یکی از کلیدی ترین مفاهیم در بحث طراحی و ساخت زیردریایی ها توان باقی ماندن بیشتر در زیر آب می باشد که این مسئله ارتباط مستقیمی با بحث تامین اکسیژن زیردریایی دارد. امروزه دو نوع زیردریایی از لحاظ نوع سامانه پیشران در جهان وجود دارد که یکی زیردریایی های اتمی و دیگر شناورهای زیر سطحی با پیشران دیزل الکتریک هستند.
زیردریایی های اتمی به دلیل استفاده از نیروی هسته ای از توان باقی ماندن نامحدود در زیر آب برخوردار هستند و بیشتر برای عملیات در آبهای عمیق و اقیانوس ها به کار می روند. گونه دیگر زیردریایی ها از ترکیب موتورهای دیزلی و باطری های الکترونیکی برای تامین نیرو بهره می برند و عمدتا برای عملیات در آبهای کم عمق تر و برای محدوده زمانی کمتری طراحی شده اند.
در جنگ دوم جهانی، آلمان نازی در خصوص طراحی و ساخت زیردریایی کشور پیشرو و برتر در جهان محسوب می شد و توانست در مقاطعی از جنگ مشکلات فراوانی را برای متفقین ایجاد کند. اما یکی از مشکلات بزرگ آلمانها بحث تامین اکسیژن برای شارژ باطری زیردریایی های آنها بود که مدت زمان زیرآب ماندن آنها را محدود می کرد. در اواخر جنگ با افزایش حضور و قدرت دریایی متفقین، خصوصا در اقیانوس اطلس، بالا آمدن زیردریایی های آلمانی به سطح آب برای اکسیژن گیری به اقدامی خطرناک بدل شده و در موارد زیادی به کشف و در نهایت غرق شدن زیردریایی های آلمانی منجر می شد.
در دهه 1930، دانشمندی آلمانی به نام دکتر والتر به این نتیجه رسید که با تجزیه آب اکسیژنه، اکسیژن مورد نیاز زیردریایی را در درون آن و بدون نیاز به رفتن زیردریایی به سطح تامین کند. در طول سالهای جنگ دوم جهانی آلمانها سعی کردند تا از این طرح در زیردریایی های خود بهره بگیرند که البته این امر به اواخر جنگ جهانی دوم برمی گشت و تا پیش از پایان جنگ تنها تعداد هفت فروند زیردریایی Type XVIIB با این تکنولوژی تولید شد که البته هیچ کدام فرصت ورود به نبرد را نیز پیدا نکرد. این زیردریایی ها بعد از پایان جنگ به دست آمریکا و انگلستان افتاد و این کشورها طرح هایی را برای طراحی و ساخت این زیردریایی ها دنبال کردند.
زیردریایی Type XVIIB
زیردریایی آمریکایی X-1 در سال 1955 اولین زیردریایی با قابلیت پیشران مستقل از هوا بود که در اندازه کوچک و برای عملیات های ویژه در عمق کم طراحی شده بود. ایکس 1 دارای 60 تن وزن و 15 متر طول بود و از سامانه پیشران مستقل از هوای حلقه بسته آب اکسیژنه – دیزلی بهره می برد. لازم به ذکر است که آب اکسیژنه ماده ای ناپایدار بوده و احتمال انفجار آن وجود دارد. این حادثه دقیقا در سال 1957 برای X-1 رخ داد و باعث شد که آمریکایی ها با توجه به دستیابی به دانش زیردریایی اتمی طرح پیشران مستقل از هوا را رها کرده و به سمت زیردریایی های اتمی بروند.
زیردریایی آمریکایی X-1
روسها، انگلیسی ها و برخی دیگر از قدرتهای جهانی نیز با پیروی از همین مسئله به سمت پیشران اتمی رفتند. در سالهای بعد و در طول جنگ سرد آمریکایی ها به طور کل از ساخت زیردریایی های دیزل الکتریک کنار کشیدند و بازار این محصول بیشتر در دست 3 کشور روسیه، آلمان و فرانسه باقی ماند. البته در سالهای اخیر چین نیز به جمع این کشورها افزوده شده است.
