دانستنیهای زیر دریایی شکارچی خاموش دریا
با پیشرفت تکنولوژی، صنایع نظامی نیز سرعتی حیرت آور به جلو را شروع کرده اند و این موضوع زمانی اهمیت می یابد که با تاکتیکهای رزمی جدید و همچنین سیستمهای اطلاعاتی و امنیتی موجود، نیاز مبرمی به تسلیحات جدید و البته سری با قابلیتهای گسترده و چند منظوره احساس میشود که اگر این تسلیحات، هرچه بیشتر مخفی و رادار گریزتر باشند، بازدهی بالاتری را ایفا میکنند. لذا در صنایع دریایی نیز برای تاثیرگذاری بیشتر و البته آسیب پذیری کمتر، نیاز به شناوری زیرسطحی احساس شد که شرائط فوق را برای فرماندهان نظامی تامین میکرد و زمینه ظهور زیردریائیها فراهم آمد.
زیر دریایی یک وسیلهٔ نقیله شناور است که میتواند در زیر سطح آب حرکت کند. زیر دریایی برای نخستین بار در زمان جنگ داخلی آمریکا استفاده شد. در جنگ جهانی اول و بویژه جنگ جهانی دوم، نبرد زیر دریاییها یکی از ویژه ترین نبردهای آن جنگ شمرده میشود که از آن فیلمهای زیادی ساخته شده است.
در دوران جنگ سرد، آمریکا و اتحاد جماهیر شوروی هر کدام شروع به ساخت زیر دریایی اتمی کردند. این زیر دریاییها توانایی ترابری و شلیک موشکهای بین قارهای با کلاهک هستهای دارند اما نام زیر دریایی هستهای بخاطر داستن موتور با سوخت هستهای است که این زیر دریاییها را از سوخت گیری دوباره بی نیاز میکند. کشورهای انگلیس و فرانسه نیز دارای این زیر دریایی میباشند و به تازگی هند با خرید دو فروند زیر دریایی هسته ای از روسیه، به جمع کشورهای دارای این زیر دریایی پیوسته است. نوع دیگر و قدیمی تر زیر دریاییها، زیر دریایی موتور دیزل است که ایران نیز با خرید مدل نهنگ از روسیه و مهندسی معکوس آن، به فناوری ساخت این شناور مخوف دست یافته است. کشورهای زیادی از جمله هلند، آلمان، کشورهای اسکاندیناوی، مصر و اسرائیل دارای این کلاس زیر دریایی هستند.
کلاس آخر زیر دریاییهای عملیاتی هستند که بعد از جنگ جهانی دوم کمتر ساخته یا از آن بهره برداری شده است. این زیر دریاییها کوچک و بیشتر برای عملیات واکنش سریع یا در آبهای کم ژرفا بهره برداری میشوند. در جنگ جهانی دوم، ژاپن با بهره گیری از این گونه زیر دریایی، به بندر پرل هاربر در خشکچههای هاوایی آمریکا پاتک زد.
تاریخچه ساخت زیر دریاییها
در زیر دریاییهای اولیه از نیروی دست برای حرکت دادن زیر دریایی در اعماق کمک گرفته میشد. در سال ۱۶۲۰ شخص بنام ون دربل، اولین زیر دریایی را ساخت که میتوانست در عمق ۵/۴ متری حرکت کند. حجم داخل این زیر دریایی بسیار کم بود، بطوریکه فقط یک نفر میتوانست داخل آن قرار گیرد و برای حرکت دادن آن در عمق به یک فرد بسیار نیرومند نیاز بود تا بتواند پرههای جلو و فوقانی را بچرخاند. درحدود سال ۱۷۷۰، دیود باشنل زیر دریایی را طراحی کرد که میتوانست بکمک دست و پدالهای پایی حرکت کند. حدود ۳۰ سال بعد روبرت فولتون، زیر دریایی دیگری ساخت که ۳ نفر گنجایش داشت و برای اولین بار، بالهایی برای تنظیم عمق در زیر دریایی تعبیه شد. فولتون سپس تلاش کرد تا زیر دریایی دیگری با موتور بخار بسازد. مشکل طراحی این موتورها در آن بود که در زیر آب اکسیژن نبود. بنابراین موتوری طراحی شد که ابتدا آب در سطح آب داخل مخزنی با موتور دیزل (با سوخت گازوئیل) داغ و تبدیل به بخار میشد، سپس موتور خاموش میشد و زیر دریایی به داخل آب شیرجه میزد و تا وقتی که بخار داخل مخزن سرد نشده بود، زیر دریایی میتوانست با موتور بخار در عمق دریا حرکت کند.
