潜艇在水中的升、潜主要受浮力控制。上浮时,潜艇受正浮力大于重力,而潜下去则需要负浮力。潜艇对于重力的控制有赖于搭载的“沉浮箱”,它可以通过控制沉浮箱中注水的多寡来改变潜艇的重力。
潜艇完全可以通过艇身中前后两个沉浮箱来进行日常的上浮或下潜动作。这两个沉浮箱被称为“主沉浮箱”(Main Ballast Tank)。当潜艇下沉时,主沉浮箱水口完全开启,注水后能够增大潜艇的重力。而当潜艇需要上浮时,主沉浮箱的水口会再次打开,同时向主沉浮箱打入压缩空气以排出箱体中的水而减少重力。主沉浮箱主要承担潜艇的大幅度升潜动作,水箱一般在漂浮吃水线以下。而精确调整深度则需要“深度控制水柜”,这个装置需要承受比主水柜更大的压力。深度控制水柜的水量能反应外部条件或改变下潜深度。
潜艇下潜的深度需要取决于潜艇壳体材料的耐压性、潜艇的外壳形状和焊接、密封质量。一般潜艇材质采用合金钢壳体能下潜至300~600米,而采用钛金壳体后可以下潜的深度能达到1千米以上。长水滴艇身受力最为均匀和耐压,这也是最为普遍的设计形状。此外潜艇壳体的接缝处、开孔和装载口边缘等位置的处理也决定着潜艇承受水下的情况。
潜艇为了保持理想中的平衡性,通常还会装备有平衡舵和内部的平衡水柜来控制。平衡水柜中内部由管道相通,用水泵调整各平衡水柜中的水,通过调整部分重力而达到平衡上下的力矩。
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