چرا ناو‌های هواپیمابر با صد‌ها هزار تن وزن واژگون نمی‌شوند؟

سوال ظریفی است. آیا یک ناو هواپیمابر ۱۳ میلیارد دلاری که ساخت آن ۵ سال طول کشیده و اکنون خانه ۵ هزار نفر است، می‌تواند ناگهان واژگون شود؟ ناو‌های هواپیمابر “به طرز دیوانه واری قوس دار و منحنی شکل” هستند، که باعث می‌شود به نظر برسد هر لحظه ممکن است واژگون شوند. بدنه‌های شیپوری شکل آن‌ها ممکن است باعث شوند که این ناو‌ها بی ثابت به نظر برسند، اما در اینجا چیز‌هایی بسیار بیشتر از آنچه به چشم می‌آید در کار است.

خاصیت شناوری
به گفته ارشمیدس، ریاضیدان و مخترع یونانی، هر شیئی که روی سطح آب قرار می‌گیرد، توسط نیروی شناوری تحت تاثیر قرار می‌گیرد. نیروی شناوری به سمت بالا فشار می‌آورد، در حالی که جاذبه (که ارشمیدس از آن خبر نداشت) به سمت پایین فشار می‌آورد. در نتیجه اگر جسم چگالی کمتری نسبت به مایعی که جابجا می‌کند داشته باشد، شناور خواهد ماند.

در اصل به این شکل است که کشتی‌ها شناور می‌مانند. ناو‌های هواپیمابر و بیشتر کشتی‌های دیگر نیز دماغه‌های تیزی دارند، بخش جلویی کشتی که بالای خط آب قرار دارد. ماهیت مسطح عرشه پرواز، که به ناو‌های هواپیمابر لقب “سطح تخت” داده است، که تیزی دماغه را برجسته‌تر می‌سازد و کشتی را ناپایدار جلوه می‌دهد.

مشکل این است که شما با نگاه کردن ساده به یک ناو شناور در آب، خیلی چیز‌ها را از دست می‌دهید. ممکن است یک دماغه چاقو مانند داشته باشد که به کاهش مقاومت باد و اصطکاک آیرودینامیک کمک می‌کند، اما در زیر خط آب، بدنه گسترش یافته و در واقع کاملاً پهن است. به عنوان مثال، یک ناو هواپیمابر کلاس نیمیتز در عریض‌ترین حالت خود در خط آب حدود ۴۱ متر عرض دارد؛ این عریض بودن مانع از آن می‌شود که نیروی شناوری از زیر به یک طرف به طرف دیگر فشار بیاورد و کشتی را واژگون کند.

سریع و حبابی
به طور سنتی، طراحان کشتی فرض می‌کردند که یک کمان چاقو مانند در زیر خط آب، اصطکاک را کاهش می‌دهد و به کشتی‌ها اجازه می‌دهد تا راحت‌تر آب را شکافته و از میان آن عبور کنند. این طراحی در ادامه باعث سریع‌تر شدن کشتی‌ها و صرفه جویی بیشتر در سوخت نیز می‌شد.

در اوایل قرن بیستم، طراحان کشتی شروع به آزمایش مفهوم به اصطلاح “دماغه حبابی” کردند. یک جسم در حال حرکت روی سطح آب، موجی در دماغه خود ایجاد می‌کند که اصطکاک را افزایش می‌دهد. در حالی که به نظر می‌رسید دماغه حبابی باعث کندتر شدن کشتی‌ها و افزایش اصطکاک در حین شکافتن آب اطراف می‌شود، در واقع این اصطکاک و سایش را کاهش می‌داد. دماغه حبابی موج دومی ایجاد می‌کند که به طور قابل توجهی موج اول را خنثی کرده و دماغه را از نظر هیدرودینامیکی کارآمدتر می‌کند.

از دهه ۱۹۲۰، کارخانه‌های کشتی سازی کشتی‌های مسافربری با برآمدگی‌های بزرگ و حباب مانند در زیر خط آب می‌ساختند. یکی از مشهورترین کشتی‌ها با دماغه حبابی، کشتی جنگی نیروی دریایی امپراتوری ژاپن، یاماتو، بزرگ‌ترین کشتی جنگی تمام دوران بود. دماغه حبابی یاماتو بیش از ۳ متر بیرون زده بود و سرعت فوق العاده بالای ۲۸ گره را به آن می‌داد.

ناو‌های هواپیمابر نیروی دریایی آمریکا از زمان ساخت USS Ronald Reagan با دماغه‌های حبابی ساخته شده اند. دماغه‌های حبابی در جدیدترین ناو‌های کلاس فورد از جمله USS Gerald R. Ford استاندارد هستند و در ناو‌های آینده جان اف. کندی، اینترپرایز و دوریس میلر نیز همین ویژگی وجود دارد. این شکل دماغه همچنین در کشتی‌های تهاجمی آبی خاکی کلاس Wasp و America و ناوشکن‌های کلاس Arleigh Burke و Zumwalt استاندارد هستند.

مقدار زیادی دانش دریایی در ساخت هر ناو هواپیمابر به کار گرفته می‌شود و وقتی کشتی در آب است همه این دانش، تکنولوژی و پیچیدگی قابل مشاهده نیست. یک ناو هواپیمابر احتمالاً کشتی‌ای است که در ناوگان دریایی، کم‌ترین احتمال واژگون شدن، یا “برگشت لاک پشتی” – آنطور که در نیروی دریایی شناخته شده است- را دارد. البته تا زمانی که تیراندازی و درگیری شروع شود چنین است.

منبع: روزیاتو