- در سال ۱۸۶۰ زیر دریایی دیگری طراحی شد که بطور کامل زیر آب نمیرفت و از طریق لولهای که به سطح آب راه داشت، اکسیژن را برای سوخت موتور به داخل زیر دریایی مکش میکرد.
- در سال ۱۹۰۴ اولین زیر دریایی که با موتور دیزل- الکتریکی کار میکرد، در فرانسه ساخته شد. موتورهای دیزل در سطح آب، باطریهای الکتریکی را شارژ میکردند و سپس زیر دریایی در آب فرو میرفت در این هنگام موتور دیزل خاموش میشد و موتور الکتریکی بکمک باطریهای شارژشده، زیر دریایی را حرکت میداد.
مشکل این نوع زیر دریایی در آنجا بود که اولاً باطریها خیلی بزرگ و سنگین بودند و ثانیاً پس از گذشت چندساعت زیر دریایی مجبور بود به سطح آب بیاید تا موتور دیزل روشن شده و باطریها را دوباره شارژ کند. اسید داخل باطریها هم در ترکیب با آب دریا، بخار خطرناک و کشندهای تولید میکردند.
- درسال ۱۹۵۴ اولین زیر دریایی با سوخت هستهای ساخته شد. از مزایای این زیر دریاییها، عدم نیاز به هوا است. این نوع زیر دریاییها میتوانند به مدت طولانی (حتی سالها) زیر دریا بمانند و فقط درصورت نیاز به سطح آب بیایند و نیز با سرعت بالای ۵۰ کیلومتر در ساعت در زیر و یا سطح دریا حرکت کنند. در این موتورها، حرارت راکتور از طریق لولههای آب به توربین بخار میرسد و آن را میچرخاند. در نمونه زیر دریایی شکل زیر، دو مدار گردش آب طراحی شده است. در مدار اولی، آب در اثر حرارت زیاد (عمل شکافت هستهای) راکتور، به شدت داغ میشود و با گردش آب در مدار اولیه محفظه تبدیل هم داغ می شود. سپس محفظه تبدیل ، آب مدار ثانویه را تبدیل به بخار میکند و آن را سوی توربین بخار میفرستد. بخار آب ، توربین را میچرخاند تا نیروی محرکه و برق زیر دریایی تامین شود. سپس بخار آب در محفظه تراکم تبدیل به آب میشود و دوباره به محفظه تبدیل بخار ارسال میشود.
طرز کار زیر دریایی ها
زیر دریاییها از شگفتانگیزترین اختراعات بشر هستند. طی صدها سال دریانوردان فقط میتوانستند روی عرشه کشتیها کار کنند. اختراع زیر دریایی به انسان اجازه داد تا بتواند همچون موجودات دریایی برای مدت طولانی (ماهها و حتی سالها) در زیر دریا زندگی کند. ما اختراع زیر دریاییهای پیشرفته را مدیون مسابقه تسلیحاتی جنگ سرد بین دو ابرقدرت شرق و غرب در قرن بیستم هستیم. دانشمندان برای ساخت و حرکت دادن زیر دریاییها از چندقانون استفاده کردند. ما ابتدا به بررسی دو قانون مهم میپردازیم:
قانون ارشمیدس
طبق قانون ارشمیدس بر هر جسم (کمی یا کاملاً) غوطهور در سیال معادل وزن سیال جابجاشده نیرو وارد میشود. همواره وزن جسم بطرف پائین و نیروی شناوری سیال بطرف بالا ظاهر میشوند. هرگاه این دو نیرو با هم برابر باشند (مانند کشتی روی دریا) جسم روی سیال شناور خواهد شد و اگر نیروی وزن بیشتر از نیروی شناوری سیال (مانند سنگ در آب) باشد، جسم کاملاً در سیال فرو خواهد رفت. چگالی جسم به وزن بر حجم تعریف میشود. هرگاه چگالی جسم از چگالی سیال (آب) بیشتر باشد، جسم در سیال فروخواهد رفت.
