چرا ناو هواپیمابر با این همه وزن شناور باقی می ماند و غرق کردن آن دشوار است؟

اگر یک تکه فولاد را بردارید و آن را در حجمی از آب بیندازید، ممکن است متوجه شوید که خیلی سریع فرو می‌رود. پس این سوال پیش می آید که چگونه یک ناو هواپیمابر که از حدود ۱۰۰,۰۰۰ تن فولاد ساخته شده است، روی آب شناور می ماند؟ پاسخ ساده این است که ناو هواپیمابر نیز از همان اصول هر قایق دیگری برای ماندن روی امواج آب استفاده می کند.

مهندسان نه تنها این شناورهای بزرگ را برای شناور ماندن طراحی می کنند، بلکه این کار را آنقدر خوب انجام می دهند که غرق شدن آنها از طریق روش های معمول تقریباً غیرممکن است. شما می توانید یک ناو هواپیمابر را با موشک و مین دریایی هدف قرار دهید و باز هم نخواهید توانست این کشتی بزرگ را به زیر آب بفرستید.

اما این در صورتی است که حتی بتوانید یک ضربه مستقیم به بدنه ناو هواپیمابر بزنید، زیرا اکنون می دانیم که ناوها هرگز به تنهایی فعالیت نمی کنند و این یعنی اینکه شانس یک مهاجم برای رسیدن به ناو هواپیمابر به منظور هدف قرار دادن آن بسیار اندک است. این کشتی‌های بزرگ اغلب بخشی از یک ناوگروه تهاجمی بزرگ‌تر را تشکیل می‌دهند و کشتی‌های دیگری آنها را اسکورت کرده و تهدیدات را رهگیری می‌کنند، علاوه بر هواپیماهایی که می‌توانند از روی عرشه این ناوها به پرواز درآیند.

اگرچه ناوهای هواپیمابر مدرن هستند، اما علم پشت شناور ماندن آن ها قدیمی است

دلیل اینکه ناوهای هواپیمابر مانند تکه های فلزی غرق نمی‌شوند به وجهه ای از یک علم باستانی مربوط می‌شود که توسط مردی که در سال ۲۱۲ قبل از میلاد درگذشت، کشف شد: ارشمیدس و اصل موسوم به اصل ارشمیدس. یکی از اکتشافات این فیلسوف یونان باستان توضیح می دهد که چگونه نیروی رو به بالا بر جسمی که در یک مایع قرار می گیرد برابر با مقدار مایعی است که آن جسم جابجا می کند.

نیرویی که ارشمیدس توصیف می‌کند در تضاد با گرانش زمین عمل می‌کند، نیرویی که همه چیز را در این سیاره به سمت مرکز زمین می‌کشد. اگر نیروی تولید شده در اثر جابجایی آب بیشتر از جاذبه باشد، جسم شناور خواهد ماند. این موضوع با عنوان شناوری یا آبسواری (buoyancy) شناخته می شود و اجسامی که مایع کافی را برای ماندن بر روی سطح آن جابجا می کنند، معمولاً به عنوان شناور یا آبسوار (buoyant) شناخته می شوند. همچنین تفاوت در نیروها به تثبیت و حفظ تعادل کشتی کمک کرده و از واژگونی آن در آب جلوگیری می کند.

برخی چیزها مانند انواع خاصی از چوب ذاتاً شناور هستند زیرا چگالی کمتری نسبت به آب دارند. بنابراین وقتی چنین چیزهایی در مایع قرار می گیرند، به طور طبیعی می توانند مقدار مایعی بیشتر از وزن خود را جابه جا کنند. بقیه، مانند کشتی ها، باید به شکل خاصی ساخته شوند تا اثر مشابهی را تولید کنند.

چیزهایی نیز وجود دارند که می توانند سطح شناوری آنها را در حین حرکت تنظیم کنند. یک زیردریایی مثال خوبی است، زمانی که نیاز به شیرجه زدن به درون آب داشته باشد، شناوری کمتری خواهد داشت، اما اگر به آمدن به سطح آب نیاز داشته باشد، به گونه ای طراحی شده است که از طریق آنچه که مخزن بالاست یا ایستاگر نامیده می شود، شناورتر شود.

