幾天前兒子問了一個潛水艇工作原理的問題，當時沒有回答好，現在來補充一下!? 其實潛水艇的浮浮沉沉簡單的說是靠改變潛水艇的密度來達成的，如下圖所示:

所以下沉是沒什麼問題!? 往艙室注水就好，但是上浮呢? 這裡便產生一個問題，如果使用高壓空氣來排水，當海水壓力超過高壓空氣壓力時，是不是就無法排水了呢?? 我們來計算一下:

海水越深，壓力就越大，深度每增加10米，壓力就要增加一個大氣壓，也就是海底1000米，壓力大概為100個大氣壓,在水深1000米的地方，海水可以把木材的體積壓縮到原來的一半；在7600米的深處，空氣會被壓得像水一樣密實。

我們從氦氣三相圖(如下圖)得知，所能提供最大壓力為 3.4 MPa（34巴）

約 34 個大氣壓力，換算成海水深度是 340 公尺。這是否就是潛艇的極限深度呢??

當然不是!! 我們知道有些潛艇可以潛的更深的，例如蘇俄的阿爾法級、M級潛深約1200+m、蘇俄鯊魚級潛深約700+m、美海狼級800+m...。它們是怎麼做到的!? 其實是靠潛水舵面，潛水舵面其實可以理解為橫向的船舵，其原理與船舵一樣。通過改變舵面迎向水流的角度，讓一面水流流速快，另一面流速慢，由於流體流速快的地方壓強小，不同的流速便能在舵面上產生一個壓力差，形成改變方向的力。

而潛艇為了能極速上浮下潛，在船艏和船尾各安裝一副舵面，通過調整舵面角度來調整船艏和船尾所受力的方向和大小，進而完成上浮下潛所需的一系列動作。除了輔助潛艇完成上浮下潛外，潛水舵面也可以用來穩定水下航行的潛艇，這好比是飛機舵面的作用是一樣的。

這裡有個問題，潛水舵面所產生的浮力必須是在潛水艇的運動過程中產生，但很多小說中都有潛水艇作底的描述，那是否表示所謂的作底不能超過 340 公尺，恐怕也不是!? 雖然我不是搞船舶設計的，但聽人說軍用潛水艇其實主要是靠排水泵將水壓出艇外用的(一樣是改變潛水艇密度)，而不是用高壓空氣，因為一則潛水時將空氣壓到儲存罐時需要佔蠻大的空間(不排出艇外，聽說是容易洩漏行蹤，同時也不利二次利用)，二則空氣壓縮機在壓縮空氣時無論機械還是管路流噪都比較大。至於排水後所造成的真空則不用擔心，畢竟一般金屬材料抗壓數值都是100MPa ~ 100GPa 的等級。比較讓人擔心的是排水泵的馬力夠不夠強? 而且潛的越深排水泵的效率越差，極端考驗排水泵的性能。

我們計算一下，一大氣壓換算約是每一平方公分的面積上，大約有1.0332 kg/c㎡ 的重量。在海底 340 公尺的的壓力每一平方公分約有 34kg 重，以 30cm 口徑的排水管來算，其閥門需要承受 24021 kg 的壓力，如果是 610 公尺深，則為 43029 kg 的壓力，這是一個很恐怖的數字!? 所以難怪，各國的潛水艇都做不了太深!? 這裡面制約的條件就擺在那兒了!? 這不，美國的長尾鯊級核潛艇，中國的372號基洛级潜艇，在突遇海底懸崖時，潛艇突然失去浮力而快速下沉，這時如果再失去動力，那麼幾乎就可以判定無救了!?所以開潛艇是很危險的，特別是軍用潛艇!?

那不要潛那麼深不就沒那麼危險了!? 那因為海水由於溫度、鹽度分布不均，所以密度並不相同，存在百分之一等級的差異。而溫度和鹽度密度突然發生變化的區域成為溫度躍層和鹽度躍層，它們會導致聲波在傳輸過程中發生折射、反射等情況，因此常常被潛艇用來隱藏自身行蹤，躲避水面艦艇聲吶的搜索。而這種深度的地方也是最容易發生海底懸崖的地方，真是悲催啊!?

再延伸，從本文的其實可以看出潛艦一些戰術動作為何有那些制約條件!?正常潛艦發射飛彈的作業深度通常都在 10 米到 20 米之間！水太深了不行，會導致導彈出水困難，姿態不穩就會發射失敗；而水太淺也不行，太淺會導致潛艇自身在彈射導彈後姿態不穩，甚至彈出的導彈萬一點火失敗落下來，若保護水層不夠厚，導彈會直接把潛艇砸傷甚至砸沉沒！而氣動式潛射魚雷的最大發射深度一般在50~100米以內，而液壓式、自航式和氣動沖壓式潛射魚雷的最大發射深度一般在200~400米的範圍內。