قانون بویل
طبق این قانون در دمای ثابت، حجم و فشار یک سیال رابطه عکس با هم دارند . یعنی هرگاه فشار وارد بر سیال دوبرابر شود، حجم سیال نصف خواهد شد. برهرجسم داخل سیال، فشاری به تمام سطح جسم (متناسب با عمق سیال) بطور مساوی وارد میشود. هرچه عمق سیال بیشتر باشد، فشار وارد بر جسم نیز بیشتر خواهد شد و طبق قانون بویل حجم آن باید کم شود. برای مثال اگر بالون پر از هوایی را به عمق اقیانوس ببریم، فشار عمق آب باعث کم شدن حجم بالون و متراکم شدن هوای داخل بالون خواهد شد و بر عکس اگر بالون را رها سازیم تا به آسمان برود، چون فشار هوا در ارتفاع کمتر از سطح زمین است، حجم بالون افزایش خواهد یافت. بیایید این قانون را درمورد خطرات غواصی در عمق بررسی کنیم:
هرچه غواص به عمق بیشتری برود، فشار وارد بر بدن و ریههای او افزایش مییابد. اگر دمای آب را حدود ۰۴ ثابت درنظر بگیریم، باید حجم ریههای غواص کم شود. ولی حجم ریهها کم نمیشود و درعوض برای خنثی کردن فشار عمق سیال، ریهها هوای بیشتری را جذب میکنند تا فشار داخل ریه با محیط یکسان شود. در عمق ۴۰ متری حجم هوای فشرده شده درون ریه به ۴ برابر سطح آب افزایش مییابد که این موضوع میتواند باعث پاره شدن رگها و رسوب نیتروژن در خون و خطر حمله قلبی برای غواص بوجود آورد. به همین دلیل غواص ها نمی توانند برای مدت طولانی در عمق بیشتر از ۳۰ متری شنا کنند.
اجزاء زیر دریایی
اجزاء بیرونی زیر دریایی شامل بدنه استوانه بیضی شکل با دوبال افقی در جلو و دوبال عمودی در عقب برای شیرجه رفتن به عمق و اوج گرفتن به سطح آب، یک سکان برای حرکت به چپ و راست ، یک پروانه در دم بدنه برای تولید نیروی محرکه زیر دریایی و یک بادبان برای ورود و خروج خدمه به سطح آب است. درضمن یک آنتن رادیویی برای تماس با زیر دریاییها و کشتیهای دیگر و یک پریسکوپ برای مشاهده سطح آب از زیر دریا روی بادبان تعبیه شده است.
بدنه زیر دریایی از دو پوسته (قشر) ساخته شده که مابین آنها خالی است. به این فضای خالی، مخزن بالاست (سنگینی) میگویند. روی قشر بیرونی و بالای بدنه، دریچهای برای خروج هوا (دریچه اصلی) و در پائین بدنه هم دریچهای برای ورود و خروج آب به مخزن بالاست تعبیه شده است. داخل زیر دریایی هم مخزن گاز فشرده با دو دریچه خروج هوا به مخزن بالاست روی قشر درونی تعبیه شده است. وزن زیر دریایی با مخزن بالاست خالی، کمتر از نیروی شناوری آب دریاست و بنابراین زیر دریایی در این حالت مانند کشتی روی سطح آب باقی خواهد ماند. برای فرورفتن زیر دریایی در آب، دریچه خروج هوا (دریچه اصلی) و دریچه ورود آب را باز میکنند تا آب دریا وارد مخزن بالاست شود. به این ترتیب وزن زیر دریایی بیشتر از نیروی شناوری میشود و زیر دریایی در آب فرومیرود.
