过调节舱内水的体积，使得潜艇的密度大于水，从而下沉到所需深度；而在浮出水面时，则通过排出舱内水，使得潜艇的密度小于水，从而浮出水面。
另外，潜艇的推进系统也是其工作原理的重要组成部分。
潜艇通常采用螺旋桨或者水射推进器作为推进装置，通过电动机或者柴油发动机提供动力，实现潜艇的前进。
在水下航行时，潜艇通过调节螺旋桨或者水射推进器的转速和方向，来控制潜艇的航向和速度。
此外，潜艇的控制系统也是其工作原理的重要组成部分。
潜艇的控制系统包括舵、平衡装置、深度舵等，通过这些装置来实现潜艇的姿态控制、深度控制和航向控制。
潜艇的船员通过操纵这些控制装置，来实现潜艇的稳定潜水、浮出水面和航行。
总的来说，潜艇的工作原理主要包括浮力调节、推进系统、控制系统等几个方面。
通过这些原理的相互作用，潜艇能够在水下航行，并实现潜水和浮出水面的转换，从而完成各种任务。
潜艇的工作原理是复杂而精密的，需要高度的技术和操作能力来实现，但正是这些原理的运用，使得潜艇成为现代海战中不可或缺的重要武器。
潜艇的原理
潜艇的原理潜艇是一种能够在水下航行的水面舰艇，它的原理主要是依靠浮力和推进力来实现。
潜艇的设计和原理是为了实现在水下航行，并能够在水下进行作战和侦察任务。
在这篇文档中，我们将深入探讨潜艇的原理，包括浮力原理、推进原理和潜艇的结构设计。
首先，我们来谈谈潜艇的浮力原理。
潜艇的浮力原理与一般的船只并无太大差异，都是依靠排水量大于自身重量来实现浮起。
但是，潜艇的独特之处在于它能够在水下浮起和下沉。
这是通过潜艇的球ast舱室和压水舱室来实现的。
当潜艇需要浮起时，球ast舱室会排出水，增加浮力；而当潜艇需要下沉时，球ast舱室会充入水，减小浮力。
这种设计使得潜艇能够在水下灵活地控制浮沉，实现隐蔽航行和潜艇作战。
其次，潜艇的推进原理也是潜艇能够在水下航行的重要原因。
潜艇通常采用螺旋桨来提供推进力，这种推进方式类似于一般船只。
但是，由于水的密度和阻力较大，潜艇的推进系统需要更加精密和高效。
潜艇通常会搭载多台电动引擎，通过电池或核动力系统来提供动力。
这些电动引擎能够驱动螺旋桨，使潜艇能够在水下快速航行和进行机动作战。
最后，我们来谈谈潜艇的结构设计。
潜艇的结构设计是为了满足水下航行的特殊需求。
潜艇通常采用双壳结构，外壳能够承受水压，内壳则是舱室和设备的安装空间。
潜艇的舱室内部通常会采用复合材料来减轻重量和增加强度，以应对水下高压环境。
此外，潜艇还配备了水下航行所需的设备，包括氧气循环系统、声纳系统、导航系统等，以保障潜艇在水下的生存和作战能力。
总的来说，潜艇的原理是基于浮力和推进力来实现水下航行的。
潜艇通过球ast舱室和压水舱室来控制浮沉，通过电动引擎和螺旋桨来提供推进力，通过特殊的结构设计来适应水下高压环境。
这些原理和设计使得潜艇成为一种能够在水下进行隐蔽航行和作战的重要军事装备，也为海洋科学研究和资源勘探提供了重要的工具和平台。
潜水艇的工作原理
潜水艇的工作原理潜水艇是一种能够在水下航行的水下舰艇，它的工作原理主要是通过控制浮力和推进力来实现在水下的航行。
潜水艇通常由船体、动力系统、控制系统和生活保障系统等部分组成。
下面我们将从这几个方面来详细介绍潜水艇的工作原理。
首先，潜水艇的船体设计非常重要。
船体通常由厚重的钢材构成，可以承受水压和外部冲击。
船体内部通常分为多个密封舱室，以确保潜水艇在水下航行时能够保持密封状态，防止水的渗入。
