هيكل على شكل دمعة

يُعدّ تصميم هيكل الغواصة ذو الشكل الدمعي تصميمًا يركز على الأداء تحت الماء أكثر من الأداء على السطح. وقد شاع استخدامه إلى حد ما في المراحل الأولى لتطوير الغواصات، ولكن تم التخلي عنه تدريجيًا في أوائل القرن العشرين لصالح تصاميم مُحسّنة للأداء العالي على السطح نتيجةً لتغيرات في العقيدة العملياتية. وعلى الرغم من تغير العقيدة البحرية، إلا أن ممارسات التصميم ظلت قائمة حتى أواخر الحرب العالمية الثانية عندما تكبدت البحرية الألمانية (كريغسمارين) خسائر متزايدة في الغواصات خلال معركة الأطلسي .

في محاولة لمواجهة التهديد المتزايد لجهود الحلفاء المضادة للغواصات ، تم دمج مفاهيم تصميم تجريبية تعود إلى أواخر فترة ما بين الحربين العالميتين في عملية تصميم الغواصات القائمة، مما أسفر عن عدد قليل من الغواصات التي تعمل ببيروكسيد الهيدروجين، بالإضافة إلى عائلة غواصات "إلكتروبوت" التي تعمل بالديزل والكهرباء. ورغم أن ذلك جاء متأخرًا جدًا وعددها قليل جدًا بحيث لم يُغير مسار الحرب، إلا أن دراسة هذه الغواصات في فترة ما بعد الحرب مباشرة أحدثت تغييرًا جذريًا في الجمود المؤسسي الذي أبقى قوات البحرية في العالم مُركزة على "زوارق الطوربيد الغاطسة" في العقود السابقة، وأدى إلى زيادة التركيز على الأداء تحت الماء. وقد أدى ذلك في نهاية المطاف إلى إعادة استخدام تصميم الهيكل الدمعي في الغواصات، والذي يُستخدم بأشكال مختلفة في جميع السفن العسكرية الكبيرة تحت الماء تقريبًا اليوم.

لأن المصطلح لا يشير إلى شكل محدد، بل إلى المفهوم المجرد لشكل هيكل مُحسَّن للغوص، وتحديدًا إلى التجسيد المادي لهذه الفكرة في الغواصات الفعلية، في حدود علوم المواد ومتطلبات التصميم المفروضة على الغواصة، فإن وجود هيكل على شكل دمعة في أي غواصة معينة يعتمد على التفسير الذاتي للمصطلح نفسه. وبناءً على هذا التفسير، يمكن اعتبار العديد من الغواصات الموضحة أدناه بمثابة "محاولة أولى" أو "إنجاز هام" من نوع ما.

• مجموعة من الغواصات مرتبة بترتيب زمني تقريبي لإظهار تطور تصميم هيكل الغواصة.
• 
  قد تمثل هذه النسخة المقلدة من سفينة إكتينو الثانية التي تعود إلى منتصف إلى أواخر ستينيات القرن التاسع عشر واحدة من أقدم المحاولات لتصميم شكل هيكل السفينة الأمثل للسفر تحت الماء.
• 
  نموذج لأحد تصميمات جون فيليب هولاند من أواخر القرن التاسع عشر أو أوائل القرن العشرين، يظهر هيكلًا نظيفًا للغاية وترتيبًا حديثًا نسبيًا للدفة.
• 
  بعد أقل من عشر سنوات من دخول الغواصة البريطانية "إتش إم إس هولاند 1" الخدمة، تُظهر هذه الغواصة من الفئة "ب" تحولاً في شكل هيكلها من غواصة إلى سفينة سطحية للغوص. وقد ارتفع مقدمها قليلاً، وكذلك مؤخرتها فوق المروحتين.