برای بالا آمدن زیر دریایی دریچه اصلی را میبندند و دریچه گاز فشرده شده را باز میکنند تا هوا وارد مخزن بالاست شود. با ورود گاز به مخزن و خروج آب از دریچههای پائینی، وزن زیر دریایی کم میشود و نیروی شناوری آن را بطرف بالا میبرد. پروانه نصبشده در انتهای دم زیر دریایی با چرخش خود، زیر دریایی را به جلو و با چرخش برعکس به عقب! هدایت میکند. برای شیرجه رفتن بطرف پائین (درهنگام حرکت به جلو) انتهای بالهای جلو بطرف بالا و انتهای بالهای عقب بطرف پائین کج میشوند و برای اوج گرفتن نیز انتهای بالهای جلو بطرف پائین و انتهای بالهای عقب زیر دریایی بطرف بالا کج میشوند تا (مانند پرواز هواپیما در هوا) مسیر سیال عبوری (آب) از بالها برای حرکت به مسیر دلخواه تغییر یابد و نیروی بالابر یا پائینبر تولید شود.
برای حرکت به چپ و راست نیز از سکان عقب کمک گرفته میشود. مثل حرکت کشتی و هواپیما (درهنگام حرکت به جلو) با کج کردن سکان به چپ، زیر دریایی به چپ و با کج کردن سکان به راست، زیر دریایی بطرف راست خواهد چرخید. پریسکوپ داخل زیر دریایی هم از ۲ آینه کج با زاویه ۰۴۵ درجه ساخته شده تا خدمه بتوانند با چرخاندن آن، کشتیهای سطح آب را مشاهده کنند. از آنتن رادیویی هم برای ارسال سیگنال به اطراف و برقراری ارتباط با دیگر زیر دریاییها و کشتیهای دیگر و نیز از فرستنده دیگری (رادار) برای تشخیص موانع سرراه زیر دریایی کمک میگیرند.
تأمین نیروی(توان) زیر دریایی
زیر دریایی های هسته ای از راکتورهای هسته ای، توربین های بخار و گیربکس های کاهشی برای حرکت دادن شفت اصلی ملخ استفاده می کنند که نیروی تراستی به سمت جلو و یا عقب را تولید می کند. همچنین از یک موتور الکتریکی نیز که کار یکسانی انجام می دهد، در مواقع اضطراری کمک می گیرند. همچنین زیر دریایی ها نیاز به نیروی الکتریکی دارند که بتوانند تجهیزات الکتریکی را به کار گیرند که برای این کار زیر دریایی ها مجهز به موتور های دیزل که سوخت را می سوزانند و یا راکتورهای هسته ای که هسته اتم را می شکافند،هستند. همچنین زیر دریایی ها می توانند از نیروی باتری استفاده کنند که خود این باتری ها توسط باتری های دیزل و یا راکتورهای هسته ای شارژ می شوند. در مواقع ضروری از نیروی الکتریکی باتری ها فقط برای حرکت اولیه زیر دریایی استفاده می شود. زیر دریایی های دیزلی مثال های خوبی از ترکیب نیرو هستند چرا که اغلب از تعداد دو یا بیشتر موتور دیزلی استفاده می کنند. ممکن است همه موتور ها با هم کار چرخاندن شفت ملخ و شارژ باتری ها را انجام دهند و یا ممکن است یک موتور شفت ملخ را بچرخاند و بقیه موتورها ژنراتور را بچرخانند.
موتور های دیزلی برای کار نیاز به هوا دارند بنابرین زیر دریایی باید روی سطح آب باشد و در هنگام غوطه ور شدن کامل زیر دریایی با موتور دیزلی باتری ها باید کاملاً شارژ باشند و محدودیت در تکنولوژی شارژ باتری ها به طرز شدیدی بر مدت زمانی که زیر دریایی با موتور دیزلی می تواند در زیر آب باشد تأثیر گذاشته و آن را دچار محدودیت می کند. حال آن که به کار گیری نیروی هسته ای مزیت بزرگی در زیر دریایی ها دارد ژنراتورهای هسته ای به اکسیژن نیازی ندارند بنابرین یک زیر دریایی هسته ای تا هفته ها می تواند در زیر آب بماند همچنین مدت زمان نگهداری (طول عمر)سوخت هسته ای بسیار بیشتر از سوخت دیزلی است و یک زیر دریایی هسته ای برای سوخت گیری مجدد نیازی به آمدن به سطح آب را ندارد. راکتور با تولید گرما بخار کمورد نیاز یک توربین بخار را تأمین می کند و توربین شفت ملخ را به خوبی موتور الکتریکی حرکت می دهد.