此外，船体的形状设计也对潜水艇的潜水性能有着重要影响，流线型的船体能够减小水的阻力，提高潜水艇的航行速度和潜行深度。
其次，潜水艇的动力系统包括主推进系统和辅助推进系统。
主推进系统通常由柴油发动机或核动力系统提供动力，驱动螺旋桨进行推进。
而辅助推进系统则包括电池和电动机，用于在潜水艇潜行时提供动力。
这两种推进系统的结合，使得潜水艇能够在水下进行长时间的航行，并且具有一定的隐蔽性。
控制系统是潜水艇的重要组成部分，它包括航向控制、深度控制和姿态控制等。
航向控制主要通过螺旋桨的转动来实现，深度控制则通过调节潜水压力舱的水平来实现，姿态控制则通过调节舵和平衡重来实现。
这些控制系统的协调配合，使得潜水艇能够在水下保持稳定的航行状态。
最后，生活保障系统是潜水艇的保障系统，它包括空气循环系统、供水系统和食品储备等。
空气循环系统通过氧气生成器和二氧化碳吸收器来保证潜水艇船员在水下能够获得充足的氧气。
供水系统则通过海水淡化设备来提供饮用水，食品储备则能够保证船员在长时间潜水中能够获得充足的食物。
综上所述，潜水艇的工作原理主要是通过船体设计、动力系统、控制系统和生活保障系统的协同作用来实现在水下的航行。
潜水艇的工作原理虽然复杂，但是它的出现为人类的海洋探索和国防安全提供了重要的保障。
潜艇的原理
潜艇的原理
潜艇的原理是利用密闭的机身，在水下自由活动。
潜艇通常采用核动力或柴油发动机作为能源。
潜艇一般有几个球形存储舱，它们可以在深海中存储氧气和食物。
潜艇可以通过艇艏舱门透入空气，然后关闭舱门，并用电池提供电力。
潜艇的运动实现是通过后部螺旋桨产生的推力，推动潜艇在水下前进。
潜艇需要充分利用声音的传播特性以进行通讯，并通过声纳来探测周围的水下环境。
最后，潜艇的通讯信号是由脉冲水下无线电发射器发出的。
潜水艇的工作原理
潜水艇的工作原理
潜水艇是一种能够在水下航行的特殊船只。
它不依赖于风力或水流，而是通过自身动力进行推进和操控。
潜水艇的工作原理涉及到许多复杂的系统和设备。
1. 外壳结构：潜水艇通常由厚实的钢材或复合材料构成外壳，以确保船体的牢固性和密封性。
2. 浮力控制：为了在水中浮沉，潜水艇配备了浮力控制系统。
这包括船体内的大型水密舱室，可以通过泵系统将水进入或排出舱室来调整浮力。
3. 推进系统：潜水艇的主要推进系统通常是潜水艇发动机。
这些发动机可以使用柴油、核能或电力，通过转动螺旋桨或推进器来推动潜水艇前进。
4. 操纵系统：潜水艇的操纵系统包括操舵轮、舵和方向舵等。
操纵系统允许潜水艇通过改变推进器的角度和方向来进行前进、后退和转弯操作。
5. 航行系统：潜水艇通常配备有导航和定位设备，如声纳、气象仪器和卫星导航系统。
这些设备可以帮助潜水艇确定自身位置、判断水下地形和监测环境条件。
6. 生活保障系统：潜水艇的生活保障系统包括空气、水和食物供应系统，以及废水和废气处理系统。
这些系统确保潜水艇乘员在长时间的航行中拥有适宜的生存条件。
综上所述，潜水艇的工作原理可以归纳为：通过外壳结构保证密封性和牢固性，通过浮力控制系统调整浮力，通过推进系统前进、后退和转弯，通过操纵系统控制航向，通过航行系统进行导航和定位，通过生活保障系统提供乘员所需的基本生活条件。
潜艇原理第六讲-潜艇的快速性(阻力部分)
Crm
C C C C ts fs tm fm Cts (Ctm C fm ) C fs
模型总阻力通 过实验获得 模型摩擦阻力 通过相当平板 假设获得 实艇摩擦阻力 通过相当平板 假设获得
Rts Cts 1 s S sVs2
2
