آشنائی با تاریخچه شناورهای غوطه ور

شناورهای غوطه ور(Submersible ) :شناورهائی متحرک و کوچک بوده که قابلیت کار در اعماق دریاها و اقیانوسها را دارا میباشند . 

بعبارت دیگر شناورهای غوطه ور را میتوان نوعی زیردریائی کوچک برشمرد که با سهولت بیشتری نسبت به زیردریائیهای بزرگ مانور کرده و دانشمندان و محققان را در کشف اعماق اقیانوسها یاری میدهند . آنچه باعث تمایز بیشتر این شناورها از زیردریائیها میگردد انتقال آسان آن از یک نقطه جستجو به نقطه دیگر ؛ سهولت در ارسال و بازیافت آنها توسط کشتی مادر و همچنین استفاده بهینه از پرسنل تحقیقاتی میباشد . این شناورها در دهه های 1950 و 1960با توجه به بهبود فناوریها و در پاسخ به نیازهای موجود توسعه گسترده ای پیدا نمودند . نیازهائی از قبیل دیدن اعماق دریا ، بازیابی تجهیزات مفقود شده ، عملیات نجات و بسیاری از موارد دیگر . تنوع این نیازها باعث گردیده شناورهای غوطه ور در ابعاد و اشکال مختلفی طراحی و ساخته شوند .  

 این شناورها علاوه بر سیستم رانش و منابع قدرت که در همگی آنها مشترک میباشد ، با توجه به وظائف ، مجهز به تجهیزاتی نظیر سنسورهای مختلف ، نورافکنها ، دوربینهای عکاسی و فیلمبرداری ، هیدروفونهای سونار ، تجهیزات اندازه گیری پارامترهای محیطی ؛ سونارهای ساید اسکن ، تجهیزات ژئوفیزیکی ( نظیر مگنومترها ، پروفایلرهای صوتی و جاذبه سنجها )و بازوهای مکانیکی ( برای جمع آوری نمونه و انجام سایر فعالیتها در خارج از شناور ) می باشند . شناورهای غوطه ور بطور کلی به دو دسته شناورهای سرنشین دار و شناورهای بدون سر نشین تقسیم بندی شده که شناورهای بدون سرنشین نیز خود به دودسته ROV و AUV تقسیم میگردند .

 شناورهای غوطه ور بدون سرنشینROV یا شناورهای کنترل از راه دور بوسیله یک کابل و سیم مهار از طریق کشتی مادر و یا از طریق یک شناور غوطه ور سرنشین دار کنترل میگردند . وظیفه اصلی این کابل انتقال قدرت الکتریکی مورد نیاز به شناور و انتقال سیگنالهای ویدئویی و سایر اطلاعات جمع آوری شده توسط سنسورها به شناور مادر ( کشتیهای سطحی و یا شناورهای غوطه ور سرنشین دار ) میباشد . دسته دوم شناورهای غوطه ور بدون سرنشین شناورهای AUV میباشند . این شناورها فاقد کابل رابط بوده و نیروی محرکه آنها مستقل میباشد . بدلیل عـدم ارتباط کابلی بین این شناورهـا و شناور مادر ، شاهد کـاهش شدیدی در پهنـای بانـد و تاخیر در ارسـال اطلاعات جمع آوری شده میباشیم . بدین منظور در این شناورها از کامپیوترهای ازپیش برنامه ریزی شده ای برای انجام ماموریت استفاده میشود . 

