غواصة

الغواصة هي مركبة تحت الماء تحتاج إلى النقل والدعم بواسطة مركبة مائية أو منصة أكبر . وهذا ما يميز الغواصات عن الغواصات البحرية ، التي تتمتع بالاكتفاء الذاتي والقدرة على العمل بشكل مستقل لفترات طويلة في البحر. ^{[ 1 ]}

توجد أنواع عديدة من الغواصات، تشمل المركبات المأهولة (HOVs) والمركبات غير المأهولة، ^{[ 2 ]} والتي تُعرف أيضاً باسم المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد (ROVs) أو المركبات تحت الماء غير المأهولة (UUVs). للغواصات استخدامات عديدة، منها علم المحيطات ، وعلم الآثار تحت الماء ، واستكشاف المحيطات ، والسياحة ، وصيانة المعدات واستعادتها، والتصوير تحت الماء . ^{[ 3 ]}

كانت أول سفينة غاطسة ذاتية الدفع مسجلة عبارة عن غواصة صغيرة تعمل بالمجاديف، ابتكرها ويليام بورن (حوالي 1535-1582) وصممها وبناها المخترع الهولندي كورنيليس دريبل عام 1620، مع بناء نسختين محسّنتين منها خلال السنوات الأربع التالية. ^{[ 4 ]} تشير الروايات المعاصرة إلى أن النموذج النهائي عُرض على الملك جيمس الأول شخصيًا، والذي ربما صعد على متنها لتجربة غوص. ^{[ 5 ] [ 4 ]} لا يبدو أنه تم تسجيل أي غواصات أخرى حتى غواصة بوشنيل "السلحفاة" .

صُممت أول غواصة استُخدمت في الحرب وبُنيت على يد المخترع الأمريكي ديفيد بوشنيل عام ١٧٧٥ كوسيلة لزرع المتفجرات على سفن العدو خلال حرب الاستقلال الأمريكية. كانت هذه الغواصة، التي أُطلق عليها اسم " سلحفاة بوشنيل "، عبارة عن مركبة بيضاوية الشكل مصنوعة من الخشب والنحاس. احتوت على خزانات تُملأ بالماء لتغوص، ثم تُفرغ بمساعدة مضخة يدوية لإعادتها إلى السطح. استخدم المشغل مروحتين يدويتين للتحرك عموديًا أو جانبيًا تحت الماء. زُودت المركبة بنوافذ زجاجية صغيرة في الأعلى، وأُضيفت إليها قطع خشبية مضيئة طبيعيًا على أجهزتها لتسهيل قراءتها في الظلام.

تم إطلاق مركبة بوشنيل " السلحفاة" لأول مرة في 7 سبتمبر 1776، في ميناء نيويورك لمهاجمة السفينة البريطانية الرئيسية "إتش إم إس إيجل"  . وكان الرقيب عزرا لي يقود المركبة آنذاك. نجح لي في توجيه "السلحفاة" نحو الجانب السفلي من هيكل " إيجل "، لكنه فشل في تثبيت الشحنة بسبب التيارات المائية القوية.

تُستخدم الغواصات المأهولة بشكل أساسي من قبل القوات الخاصة ، التي يمكنها استخدام هذا النوع من السفن لمجموعة من المهام المتخصصة. ^{[ 6 ]}

بصرف النظر عن الحجم، يكمن الاختلاف التقني الرئيسي بين "الغواصة الآلية" و"الغواصة" في أن الغواصات الآلية ليست مستقلة تمامًا، وقد تعتمد على منشأة دعم أو سفينة لتزويدها بالطاقة وغازات التنفس. عادةً ما يكون مدى الغواصات الآلية أقصر، وتعمل بشكل أساسي تحت الماء، إذ أن معظمها لا يؤدي وظائف تُذكر على السطح. تعمل بعض الغواصات الآلية بواسطة "حبل" أو "وصلة"، حيث تبقى متصلة بسفينة مساعدة (غواصة أو سفينة سطحية أو منصة). وقد تمكنت الغواصات الآلية من الغوص إلى أعماق المحيط الكاملة ، أي أكثر من 10 كيلومترات (33000 قدم) تحت سطح الماء.  

قد تكون الغواصات صغيرة نسبياً، ولا تحمل سوى طاقم صغير، ولا تحتوي على مرافق سكنية.

غالباً ما تتمتع الغواصة بقدرة عالية على الحركة، بفضل المحركات البحرية أو المضخات النفاثة ، وقد تحتوي على ملحقات تحكم ماهرة نسبياً يتم تشغيلها بواسطة الطاقم.