§5.3 潜艇模型阻力试验
理想流体模型 计算结果
实际流体试 验结果
粘压阻力
图中所示的各种物体当自右向 左运动时，所生的总阻力完全 相等。因摩擦阻力与湿面积成 正比，所以图中湿面积最大者， 其粘压阻力最小。
潜艇的粘压阻力一般依据阻力试验来确定，由于潜艇以水下 航态为主，所以更关心其在水下航行时的阻力，在进行潜艇 水下阻力试验时，如应用傅汝德假设，则由总阻力减去摩擦 阻力的剩余阻力即为潜艇的粘压阻力。
力相比较的基础，而潜艇以水下航行为主，并且多在广阔的海域中活 动，因而静深水阻力自然是最主要的研究对象。
（3） 按潜艇运动状态来划分
可分为等速直线运动阻力、不等速直线运动阻力及非直线运动
阻力，其中等速直线运动又可区分为沿艇体对称面和不沿对称面运 动等情况，这里仅限于讨论在对称面上作等速直线运动的情况，这
§5.4 潜艇各阻力成分的确定
粘压阻力 产生粘压阻力的原因是由于表面摩擦和物体后部的 减速流动，使边界层发生分离现象，因之造成旋涡而生 粘压阻力。
边界层内的流动过程由惯性力、压力梯度和粘性力之间的相对 平衡所决定。粘性力总是对流动起阻滞作用，使流动减速．边 界层内压力梯度的方向决定于外流的情况 . 当顺压梯度 (dp/dx ＜ 0 ）时，它可使边界层内流动加速，增加边界层内流体质点 的动能，从而保证层内流体质点有足够动能克服粘性摩擦，顺 利地流向下游．反之，在逆压梯度 (dp/dx>0）作用下，层内流 体质点受到“逆压”和“粘性”两方面的阻滞，使动能迅速损 失，就会在某处耗尽所有动能而滞止下来．又由于愈靠近物面， 流速愈小，所以这种情形总是在物面附近首先发生．一旦这种 情形发生，根据连续性要求，下游流体便在“逆压”梯度作用 下发生倒流．两股流体相汇的结果是回流流体把从上游来的流 体“挤”出物面，使边界层内流体进入流体深处．这种现象称 为边界层分离．
潜艇原理第七讲-潜艇的快速性(推进部分)
T R R
§5.8 螺旋桨与艇体间的相互作用
推力减额
螺旋桨发出的推力中只有（T R ）这一部分是 用于克服阻力R并推船前进的，故称为有效推力 Te
推力减额分数的大小与艇型，螺旋桨尺度，螺旋桨负荷 以及螺旋桨与艇体间的相对位置等因素有关。用理论方法
来计算推力减额是很困难的，通常都是根据艇模自航试验 或 经验 公式 来决 定的 。潜 艇的 推力 减额分 数 t大 致在 0.10~0.18范围。
§5.10 螺旋桨的空泡与噪声
不同温度下水的汽化压力值
产生空泡的条件：
pb pv
饱和蒸汽压
在 A， B两点应用伯努力方程：
1 1 2 pb Vb p0 V02 2 2
定义减压系数为
p0 pb Vb 2 ( ) 1 2 1 V0 V0 2
如 0 表示压力增高 0 表示压力降低
（1）艇体周围的流线运动： 潜艇在水中以速度V向前航行时，艇体周围水流的流线分布情况如 图。首尾处的水流具有向前速度，即产生正伴流，而在舷侧处水流具有向
后速度，故为负伴流。由此而形成的伴流称为形势伴流或势伴流。因流线
离船身不远处即迅速分散，故在艇体略远处其作用不甚显著。
V
§5.8 螺旋桨与艇体间的相互作用
美国核潜艇降噪历程
苏联/俄罗斯潜艇降噪历程
为了研究 空泡所发出的 噪声，前苏联 学者在黑海水 面以下 15-45 米处试验了一 些旋转翼型棒， 获得了一系列 的实验数据。
随着空泡的发生发展，噪声谱的高频部分先增高，随着转数再升高， 空泡发展导致窄带噪声峰出现，当转速升至约2Ni时，整个噪声谱 值升高 25-35dB.
