الحمد لله رب العالمين والصلاة والسلام على أشرف الأنبياء والمرسلين سيدنا محمد وعلى آله وصحبه أجمعين
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
السفينة
السفينة :
وسيلة نقل عامة فوق الماء ، إستخدمها الإنسان منذ القدم هي والقوارب للتنقل في المسطحات المائية .
طرق الدفع في السفن :
اختلفت طرق دفع السفن عبر التاريخ ، وكان البشر في العديد من الحالات هم الذين يشكلون القوة الدافعة للسفن ، فكانوا يجدفون في الماء فيدفعون السفينة للأمام ، وكان يصل عدد الذين يجدفون العشرات أحيانا.
كان إستخدام الأشرعة نقله كبيرة في تسخير طاقات الطبيعة لأجل خدمة الإنسان ، فكانت الرياح تستخدم لدفع السفن بأقل جهد بشري ممكن ، حيث كان ينحصر دور البشر في توجيه دفة السفينة وتحريك الأشرعة ، رفعها وإنزالها. ولكن عندما كانت الرياح تجري بالإتجاهات الغير مناسبة ، كان ذلك يشكل مشكلة للبحارة ، فأصبحت دراسة الرياح والتيارات المائية حاجة ماسة ، وأصبح العالمون بها قادرين على الإبحار لمسافات طويلة نسبيا قد تكون بعيدة عن اليابسة ، وذلك لقدرتهم على تحميل كميات من المؤون وعدد قليل من البحارة . كما استخدم المصريون القدماء السفن الشراعية لنقل البضائع والحجارة عبر النيل .
كانت إختراع المحرك البخاري نقلة كبيرة في عصر الصناعة ، وكانت السفن إحدى المستفيدين من هذه الثورة ، فاستخدم المحرك البخاري لتحريك السفينة بذات المبدأ الذي كان التجديف يسير عليه ، وهو دفع الماء إلى الوراء لتتقدم السفينة بتأثير قوة رد الفعل. وتطور المبدأ ليتحول إلى مراوح تتحرك تحت الماء دافعة السفينة للأمام أو الخلف بحسب إتجاه حركتها.
تعمل معظم السفن الحديثة بمحركات تختلف وتتنوع في طريقة توليدها للطاقة وتحويلها لحركة، فمنها ما يعمل بالفحم الحجري وأخرى بالنفط وأخرى بمصادر أخرى كالطاقة النووية . ولكنها تشترك بالمجمل بمبدأ تحريك السفينة البسيط الذي تطور من التجديف إلى المراوح التحت مائية التي تدفع السفن.
تصنيف السفن :
حسب الدفع:
- الشراعية
- البخارية
- بالإحتراق
- النووية
حسب المهمة:
- مدنية عسكرية
- نقل أو بحوث إلخ
الأسس العلمية لبناء السفن :
هو قانون أرخميدس و عدة قوانين أخرى إلا أن قانون أرخميدس هو أهمها الذي يقول :
أن القوة الممارسة على جسم ما في وسط سائل أو غاز تساوي قوة وزن حجم السائل أو الغاز الذي يزيحه الجسم.
حجم الماء الذي يزيحه القارب هو V=xyl (إذا إعتبرنا شكلا بسيطا جدا للسفينة “مكعب” ، في حالة إنعدام ذلك يجب إستعمال عملية التكامل .
وإذا ضربنا هذا الحجم بكثافة الماء فإننا نحصل على وزن الماءMw=Rho*V و بضرب وزن الماء بثابت الجاذبية g=9.18 فإننا نحصل على القوة الممارسة من الماء على السفينة أي القوة المرموز لها بـ A في الصورة و هي قوة من الأسفل للأعلى أما القوة G فهي القوة الممارسة من الزورق على الماء. و إذا كانت A تساوي G فإن السفينة تطفو فوق الماء أما إن لم يكن ذلك أي في حالة A أصغر من G فإن السفينة تغرق .
قانون التوازن:
الغواصة
الغواصة سفينة متخصصة يمكنها أن تغوص تحت سطح الماء و كذلك أن تطفو و بإمكانها التنقل تحت سطح الماء تم إستعمالها لأول مرة على نطاق واسع اثناء الحرب العالمية الأولى لأغراض عسكرية، و تستخدم بشكل واسع في سلاح البحرية للدول العظمى كروسيا و الولايات المتحدة و فرنسا و المملكة المتحدة. الغواصات الغير حربية تستعمل عادة لأغراض البحث العلمي . تم لاحقا إستعمال الغواصات لتحميل الأسلحة النووية . هناك غواصات تستعمل لأغراض سياحية .
مؤخرا تم تصنيع جيل جديد من الغواصات ذات التحكم الآلي البعيد والتي لا تحتاج الى بحارين لقيادتها ويستعمل هذا النوع المتطور من الغواصات للبحث في المياه العميقة جدا للبحث عن النفط او عندما يكون العمق مصدر خطر على سلامة البحارة وقد تم إستعمال الغواص الآلي في العثور على حطام السفينة المشهورة تيتانيك.
كيف تعمل الغواصة ؟
الغواصة مزودة بخزانات خاصة في قاعها و في مؤخرتها و على جانبيها , و يمكن ملء الخزانات بالماء أو تفريغها منه و ملأها بالهواء مما يغير من وزن الغواصة الذي يحدد وضع الغواصة مغمورة تحت سطح الماء أو طافية على سطحه , فإذا أرادت الغوص فإنها تملأ خزاناتها بماء البحر فيصبح وزنها أكبر من قوة دفع الماء لها إلى أعلى فتغوص في الماء , و يتحكم قائدها في كمية الماء اللازمة للخزانات تبعا للعمق الذي يريد الوصول إليه أثناء الغوص , و عندما يستقر عند عمق معين فإن وزن الغواصة و ما فيها من خزانات يساوي قوة دفع الماء.