模仿鲸使潜艇航速成倍提高

1、鲸与潜艇由于最初潜艇的结构不够科学，因此，潜艇受水的阻力 很大，速度慢、功率低。科学家们把目光转向了海洋中的动 物，试图从它们身上找到改进潜艇的方法。人们发现，海豚在受到惊扰或追捕其他动物时，速度可 以高达 100 公里 /小时，在人造潜艇要耗去 90的推力来克 服大海的阻力前进时，海豚只需要凭借流线型的身体就能以 13 米 /秒的速度冲刺。为了研究海豚高速前进的奥秘，有人 做了一只钢质的海豚模型，用无线电控制它的活动，各种动 作都像极了真海豚，可是海豚模型的游泳速度只能游 36 公 里/小时。人们从这个试验中认识到，海豚之所以游得快，一 是它有很好的流线体形，二是它的皮肤有着特殊的结构。海

2、豚身体上，滑溜溜的皮肤并不是紧绷绷的，而是富有弹性。 在游动时，海豚收缩皮肤，使上面形成很多小坑，把水存进 来，这样，在身体的周围就形成了一层“水罩” 。当海豚快速游 动时，“水罩”包住了它的身体，和它的身体同时移动。借助这 个水的保护层， 海豚游动时几乎没有摩擦力， 也不造成漩涡。 海豚皮肤的秘密揭开后，美国海军研究部门根据海豚皮肤的 结构特点，找到一种接近海豚皮肤的人造材料，模仿海豚真 皮层功能，仿制的“人工海豚皮”用于潜艇表面，还模仿鲇鱼 表面分泌的粘液，制成高分子化合物，用来涂在舰艇、船壳上，可减少阻力 50% ，使潜艇的航速成倍提高。如果说海豚在汪洋的大海中是以速度快见长，那么体重

3、达到 100 多吨的蓝鲸则是海洋中效率大师。 虽说蓝鲸游泳的 速度不算快，正常时速 5 7 公里，然而，按照它的游泳速 度，从技术上衡量，一般需要 448 匹马力的动力，可实际上 它大约只有 60 匹马力的动力。研究人员在对鲸的体形进行 了力学分析，发现鲸之所以动力效率高，是因为它的体形让 其自身所受到的阻力变得最小，已经达到了流体力学中所说 的层流的奥秘。层流是粘性流体的层状运动。由于层流一般 比湍流的摩擦阻力小，因此，人们按照鲸体的轮廓比例建造 的新式核潜艇梭子鱼级核潜艇，它的航速比普通的潜 艇提高了 20 25 。此外，蓝鲸通过释放肺部的空气来 控制下潜的深度，尽管它具有超强的潜水本领，

4、但如果潜在 厚厚的冰层下面时，蓝鲸会每隔 10 分钟破冰呼吸一次，而 蓝鲸这个看似本能的举动却给了潜艇专家一个很重要的启 示。专家指出，当代核潜艇能长时间潜航于冰海之下，但如 果要在冰下发射导弹，就必须破冰上浮，这就碰到了力学上 的难题。因此，潜艇专家在潜艇顶部突起的指挥台围壳和上 层建筑方面，做了加强材料力度和外形仿鲸背处理，成功做 到了潜艇的破冰上浮，这就是所谓的“鲸背效应” 。虎鲸推进水下定位对于在水下进行长时间潜伏的潜艇 来说，如何越过海洋的阻隔，时时保持和其它舰艇、地面指 挥等通信系统的畅通，则是更为重要的。在这项技术问题的 解决方面，海豚和鲸再一次给予了潜艇设计者一个启示。虎 鲸和

5、海豚是在水下进行回声定位的能手。声波从空气进入海 水后，就像脱缰的野马，飞速驰骋，其传波速度由在空气中 的 340 米/秒猛增到 1700 米/秒，水越深， 声波的传播速度就 越快，而且损耗小， 传得远。 虎鲸和海豚与陆上的兽类不同， 它没有声带， 声音不是从喉咙中发出来的。 虎鲸发出的声音， 是它头部气囊系统产生的。当虎鲸把空气吸入气囊系统后， 就关闭其上的瓣膜，空气在里面流动时使瓣膜振动发出声音 来。即使在水里没有空气的情况下，它还是可以照样发出声 音来。在气囊系统的前面还有一个脂肪瘤起“声速镜”的作用， 能把声音聚焦后定向发出来，帮助虎鲸更准确地探测目标和 分辨障碍物。如今的潜艇结构已经相当完善，多数潜艇的外形都像一 只巨大的鲸或者海豚。船体为钢制圆形固壳，内部分若干舱 室，艇的上层除了指挥塔之外，都是狭长平行滑甲板。现在 常规潜艇水下的速度一般为十几节，核潜艇的水下速度则可 以达到 25 50 节。人们通过仿生鲸这些海洋动物独特的运动和生理特点， 使得潜艇无论在速度还是潜能都有了飞速的发展。从某种角 度来说，是鲸成就了潜艇今天的辉煌。尽管现在最新式的核 动力潜艇能够在它 99.5 的时间中在水下潜行， 并可以