由于液体具有汽化特性，则当液体在恒压下加热，或在恒温 下用静力或动力方法降低其周围环境压力，都能使液体达到汽化 状态。但在研究空化和空蚀时，对于由这两个不同条件形成的液 体汽化现象在概念上是不同的。任何一种液体在衡定压力下加热， 当液体温度高于某一温度时，液体开始汽化，形成汽泡，这称为 沸腾。当液体温度一定时，降低压力到某一临界压力时，液体也 会汽化或溶解于液体中的空气发育形成空泡，这种现象称为空化。
现代潜艇的潜水原理
现代潜艇的潜水原理
潜艇是一种能够进行水下航行的军事舰艇。
它能够在水下长时间停留，隐蔽地执行各种任务。
现代潜艇具有极高的机动性能和隐蔽性能，成为了战场上至关重要的力量。
现代潜水原理主要有两种：鱼雷推进和氧气借用。
一、鱼雷推进原理
鱼雷推进原理利用了牛顿第三定律，即“作用力与反作用力相等、方向相反”。
潜艇在水中弹射鱼雷的过程中，鱼雷向后喷射水流，潜艇本身也会产生相反的反作用力，从而得以前进。
然而，这种推进方式只能让潜艇短暂地加速，而不能长期维持高速运动。
所以，现代潜艇通常采用燃料电池作为主要动力源，配合鱼雷推进原理进行潜水。
二、氧气借用原理
氧气借用原理是利用潜艇通过各种设备将潜艇中的二氧化碳和水转化为可供呼吸的氧气，从而长时间在水下停留。
潜艇内部设有两种类型的氧气借用设备：闭式呼吸系统和开式呼吸系统。
闭式呼吸系统直接回收潜艇内部的呼气气体，将二氧化碳除掉，把氧气再次供给官兵使用。
该系统能够挽救官兵在深水中呼吸过多、产生失误的情况，同时减少了潜艇外面发生的声音，提高了潜艇的安全性。
开式呼吸系统称为潜水呼吸技术，“氧气瓶”的酸碱液将二氧化碳转化为碳酸气，而后供应一定量的氧气供官兵呼吸。
这种技术能够增加潜艇的潜水深度和时间，但在潜水期间不适应震动和噪音等环境不利。
总的来说，现代潜艇采用多种潜水原理，并配合适当的设备和技术，才能够保障潜艇在水下长期停留和隐蔽行动。
潜水艇工作原理
潜水艇工作原理
1 潜水艇的工作原理
潜水艇是一种在水下航行的潜水器，它可以进行反潜行动、观察、侦察、海底探测，广泛用于海军、渔业、海洋科学研究等多个领域。
潜水艇能够在水中长期安全工作，这要归功于它的以下几个特点：
1.1 防潮竞争机
潜水艇的防潮竞争机有助于平衡潜水艇的水下行驶的净重，保持
潜水艇的稳定性。
潜水艇的防潮竞争机通常由袋装液体组成，液体具
有很强的蒸发率，液体的蒸发会形成负压，这种负压的变化将会引起
潜水艇的重心变化，以此来控制潜水艇沉淀或浮起。
1.2 水下推进器
水下推进器是潜水艇进行行驶和航向转弯的重要动力机构。
水下
推进器使用两种不同的形式：螺旋桨和涡轮螺旋桨。
螺旋桨比涡轮螺
旋桨的节能性更好，由于它的结构比较简单，对水的流量要求不太高，比较适用于潜艇在小深度行驶时。
涡轮螺旋桨能够获得高速度行驶，
它不仅具有结构紧凑，而且高度效率，但必须注意生物群系的破坏。
1.3 水下声发射器
水下声发射器是一种海底探测用的器材，它能够通过在海底发出
声波，来探测环境中的水流变化、浊度和淤积物以及礁石等物质，这
样潜水艇可以更加安全及准确地行驶。
1.4 水下交流电机
水下交流电机是潜水艇的发动机。
它采用永磁同步发动机，可以以低速旋转，提供直流电源，以满足潜水艇的电动工作的要求。
该电机的特点是反电动势小，频率范围宽，工作效率高，并且可以工作在潜水艇各个方向。
2 总结
潜水艇可以在水下活动时保持稳定，这是由于它所具有的防潮竞争机、水下推进器、水下声发射器和水下交流电机，它们搭配着才让潜水艇能够在水中安全工作而发挥最大效果。
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§5.9 螺旋桨与艇体间的相互作用
§5.10 螺旋桨的空泡与噪声
空泡生成的原因
