كيف تغوص الغواصة وتطفو على السطح وتبحر تحت الماء؟

 لا يعد الانعطاف على زاوية على الطريق مشكلة كبيرة عندما تقود سيارة، ولكن الأمور تتغير بشكل كبير عندما تحتاج إلى المناورة لأسفل أو لأعلى في أنبوب معدني عملاق - وبشكل أكثر تحديدًا، في غواصة - تعمل تحت الماء. إذن، ما الذي يحدث داخل الغواصة عندما تغوص وتطفو على السطح؟

شيء بسيط عن الغواصات 

الغواصة هي قطعة رائعة من التكنولوجيا المصممة خصيصًا للعمل تحت الماء. إنها سفينة خاصة لديها القدرة على العمل بشكل مستقل (أي بدون أي دعم خارجي) تحت الماء. تم تصنيعها في البداية لأغراض عسكرية (في الواقع، تنتمي أكبر الغواصات العاملة حاليًا إلى أساطيل بحرية من دول مختلفة)، تُستخدم الغواصات هذه الأيام أيضًا لإجراء الأبحاث والتجارب تحت الماء.

كيف تغوص الغواصة وتطفو على السطح؟

قبل أن نناقش كيف تشق الغواصات السطح وتذهب تحت الماء، دعنا نلخص سريعًا ظاهرة فيزيائية مهمة للمياه درستها بالتأكيد في مرحلة ما في فصل العلوم: الطفو.

الطفو هو في الأساس قوة صاعدة تحافظ على كل شيء من الألواح الخشبية إلى السفن العملاقة من الغرق. في حين أن العبث بهذه القوة يمكن أن يكون له عواقب وخيمة، فإن القدرة على التحكم فيها يمكن أن تكون مفيدة للغاية.

إذا كان وزن الماء المزاح بواسطة جسم ما يساوي وزنه، فإنه يطفو، وإلا فإنه يغرق. في حين أن معظم القوارب والسفن لا تجرؤ على العبث بهذا التوازن، نظرًا لأنه يبقيها واقفة على الماء، فإن الغواصات تتلاعب بهذا التأثير عن قصد. من أجل التحكم في قوة الطفو المؤثرة عليها، تملأ الغواصة أو تفرغ نفسها بالمياه المحيطة لتغطس أو لتطفو على السطح. تتكون الغواصة من خزانات الصابورة التي يمكن ملؤها بالماء أو الهواء وفقًا لمتطلبات الملاحة.

توجد خزانات الصابورة في مواقع مختلفة على نماذج مختلفة من الغواصات

إنه يعمل على هذا النحو: عندما تكون الغواصة فوق سطح الماء، تمتلئ خزانات الصابورة بالهواء، مما يعني أن الكثافة الإجمالية للغواصة أقل من الماء الذي تزيحه. ومع ذلك، عندما تحتاج الغواصة إلى الغوص، فإنها تطلق فتحة تهوية في خزانات الصابورة مما يؤدي إلى اندفاع المياه المحيطة بها. ويسمح الطاقم للمياه المحيطة بملء الخزان حتى الوصول إلى العمق المطلوب(أي و كأنها تغرق و لكن يمكن التحكم في ذلك)، وبعد ذلك يتم إغلاق الصمام منع المزيد من الماء من الاندفاع.

بالإضافة إلى حجم الخزانات، تساعد دفتا الغوص أيضًا في التحكم في سرعة هبوط الغواصة. تؤثر زاوية هذه "الأجنحة" بشكل مباشر على سرعة الغوص.

من ناحية أخرى، عندما تضطر الغواصة إلى الظهور مرة أخرى، يتم نفخ الهواء المضغوط في خزانات الصابورة من قوارير الهواء، مما يدفع الماء خارج الخزانات بمعدل سريع. ينتج عن هذا انخفاض في الكثافة الإجمالية للغواصة، مما يؤدي إلى ارتفاعها إلى السطح. علاوة على ذلك، فإن الأجنحة المائية مائلة بزاوية بحيث يتحرك الماء فوق المؤخرة، ويدفعها لأسفل ويجعل الغواصة تصعد بشكل أسرع.

التحكم تحت الماء

بمجرد حصولك على عمق الإبحار المطلوب، فأنت تريد التأكد من أن الغواصة تتحرك مع البقاء مغمورة في نفس العمق دون فقدان / اكتساب أي عمق إضافي. للقيام بذلك، يجب موازنة مستوى الماء والهواء الموجود في خزانات الصابورة. يمكن التحكم في دفة الذيل للتدوير (يمينًا / يسارًا)، بينما تستخدم المروحيات المائية للتحكم في الزاوية الأمامية للخلف.

تساعد دفة الذيل على المناورة تحت الماء

الغواصات هي قطعة هندسية هائلة، من حيث أنها لا تعمل فقط في ظل ظروف ضغط مرتفع بشكل لا يصدق على بعد مئات الأمتار تحت الماء، ولكنها أيضًا تحافظ على الحدود البحرية للدول محمية من المتسللين وتسهل البحث العلمي تحت الأمواج.