الغواصة عبارة عن مركبة ذاتيّة الدّفع، صُممت للعمل تحت الماء لإتمام عدة عمليات مختلفة.
يُمكن لتصاميم الغواصات أن تكونَ ذات نظام هيكل واحد أو مزدوج.
وعلى عكس السّفن، فإنّ الغواصات تسافرُ و تتنقلُ بسلاسة تحت الماء، ويمكنُ تشغيلها إمّا بالمفاعل النّوويّ أو الوقود الاحفوريّ ليتمّ دفعها.
ما هو مبدأ عمل وتصميم الغواصة ؟
تعملُ الغواصةُ بمبدأ “الطّفو” الّذي اكتشفه العالم أرخميدس (وهو عالم رياضيّات و فيزيائيّ ومهندس ومخترع وعالم فلك يوناني)
ينصُ قانون أرخميدس على أنّ قوةَ الطّفو الّتي تُأثرُ على جسم ما مغمور جزئياً أو كليّاً في سّائل، تساوي ثقل السّائل المزاح من قبل الجسم، وتؤثرُ هذه القوة نحو الأعلى عند مركز ثقل السّائل المزاح.
الأجزاء الرئيسية التي تتكون منها الغواصات
- هيكلُ الضّغط.
- مقصورةُ الغواصة.
- خزاناتُ الصّوابير (صهاريج).
- المحركُ.
- البرجُ.
- أنظمةُ المِلاحة (التّنقل).
- أنظمةُ دعم الحياة.
وإلى جانب تلك المكونات، يوجدُ السّونار (تقنية انتشار الصّوت) وهو النّظام الّذي يلعبُ دوراً رئيسيّاً في عملية تّنقل الغواصة
ويتم تشبيهه بأنه عيّن الغواصة، نظراً لما يقومُ به من مهام أثناء وجود الغواصة تحت الماء.
أغلب ما ترتكزُ عليه الأنظمة الفرعيّة في الغواصات هي الكشف عن أيّ عقبة نشطة أو غير نشطة وتعين موقعها وتتبعها وتتجنّبها.
ما هي آليّة عمل الغواصة ؟
اعتماداً على مبدأ أرخميدس، يتمّ التّحكم في تأثير الطّفو في الغواصة بواسطة خزانات الصّابورة (الصهاريج)، حيث تمنحُ الغواصةَ القدرة على الاستقرار فوق سطح الماء.
تطفو الغواصةُ على السّطح عندما تكون أقلّ كثافة من الماء، مما يعني أنها تتمتعُ بما يسمى “الطّفو الإيجابيّ”، وفي هذه الحالة، تكون خزاناتُ الصّابورة ممتلئةً بالهواء.
وكي يتمّ غمر الغواصة بالعمق المطلوب، يجبُ أن تكونَ كثافةُ الغواصة أقلّ من كثافة الماء، وبالتّالي يتمّ توليد ما يسمى “الطّفو السّلبيّ”
ويتمّ ذلك عن طريق إدخال مياه البحر في خزانات الصّابورة لتجبرَ المياه الهواء على الخروج، ومن ثمّ تبدأُ الغواصةُ بالغوص.
كيف يمكن التّحكم بعمق الغواصة في الماء ؟
يتمّ التّحكم في عمق الغواصة عن طريق التّحكم في نسبة الماء إلى الهواء في خزان الصّابورة.
إضافةً إلى ذلك، يمكن أن نحصلَ على طفو محايد للغواصة عندما يكونُ وزنها مساوياً لكمية الماء المزاحة
في هذه الحالة تصبحُ الغواصة غير قادرة على الصّعود للسطح وغير قادرة على الغوص في الوقت ذاته.
ولجعل الغواصة تصعدُ مرة أخرى وتطفو على سطح الماء، يتمّ ضخ الهواء في خزانات الصّابورة، مما يجبرُ مياه البحر على الخروج، وبالتّالي يحدثُ الطّفو الإيجابيّ.
كيف يعملُ نظامُ الدّفع الخاص بالغواصات ؟
تستخدمُ الغواصاتُ توربينات بخاريّة و مفاعلات نوويّة تقومُ بتدوير عمود الدّفع الخاص بها، وتستخدمُ أيضاً الطّاقة الكهربائيّة لتشغيل المعدات.
كما وتُستخدمُ البطاريات لتخزين الطّاقة الكهربائيّة، ويتمّ شحنها مباشرةً من محرك الدّيزل.
تمتازُ الغواصاتُ ذات نظام الدّفع النّوويّ بقدرتها على البقاء مغمورة بالماء لفترة أطول من غواصات ذات نظام الدّيزل
وذلك لأن محرك الدّيزل يتطلبُ الهواءَ للعمل بكفاءة ويتوفرُ ذلك فقط على سطح الماء.
مصدر المقال: اضغط هنا
- إعداد: المهندسة ملاك بعيو
- تدقيق: المهندسة أسماء حمود
- تحرير: المهندس بشار الحجي