همچنین برای ارسال دستورالعملها و دریافت اطلاعات ویدئویی از یک اتصال ارتباطی اکوستیکی استفاده میگردد . بطور کلی موارد استفاده شناورهای غوطه ور را میتوان بشرح ذیل بیان نمود : 2 - عملیات نجات اضطراری - نقشه برداری از کف دریاها و اقیانوسها و جمع آوری اطلاعات - پشتیبانی برای ساخت ، کنترل و سرویسهای فنی خطوط لوله ، کابلها و سازه های هیدروتکنیکی کف آب - جستجو ، آشکار سازی و علامت گذاری کف دریا جهت اشیاء گم شده - فیلمبرداری و عکس برداری از زیر آب - جستجو و ثبت اطلاعات ماهیگیری و برآورد ارزش آنها - نمونه برداری از آب ، خاک و موجودات غوطه ور در آب - اندازه گیری پارامترهای هیدرولوژی محیط ( غلظت ، شوری ، دما و ...) - مشاهده طولانی مدت زیر آب تاریخچه ایده سفر در اعماق اقیانوسها برای قرنها رویای بشر بوده است .

بنابر افسانه های موجود اسکندر مقدونی ( 323-356 قبل از میلاد ) اولین کسی بوده که سفر در زیر آب را تجربه کرده است . در یک نقاشی بجا مانده از قرن شانزدهم میلادی در هند اسکندر مقدونی را در محفظه ای شیشه ای می بینیم که اولین وسیله سفر در زیر آب بوده است . اسکندر مقدونی در اولین سفر زیرآبی 3 شناخت ما در مورد شناورهای غوطه ور برای اولین بار ، به طرح لئوناردو داوینچی بر میگردد .

 او طرحی از یک زیردریائی با اسکلت چوبی کشیده بود که با پوست بز پوشانیده شده بود . نیروی محرکه این شناور پاروهائی بودند که از داخل یک محفظه نفوذ ناپذیر عبور کرده بودند . هرچند این طرح ایده اولیه در ساخت زیردریائیها بشمار میرود ولی هیچ سابقه ای از به اجراء درآمدن آن درد ست نمی باشد . اولین طرح جدی در مورد شناورهای غوطه ور به سال 1578 باز میگردد .

در این سال یک نجار و تفنگ ساز بریتانیائی بنام ویلیام بورن (William Bourne) قایقی U شکل با بدنه ای کاملاً نفوذ ناپذیر طراحی کرد . قایق بورن دارای مخازن بالاست و وزنه های برای متعادل نگاه داشتن شناور در هنگام سفر بود . در این طرح شیرهائی برای کم کردن ویا افزودن آب به درون مخزن بالاست در نظر گرفته شده بود و بدنه آن بوسیله پوست خز نفوذ ناپذیر شده بود . نیروی محرکه این قایق نیز نظیر طرح داوینچی پارو بود . در سال 1620 مخترع و فیزیکدان آلمانی ، وان دربل (Cornelius Van Drebbel) تصمیم به ساخت نمونه بهینه شده قایق بورن گرفت . قایق ساخت این مخترع در رودخانه تامس مورد آزمایش قرار گرفت . جداره خارجی این قایق با جیر آغشته به گریس پوشانیده شده بود و توسط 12 مرد پارو زن به حرکت در می آمد و قادر به غوص تا عمق 15 فیت بود .

در سال 1715 یک بریتانیائی بنام جان لتبریج (John Lethbridge) یک ماشین غواصی ساخت . شناور او یک استوانه از درخت بلوط بود که با تسمه های فلزی تقویت شده بود و پنجره ای شیشه ای برای دیدن مناظر بیرون داشت . با این محفظه غواص قادر بود بمدت 30 دقیقه در عمق 60 فیت غوص نماید . 

