هيكل الغواصة

يتكون هيكل الغواصة من جزأين رئيسيين: البنية الفوقية وهيكل الضغط . يُعرف الجزء الخارجي من هيكل الغواصة - ذلك الجزء الذي لا يقاوم ضغط البحر ويتعرض للغمر الحر - باسم "البنية الفوقية" في المصطلحات الأمريكية للغواصات، و"الغلاف" في المصطلحات البريطانية. ويُشار إليه أحيانًا باسم "الهيكل الخفيف" أو بمصطلحات وصفية أخرى.

يُوفر الهيكل العلوي للغواصة شكلاً فعالاً من الناحية الهيدروديناميكية . أما الهيكل الداخلي فهو الهيكل المقاوم لضغط البحر، والذي يحافظ على سلامة الغواصة الهيكلية على عمق التشغيل.

تتخذ الغواصات الحديثة عادةً شكل السيجار . يُطلق على هذا التصميم، الذي ظهر بالفعل في الغواصات الأولى، اسم " هيكل الدمعة ". يتميز هذا الهيكل بكفاءة عالية في تحمل الضغط الخارجي، ويقلل بشكل كبير من مقاومة الماء للغواصة عند غمرها، ولكنه يقلل من قدرتها على الإبحار في البحر ويزيد من مقاومة الماء عند صعودها إلى السطح.

طُرح مفهوم البنية الفوقية الخارجية الانسيابية هيدروديناميكيًا، المنفصلة عن الهيكل الداخلي المضغوط، لأول مرة في الغواصة الرائدة "إكتينيو 1" التي صممها المخترع الإسباني نارسيس مونتوريول عام 1859. ^{[ 1 ] [ 2 ]} ومع ذلك، عندما دخلت الغواصات العسكرية الخدمة في أوائل القرن العشرين، فرضت قيود أنظمة الدفع فيها تشغيلها على السطح معظم الوقت؛ فكانت تصاميم هياكلها حلاً وسطًا، حيث يشبه الهيكل الخارجي هيكل سفينة سطحية، مما يسمح بملاحة سطحية جيدة، بينما تساعد البنية الفوقية الأكثر انسيابية على تقليل مقاومة الماء. كانت سرعة غواصات الحرب العالمية الثانية تحت الماء منخفضة - عادةً أقل من 10 عقد (19 كم/ساعة) - لذا لم تنخفض مقاومة الماء الناتجة عن البنية الفوقية الشبيهة بالسفينة، أو الهيكل الخارجي، بشكل فعال إلا لاحقًا، عندما أصبح الهيكل ذو الشكل الدمعي معيارًا. لم يُعاد النظر في تصميمات الهيكل الدمعي إلا في أواخر الحرب العالمية الثانية، عندما أتاحت تكنولوجيا الغواصات المتطورة إمكانية البقاء تحت الماء لفترات أطول، وزاد الرادار المحمول جواً بشكل كبير من احتمالية رصد الغواصات على السطح، مما استدعى قضاء الغواصات وقتاً أطول تحت الماء. كان الهدف من ذلك تقليل مقاومة الماء والضوضاء . كما أتاحت هياكل الغواصات الدمعية زيادة السرعة تحت الماء، إلا أن هذا التصميم لم يصبح معياراً إلا في خمسينيات القرن العشرين، بعد فترة طويلة من بدء الحرب الباردة. في الوقت نفسه، طُوّرت ونُفّذت العديد من التطورات الهامة في تكنولوجيا الغواصات. وكانت الغواصة الأمريكية " ألبكور " (AGSS-569) غواصة بحثية فريدة من نوعها، رائدة في استخدام النسخة الأمريكية من الهيكل الدمعي (الذي يُشار إليه أحياناً باسم "هيكل ألبكور") في الغواصات الحديثة. في بعض الغواصات العسكرية الحديثة، يتم تغطية الهيكل الخارجي (وأحيانًا المروحة أيضًا) بطبقة سميكة من المطاط الخاص الماص للصوت، أو الطلاء عديم الصدى ، لجعل اكتشاف الغواصة أكثر صعوبة بواسطة السونار النشط والسلبي . 