تفاوت بین راکتورهای تجاری و راکتورهای کشتی های هسته ای
- راکتور موجود در کشتی ها کوچکتر است.
- راکتور در کشتی هسته ای از سوخت غنی شده استفاده می کند تا بتوان با راکتوری کوچکتر انرژی بیشتری دریافت کرد.
آشنایی با یک سلاح ضد زیر دریایی
در اوائل قرن نوزدهم با پیشرفت سریع زیر دریایی ها و افزایش توانایی آنها در درگیری با شناور های مختلف اهمیت این سلاح نوظهور به تدریج آشکار گردید. پس از به کارگیری اژدرها توسط زیر دریایی ها به منظور هدف قرار دادن کشتی ها به خصوص در جنگ جهانی اول، کشور های صاحب ناوگان دریایی قدرتمند مانند انگلستان از این نقطه آسیب پذیر گردیدند. از ابتدایی ترین ایده ها برای مواجهه با این خطر جدید، مین های انداختنی (Draping mine) بودند که پس از انداختن به داخل آب منفجر می گردیدند.
در سال 1916 اولین خرج عمیق (Depth charge )توسط آکامی علوم دریایی پورتس موث ساخته شد . این سلاح در حقیقت یک محفظه ی بشکه مانند بود که درون آن انباشته از مواد منفجره ای مانند تی ان تی (TNT) یا آماتول( Amatol) بود که پس از رسیدن به عمق خاصی توسط یک فیوز هیدرواستاتیک منفجر میگردید . شوک ایجاد شده توسط انفجار در سیال ملقب به ضربه ی قوچ یا (Water hammer) که به صورت سه بعدی منتشر می گردد آنقدر قدرتمند است که می تواند در شعاع وسیعی صدمات مرگباری به زیر دریایی وارد سازد که البته بستگی به قدرت انفجارو فاصله ی زیر دریایی از مرکز انفجار دارد.
انواع اولیه ی سلاح حاوی 150 کیلوگرم ماده ی منفجره برای کشتی های سریع تر و 55 کیلو گرم خرج برای کشتی های کند تر بودند تا بتوانند از مهلکه بگریزند. در سال 1916 کشتی ها فقط 2 عدد Depth charge حمل میکردند که در سال 1918 این تعداد به 40 عدد افزایش یافت. عدم اطلاع دقیق از مکان وعمق زیر دریایی ونیز جابجایی زیر دریایی در خلال رسیدن Depth charge به عمق مورد نظریکی از مشکلات اولیه در بکارگیری Depth charge بود . برای این منظور کشتی ها مجبور بودند تعداد زیادی Depth chargeرا به صورت پراکنده به عمق آب بفرستند. با تجهیز زیر دریایی ها در خلال جنگ جهانی دوم به سیستم سونار آنها می توانستند صدای موتور کشتی ها و نیز برخورد Depth charge به سطح آب را حس کرده وبه سرعت از مهلکه بگریزند. برای مقابله با این ترفند Depth charge ها سنگین تر شدند برای مثال mark x ساخت انگلستان حاوی 1383kg ماده ی منفجره ی TNT بود. همچنین با تغییر فرم آنها از حالت بشکه ای به حالت آیرودینامیک سرعت فرو روی و رسیدن به عمق مورد نظر افزایش یافت .همچنین مکانیزمی برای پرتاب آنها به فواصل مورد نظر در اطراف کشتی به نام K gun ابداع گردید تا فرصت عکس العمل زیر دریایی ها کمتر از پیش گردد.
با جایگزینی HBX ، Tropex بجای TNT با قدرت 1.5 برابر انقلابی در زمینه ی Depth charge پدید آمد وبه تدریج سرنوشت نبرد در دریا را رقم زد . امروزه برای مواجهه با زیر دریایی ها Depth charge هایی با خرج هسته ای پدید آمده که قدرتی بسیار مهیب وغیر قابل تصور دارند که توسط هواپیماهای ضد زیر دریایی به درون آب پرتاب می گردند. کشور های امریکا ، روسیه و انگلستان از این سلاح ها در اختیار دارند که به NDB مشهورند (Nuclear Depth Bomb). همچنین فیوز های سونار جایگزین فیوز هیدرواستاتیک شده است تا سلاح در نزدیکترین عمق به زیر دریایی منفجر گردد.
