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(上)-十三几组数字

过了一会儿,我们嘴里叼着一支雪茄,坐在客厅的长沙发上。艇长把一张详图放在我面前,上面包括“鹦鹉螺”号潜艇的平面图、剖面图和投影图。接着,艇长就用下面一番话来描述这艘潜艇:

“阿罗纳克斯先生,这些就是您所搭乘的这艘潜艇各个部分的尺寸。艇身是一个很长的圆柱体,两端呈圆锥形,很像一支雪茄烟。这种形状,在伦敦,有些船只的建造中已经采用过。这个圆筒的长度从头到尾正好是70米,潜艇横梁的最宽处为8米。这艘潜艇根本不像你们那些高速汽船,不是完全按照其长度和宽度之比是10∶1制造的。不过,这个长度已经足够了。船只的外部轮廓呈流线型,这是为了船只在航行时排水方便,不会受到任何的阻碍。

“根据以上两个尺寸数字,您可以很容易计算出‘鹦鹉螺’号的表面积和体积。‘鹦鹉螺’号的表面积是1011.45平方米,体积为1500.2立方米。也就是说,潜艇完全沉入水中时,排水量是1500立方米,或者可以说,潜艇的重量是1500吨。

“我在绘制这艘用于海底航行的潜艇的平面图时,设计好潜艇的吃水部分占十分之九,浮出水面的部分占十分一,以使其能在水中保持平衡。所以,潜艇的排水量在这样的条件下只是其体积的十分之九,即1356.48立方米,也就是说,潜艇的重量要与这个吨位数相同。我得根据以上数字尺寸来制造这艘潜艇,潜艇的重量不能超过这个数字。

“‘鹦鹉螺’号由两层船壳构成,一层是内壳,另一层是外壳。两层船壳间用一些T字形蹄铁连接,使得船体极其坚固。实际上,正是这种细胞型结构使得船体像一块实心铁块,能够抵御一切冲击。船壳板不会弯曲,不会断裂;船身浑然一体,这并不是铆钉坚固的原因,而是材料的适当配置决定船体结构的一致性,这样潜艇才禁得起最汹涌海浪的颠簸。

“这两层船壳是用钢板制作的。钢的密度与海水的密度之比是10∶7或10∶8。第一层船壳的厚度不会少于5厘米,重量是394.96吨。第二层船壳,光龙骨就高50厘米,宽25厘米,重量是62吨。再加上机器设备压舱物、各种附属物和安置物以及内部隔板和木材等等,总重量高达961.62吨。这个重量再加上上面的394.96吨,船体总重量不就是1356.48吨了。您明白了吗?”

“我明白了。”我回答。

“因此,”艇长接着说,“在上述条件下,‘鹦鹉螺’号在海洋中时,浮出海面的部分是十分之一。然而,要是我装设一些总容积等于船体十分之一的储水舱,即容量为150.72吨的储水舱,要是我将这些储水舱装满水,潜艇的排水量或重量就达到1507吨,船体就会完全潜入水中。实际情况正是这样,教授先生。储水舱安装在潜艇的下部侧翼处。我一打开水阀,储水舱就会盛满海水,潜艇就会慢慢下沉,沉到与海面同一水平。”

“很好,艇长,可是,我觉得在操作上会遇到真正的困难。您能够让潜艇下潜到与海平面平齐,这我理解。可是,再往下沉,沉到海平面以下时,潜水艇难道不会遇到一种压力,一种自下而上的浮力?这种压力是以一个30英尺水柱高的大气压来计算,也就是说,每平方厘米承受一公斤左右的压力。”

“完全正确,先生。”

“所以,除非您将‘鹦鹉螺’号全灌满海水,否则我不能理解您如何使潜艇潜到海底。”

“教授先生,”尼摩艇长说,“请不要把静力学与动力学混为一谈,不然就会导致严重的错误。无须花费很大力气就可以到达海洋下层,物体都有下沉到底的倾向。请您听我向您解释!”

“请说吧,艇长。”

“要使‘鹦鹉螺’号下沉,必须增加重量。我决定增加‘鹦鹉螺’号的重量时,只需注意潜艇下沉时不同海水的体积压缩量。”

“这我知道。”我说。

“不过,虽然说水不是绝对不可能压缩,但至少压缩不了多少。实际上,根据最近的计算结果,在一个大气压或30英尺高的水柱压力下,水的压缩量仅为0.000436。要是潜艇下潜到1000米深的水层,我只要注意水在相当于1000米水柱,也就是100个大气压的压力下的体积压缩量。此时,水的压缩量是0.436。因此,我必须将潜艇的重量增加到1513.7吨,而不是1507.2吨。依此推算,只需增加6.57吨重量。”

“只是这样?”

“就是这样,阿罗纳克斯先生。这个计算结果很容易证明这一点。不过,我还有一些容量为100吨的补充储水舱。所以,我可以下潜到很深的水层。而我想要浮上来与海平面平齐时,只需要排空储水舱里的水!要是我要让‘鹦鹉螺’号整体浮出水面十分之一,只需排空所有储水舱里的水。”