زیردریایی های دیزل الکتریک فاقد سامانه پیشران مستقل از هوا معمولا می توانند 10 الی 12 ساعت را در زیر آب بمانند و سپس برای هوا گیری به سطح بیایند. با توجه به افزایش قدرت سامانه های ضد زیردریایی و امکان سریع تر کشف زیردریایی ها سامانه های پیشران مستقل از هوا بار دیگر مطرح شده و در 4 گونه اصلی به بازار عرضه شدند. این 4 گونه عبارت اند از:
- سامانه حلقه بسته موتور دیزل مبتنی بر آب‌اکسیژنه ذخیره‌شده
- سامانه حلقه بسته توربین بخار
- موتور گرمایی حلقه استرلینگ با احتراق خارجی
- سلول‌های سوختی هیدروژن اکسیژن.
سامانه حلقه بسته موتور دیزل از یک منبع دخیره اکسیژن برای فعال کردن موتور دیزل در زمانی که زیردریایی به طور کامل در زیر آب قرار دارد استفاده می کند. در این روش از اکسیژن مایع قابل ذخیره استفاده شده که با گازهای تولیدی توسط توربین ترکیب می شوند. روسها در اویل جنگ سرد بر روی تعدادی از زیردریایی های کلاس "کبک" استفاده شد. البته امنیت پایین این سامانه و احتمال بالای انفجار باعث شد تا روسها این زیردریایی ها را از خدمت خارج کنند.
زیردریایی کلاس کبک
سامانه حلقه بسته توربین بخار به نوعی شبیه به سامانه های انرژی اتمی عمل کرده و با استفاده از تولید گرما بخار تولید شده را صرف به حرکت درآوردن سامانه پیشرانه می کند. این گرما در این سامانه با استفاده از اتانول و اکسیژن تولید می شود. این سامانه توسط فرانسوی ها تکمیل شده و بر روی زیردریایی های کلاس " Scorpène " ساخت این کشور نصب شده است. این زیردریایی با مشارکت اسپانیا ساخته شده و در نیروهای دریایی شیلی، هند و مالزی خدمت کرده و قرار است به برزیل نیز صادر شود.
زیردریایی کلاس Scorpène
فناوری بعدی مربوط به موتورهای سری استرلینگ می باشد که به صورت عمده در کشور سوئد به تکامل رسیده و بر روی زیردریایی های کلاس گوتلند این کشور نصب شده است. اساس کار این سامانه بر پایه ترکیب سوخت با اکسیژن مایع به عنوان اکسیدگر رخ می دهد و که با هم واکنش داده و گرما و در حقیقت انرژی مورد نظر برای تغذیه ژنراتوری که باطری های زیردریایی را شارژ می کند به کار می رود.
اما لازم است قبل از رسیدن به سامانه آخر در مورد زیردریایی های گوتلند و اثر آن ها بر روی تفکر در مورد زیردریایی های مجهز به سامانه پیشران مستقل از هوا اشاره شود. این زیردریایی ها اولین زیردریایی های بودند که به سامانه پیشران استرلینگ مجهز شدند.
در سال 2000 میلادی یک فروند زیردریایی گوتلند در جریان یک رزمایش با کشورهای ناتو در اقیانوس اطلس موفقیتهای چشم گیری را بدست آورد که تصور را در مورد این گونه از زیردریایی ها کاملا تغییر داد.
زیردریایی گوتلند
این زیردریایی در ابتدا موفق شد واحدهای دریایی اسپانیایی را با موفقیت شناسایی و به صورت فرضی منهدم کند. در ادامه نیز موفق شد یک زیردریایی اتمی تهاجمی آمریکایی و یک زیردریایی اتمی فرانسوی را نیز در نبرد فرضی شکست دهد. اما موفقیتهای گوتلند به همین جا ختم نشد و در سال 2005 این زیردریایی موفق شد در جریان یک رزمایش در اقیانوس آرام این بار ناو هواپیمابر یو اس اس رونالد ریگان را شناسایی و به صورت فرضی غرق کند.
ورود ایران به جمع کشورهای پیشرو در عرصه پیشران های زیردریایی
اما آخرین بخش از سامانه های پیشران مستقل از هوا بخشی است که کشور ما را به این ماجرا وارد کرده و به نوعی انگیزه اصلی از نگارش این متن به شمار می آید.