 این غواص می توانست دستان خود را برای جستجوی اشیاء بیرون ببرد . برای این منظور سرآستینهائی چرمی تعبیه شده بود که اطراف آن نفوذ ناپذیر گردیده بود . این شناور برای چندین سال بطور موفقیت آمیز مورد استفاده قرار گرفت . در سال 1770 یکی از بزرگترین جهش ها در صنعت شناورهای زیرسطحی رخ داد . در این سال دیوید بوشنل (David Bushnell) موفق به طراحی و ساخت شناوری گردید که بعنوان اولین زیردریائی جنگی دنیا شناخته میشود . این قایق که لاک پشت (Turtle) نام داشت یک محفظه نفوذناپذیر یک نفره از جنس چوب بلوط بود که از یک هندل برای حرکت استفاده میکرد . این زیردریائی برای بالا آمدن و پائین رفتن از پمپاژ آب در مخازن بالاست خود استفاده میکرد و قادر بود تا هوای مورد نیاز برای یک نفر بمدت نیم ساعت را در خود ذخیره نماید . 4 ماشین غواصی ساخت لتبریج در 6 دسامبر 1776 این قایق که بوسیله گروهبانیکم ازرا لی (Ezra Lee) هدایت می شد اولین ماموریت جنگی خود را برعلیه ناو جنگی HMS Eagle آغاز کرد . برنامه اینگونه بود که لی پس از نزدیک شدن به کشتی با استفاده از مته تعبیه شده ، بدنه کشتی را سوراخ کند و بعد از جاسازی مواد منفجره از کشتی دور شود . 

اما این پیش بینی به حقیقت نپیوست و وی نتوانست کشتی را سوراخ کند و مجبور شد پس از رها کردن مواد منفجره عقب نشینی نماید . زیردریائی Turtle ساخت Bushnell در سال 1801 طرح بهینه شده ای از شناور بوشنل با نام ناتیلوس (Nautilus) توسط مخترع فرانسوی رابرت فالتون (Robert Fulton) ساخته شد . این شناور دو نفره قادر بود بمدت 3 ساعت در عمق 25 فیت غوص نماید . این شناور غوطه ور نیز همچون نسل قبلی خود برای بالا و پائین رفتن از مخازن بالاست استفاده می نمود و نیروی محرکه آن در زیر آب بوسیله یک هندل دستی و روی آب بوسیله بادبان تامین می گشت . 5 تلاش بعدی در ساخت شناورهای غوطه ور به سال 1861 باز میگردد . در این سال یک مخترع فرانسوی بنام بروتوس د . ویلروی (Brutus De Villeroi) ارتش آمریکا را مجاب به ساخت زیردریائی خود موسوم به Alligator کرد . این شناور اولین شنـاور زیرسطحی بود که توسط ارتش آمریکــا بخدمت گرفته شد . اولین ماموریت این شناور انهـدام پل روی رودخانه تامس در ایالت ویرجینیا و پاکسازی رودخانه ( در طی جنگهای داخلی آمریکا ) بود که بعلت عمق کم رودخانه این عملیات با موفقیت همراه نبود . علیرغم موفقیت این شناور در ماموریت بعد بعلت جثه بزرگ و نداشتن ایمنی کافی از کار کنار گذاشته شد . در سال 1863 اولین شناور غوطه ور با نیروی محرکه بخار ساخته شد . این شناور که دیوید (David) نام داشت با طول 90 فیت و قطر 5 فیت دارای سرعتی برابر 7 نات بود و در جنگهای داخلی آمریکا بکار گرفته شد . 

پس از ساخت شناور غوطه ور دیوید مسیر ساخت این شناورها از زیردریائی ها جدا گردید و تا سال 1930 فعالیت عمده ای درزمینه ساخت آنها صورت نپذیرفت. دراین سال ویلیام بیب و اتیس بارتورن(William Beebe&Otis Barton) شناور غوطه ور جدیدی تحت عنوان ژرفا سپهر (BathySphere) طراحی و اقدام به ساخت آن کردند و به رکورد غوص 922 متر دست یافتند . این شناور 2/5 تنی یک کره توخالی بود که قطر داخلی آن 54 اینچ و بدنه آن ضخامتی برابر 1/5 اینچ داشت . در این شناور برای مشاهده مناظر محیط پنجره ای از جنس کوارتز و با قطر 3 اینچ پیش بینی گردیده بود . ژرفا سپهر بوسیله یک لوله و کابل به کشتی سطحی مادر متصل و تنها قادر به بالا آمدن و پائین رفتن بود و در صورت قطع کابل به کف آب میرفت . این کابل علاوه بر وظیفه حمایت شناور ، وظیفه تامین نیروی تغذیه برای روشنائی و همچنین ارتباط تلفنی را نیز برعهده داشت . بیب از این وسیله برای تحقیق در خصوص ساکنان اعماق دریا استفاده می نمود . با توجه به محیط شلوغ داخل ژرفا سپهر 3/5 ساعت غوص برای انسانهای داخل آن کاری بس سخت و دشوار بود .