شکل کشتی مهم است

از نظر تئوری، می‌توانید هر ماده‌ای را که می‌خواهید برداشته و آن را به شکلی درآورید که بتواند شناور بماند. فولاد بسیار متراکم است، اما اگر شکل کشتی شما درست ساخته شده باشد، چیزی مانند سرب یا اورانیوم نیز می تواند شناور بماند. ترفند این است که قطعات بسیار متراکم کشتی، یعنی فولادی که از آن ساخته شده است، را با چیزی نه چندان متراکم، مانند هوا، متوازن کنید. اگر حجم یک ناو هواپیمابر را زیر سطح آب ببرید و آن را با آب پر کنید، وزن آن بسیار بیشتر از فلزی است که ناو هواپیمابر با استفاده از آن ساخته شده است. 

در حالی که شناور ماندن مسلماً حیاتی ترین عملکردی است که یک کشتی می تواند داشته باشد، شکل آنها به تمامی به منظور به زیر آب نرفتن، به این شکل ساخته نشده اند. کشتی ها باید به شکل موثری آب را شکافته و پیش بروند، بنابراین برای کاهش مقاومت در برابر آب، جلوی آن ها باریک ساخته می شود.

یک ناو هواپیمابر نیز عملکرد مشخصی دارد. همانطور که از نام آن پیداست، ناو هواپیمابر برای حمل، به پرواز درآوردن و فرود هواپیما ساخته شده است- بنابراین دارای یک صفحه مسطح بزرگ با یک یا چند باند روی عرشه است. فراتر از ویژگی‌های شبه پایگاه هوایی اش، یک ناو هواپیمابر اساساً یک شهر شناور است و باید از هزاران پرسنل نیروی دریایی در طول یک ماموریت طولانی مدت میزبانی کند. بنابراین انتظار تجهیزات پذیرایی، خدمات پزشکی، تفریحی، اتاق خواب، و عملکردهای مختلف دیگری که طراحی شده اند تا همه افراد حاضر در کشتی به اندازه آن کارآمد باشند، را داشته باشید.

غرق کردن ناوهای هواپیمابر بسیار دشوار است

ناوهای هواپیمابر مدرن به سختی غرق می شوند. اما در حالی که این ناوها معمولاً همراه با یک ناوگروه سفر می کنند، نمی توانید تضمین کنید که یک کشتی به طور کامل از حملات دشمن در امان است. با این حال، اگر موشکی به ناو اصابت کند، احتمال زیادی وجود دارد که ناو همچنان شناور بماند.

در واقع، نیروی دریایی ایالات متحده هفته ها تلاش کرد تا یکی از ناوهای قدیمی خود را غرق کند و به طرز غیرمنتظره ای شکست خورد. ناو هواپیمابر USS America یک ناو در کلاس کلاس Kitty Hawk بود که در اواسط دهه ۱۹۷۰ به آب انداخته شد. پس از بازنشستگی در سال ۲۰۰۵، نیروی دریایی تصمیم گرفت تا میزان خسارتی که می تواند تحمل کند را آزمایش نماید.

به نظر می رسد که پاسخ این بوده که این کشتی می تواند هر چیزی که بزرگترین نیروی دریایی جهان می تواند به سمت آن شلیک کند و کمی بیشتر را تاب بیاورد. این ناو در نهایت زمانی که مواد منفجره به صورت استراتژیک در داخل آن قرار گرفت به بستر دریا فرستاده شده و غرق گردید. این رویکرد باید اتفاق می افتاد زیرا حملات از بیرون کاملاً بی فایده بودند.

ناو هواپیمابر USS America لایه بیرونی زره دار ضخیمی نداشت، اما نسبت به حمله کنندگان به خود برتری هایی داشت. اولین مورد یک بدنه دو لایه بود که به این معنی بود که مقدار قابل توجهی از مهمات استفاده شده بدون نفوذ کامل به کشتی منفجر می شد. مقدار بخش بندی شدن فضای داخل کشتی نیز بر تحمل آن افزوده بود.

هر چیزی که به سمت کشتی شلیک می شد باید از چندین لایه فولادی با فاصله از هم عبور می کرد، قبل از اینکه به بخشی مهم از کشتی آسیب برساند. همچنین این بخش بندی به این معنی بود که کشتی می‌توانست آسیب قابل توجهی را پیش از رفتن به زیر آب تحمل کند. علاوه بر هر چیز دیگری که گفته شد، این کشتی ساخته شده در دوران جنگ ویتنام بسیار بزرگ بود – بسیار بزرگتر از کشتی های مورد استفاده در جنگ جهانی دوم. یک کشتی بزرگتر آب بیشتری را جابجا می کند و هرچه آب بیشتری جابجا شود، غرق شدن آن سخت تر خواهد بود.

منبع: روزیاتو