انواع زیردریائی ها
انواع زیردریائی ها طبیعتا اشکال مختلفی دارند ولی این اشکال گوناگون از یک چهار چوب خاص خارج نمی شوند مگر تغییراتی که به علت نوع مأموریت یا اهدافی که زیردریائی برای آن ساخته شده د ر ساختار آن داده می شوند.زیردریائی ها به روشهای گوناگونی طبقه بندی می شوند. می توان آنها را براساس نوع سلاحی که حمل می کنند طبقه بندی کرد، بر اساس این شیوه، زیردریائی هایی که دارای موشکهای قاره پیمای اتمی در کنار سایر تسلیحات متعارف هستند را اصطلاحا (SSNG) می گویند این زیردریائی ها از لحاظ نیروی محرک نیز اتمی هستند. تعداد زیردریائی های این نوع که هر کشور صاحب آن حق دارد که داشته باشد توسط پیمان های منع گسترش سلاحهای هسته ای مشخص ومحدود گشته است.
اما زیردریائی هایی که فقط پیشرانه ی اتمی دارند اصطلاحا (SSN) نام دارند ودارای سلاح هسته ای نیستند. در طبقه بندی زیردریائی ها از دیدگاه اندازه و مأموریت های محوله زیردریائی ها یا هجومی سریع که زیردریائی های شکارچی نامیده می شوند که سبک وزن هستند وبا خدمه ای محدود که تسلیحات آنها شامل فقط اژدرهای سبک و تندرو می باشد و یا زیردریائی های بزرگ وباتسلیحات فراوان. از دیدگاه پیشرانه ها می توان زیردریائی ها را به اتمی ودیزل وبرخی نیز برقی هستند تقسیم کرد.
در مقابل زیر دریایی های سنگین دارای بیش از110 نفر پرسنل هستند و طول آنها بین 250 تا 400 پا متغیر است که ویژگی این زیر دریایی ها , به خصوص نوع اتمی آن توانمندی در باقی ماندن طولانی مدت در زیر آب و توانایی کار در اعماق زیاد واعماق کم به یک اندازه است. البته نا گفته نماند که زیر دریایی های کوچک یک نفره هم وجود دارد که در شناسایی ودیگر ماموریت های ویژه کاربرد دارد.
از آنجایی که یک زیربزرگ دریایی دارای سلاح های گوناگون از قبیل موشکهای اتمی وغیر اتمی ،بالستیک وکروز دوربرد واژدرهای سنگین وسبک وموشکهای ضد کشتی ونیز توانایی مین گذاری و مین روبی می باشد، بنابرین باید دارای سیستم کنترل تسیحات وآتش قدرتمندی باشد تا بتواند بر این همه سلاح متنوع پیشرفته مطابق ویژگی های جنگی هر کدام از آنها کنترل داشته وآنها را هدایت نماید.
اولین واحد این سیستم ،پایگاه قوی اطلاعاتی از اهداف دریایی ، زمینی و هوایی دشمن که شامل محل استقرار ،ویژگی ها وسرعت وتوانمندی های هدایتی راداری ،لیزری ،مادون قرمز ویا ویدیویی آنها ویا سایر ویژکی های آنها. این اطلاعات توسط سیستم های قوی فعال وغیر فعال دریافت می شود ،سیستم های گیرنده ی فعال با ارسال سیگنال ، بازخورد آنرا گرفته وتحلیل می نماید ولی سیستم یر فعال صرفاًبه دریافت سیگنال های وارده می پردازد ، بهرحال سیگنال های دریافت شده توسط پردازشگرهای سیار قوی مورد پردازش قرار گرفته و اطلاعات انحرافی مورد تشخیص و جدا سازی قرار می گیرد این سیستم های پردازشگر باید بسیار قدرتمند باشند تا باتوجه به حجم بسیارعظیم اطلاعات دریافتی بتوانند چندین فعالیت پردازشی را برای چندین هدف به طور همزمان انجام داده و نتایج را روی نمایشگرها ومونیتورهای چند کاره نمایش دهد تا خدمه بتوانند تصمیمات لازم ومناسب را در کوتاهترین زمان وبا توانمندی بالا اتخاذ کنند.