 ژرفا سپهر ساخت بیب و بارتون(1930) 6 در سال 1954 هوانورد مشهور سوئیسی آگوست پیکارد (Auguste Picard) طرح ژرفا سپهر را بهبود بخشید و آنرا ژرفا پیما ( Bathy Scape) خواند . اولین نمونه این شناورها FNRS-2 نام داشت که قادر بود تا عمق 3048 متر بدون اینکه از طریق کابل به کشتی سطحی متصل باشد غوص نماید . این شناور دو قسمت عمده داشت . یک استوانه فلزی و کره ای که از آن آویزان شده بود . استوانه شناور از گازوئیل پر شده بود . این شناور غوطه ور مقدار زیادی خورده آهن را در مخازن خود حمل مینمود . درب این مخازن با نیروی مغناطیسی بسته شده بود و هنگام بروز اشکال در سیستم تغذیه ، دربها باز شده و با تخلیه آنها شناوربه سطح آب می آمد . بعد از شناور غوطه ور FNRS-2 پیکارد همراه با پسر خود در سال 1952 شروع به ساخت تریست (Trieste) نمود و در سال 1953 این شناور به آب انداخته شد . این شناور غوطه ور 22600 گالن گازوئیل با خود حمل میکرد .

در سال 1960 تریست همراه با پیکارد و ستوان دان والش (Don Walsh) عمیق ترین گودال دریائی در اقیانوس آرام را به مبارزه طلبیدند و تا عمق 10668 متر غوص کردند . شناور غوطه ور Trieste : به آب اندازی (بالا) و بخشهای داخلی (پائین ) در سال 1962 انستیتوی اقیانوس شناسی آمریکا (Wood Hole) شروع به ساخت یک شناور غوطه ور کوچک با قابلیت مانور بالا کرد . این شناور که در سال 1964 آماده و به آب انداخته شد به افتخار محقق معروف آلین واین (Allyn Vine) به نام آلوین (ALVIN) خوانده شد . آلوین برای بالا و پائین رفتن و حرکت در زیر آب از نیروی باطـری الکتریکی استفاده میکرد و هیچگونه اتصـالی با کشتی سطحی نداشت . این شنـاور درصورت قطـع تغذیه همچنان در 7 آب بصورت غوطه ور باقی میماند . این زیردریائی کوچک ، بازوهائی برای جمع آوری نمونه از کف دریا و دوربینهائی برای ثبت مناظر محیط اطراف داشت . 

آلوین قادر بود 2 نفر را بمدت 8/5 ساعت تا عمق 1829 متری ببرد . امروز این شناور پس از انجام بهینه سازیهای انجام پذیرفته قادر است تا عمق 4500 متر غوص نماید . شناور غوطه ور آلوین در سال 1969 شناور غوطه ور آمریکائی NR-1 تولد یافت . این شناور که توسط شرکت جنرال دینامیک ساخته شد ، با طولی برابر 146 فوت و عرض 12 فیت وزنی حدود 365 تن دارد که با سرعت 4 نات قابل حرکت می باشد . این شناور توسط کشتی مادر به محل ماموریت حمل میگردد و قادر است تا عمق 914 متر غوص نماید . وظیفه NR-1 جمع آوری اطلاعات اقیانوس شناسی ، جغرافیائی و نصب تجهیزات در کف دریا میباشد . همچنین این شناور دارای سوناری بوده که قادر است تا فاصله 1 مایلی خود را شناسائی نماید . بازوهای مکانیکی آن قادرند تا باری به وزن 1000 پوند را جابجا نمایند و دارای چرخهائی میباشد که میتواند بوسیله آنها در کف دریا حرکت نماید. 

شناور غوطه ور اتمی NR-1