Question

【题目】庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行，图中093改进型攻击核潜艇于2019年4月27日公开亮相，进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8×104kW，完全下潜到海面下后的排水量为6.8×103t（取海水密度ρ=1×103kg/m3、g=10N/kg）。问：

（1）该潜艇悬浮时，其上一面积为0.05m2的整流罩距海面深度为200m，此时整流罩受到海水的压力为多少？

（2）若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80%，该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时，受到的水平推力为1.6×106N，此时潜艇的巡航速度为多少？

（3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，露出海面的体积为1.5×103m3，此时潜艇的总重量是多少？

Answer 1

【答案】（1）1×105N；（2）14m/s；（3）5.3×107N。

【解析】

（1）潜艇下潜到200m深处时，h=200m；

此时整流罩所受海水的压强：p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa；

整流罩的面积：S=0.05m2，由p=变形得，整流罩所受压力为：

F=pS=2×106Pa×0.05m2=1×105N，

（2）最大核动力功率：P总=2.8×104kW=2.8×107W；

根据η=可得有用功率：P有用=ηP总=80%×2.8×107W=2.24×107W；

由P=Fv得潜艇的巡航速度：v===14m/s；

（3）完全下潜到海面下后的排水量为6.8×103t，则V=V排===6.8×103m3，

潜艇浮出海面处于漂浮时，排开水的体积V排′=V-V露=6.8×103m3-1.5×103m3=5.3×103m3，

根据漂浮条件和F浮=ρ液gV排可得，此时潜艇的总重量：

G=F浮=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×5.3×103m3=5.3×107N。

答：（1）整流罩受到海水的压力为1×105N；

（2）潜艇的巡航速度为14m/s；

（3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，潜艇的总重量是5.3×107N。