●深海水圧の破壊力について質問です。

質問

水深１９０ｍの地点に潜水艦が鎮座しているとします。艦内の不要物放出管に「人力によるコルク栓をしたサイダー瓶（中身は一気圧に保たれた潜水艦の室気）」を入れ蓋を閉めます。その後放出管内に海水を注水して海中と同じ水圧にし、管外にビンを放出しました。このビンは艦から出てすぐに圧壊するのでしょうか。もしくは上昇してゆく間に膨張した空気で破裂するのでしょうか。それとも、破壊されずに海面に到達するでしょうか？

　宜しくご教授ください。

回答No.3

noname#74145 · ベストアンサー

ビン内が1気圧で海底が20気圧ですから差が19気圧。
コルク栓の直径が2センチとして押し込む力は約19×3=67キログラム。
これ程の力を受ければコルク栓は中に入っていくと思います。
特にそのような高圧力の環境ではコルクその物も圧縮され細くなる為に簡単に入るような気がしますね。

＞このビンは艦から出てすぐに圧壊するのでしょうか。
仮にコルクが中に入らなかったとするとビンの表面には大きな圧力がかかってはいますが均等でバランスが良いので無事に浮上するような気がします。但し傷が有るとかビンが石などに当たるとかすれば一気に破壊されるかも知れません。

＞もしくは上昇してゆく間に膨張した空気で破裂するのでしょうか。
それは有りません、元々ビン内の圧力の方が圧倒的に低い訳ですから上昇するに従ってその差は小さくなり海面に出た時は内外の差はゼロになります。仮にコルクが中に入ってしまった場合は空気が残っていようが全部水になろうが内外の圧力差は始めからゼロなのでビンが破壊される理由は全くありません。

＞それとも、破壊されずに海面に到達するでしょうか？
コルクが入らなければ圧力差が大きい為に傷、衝撃などに因る破壊心配ですがコルクが入った場合内部の空気が圧縮され十分な浮力が得られずにビンは浮いていかない、とも考えられます。

お礼

ビジュアルが浮かぶ詳しいご説有難うございます！参考にさせて頂きます。

回答No.4

大明神（@bathbadya）

No.1です。
先に書き込んだときは、ちょっと酔ってたみたいで、訂正。

コルクがビンの中に落ち込まなかったとしたら、コルク繊維の隙間から水が入ってしまう。簡単に計算すると200CCのビンの中190CCは水が入ってしまうので、浮力は10gしかなく、ビン（50ｇぐらい？）は浮かない。その前に圧壊の可能性はあるけど。
進入する水が150CC以下（細かい繊維の隙間を通るのである程度抵抗になる）なら何とか浮くことになる。
浮き始めると外の圧力が下がり、今度は中身がビンから出る。
1.ビンが正立状態なら空気が先に出て行くので、海面まで空気の体積は変わらない。
2.ビンが倒立状態なら海水が先に放出されるので、空気の体積は増え、加速度的に早く浮上する。
1.の場合、海水よりも空気の方がコルクを通過しやすいので、浮力が足りなくなって沈むかも？

一番壊れる可能性が高いのは、艦内から圧搾空気で放出するときですね。

と、書きながら今も飲んでいたりして・・・

お礼

お世話になっております。再びありがとうございます！
　そうなんですよね・・・放出するとしたら潜水艦だと魚雷発射管しかなく、そうすると魚雷を発射出来る勢いの空気でバリーンって・・・。圧搾空気圧力が調整できたとは思うんですが・・・。うーむ。
　引き続き考えていきたいと思います。ありがとうございます！

回答No.2

debukuro

コルク栓がビンの中に押し込まれるに賛成

お礼

ありがとうございます！引き続き回答頂ける方をを募集いたします。

回答No.1

大明神（@bathbadya）

注水の途中で、コルク栓がビンの中に押し込まれて、ビンの中は海水で満たされる。
もし、コルクがビンの中に落ち込まなかったとしても、注水の時点でビンが圧壊する。

のでは？

お礼

なるほど！まずはコルクが押し込まれる可能性が・・・。
　ありがとうございます！