• 
  دخلت غواصات الفئة K البريطانية البخارية الخدمة عام 1917، ويمكن اعتبارها ذروة الغواصات المُحسّنة للعمل على السطح خلال الحرب العالمية الأولى. بلغت سرعتها 24 عقدة (44 كم/ساعة) ، وفي حالات الطوارئ، كانت تغوص في أقل من خمس دقائق بقليل، مع أن نصف ساعة كانت مدة أكثر منطقية في العمليات العادية. بلغ طولها 103 أمتار، وعمق غوصها الأقصى المُقدّر 61 مترًا، أي أنها كانت تنقصها 4 أمتار للوصول إلى عمق الانهيار دون مغادرة السطح. ونظرًا لنصف قطر دورانها الكبير، وضعف التحكم في عمق الغوص، وميلها لتسرب المياه عبر مداخن الغلايات، فلا عجب أنها اكتسبت سمعة "K للكارثة"، حيث فُقدت عدة غواصات بسبب غمر غرف الغلايات بالمياه، والاصطدامات، ووصولها إلى عمق الانهيار، وسُجّلت حالة غرق إحداها، دون مساعدة بشرية، في مرساها في منتصف الليل.     
• 
  كانت الغواصة البريطانية من فئة R، التي ظهرت عام 1918، أولى الغواصات الهجومية المضادة للغواصات في العالم ، ومثّلت عودة جذرية لمفهوم السفينة الحربية عالية السرعة تحت الماء. صُممت هذه الغواصات لمطاردة غواصات العدو، وتميزت بتصميم انسيابي متطور، وغلاف شبه معدوم ، وقدرة على بلوغ سرعة 14 عقدة (26 كم/ساعة) لمدة ساعة كاملة. شكل مقدمتها الحاد كسكين هو ما يكشف عن توقع المصمم بأن هذه الغواصات لن تعمل باستمرار تحت الماء، بل ستصعد إلى السطح فقط لشحن بطارياتها. بدلاً من ذلك، كان من المفترض أن تتحرك ببطء على السطح باستخدام محركها الديزل، ولا تغوص إلا عند وصولها إلى مناطق دورياتها.  
• 
  وبصرف النظر عن برنامج Elektroboot الألماني اللاحق، تم إطلاق الغواصة اليابانية رقم 71 في عام 1937 وحققت سرعة تزيد قليلاً عن 21 عقدة (39 كم/ساعة) وهي مغمورة، وهو إنجاز لم يتجاوزه سوى غواصات Ko-hyoteki اليابانية الأصغر حجماً في ذلك الوقت، حتى حققت الغواصة الألمانية V-80 ، التي تعمل ببيروكسيد الهيدروجين ، سرعة 28 عقدة (52 كم/ساعة) خلال الاختبارات التي أجريت في الفترة 1940-1941.    
• 
  صُممت معظم الغواصات المستخدمة في الحرب العالمية الثانية خصيصًا للإبحار على سطح الماء، وتميزت بمقدمة عالية ومنحنية نوعًا ما ، بالإضافة إلى مراوح ودفات توجيه مشابهة لتلك الموجودة في الطرادات الحديثة، مع إضافة مجموعة إضافية من الدفات للتحكم في العمق وزاوية الميل. هنا غواصة تابعة للبحرية الأمريكية من فئة "بالاو" تعود إلى أوائل أربعينيات القرن العشرين، تم تحويلها إلى متحف.
• 
  كانت الغواصات الألمانية، مثل هذه الغواصة من طراز 7 ، تتميز بمظهر عام مشابه لغواصة بالاو ، مع كونها أصغر حجمًا بكثير (حوالي 750 طنًا مقابل حوالي 1500 طن). يُظهر النموذج بوضوح هيكل الضغط للغواصة ، حيث يُغلف طرفاها الأمامي والخلفي بغلاف أخف وزنًا يحتوي على خزانات التوازن الرئيسية الأمامية والخلفية . أما الانتفاخ الطويل على شكل سيجار على طول الجانب العلوي للغواصة فهو خزان وقود خارجي. دخلت الغواصة من طراز 7 والغواصة الأكبر من طراز 9 الخدمة في الفترة 1936-1937، واتبعت كلتاهما نفس مفهوم "قارب الطوربيد الغاطس" الذي أدى أيضًا إلى ظهور غواصات الأسطول والغواصات الدورية الأمريكية والبريطانية. ومع مواجهة سفن وطائرات الحلفاء الأكثر فعالية، أصبحت هذه الغواصات قديمة من الناحية التشغيلية بحلول منتصف عام 1941 إلى عام 1942، إلا أنها ظلت الركيزة الأساسية لقوة الغواصات الألمانية التي كانت تزداد يأسًا طوال فترة الحرب.
