แหล่งความรู้สู่ปวงชน

submarine เรือดำน้ำ

 

       เรือดำน้ำลอยและจมได้ ก็เพราะแรงลอยตัว  ซึ่งเกิดจากน้ำ   มีค่าเท่ากับน้ำหนักของน้ำที่ถูกแทนที่  ตามกฎแรงลอยตัวของท่านอาร์คีมีดีส    แรงยกนี้มี่ทิศตรงกันข้ามกับแรงโน้มถ่วง  ซึ่งพยายามดึงเรือให้จมลง   เรือดำน้ำสามารถควบคุมขนาดของแรงลอยตัวได้   โดยจะให้ลอยอยู่ในระดับใต้น้ำลึกเท่าไรก็ได้

      เรือดำน้ำใช้ถัง   บัลลาสต์ ( ballast)   ควบคุมการลอยตัว ถ้าต้องการจม  ให้บรรจุน้ำจนเต็ม หรือไล่น้ำหรือดูดน้ำออก ถ้าต้องการจะลอย    (ดูภาพเคลื่อนไหวด้านล่าง)   ยกตัวอย่างเช่น   ถ้าเราต้องการให้เรือดำน้ำลอยอยู่บนผิวน้ำ   จะต้องไล่น้ำออกจากถัง บัลลาสต์   และอัดอากาศเข้าไปแทนที่   ทำให้ความหนาแน่นทั้งหมดของเรือดำน้ำ  มีค่าน้อยกว่าน้ำ (แรงลอยตัวเป็นบวก)  มันจึงลอยน้ำ  แต่ถ้าต้องการให้เรือดำน้ำจม    เราจะอัดน้ำเข้าไปในถังบัลลาสต์ และ ระบายอากาศออกจนความหนาแน่นของเรือดำน้ำมากกว่าน้ำ  (แรงลอยตัวเป็นลบ)  มันจะจม  อากาศที่ใช้ในการอัดได้มาจากถังบรรจุที่อัดด้วยความดันสูงเก็บไว้อยู่ภายในเรือ  ซึ่งอากาศนี้ใช้สำหรับการหายใจด้วย  เรือดำน้ำมีปีกทำหน้าที่เหมือนปีกเครื่องบิน  เรียกว่า  ไฮโดรเพลน ( hydroplanes )  มีไว้สำหรับการเคลื่อนที่  เช่นปักหัวลงทำมุม  45 องศาหรือเบนหัวเรือขึ้นเป็นต้น

เพื่อให้เรือดำน้ำลอยอยู่ในระดับความลึกที่ต้องการ  ผู้ควบคุมจะต้องรักษาปริมาตรของอากาศและน้ำในถัง บัลลาสต์ จนกระทั่งความหนาแน่นของเรือเท่ากับความหนาแน่นของน้ำ   (แรงยกเท่ากับแรงลอยตัว) 

 

       ขณะที่ขับเคลื่อนเรือไปข้างหน้า  ปีกไฮโดรเพลนมีหน้าที่รักษาระดับของเรือดำน้ำให้การเคลื่อนที่ยังอยู่ในแนวระดับเสมอ หรือถ้าเราปรับปีกของไฮโดรเพลนให้ทำมุมกับแนวระดับ จะทำให้เรือเฉิดหัวขึ้น หรือดิ่งลงได้   เรือดำน้ำสามารถเลี้ยวไปมาโดยอาศัยหางเสือที่อยู่ทางด้านหลัง   เรือดำน้ำบางรุ่นมีมอเตอร์สามารถหมุนได้รอบ  360  องศา  ไว้สำหรับช่วยแรงขับของเครื่องยนตร์ 

 

       ถ้าต้องการให้เรือดำน้ำพุ่งขึ้นที่ผิวน้ำ   เราจะอัดอากาศจากถังเก็บเข้าไปในถัง บัลลาสต์   จนกระทั่งความหนาแน่นของเรือน้อยกว่าน้ำ  (แรงลอยตัวเป็นบวก)  ขณะที่เรือเคลื่อนที่  ให้เราปรับปีกไฮโดรเพลนทำมุมกับระดับจนเกิดแรงซึ่งมีลักษณะเหมือนกับแรงยกตัวของปีกเครื่องบิน กดท้ายลง  และหัวพุ่งขึ้น  ทำให้มันพุ่งขึ้นเหนือน้ำ ในกรณีฉุกเฉิน  เราสามารถบรรจุอากาศเข้าไปในถังบัลลาสต์อย่างรวดเร็ว ทำให้เรือพุ่งขึ้นอย่างทันทีทันใดได้

 

ข้อมูล

http://www.atom.rmutphysics.com/charud/howstuffwork/howstuff1/submarine/submarinethai1.htm