出品:科普中國(guó)
制作:寒木釣萌
監(jiān)制:中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

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魚雷發(fā)射圖
“該死的魚雷……全速前進(jìn)!”這是南北戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期,美國(guó)海軍上將法拉格特在莫比爾海戰(zhàn)中留下的,他一生最為人們熟知的名言 。
無(wú)論是過(guò)去還是現(xiàn)在,魚雷的力量無(wú)不讓海戰(zhàn)中的交戰(zhàn)雙方膽寒 。一艘驅(qū)逐艦中了3發(fā)炮彈,驅(qū)逐艦很有可能無(wú)大礙,甚至中了2枚導(dǎo)彈,驅(qū)逐艦也有可能不會(huì)失去行動(dòng)力 。
但只要被一枚魚雷擊中,這艘軍艦多半玩完 。
對(duì)于很多非軍迷的網(wǎng)友來(lái)說(shuō),魚雷的威力之大,一直是他們搞不明白的問(wèn)題 。今天 , 咱們就來(lái)說(shuō)說(shuō) 。
傳導(dǎo)能力

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在牛頓擺球中 , 最左邊的小球總是能把其大部分能量傳遞給最右邊的小球 , 反之亦然 。
設(shè)想一下,如果上面的牛頓擺球中,把中間的那3個(gè)小球換成是3塊軟軟的豆腐,牛頓擺還會(huì)有這么好的效果嗎?
在爆炸時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力波,而壓力波能否得到有效傳遞,這非常重要 。同等裝藥的情況下,在空氣中爆炸的效果就沒有在水下好,這里面的原因之一是,水的傳導(dǎo)能力比空氣強(qiáng) 。
海水的密度大約是空氣的835倍 , 另外,空氣是可壓縮的,而海水的可壓縮性通常只有空氣的三萬(wàn)分之一到兩萬(wàn)分之一之間,通常認(rèn)為水不可壓縮 。
因此,魚雷在水下爆炸時(shí),海水就成為了壓力波良好的傳導(dǎo)體 。即使魚雷與艦艇不是接觸式爆炸,而是距離幾米遠(yuǎn)處爆炸 , 魚雷也能給艦艇帶來(lái)重創(chuàng) 。
大氣泡有大殺傷力空氣中的爆炸,其能量是迅速向四周擴(kuò)散開去,然而水下的爆炸,其情形很不一樣 。

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水下爆炸 。
上圖是一個(gè)水下爆炸高速攝影,可以看到,爆炸時(shí)產(chǎn)生大量高溫高壓氣體,這些氣體迅速膨脹,當(dāng)膨脹到,球內(nèi)氣壓等于周圍的水壓(靜壓)時(shí),氣體球并不會(huì)停止膨脹,因?yàn)樗袘T性,直到過(guò)度膨脹后 , 周圍的水壓才會(huì)再次將其壓回“原形”,當(dāng)氣體球被壓縮到最小時(shí),球內(nèi)的氣壓再次達(dá)到另一個(gè)巔峰,接下來(lái),它還會(huì)繼續(xù)膨脹 。
像這種爆炸氣體在水下膨脹-壓縮-膨脹的現(xiàn)象叫做氣泡脈動(dòng) 。

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魚雷在水下爆炸產(chǎn)生的大氣泡以及氣泡脈動(dòng)很有殺傷力 , 下面咱們借用Mk- 48型魚雷的一次試驗(yàn)說(shuō)明這個(gè)過(guò)程 。

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Mk-48型魚雷是美國(guó)海軍潛艦的主力重型魚雷,圖片來(lái)自美國(guó)海軍 。
1999年6月14日,為了試驗(yàn),澳大利亞海軍發(fā)射了一枚MK-48魚雷,擊沉了驅(qū)逐艦Torrens , 其過(guò)程是這樣的:

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MK-48魚雷從澳大利亞海軍柯林斯級(jí)HMAS Farncomb潛艇發(fā)射 。

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魚雷在驅(qū)逐艦下方爆炸,產(chǎn)生沖擊波和球形氣泡 。

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沖擊波,加上最大直徑可達(dá)18米的球形氣泡,將驅(qū)逐艦從中部抬起 。

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球形氣泡膨脹到最大值后,迅速收縮,海水下陷 , 驅(qū)逐艦的中部向下運(yùn)動(dòng) 。

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球形氣泡再次膨脹,驅(qū)逐艦終于被攔腰折斷 。

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由于球形氣泡內(nèi)是氣體,其密度遠(yuǎn)低于海水 , 所以其運(yùn)動(dòng)方向是向上快速運(yùn)動(dòng),當(dāng)其上行到驅(qū)逐艦底部時(shí) , 會(huì)將氣泡上方的水高高沖起,形成噴泉一樣的垂直水柱 。

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驅(qū)逐艦Torrens的最后下場(chǎng) 。
發(fā)生在1999年6月的這次驅(qū)逐艦被魚雷擊沉視頻 , 后來(lái)用到了2001年上映的《珍珠港》電影中 。

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上面的真實(shí)事例說(shuō)明,在水中爆炸的魚雷 , 其沖擊波毀傷是一方面,脈動(dòng)氣泡的威力也不容小覷 。
《水中兵器概論(作者石秀華等)》一書中 , 有這么一個(gè)數(shù)據(jù),1升炸藥爆炸后,可產(chǎn)生1000升爆炸氣體產(chǎn)物 。在爆炸瞬間 , 這些氣體被強(qiáng)烈地壓縮在炸藥原有的體積之內(nèi),形成高溫高壓氣體 , 其氣壓可達(dá)到十幾萬(wàn)個(gè)大氣壓 。
最早期的魚雷使用的是黑火藥,后來(lái)使用的是TNT,但現(xiàn)在使用的是混合炸藥,通過(guò)在炸藥里面添加特殊物質(zhì) , 可讓炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生更多得多的氣體,以便在水下形成更猛烈的沖擊波和氣泡脈動(dòng) 。
攻擊的是艦船的薄弱部位一枚導(dǎo)彈擊中驅(qū)逐艦的甲板,并把其撕裂 , 但驅(qū)逐艦有較大的可能不會(huì)因此而涌進(jìn)大量海水 。但魚雷不同,它攻擊的是艦船的水下部分 , 這也是艦船的薄弱地方,當(dāng)魚雷從水下撕裂船體后,必會(huì)涌進(jìn)大量海水 , 軍艦要么失去行動(dòng)力,要么沉沒 。
綜上所述,魚雷沒有擊中則已 , 若擊中,必會(huì)給軍艦帶來(lái)很大傷害 。
當(dāng)然 , 魚雷威力大還有其他原因,由于它是在水下航行,所以可以方便地借助水的浮力,從而不必把推進(jìn)燃料浪費(fèi)在浮力上,這反過(guò)來(lái)讓魚雷的裝藥量大大增加 。而導(dǎo)彈要想在空氣中飛起來(lái),必須依賴一個(gè)很大的速度 , 如此才能產(chǎn)生足夠的升力,推進(jìn)燃料多了 , 裝藥也就減少了 。

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