• 
  مع تزايد الخسائر الألمانية بشكل متسارع خلال النصف الثاني من الحرب العالمية الثانية، نتيجةً للتحسينات المستمرة التي طرأت على قدرات الحلفاء في مكافحة الغواصات، بُذلت محاولات لبناء غواصات تعمل بتوربينات بيروكسيد الهيدروجين . ورغم أن التوربين لم يكن جاهزًا للخدمة، فقد تم إنتاج الغواصات كقوارب ديزل-كهربائية عادية، مع زيادة كبيرة في سعة البطاريات التي حلت محل خزانات البيروكسيد. وعلى الرغم من تبسيط تصميمها بشكل كبير، إلا أن هيكل الغواصة الألمانية من طراز XXI (21) التي ظهرت في أواخر الحرب ظل متأثرًا بالتصاميم السابقة، حيث كان من المتوقع بوضوح أن تعمل على السطح بقدرة محدودة. ومع ذلك، فقد أرست معيارًا جديدًا للسرعة والمدى وسهولة الكشف تحت الماء للغواصات في عالم ما بعد الحرب.
• 
  نتيجةً لإهمال الأسطول التجاري لصالح زيادة أعداد السفن الحربية السطحية الكبيرة، والذي غذّاه جزئيًا ميل الأمريكيين إلى التقليل من شأن نجاحات غواصاتهم والمبالغة في فعالية الجهود اليابانية في مكافحة الغواصات، واجه الأسطول الأمريكي، المعروف بـ"الخدمة الصامتة"، مقاومة يابانية ضعيفة نسبيًا، مما أسفر عن نجاحات كبيرة ضد الأسطول التجاري الياباني. ولهذا السبب، لم تشهد زوارق الأسطول الأمريكي أي تحسينات جوهرية في تصميمها العام طوال فترة الحرب، حيث انصبّ التركيز بدلًا من ذلك على التفاصيل التقنية، مثل تحسين قوة هيكل الضغط والإلكترونيات، بما في ذلك في نهاية المطاف محركات كهربائية أكثر هدوءًا، فضلًا عن تحسين راحة الطاقم للدوريات الطويلة في المحيط الهادئ. وهكذا، غادرت الزوارق الأمريكية، مثل زوارق فئة "تينش" ، الحرب وهي تبدو لا تكاد تُفرّق عن الفئات التي كانت في الخدمة عند بدايتها.
• 
  دخلت غواصات الدورية السوفيتية من المشروع 613 مرحلة الإنتاج عام 1950، وقد تأثرت بشكل كبير بالغواصة من النوع XXI . فقد غاب مدفع السطح وبرج المدفع الرشاش المضاد للطائرات عن النسخ اللاحقة. وعلى الرغم من تصميمها الانسيابي للغاية، إلا أن تصميمها، كتصميم النوع XXI، قدّم بعض التنازلات لتسهيل عملياتها على السطح، مثل المقدمة والمؤخرة الحادتين الشبيهتين بالسكين.
• 
  نموذج مصغر لسفينة يو إس إس ألباكور  أثناء خضوعها لاختبارات نفق الرياح. وبغض النظر عن ترتيبات الدفة في مؤخرتها والبرج ، فإن شكلها العام مشابه لشكل سفينة إكتينيو 2 على الرغم من أن تصميميهما يفصل بينهما قرابة قرن من الزمان.