التقنيات المستخدمة في تصميم وبناء الغواصات:

• التحكم في الطفو
• محركات الدفع البحرية
• وعاء ضغط ذو حمل ضغط خارجي
• أنظمة دعم الحياة
• الاتصالات عبر المياه
• ذراع آلية
• الملاحة بالغواصات

الضغط المطلق: عند مستوى سطح البحر، يمارس الغلاف الجوي ضغطًا مقداره 1 بار تقريبًا، أو 103,000 نيوتن/م² ^. تحت الماء، يزداد الضغط بمقدار 0.1 بار تقريبًا لكل متر من العمق. الضغط الكلي عند أي عمق معين هو مجموع ضغط الماء عند ذلك العمق ( الضغط الهيدروستاتيكي ) والضغط الجوي. يُعرف هذا الضغط المُجمّع بالضغط المطلق، والعلاقة بينهما هي:

الضغط المطلق (بار مطلق) = ضغط القياس (بار) + الضغط الجوي (حوالي 1 بار)

لحساب الضغط المطلق، أضف الضغط الجوي إلى الضغط المقاس باستخدام نفس الوحدة. قد يكون التعامل مع العمق بدلاً من الضغط أكثر ملاءمة في حسابات الغوص. في هذا السياق، يُعتبر الضغط الجوي مكافئًا لعمق 10 أمتار. العمق المطلق (م) = العمق المقاس (م) + 10 م.

قياس العمق: أجهزة مراقبة الضغط

يُعدّ الضغط عند عمق معين أكثر أهمية من العمق الخطي لأسباب هيكلية وفيزيولوجية. وقد يختلف الضغط عند عمق معين نتيجة لاختلاف كثافة الماء.

للتعبير بدقة عن العمق الخطي في الماء، يجب أن يكون القياس بالمتر (م). وحدة "متر من مياه البحر" (م س و) هي، بحكم تعريفها، وحدة لقياس الضغط.

ملاحظة: يُعادل تغير العمق بمقدار 10 أمتار لتغير الضغط بمقدار 1 بار كثافة ماء تبلغ 1012.72  كجم/ ^م³

تتميز الغواصات أحادية الضغط الجوي بهيكل مضغوط يحافظ على ضغط داخلي مساوياً للضغط الجوي السطحي. وهذا يتطلب أن يكون الهيكل قادراً على تحمل الضغط الهيدروستاتيكي المحيط من الماء الخارجي، والذي قد يكون أكبر بكثير من الضغط الداخلي.

تحافظ الغواصات ذات الضغط المحيط على نفس الضغط داخلها وخارجها. يمتلئ الجزء الداخلي بالهواء، بضغط يعادل الضغط الخارجي، لذا لا يتحمل الهيكل فرق الضغط.

أما التقنية الثالثة فهي "الغواصة المائية"، وهي مركبة قد تكون مغلقة أو مفتوحة، ولكن في كلتا الحالتين، يغمر الماء داخلها، لذا يستخدم الطاقم معدات تنفس تحت الماء. وقد تكون هذه المعدات عبارة عن غواصين يحملون معدات غوص، أو مصدر غاز تنفس تحمله الغواصة.

تمكنت بعض الغواصات من الغوص إلى أعماق كبيرة. وكانت الغواصة تريست أول من وصل إلى أعمق جزء من المحيط، على عمق يقارب 11 كيلومترًا (36000 قدم) تحت السطح، في قاع خندق ماريانا عام 1960.  

كانت الصين ، بمشروعها "جياولونغ" عام 2002، خامس دولة ترسل إنساناً إلى عمق 3500 متر تحت سطح البحر، بعد الولايات المتحدة وفرنسا وروسيا واليابان. وفي 22 يونيو/حزيران 2012، سجلت الغواصة "جياولونغ" رقماً قياسياً في الغوص العميق للسفن المملوكة للدولة، عندما هبطت الغواصة التي تتسع لثلاثة أشخاص إلى عمق 6963 متراً (22844 قدماً) في المحيط الهادئ. ^{[ 7 ]} 

من بين الغواصات الأكثر شهرة والأطول خدمةً، غواصة الأبحاث DSV Alvin  ، التي تتسع لثلاثة أشخاص إلى أعماق تصل إلى 4500 متر (14800 قدم) . تملك البحرية الأمريكية غواصة Alvin ، وتشغلها مؤسسة وودز هول لعلوم المحيطات (WHOI )، وقد أجرت حتى عام 2011 أكثر من 4400 غطسة. ^{[ 8 ]} 

قام جيمس كاميرون بغطسة قياسية بغواصة مأهولة إلى قاع خندق تشالنجر ، أعمق نقطة معروفة في خندق ماريانا ، في 26 مارس 2012. وقد أطلق على غواصة كاميرون اسم " ديب سي تشالنجر" ووصلت إلى عمق 10908 أمتار (35787 قدمًا) . ^{[ 9 ]} 

الغواصة "ليمتينغ فاكتور" ، المعروفة باسم "باكوناوا" منذ بيعها عام 2022، هي غواصة أعماق مأهولة (DSV) من إنتاج شركة "ترايتون سابمارينز" ، وتملكها وتشغلها منذ عام 2022 منظمة "إنكفيش" لأبحاث استكشاف المحيطات التابعة لغاب نيويل . ^{[ 10 ]} وتحمل الغواصة أرقامًا قياسية لأعمق غطسات مأهولة في المحيطات الخمسة. وقد طلب فيكتور فيسكوفو بناء "ليمتينغ فاكتور " مقابل 37  مليون دولار، وشغّلتها منظمته لأبحاث البحار، "كالادان أوشيانيك"، بين عامي 2018 و2022. ^{[ 11 ]} وهي معتمدة تجاريًا من قبل مؤسسة "DNV" للغوص إلى أعماق المحيط الكاملة، ويقودها طيار، مع توفير مرافق للمراقب.

