近日，我國研制的新型水下機器人“水下滑翔機”在南海自主航行了1022.5千米，持續航行時間30天 。 網友們難免好奇，這水下滑翔機沒有螺旋槳，也沒有其他動力裝置，僅靠浮力和姿態調整就航行了這么遠，持續時間還這么長，這神器是怎么做到的？

把“小肚子”鼓起來

要明白水下滑翔機是如何在無螺旋槳的情況下實現潛行，我們首先得來大體了解一下它的結構，如圖：



從上圖我們看到，水下滑翔機有一對翅膀，就像飛機的機翼 。 有了翅膀，滑翔就成為了可能 。 打個比方，一只貓從六十層樓上跳下來，這是墜落，但是一只鷹跳下來，則是滑行，且能滑行很遠的距離，所以，翅膀是關鍵 。

因為重力，當水下滑翔機從海面墜落到幾千米的深海時，利用自身翅膀，可向前滑行一段很長的距離 。 現在，問題來了，水下滑翔機是可以利用下沉，并滑翔向前，但是，當它沉到上千米深的海底時，怎么上浮呢？
很簡單，墜落到預定深度后，改變自身密度從而實現上??！相同質量下，體積越大，密度就越小，所以，只要把水下滑翔機的體積變大一丁點兒，就可以上浮了 。 關鍵是，怎么改變密度呢？咱們想象一下，裝著水的啤酒瓶，如果瓶口緊緊套著一個沒充氣的氣球，當水還在瓶子里時，氣球是扁的，而如果瓶子里的水倒入氣球后，那么氣球就撐大了，于是，啤酒瓶和氣球組成的這個系統的總體積就變大了 。
一般來說，水下滑翔機要改變自身密度，大體是這樣做的：



如上圖，水下滑翔機通過液壓活塞把液壓油壓入液壓皮囊中，于是，滑翔機的總體積變大，但總質量不變，所以，隨著皮囊的膨脹，滑翔機密度變得小于海水密度，從而向海面上??；當到達海面，并向衛星傳輸已經收集到的數據后，滑翔機收縮活塞，于是密度變大，當大于海水密度時，再次下沉，因為有翅膀，所以可向前滑翔……如此往復，從而在茫茫深海實現“之”字形鋸齒狀前行 。



向大海取能

水下滑翔機除了利用電池，還可以從海洋中直接獲取能源，這就是海洋溫差能 。 我們都知道，海水因深度不同，溫度也會不同，海水表面可以直接吸收太陽能，溫度較高，有的海水表面溫度最高甚至可達30攝氏度，通常情況是在20攝氏度左右，而在1000米深處，海水溫度會降到4-5攝氏度 。



上圖可以看出，我國南海和臺灣海域，夏季海水表面溫度甚至超過了25攝氏度 。 而在1000米深處，溫度常年在5攝氏度左右 。 這種溫度的變化，意味著海水中蘊藏著巨大的能源，怎么利用呢？

一個辦法是，利用某些材料的在這個溫度范圍內的相變而做功 。 大家都知道，水結冰后，體積會膨脹，這就是冰山浮在海面的原因，也是冬天，北方的暖氣管常常被凍裂的原因 。 暖氣管是鐵的，但里面的水如果結冰，體積就會膨脹，這種膨脹的力量很大，能把暖氣管撐裂 。



水是一個反例，通常情況下，物質從固體變成液態時體積會膨脹，不管怎樣，只要找到某些相變材料，只要這種材料是在海水的溫度變化期間進行相變就可以 。

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