說到氣泡,最先想到的可能是小時候玩的吹泡泡,或是這種
或這種
或這種
No No No,本文要介紹的是極具破壞力甚至摧毀性的氣泡。
※※水下殺傷型武器※※
氣泡脈動:水雷等在水下爆炸時產生大量高溫高壓氣體並形成氣體球,氣體球迅速膨脹到周圍水壓時,在慣性作用下會繼續膨脹;過度膨脹後,周圍的水壓將其壓回「原形」;壓縮到最小時,球內的氣壓達到最高,再次膨脹。該過程叫氣泡脈動。
澳大利亞海軍通過試驗證明了氣泡脈動的威力。1999年6月14日,發射了一枚MK-48魚雷,擊沉了驅逐艦Torrens。
圖|MK-48型魚雷
MK-48魚雷從澳大利亞海軍柯林斯級HMAS Farncomb潛艇發射,設定在驅逐艦下方爆炸,產生衝擊波和氣泡球,如下。
衝擊波和最大直徑達18米的氣泡球將水面頂起,使驅逐艦從中部抬起,如下
氣泡球膨脹到最大後,迅速收縮,海水下陷,驅逐艦的中部向下運動,如下
球形氣泡再次膨脹,如下
驅逐艦最終被攔腰折斷
由於氣泡球密度遠低於海水,該過程中始終向上快速運動。當快上行到驅逐艦底部時,會將氣泡上方的水高高衝起,形成噴泉一樣的垂直水柱。
圖|氣泡爆破
圖|被攔腰截斷的Torrens驅逐艦
因此,魚雷爆炸衝擊是一方面,脈動氣泡的威力同樣不容小覷。
※※百慕達三角沉船之謎※※
很多人認為,百慕達三角沉船之謎與「氣泡湯」有關。
氣泡湯:海底噴發出的大量氣體會造成海面「沸騰」,稱為「氣泡湯」。氣體來源一:百慕達三角區地處板塊交界,海底火山噴發出大量水蒸汽和CO2等;來源二:三角地區海底有很多可燃冰(甲烷水合物)層積物,地殼變動時可燃冰層崩裂,造成大量甲烷氣體冒出。
為證明上述猜想,中央一套電視台節目曾做過一個實驗。下圖是船經過「氣泡湯」的模擬場景。
圖|模擬船經過氣泡湯
由於「氣泡湯」遠遠小於水的密度,經過的船會像鐵塊沉入水中一樣,即刻沉入海底。下圖是主持人親身體驗。
圖|模擬沉船
在「氣泡湯」上,即使平常能漂在水面上的木頭也會如石頭一樣沉入海底,所以氣泡湯中的船是在毫無預期的情況下突然沉沒的。
※※手槍蝦※※
手槍蝦有兩隻大小不同的螯,大螯粗大,負責攻擊獵物;小螯細小,負責拖動和拾取獵物。
圖|手槍蝦
大螯結構中,一部分上螯嵌入到下螯中,在嵌入的腔體中形成一個水腔。
圖|手槍蝦大螯
大螯迅速閉合後,水腔中的水被擠出,噴射出的水柱時速可達100公里每小時,產生的衝擊會在瞬間將小型獵物擊暈。
圖|手槍蝦獵食
由於高速水流會引起低壓,從而引發氣穴現象,使周圍生出許多小氣泡。當外側水流向低壓區後,氣泡周圍壓力上升,氣泡潰滅(稱作「氣蝕」)。
氣泡潰滅瞬間,產生200多分貝的噪聲(遠高於槍聲的150分貝),周圍水溫可達到4427℃,幾乎和太陽表面的溫度一樣高,伴隨「聲致發光」現象。
圖|大螯噴射高速水流
巨螯產生的聲波還會干擾軍艦的聲吶系統,給軍艦航行帶來重大影響,嚴重時會導致軍艦在海上迷失方向。
由此可見,手槍蝦捕獵產生的氣泡雖小,但所爆發出來的威力無比巨大。
※※氣蝕※※
氣蝕:當流動液體局部壓力下降至臨界壓力時,液體中氣核成長為氣泡,生成的氣泡再次進入高壓區後會急劇收縮甚至潰滅,此時氣泡周圍液體迅速沖向原氣泡所佔空間,並產生高強度的衝擊波,對葉輪、泵殼等產生破壞。
下圖是螺旋槳旋轉過程中產生氣泡的過程
圖|螺旋漿氣蝕
在氣蝕長期作用下,螺旋漿局部表面出現斑痕、裂紋甚至殘缺。
圖|被氣蝕損壞的葉輪