زیردریاییها مخازن تحت فشاری هستند که میتوانند در اعماق آب حرکت کنند و به ژرفاهایی برسند که غواصان به آن دسترسی ندارند. زیردریایی میتواند از نوع غیرنظامی (علمی یا گردشگری) یا از نوع نظامی باشد.
این سازهها بهصورت مکانیکی توسط توزیع یکنواخت فشار هیدرواستاتیک وارد بر سطحشان متعادل میشوند. زیردریاییها به گونهای طراحی میشوند که بارها و فشارهای بسیار بالایی را که از هیدرواستاتیک ستون آب اطراف آنها ناشی میشود، تحمل کنند. هر طراحی زیردریایی باید همیشه نظریه افزایش خطی فشار هیدرواستاتیک با عمق را در نظر بگیرد. بنابراین، زمانی که یک طراحی خاص برای زیردریایی انتخاب میشود، میزان بقای آن تنها در یک عمق مشخص است؛ فراتر از آن، سازه به دلیل بارهای فشاری بیش از حد دچار فروپاشی میشود.
یکی از مشکلات مهم برای زیردریاییهای حامل خدمه، ذخیره اکسیژن است. همه زیردریاییها بر اساس تعداد خدمه و برد مأموریت (یعنی مدت زمانی که انتظار میرود در زیر آب بمانند) برای حمل اکسیژن تنفسی طراحی میشوند. این ظرفیت محدود است.
همچنین در اعماق بسیار زیاد، چگالی اکسیژن به دلیل افزایش فشار بیشتر میشود، در نتیجه سرعت مصرف آن نیز بالاتر خواهد بود. علاوه بر این، عواملی مانند پیشرانش، ماشینآلات، سامانههای ارتباطی، مهمات و توان الکتریکی نیز همگی فقط تا شرایط معینی قادر به کار هستند. به همین دلیل، زیردریاییها صرفاً تا عمقی مشخص طراحی میشوند.
حال سؤال این است: این عمق چقدر است؟ پاسخ آن نسبی و متغیر است و به عواملی مانند نوع مأموریت، طراحی، جنس مواد و شرایط عملیاتی بستگی دارد. در مقابل، بر اساس نیازهای عملیاتی یک شناور، جنس مواد و شاخصهای طراحی سازه انتخاب میشوند تا در شرایط مورد نظر، حتی در بالاترین حدود ایمنی، زیردریایی سالم باقی بماند و به هدف خود برسد.
زیردریاییهای نظامی
مانند تمام طراحیهای مهندسی، زیردریاییها نیز حد نهایی بقا دارند. عمق شیرجه یک زیردریایی که توانایی آن در کار زیر آب را تعریف میکند، مهمترین پارامتر طراحی است. این عمق به صورت یک عدد واحد بیان نمیشود، بلکه دارای چند تعریف مختلف است:
عمق عادی یا عمق آزمایش (Test Depth):
این همان عمقی است که زیردریایی تحت شرایط معمولی در آن فعالیت میکند. منظور از شرایط معمول، نبود جنگ، نبود تهدید جدی یا آرام بودن وضعیت دریا است. در این شرایط زیردریایی در محدودهای از عمق حرکت میکند. این عمق در آزمایشهای دریایی نیز مورد استفاده قرار میگیرد. این مقدار کمترین سطح در میان سطوح عمقی یک زیردریایی است.
حداکثر عمق عملیاتی (Maximum Operating Depth):
این عمیقترین حد مجاز است که زیردریایی میتواند بدون آسیب سازهای و اختلال در عملکرد در آن فعالیت کند. در شرایط اضطراری مانند جنگ یا طوفانهای شدید، زیردریایی میتواند عمیقتر از حالت عادی شیرجه بزند. این مقدار بالاترین حد عملیاتی است که همچنان ایمنی و بقای خدمه را تضمین میکند.
عمق طراحی (Design Depth):
این نقطه بحرانیترین حد برای زیردریایی است و نباید حتی در بدترین شرایط از آن فراتر رفت. عبور از این حد میتواند به فروپاشی سازه، از کار افتادن تجهیزات و از دست رفتن ارتباطات منجر شود.
عمق خردشدن (Crushing Depth):
این حد بالاتر از عمق طراحی است و همان نقطهای است که در آن سازه زیردریایی به علت فشار زیاد منفجر و فرو میریزد. این مقدار معمولاً با یک حاشیه ایمنی نسبت به عمق طراحی در نظر گرفته میشود.