استُخدمت الغواصة في رحلة "الأعماق الخمسة" ، لتصبح أول غواصة مأهولة تصل إلى أعمق نقطة في المحيطات الخمسة. ^{[ 12 ]} زار أكثر من 21 شخصًا "تشالنجر ديب" ، أعمق منطقة على وجه الأرض، على متنها. استُخدمت "ليمتينغ فاكتور" لتحديد حطام المدمرتين "يو إس إس جونستون"  على عمق 6469 مترًا (21224 قدمًا) و "يو إس إس صموئيل بي. روبرتس" على عمق 6865 مترًا (22523 قدمًا) في خندق الفلبين ، وهي أعمق غطسات على حطام السفن. ^{[ 13 ]} كما استُخدمت أيضًا للغطس إلى الغواصة الفرنسية "مينيرف" (S647) على عمق حوالي 2350 مترًا (7710 قدمًا) في البحر الأبيض المتوسط، و "آر إم إس تيتانيك" على عمق حوالي 3800 متر (12500 قدمًا) في المحيط الأطلسي.          

طورت شركات خاصة مثل يو-بوت وركس ، وتريتون سابمارينز ، وإس إي أماجين هايدروسبيس، وساب أفياتور سيستمز (أو "SAS") غواصات صغيرة لأغراض السياحة والاستكشاف والمغامرات. وتقوم شركة كندية في مقاطعة كولومبيا البريطانية تُدعى سبورتساب بتصنيع غواصات ترفيهية شخصية منذ عام 1986 بتصاميم مفتوحة الأرضية (قمرة قيادة مغمورة جزئيًا). ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

شاركت شركة أوشن جيت الأمريكية الخاصة أيضاً في بناء الغواصات، إلا أن الشركة تعرضت للتدقيق عندما انفجرت أحدث غواصاتها تحت الماء دون وجود ناجين. ^{[ 18 ]}

تُستخدم الغواصات الصغيرة غير المأهولة التي تسمى "المركبات البحرية التي يتم تشغيلها عن بعد" (MROVs) أو "المركبات التي يتم تشغيلها عن بعد تحت الماء" (ROUVs) على نطاق واسع للعمل في المياه العميقة جدًا أو الخطرة جدًا على الغواصين، أو عندما يكون ذلك مفيدًا من الناحية الاقتصادية.

تُستخدم المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد ( ROVs ) لإصلاح منصات النفط البحرية وربط الكابلات بالسفن الغارقة لرفعها. وترتبط هذه المركبات بكابل سميك (يوفر الطاقة والاتصالات) بمركز تحكم على متن السفينة. ويشاهد المشغلون على متن السفينة مقاطع فيديو وصورًا من السونار تُرسل من المركبة، ويتحكمون عن بُعد بمحركاتها وذراعها الآلية. وقد تم استكشاف حطام سفينة تايتانيك بواسطة هذه المركبات، بالإضافة إلى سفينة مأهولة.

المركبة الآلية تحت الماء (AUV) هي روبوت يتحرك تحت الماء دون الحاجة إلى تدخل مستمر من مشغل. تُشكل المركبات الآلية تحت الماء جزءًا من مجموعة أكبر من الأنظمة تحت الماء تُعرف باسم المركبات غير المأهولة تحت الماء ، وهو تصنيف يشمل المركبات غير الآلية التي يتم تشغيلها عن بُعد تحت الماء (ROVs) - والتي يتم التحكم فيها وتزويدها بالطاقة من السطح بواسطة مشغل/طيار عبر كابل أو باستخدام جهاز تحكم عن بُعد. في التطبيقات العسكرية، يُشار إلى المركبة الآلية تحت الماء غالبًا باسم المركبة غير المأهولة تحت الماء (UUV). تُعد الطائرات الشراعية تحت الماء فئة فرعية من المركبات الآلية تحت الماء. 

فئة من الغواصات التي تحتوي على غرفة معادلة ضغط وغرفة غوص متكاملة يمكن من خلالها إنزال الغواصين تحت الماء، مثل:

• غواصة أعماق – غواصة بحثية 
• أنتيبوديس (غواصة) – غواصة تجارية بُنيت عام 1973 

• بولمار، نورمان (2008). "باثيسكاف" . مركز المراجع على الإنترنت التابع لـ World Book . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 يناير 2008 .

• فيديو لغوصة باستخدام غواصة سياحية ، shipvideos.net