由螺旋桨的工作原理我们知道，螺旋桨的推力来自于 其叶切面的升力，而升力是桨叶的压差力。当螺旋桨在水 中工作时，叶背的水流速度增加，根据伯努利方程，叶背 压力降低，形成吸力面。反之，叶面的水流速度降低，压 力增加，形成压力面，叶背与叶面的压力差就是桨叶的升 力，升力的大小取决于压表面的压力分布。若某处的压力 降低到水的汽化压力，即饱和蒸汽压力时，该处即开始空 化而出现空泡。这种现象称为螺旋桨的空泡现象。
p0 pv 令空泡数为： 1 V02 2
其中：静压力
p0 pa ghs
V0 Va2 (2nr)2
Pa～大气压力 hs～桨轴或叶切面沉深 如
则
pb pv ，产生空泡
如
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
则
pb pv ，不产生空泡
实验观察径向螺距按常规分布的螺旋桨，在运行工况区的空包 发生、发展情况大致如下： 随着转数及进速的增大，通常首先在桨叶梢部出现空泡，空泡 成螺旋线条状，成为梢涡空泡。随着空泡数进一步下降，空泡 由螺旋桨梢部开始沿径向逐步项桨叶中部延伸。由于桨工况不 同和叶剖面形状的差别，沿径向往内半径发展的空泡，可能起 始于叶剖面的前缘，可能呈片状，也可能沿螺旋桨周向成条形， 或出现大小不一的球状空泡群。顺流而下的空泡，可能在到达 尾部之前消失，也可能淹没在桨叶尾流中。在空泡消失-溃灭 处，可能形成雾状，成为雾状空泡。雾状空泡会造成很强的高 频噪声，也是造成螺旋桨严重剥蚀的主要原因。
涡空泡 出现在叶稍和桨毂，分别称为稍涡和毂涡。桨叶随 边后的自由涡片最终卷成为两股旋涡，即叶稍处的稍涡和 叶根处的旋涡，而各叶根处的旋涡又汇成为一根毂涡。由 于稍涡和毂涡中心的压力极低，因而，很易发生空泡，涡 空泡对螺旋桨的水动力性能没有影响，也不会引起剥蚀， 但在一定条件下，涡空泡的另一端可能贴到桨后的稳定翼、 舵等构件上，引起振动和噪声。
（1）艇体周围的流线运动： 潜艇在水中以速度V向前航行时，艇体周围水流的流线分布情况如 图。首尾处的水流具有向前速度，即产生正伴流，而在舷侧处水流具有向
后速度，故为负伴流。由此而形成的伴流称为形势伴流或势伴流。因流线
离船身不远处即迅速分散，故在艇体略远处其作用不甚显著。
V
§5.8 螺旋桨与艇体间的相互作用
美国USS-212型潜艇，水下 17米处航行，当螺旋桨以 110130r/min运行时，在频率接近 300-500HZ处，约一个 1/3频程区 间内，出现了一个比周围频段高出 18dB的噪声峰（“窄带噪声 峰”）。出现该现象的原因，基本可以断定是由于涡空泡的出 现导致噪声有了明显的增大。
泡状空泡区域长度
在桨叶上出现空泡的同时，随螺旋桨叶根螺距的设计差异，先 后出现从桨榖尾端曳出的榖涡及榖涡空泡。
推进器与船体间涡空泡 Propeller-Hull vortex cavitation 片状空泡 (sheet cavitation)
云雾状空泡 Cloud cavitation
叶梢涡空泡 Tip Vortex cavitation
§5.5 螺旋桨的水动力特性
§5.5 螺旋桨的水动力特性
推力：dT dL cos i dD sin i 阻力：dF dL sin i dD cos i
dQ r dF
§5.5 螺旋桨的水动力特性
当螺旋桨以进速 Va和转速n进行工作时，必须吸收主机提供给 的转矩 Q才能发出推力T。因此，螺旋桨的效率为：
美国核潜艇降噪历程
苏联/俄罗斯潜艇降噪历程
为了研究 空泡所发出的 噪声，前苏联 学者在黑海水 面以下 15-45 米处试验了一 些旋转翼型棒， 获得了一系列 的实验数据。
随着空泡的发生发展，噪声谱的高频部分先增高，随着转数再升高， 空泡发展导致窄带噪声峰出现，当转速升至约2Ni时，整个噪声谱 值升高 25-35dB.