به این ترتیب، میتوان این سطوح را به شکل زیر مرتب کرد:
عمق عادی < حداکثر عمق عملیاتی < عمق طراحی < عمق خردشدن
در عمل، زیردریاییها همیشه در محدودهی عمق طراحی، کار میکنند. همچنین باید تفاوت گذاشت میان عمقی که زیردریاییها واقعاً به آن دست یافتهاند و عمقی که میتوانند از نظر تئوری به آن برسند.
این موضوع باعث مقایسه با زیردریاییهای تحقیقاتی میشود که شبیه زیردریاییها هستند اما کوچکتر بوده و طراحی متفاوتی دارند. این وسایل توانستهاند به اعماق بسیار بیشتری برسند. مثلا عمیقترین رکورد زیردریایی سرنشیندار متعلق به زیردریایی «لیمیتینگ فکتور» است که در سال ۲۰۱۹ ویکتور وسکوو تاجر آمریکایی را به عمق ۱۰۹۲۸ متری در گودال ماریانا در اقیانوس آرام برد.
اما زیردریاییهای نظامی، به دلیل تفاوت در طراحی و مأموریتهای دفاعی، در اعماق بسیار کمتری فعالیت میکنند. آنها با آلیاژ بسیار مقاوم، ساختار دولایه و تقویتکنندههایی مانند قابها و رینگها طراحی میشوند. از آنجا که مشخصات فنی داراییهای نظامی بسیار محرمانه است، هیچ اطلاعات مطلق و رسمی در مورد حداکثر عمق قابل دستیابی وجود ندارد. بیشتر دادههای موجود بر پایه گمانهزنی، افشاگریهای محدود، گزارشهای دولتی یا مطبوعاتی و برآوردهای فنی است.
عمقهای ثبتشده زیردریاییهای نظامی
زیردریاییهای نظامی توانستهاند در عمل تا ۱۵۰۰ متر شیرجه بزنند.
کلاس آکولا (Akula) شوروی/روسیه:
بزرگترین زیردریاییهای ساختهشده که گفته میشود میتوانستند به عمق ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ متر برسند. آخرین نمونه این کلاس اوایل سال ۲۰۲۳ بازنشسته شد.
کلاس یاسن (Yasen – روسیه):
زیردریاییهای تهاجمی با توانایی رسیدن به حدود ۶۰۰ متر عمق.
کلاس بوری (Borei – روسیه):
زیردریاییهای حامل موشک بالستیک هستهای که میتوانند به حدود ۵۰۰ متر برسند.
کلاس لسآنجلس (Los Angeles – آمریکا):
توانایی حرکت در عمق ۶۰۰ تا ۷۰۰ متر، هرچند عمق آزمایش اعلامشده به طور غیرمحرمانه ۲۵۰ متر است.
کلاس اوهایو (Ohio – آمریکا):
زیردریاییهای هستهای با قابلیت شیرجه تا بیش از ۵۰۰ متر، هرچند عمق عملیاتی آنها حدود ۳۰۰ متر است.
کلاس ویرجینیا (Virginia – آمریکا):
جانشین کلاس لسآنجلس، با توانایی فنی بالا. عمق آزمایش آنها حدود ۵۰۰ متر است، اما تخمین زده میشود که تا ۸۰۰ تا ۹۰۰ متر نیز بتوانند پایین بروند.
کلاس جین (Jin – چین):
زیردریاییهای هستهای که میتوانند تا حدود ۴۰۰ متر پایین بروند.
کلاس ۲۱۲ (Type 212 – آلمان):
زیردریایی دیزل-الکتریکی با توانایی شیرجه تا ۴۰۰ متر.
کلاس آریهانت (Arihant – هند):
زیردریاییهای هستهای با عمق آزمایش حدود ۳۰۰ متر که احتمالاً میتوانند عمیقتر نیز عمل کنند.
زیردریاییهای هستهای میتوانند چندین دهه (تا ۳۰ سال یا بیشتر) بدون سوختگیری مجدد کار کنند، زیرا از راکتورهای هستهای استفاده میکنند که با سوخت اورانیوم بسیار غنیشده انرژی تولید میکنند و این انرژی بخش عمدهای از نیازهای زیردریایی را تأمین مینماید. برخلاف زیردریاییهای معمولی که به سوخت دیزل یا باتری نیاز دارند و باید برای سوختگیری یا شارژ به سطح بیایند، زیردریاییهای هستهای به دلیل استقلال از هوا و راندمان بالای سوخت، برد عملیاتی تقریباً نامحدودی دارند.
