一、乙醚潜浮系统的简介
利用化学物质乙醚,改变潜水物体的浮力,从而实现物体的上浮和下潜的工作的系统。主要利用在潜水机械及海底打捞工具。
二、乙醚潜浮系统的外型、结构(图1-1)
乙醚潜浮系统的外型、结构类似一个针筒的物体,由前、中、后、内四部分构成。
1、前部
由一个外通管及一个金属半环型密封罩组成(金属一般用铁,因为铁不与乙醚发生反应更加安全)。此结构用于系统的密封,以及用于乙醚的补充和排放,环型罩可以用来减少水的阻力,加快潜水物体航行速度。
2、中部
由一环筒状密封管构成(使用金属铁为最佳材料,玻璃、塑料其次)。
3、后部
由“L”结构构成,用来阻挡皮塞,以免皮塞拉出。但阻挡面应当设计极小,以能阻挡皮塞为准,以避免影响水的进入。而与水接处的侧面设计成半圆型(如英国的鸽式战斗机的吸气口),以减少与水的摩擦及减少对本系统的损害。
4、内部
由一个皮塞,及拉棒或拉绳构成。皮塞由三层组成,以最大限度防止水的进入和乙醚的泄露,保证系统的内舱的密封性。皮塞侧表面有三条半圆形的环形沟,用于减少系统在推拉过程中粘贴在内壁上的乙醚。
三、乙醚潜浮系统的工作原理
1、竖直上浮和竖直下潜(图2-1)(图2-2)
乙醚潜浮系统在通入一定的比例量乙醚后进行关闭密封。下水后将内舱拉开使浮力等于或大于自重。此时处于漂浮状态。下潜时,对皮塞施加压力,从而皮塞对乙醚蒸气施加压力,使乙醚蒸气变成液态。此时乙醚舱处于压缩状态体积变小从而浮力变小,而乙醚舱的外部是与外界相通,水具有流动性,因而水就进入到外舱又增加了潜水物体的重量,又加之潜水物体自身的重量,从而实现潜水物体的竖直下潜,(注:乙醚被压缩的体积越小外舱体积就越大,从而浮力变小进入水的体积变大重量增加,所以下潜速度就越快)。上浮时,首先对拉绳或拉棒施加拉力,通过拉绳或拉棒对皮塞施加拉力,从而对乙醚液体产生拉力,使乙醚液体汽化变成乙醚蒸气,乙醚分子之间的间隔变大,此时乙醚舱处于扩大状态,浮力大于重力,同时水被排出,从而实现竖直上浮。(注:乙醚被汽化后的体积越大,其浮力越大,而外舱变小进水量也变少,其上升速度也就越快。)乙醚潜浮系统在水中时,如想停留悬浮,应先对皮塞施加拉力或压力使系统下潜或上浮的速度减慢,再使皮塞拉至浮力等于潜浮物体的重力时,系统就会实现悬浮停留。
2、推进上浮和推进下潜
推进下潜时,将乙醚潜浮系统调制悬浮或微潜,再启动推进装置调整导流板,借助导流板实现下潜。推进下潜时,将乙醚潜浮系统调制悬浮或微浮,再启动推进装置调整导流板,借助导流板实现上浮。在水中悬浮和停留时,将乙醚潜浮系统调制悬浮即可。
四、乙醚的理化性质
乙醚
分子量:74.12
熔点:一116.2℃
沸点:34.6℃
液体密度:713.5kg/m3
燃点160℃
爆炸界限:1.85%/36.5
气体-密度:2.56kg/m3
乙醚在常温常压下为具有特殊气味的无色透明液体。极易挥发,极易燃烧。其蒸气能与空气形成爆炸性混合物。其蒸气能从远处将明火引来起火。在空气中与氧长期接触或放在玻璃瓶内受光照射都能生成不稳定的过氧化物。不溶于水,能溶于乙醇、苯、氯仿、石油醚、其它脂肪溶液及许多油
五、乙醚潜伏系统的优点
乙醚潜浮系统打破了传统的潜水理论,能够充化学物质,实现上浮和下潜。乙醚潜浮系统比现在广泛使用的水柜原理系统的上浮和下潜程序有所简化,系统更佳可靠。又因乙醚的凝固点为-116℃,所以其比水柜原理系统更加适合再低温下工作(特别是两极海域及北冰洋地区),应度要比水柜原理系统更高。乙醚潜浮系统还具有在水面和水中高速航的特点,而这一点是同等吨位的潜水物体所不具备的,因为其能充分利用推力而不增加或减少自身重量。并且其还具备高速下潜和高速上浮的特点。与导流板系统相比其具备竖直上浮和竖直下潜的特点,其适应能力更是比导流板系统强,
六、乙醚潜伏系统的展望
乙醚潜伏系统可以利用在潜艇及海底打捞机械上去,其比水柜原理系统和导流板系统适应能力更强,还可以利用在军事、海洋经济及海洋科研等多方面。
柴森
指导教师:赵美霞 联系方式:山东省泰安市山东农业大学附属中学 九年级三班 邮编:271000
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