泡状空泡
泡状空泡对螺旋桨水 动力性能影响不大
泡状空泡的破碎会对螺旋桨的表面造成严重的机械损伤
气泡随着水流进入压力高于汽化压力的区域时，一方面由
§5.10 螺旋桨的空泡与噪声
不同温度下水的汽化压力值
产生空泡的条件：
pb pv
饱和蒸汽压
在 A， B两点应用伯努力方程：
1 1 2 pb Vb p0 V02 2 2
定义减压系数为
p0 pb Vb 2 ( ) 1 2 1 V0 V0 2
如 0 表示压力增高 0 表示压力降低
对于二战期间声纳探测到的螺旋桨声是由什么物理现象造成的，
在当时没有得出确切的结论。直到1970年末，在国际水声学会议 上，美国 David-Taylor研究中心的研究学者才公开发表论文，认 定空泡现象是主要的舰船螺旋桨噪声源。
从公开发表的文献中能够找到对苏联潜艇噪声性能的评价，其大致情况如下：
举例来说，在1k Hz处，如果SL≥120dB，则潜艇噪声高，如果SL≤100dB，则潜 艇安静，如果SL≤80dB，则潜艇很安静。
TVa 0 2nQ
进程：螺旋桨旋转一周在轴向前进的距离
进速
Va hP n
转速
进速系数：进程与螺旋桨直径 D的比值
Va / n Va P J (1 s) D nD D
§5.8 螺旋桨与艇体间的相互作用
艇体的伴流 : 潜艇运动带动周围的水一起运动，使其 具有一定的速度，从而导致螺旋桨与水的相对速度和潜艇 的运动速度存在一定差别。 产生伴流的原因:
艇体的伴流
2）水的粘性作用：
因水具有粘性，故当潜艇在运动时沿艇体表面形成边界层，边界 层内水质点具有向前速度，形成正伴流，通常称为摩擦伴流。摩擦伴流 在紧靠艇体表面处最大，由该处向外急剧减小，离艇体不远处即迅速消 失，但在艇后相当距离处摩擦伴流依然存在。下图表示艇体周围的边界 层，边界层在尾部后具有相当的厚度，与螺旋桨直径相差不多，故摩擦 伴流常为总伴流中的主要部分。摩擦伴流的大小与艇型，表面粗糙度、 雷诺数及螺旋桨的位置等有关。
§5.5 螺旋桨的几何形状
螺旋桨通常由若干个桨叶和桨毂构成，螺旋桨与尾轴联接部 分称为桨毂，桨毂是一个截头的锥形体。为了减小水阻力，在桨 毂后端加一整流帽，与桨毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。桨
叶固定在桨毂上。普通螺旋桨常为三叶～七叶，二叶螺旋奖仅用 于机帆船或小艇上，现代潜艇多采用六叶或七叶螺旋桨。
T R R
§5.8 螺旋桨与艇体间的相互作用
推力减额
螺旋桨发出的推力中只有（T R ）这一部分是 用于克服阻力R并推船前进的，故称为有效推力 Te
推力减额分数的大小与艇型，螺旋桨尺度，螺旋桨负荷 以及螺旋桨与艇体间的相对位置等因素有关。用理论方法
来计算推力减额是很困难的，通常都是根据艇模自航试验 或 经验 公式 来决 定的 。潜 艇的 推力 减额分 数 t大 致在 0.10~0.18范围。