جميع الغواصات الحديثة الصغيرة ، وكذلك أقدمها، تتكون من هيكل واحد. أما في الغواصات الكبيرة، فقد انفصلت أجزاء الهيكل. جميع الغواصات السوفيتية الثقيلة مبنية بهيكل مزدوج ، بينما الغواصات الأمريكية عادةً ما تكون ذات هيكل واحد. لا تزال الغواصات الأمريكية تحتوي على أقسام هيكل خفيفة في المقدمة والمؤخرة، تضم خزانات التوازن الرئيسية وتوفر شكلاً انسيابياً مثالياً، لكن القسم الرئيسي للهيكل، والذي يكون عادةً أسطوانياً، يتكون من طبقة واحدة فقط من الصفائح.

لا يمكن زيادة عمق الغوص بسهولة . فمجرد زيادة سُمك الهيكل يزيد الوزن ويتطلب تقليل وزن المعدات الموجودة على متن الغواصة، مما ينتج عنه في النهاية غواصة ذات قاع عميق. هذا الأمر مُمكنٌ من الناحية الاقتصادية بالنسبة للغواصات البحثية المدنية، ولكنه غير مُمكن بالنسبة للغواصات العسكرية، لذا كان عمق غوصها دائمًا مُقيدًا بالتكنولوجيا المُتاحة.

كانت غواصات الحرب العالمية الأولى تُصنع هياكلها من الفولاذ الكربوني، وعادةً ما كانت أعماق اختبارها لا تتجاوز 100 متر (330 قدمًا) . خلال الحرب العالمية الثانية، استُخدم الفولاذ المُسبك عالي القوة، مما سمح بأعماق تصل إلى 200 متر (660 قدمًا) ؛ وتشير حسابات ما بعد الحرب إلى أعماق تحطم تتجاوز 300 متر (980 قدمًا) لغواصات يو الألمانية من طراز VII في أواخر الحرب . لا يزال الفولاذ المُسبك عالي القوة المادة الرئيسية للغواصات حتى اليوم، بحد أقصى للعمق يتراوح بين 250 و350 مترًا (820 إلى 1150 قدمًا) ، وهو حد لا يمكن تجاوزه في الغواصات العسكرية دون التضحية بخصائص أخرى. ولتجاوز هذا الحد، بُنيت بعض الغواصات بهياكل من التيتانيوم . يتميز التيتانيوم بنسبة قوة إلى وزن ومتانة أفضل من معظم أنواع الفولاذ، كما أنه غير مغناطيسي. حظيت الغواصات المصنوعة من التيتانيوم باهتمام خاص من السوفيت، إذ طوروا سبائك متخصصة عالية المتانة، وأسسوا صناعة لإنتاج التيتانيوم بتكاليف معقولة، ولديهم أنواع عديدة من هذه الغواصات. تسمح سبائك التيتانيوم بزيادة كبيرة في العمق، لكن ذلك يتطلب إعادة تصميم أنظمة أخرى، لذا اقتصر عمق الاختبار على 1000 متر (3300 قدم) للغواصة السوفيتية " كومسوموليتس" ، وهي أعمق غواصة عسكرية غوصًا. ورغم مزاياها، أدت التكاليف الباهظة لبناء غواصات التيتانيوم إلى التخلي عنها مع انتهاء الحرب الباردة.     

توجد أمثلة على غواصات تحتوي على أكثر من هيكلين داخليين. فالهيكل الخفيف لغواصات فئة تايفون يضم هيكلين رئيسيين للضغط، وهيكل ضغط ثالث أصغر يشكل معظم البرج، وهيكلين آخرين للطوربيدات وأجهزة التوجيه، وبين الهيكلين الرئيسيين 20 صاروخًا باليستيًا متعدد الرؤوس الحربية يُطلق من الغواصات، بالإضافة إلى خزانات التوازن وبعض الأنظمة الأخرى. أما غواصات البحرية الملكية الهولندية من فئتي دولفين وبوتفيس، فكانت تحتوي على ثلاثة هياكل رئيسية للضغط. وتستطيع الغواصة الروسية لوشاريك الغوص لأكثر من 2000 متر بفضل هيكلها متعدد الكرات.

• خزان الوقود الجانبي (للغواصات)
• شبه غاطسة