مسئولان نیروی دریایی و مدیران جهاد خودکفایی ارتش در گفتگوهای اخیر خود سخن از "سامانه های پیشران مستقل از هوا" کرده و از برنامه ریزی متخصصان دفاعی کشورمان برای استفاده از این تکنولوژی جدید سخن گفته اند. یکی از این اشاره ها، اهمیت توجه به دانش پیل سوختی است.
معاون تحقیقات و جهاد خودکفایی ارتش در خصوص عملکرد این زیردریایی‌ها می گوید: وقتی انرژی الکتریکی را به آب بدهیم تبدیل به اکسیژن و ئیدروژن می‌شود. در این زیردریایی‌ها، عکس این عمل اتفاق می‌افتد. یعنی وقتی ئیدروژن و اکسیژن را با هم تلفیق می‌کنیم آب و انرژی الکتریکی بدست می‌اید که انرژی الکتریکی صرف رانش زیردریایی و نیز شارژ باطری‌ها خواهد شد.
امیری با بیان اینکه برنامه هایی برای بکارگیری این علوم در زیردریایی‌های بومی خودمان مانند فاتح و بعثت نیز در دست است، افزود: ما به دنبال ساخت زیردریایی‌های با پیل سوختی، قابلیت شلیک موشک و با نویز کم هستیم که قابل کشف نباشند. "
زیردریایی فاتح
اما سامانه پیل سوختی چیست و دارای چه مزیتهایی می باشد؟
این سامانه از پیل های سوختی که با استفاده از ترکیب اکسیژن و هیدروژن فعالیت می کنند بهره می برد. این دو عنصر با ترکیب با یکدیگر نیروی الکتریسیته و البته آب و گرما تولید می کنند. الکتریسیته مورد نظر که برای فعال کردن سامانه های پیشران به استفاده می رسد و این جاست که مزیت اصلی این پیل های سوختی مشخص می شود. در تقریبا تمامی بخش های تولید کننده انرژی در این فرایند بر خلاف سایر سامانه های نام برده شده تقریبا هیچ قطعه متحرکی وجود ندارد. این به معنای رسیدن به حد بسیار بالایی از پنهان کاری در زیر آب می باشد.
نمایه عملکرد سیستم پیل سوختی
تصور کنید یک زیردریایی با کمترین سیگنال منتشره به مدت 20 الی 30 روز در زیر آب در حال حرکت باشد. در این حالت یک زیردریایی ایرانی مجهز به این سامانه می تواند به مسافتهای قابل توجهی رسیده و به راحتی دشمنان را در زیر و یا روی سطح آب غافلگیر کند. عملیات زیردریایی گوتلند سوئدی شاهدی زنده بر این مدعا می باشد. باید گفت که زیردریایی های اتمی از نظر ماندگاری در دریا، میزان پایین رفتن در عمق و سرعت بر همتایان دیزل الکتریک خود برتری دارند.
اما در حوزه کم صدا بودن و پنهان کاری این دیزل الکتریک ها هستند که دست برتر را دارند و این عاملی بود که موجب موفقیت گوتلند شد. حال زیردریایی های مجهز به پیل های سوختی مثل تایپ 212 ساخت آلمانی که بنا بر گفته کارشناسان از پنهان کاری بالاتری برخوردار هستند می تواند مشکلات بسیار بیشتری را برای نیروهای مهاجم به وجود آورند.
حتی برخی از کارشناسان این زیردریایی ها را به نوعی غیر قابل شناسایی ارزیابی کرده اند که یکی از اصلی ترین نکات در رسیدن به این توانایی استفاده از پیل های سوختی می باشد.
زیردریایی تایپ 212
با توجه به وعده فرمانده نیروی دریایی ارتش مبنی بر ورود به خدمت زیردریایی فاتح در سال جاری و صحبتهای دریادار امیری مبنی بر احتمال مجهز بودن این زیردریایی به این سامانه امیدواریم که به زودی شاهد ورود به خدمت یک کلاس بسیار پیشرفته از زیردریایی های دیزل الکتریک در نیروی دریایی ارتش باشیم که قابلیت های آن از هر جهت با تکنولوژی روز دنیا رقابت می کند و این زیردریایی بتواند همچون دیگر برادران خود در اعماق دریا، همچنان خواب را از چشم دشمنان این سرزمین ربوده و هر لحظه آماده غافلگیر کردن متجاوزین در روی و زیر آب باشد./مشرق