由于液体具有汽化特性，则当液体在恒压下加热，或在恒温 下用静力或动力方法降低其周围环境压力，都能使液体达到汽化 状态。但在研究空化和空蚀时，对于由这两个不同条件形成的液 体汽化现象在概念上是不同的。任何一种液体在衡定压力下加热， 当液体温度高于某一温度时，液体开始汽化，形成汽泡，这称为 沸腾。当液体温度一定时，降低压力到某一临界压力时，液体也 会汽化或溶解于液体中的空气发育形成空泡，这种现象称为空化。
u
速度 V A 为
VA V u
当航速和螺旋桨转速一定时，伴流的大小直接决定螺旋桨 的进速，进而决定螺旋桨所发出的推力和吸收的力矩。
§5.8 螺旋桨与艇体间的相互作用
推力减额
螺旋桨在艇后工作时，由于它的抽吸作用，使桨盘前方 的水流速度增大。根据伯努利定理，水流速度增大压力必然 下降，故降低了艇尾部分的分布压力，导致艇体压差阻力增 加。此外，艇体尾部水流速度的增大，使摩擦阻力也有所增 加，但其数值远较压差阻力的增加为小。 由于螺旋桨在艇后工作时引起的艇体附加阻力称为阻 力增额 R 。若螺旋桨发出的推力为 T，则其中一部分必须 用于克服艇的阻力R，而另一部分则要克服阻力增额 R 。
§5.8 螺旋桨与艇体间的相互作用
艇体的伴流
（ 3）潜艇的兴波作用： 当潜艇在水面航行时，将会形成波浪，若螺旋桨附近
恰为波峰，则水质点具有向前速度，如恰为波谷，则具有 向后速度。由于潜艇兴波作用而形成的伴流称为波浪伴流， 其数值常较前两者为小。
§5.8 螺旋桨与艇体间的相互作用
艇体的伴流
在利用螺旋桨系列图谱设计螺旋桨时，常用盘面处平 均轴向伴流速度近似地计入伴流的影响。若船速为 V 桨盘 处伴流的平均轴向速度为 ，则螺旋桨与该处水流的相对
泡状空泡 Bubble cavitation 叶根空泡 Blade root cavitation
榖涡空泡 Hub Vortex cavitation
辐射噪声：舰艇在海上活动时，由水中传播出去的水声信息，可能
被敌方发现，从而成为被攻击的目标。 二战时期，声纳监听员能听到的主要是螺旋桨噪声，当时声纳工 作的频段约为6K 赫兹，螺旋桨空化以后的声级可比空化前高出 30-40dB，因此，螺旋桨空泡辐射噪声是潜艇性能关键性技术指 标之一。
韩国玉高级潜艇
PBCF:螺旋桨毂帽鳍安装 在螺旋桨毂帽上，与螺 旋桨桨叶数目相同且一 起旋转的小鳍。是80年 代日本三井、西日本流 体技研和MIKADO螺旋桨 株式会社联合开发的一 种节能装置。
毂帽鳍通过对螺旋桨旋转产生的毂涡进行整流，回收其中的旋转动能，提 高螺旋桨推进效率，减弱毂涡，从而抑制毂涡空泡的产生，有利于降低螺 旋桨噪声。
§5.5 螺旋桨的几何形状
由艇尾后面向前看时所见到的螺旋桨桨叶的一面称为 叶面，另一面称为叶背。桨叶与毂联接处称为叶根，桨叶 的外端称为叶梢。螺旋桨正车旋转时桨叶边缘在前面者称 为导边，另一边称为随边。