مکانیزم عملکرد زیردریایی‌ها در کنترل شناوری

چگونگی شناوری زیردریایی ها

یک زیردریایی یا کشتی می‌تواند روی آب شناور بماند چون وزن آبی که جابجا می‌کند برابر با وزن خود کشتی است. این جابجایی آب نیرویی رو به بالا به نام «نیروی شناوری» ایجاد می‌کند که در خلاف جهت جاذبه (که کشتی را به سمت پایین می‌کشد) عمل می‌کند. برخلاف کشتی، زیردریایی می‌تواند شناوری خود را کنترل کند و به همین دلیل می‌تواند به دلخواه خود غوص کرده یا به سطح آب بازگردد.

برای کنترل شناوری، زیردریایی دارای مخازن بالاست و مخازن کمکی یا تعادلی (تریم) است که می‌توان آن‌ها را به طور متناوب با آب یا هوا پر کرد. زمانی که زیردریایی در سطح آب قرار دارد، مخازن بالاست با هوا پر هستند و چگالی کلی زیردریایی از چگالی آب اطراف کمتر است. هنگامی که زیردریایی شروع به غوص می‌کند، مخازن بالاست با آب پر می‌شوند و هوای داخل آن‌ها به بیرون تخلیه می‌شود تا چگالی کلی زیردریایی از آب اطراف بیشتر شود و زیردریایی شروع به پایین رفتن کند (شناوری منفی). مخازنی از هوای فشرده در زیردریایی نگهداری می‌شوند که هم برای پشتیبانی حیاتی استفاده می‌شوند و هم برای کنترل مخازن بالاست.

علاوه بر این، زیردریایی دارای مجموعه‌ای از «بالچه»‌های متحرک کوتاه به نام هیدروپلین در عقب (سکان) است که به کنترل زاویه غوص کمک می‌کنند. این بالچه‌ها به گونه‌ای زاویه‌دار می‌شوند که جریان آب از روی عقب عبور کند و آن را به سمت بالا فشار دهد، در نتیجه نوک زیردریایی به سمت پایین زاویه می‌گیرد.

برای اینکه زیردریایی در یک عمق ثابت به‌صورت افقی باقی بماند، تعادل بین آب و هوا در مخازن تریم حفظ می‌شود تا چگالی کلی زیردریایی برابر با چگالی آب اطراف باشد (شناوری خنثی). زمانی که زیردریایی به عمق مورد نظر خود رسید، بالچه‌های هیدروپلین صاف می‌شوند تا زیردریایی در حالت افقی به حرکت خود در زیر آب ادامه دهد. همچنین، آب بین مخازن تریم جلو (پیشانی) و عقب جابجا می‌شود تا زیردریایی در وضعیت تراز باقی بماند. زیردریایی برای تغییر مسیر می‌تواند از سکان عقب برای چرخش به راست (استاربورد) یا چپ (پورت) استفاده کند و با کمک هیدروپلین‌ها زاویه بالا-پایین زیردریایی را کنترل کند. برخی زیردریایی‌ها همچنین دارای موتور محرکه‌ی کمکی جمع‌شونده‌ای هستند که قابلیت چرخش ۳۶۰ درجه دارد.

وقتی زیردریایی می‌خواهد به سطح بازگردد، هوای فشرده از مخازن به داخل مخازن بالاست جریان پیدا می‌کند و آب را از مخازن خارج می‌کند تا چگالی کلی زیردریایی از آب اطراف کمتر شود (شناوری مثبت) و زیردریایی بالا بیاید. در این حالت، هیدروپلین‌ها به گونه‌ای زاویه داده می‌شوند که آب به سمت بالا از روی عقب عبور کند و عقب را به پایین فشار دهد، بنابراین نوک زیردریایی به سمت بالا زاویه می‌گیرد. در شرایط اضطراری، می‌توان مخازن بالاست را با هوای پرفشار به‌سرعت پر کرد تا زیردریایی خیلی سریع به سطح آب بازگردد.

جمع بندی

زیردریایی‌ها به کمک مفاهیم فیزیکی مانند چگالی و شناوری، توانایی حرکت در عمق دریا را دارند. آن‌ها با استفاده از مخازن بالاست، می‌توانند چگالی کلی خود را نسبت به آب اطراف تغییر دهند و بین حالت‌های شناوری مثبت، منفی و خنثی جابجا شوند. بالچه‌های هیدروپلین نیز نقش مهمی در تعیین زاویه حرکت دارند. کنترل دقیق این اجزا باعث می‌شود زیردریایی‌ها بتوانند به‌آسانی در اعماق حرکت کنند یا به سرعت به سطح آب بازگردند. درک این فرآیندها نه‌تنها برای علاقه‌مندان به مهندسی دریایی جالب است، بلکه کاربردهای گسترده‌ای در طراحی وسایل نقلیه زیرآبی دارد.

تاریخ ارسال: 1404/04/27 | عملکرد زیردریاییشناوری زیردریاییمکانیزم غوص و صعود زیردریاییچگونه زیردریایی کار می‌کندکنترل شناوریمخزن بالاستهیدروپلین زیردریاییفیزیک زیردریاییچگالی و شناوریآموزش عملکرد زیردریاییهیدرودینامیک