• 
  تُظهر الغواصة النووية الأولى في العالم ، يو إس إس نوتيلوس (SSN-571)   التي بُنيت عام 1954، تصميمًا انسيابيًا لمؤخرتها، بينما استُلهم تصميم مقدمتها، إلى حد ما، من تصميم الغواصة من طراز XXI. بلغ عمق اختبارها 210  أمتار، وهو عمق يُضاهي عمق الغواصة الألمانية، ولكن عند سرعة 23 عقدة (43 كم/ساعة) تحت الماء، كانت أسرع بكثير، حتى أنها تفوقت على أي غواصة سابقة تابعة للأسطول الأمريكي على السطح. لسوء الحظ، أدت عيوب تصميمية خطيرة في مقدمتها وبرجها إلى اهتزازات شديدة عند السرعات العالية، وتفاقمت هذه المشكلة مع مرور الوقت. في نهاية عمرها الافتراضي، كانت سرعة 4 عقدة (7 كم/ساعة) كافية لتعطيل جهاز السونار الخاص بها، مما زاد بشكل كبير من خطر اكتشافها.    
• 
  دخلت أول غواصة نووية هجومية سوفيتية من فئة المشروع 627 الخدمة في 17 يناير 1959، وبلغت سرعتها 30 عقدة (56 كم/ساعة) عند عمق اختبار 300 متر. وقد اختلفت هذه الغواصة عن غواصة نوتيلوس قدر الإمكان مع الحفاظ على كونها غواصة تعمل بالطاقة النووية وقادرة على خوض المعارك، إذ تميزت بمقدمة وشكل شراع أكثر كفاءة، مع احتفاظها بذيلها المدبب المميز للغواصات من النوع XXI. وبينما استخدمت نوتيلوس مفاعلاً نووياً واحداً، زودت الغواصات السوفيتية الغواصات بمفاعلين متجاورين. وبالإضافة إلى تحسين الديناميكا المائية، وفر شكل المقدمة الدائري مساحة واسعة لتركيب منظومة سونار ضخمة فوق أنابيب الطوربيدات.   
• 
  بعد أقل من ثلاثة أشهر من بدء مشروع 627 الأول، دخلت يو إس إس سكيبجاك  الخدمة ، وكانت أول سفينة حربية في البحرية الأمريكية تستخدم هيكلاً انسيابياً على شكل دمعة منذ التخلي عن هذا التصميم قبل نحو نصف قرن. ونظراً للتكلفة الباهظة لتشكيل أجزاء كبيرة من الهيكل المضغوط بأشكال معقدة، فقد انحرفت السفن اللاحقة تدريجياً عن هذا التصميم.
• 
  كانت الغواصة من طراز Project 671 واحدة من عدة فئات جديدة من الغواصات السوفيتية التي دخلت الخدمة في عام 1967، وكانت من بين أولى فئات الغواصات السوفيتية الرئيسية التي استبدلت شكل ذيل السمكة بالشكل الذي يشبه الطوربيد والذي أصبح علامة على التركيز على الأداء تحت الماء.
• 
  مع اقتراب مشروعَي 611 (زولو) و641 (فوكستروت) من التقادم، شهدت أوائل سبعينيات القرن العشرين بدء الاتحاد السوفيتي ببناء سلسلة من 18 غواصة من فئة مشروع 641ب. ورثت هذه الغواصات تصميم الدفع ثلاثي المراوح ذي الذيل الحاد، والذي انتقل من مشروع 611 إلى مشروع 641، والذي يعود أصله إلى الغواصة من النوع XXI. وعلى النقيض تمامًا من تصميم نظام الدفع القديم، زُوّدت هذه الغواصات ببلاطات عازلة للصوت وأجهزة سونار مماثلة لتلك المستخدمة في غواصات الهجوم النووي السوفيتية المعاصرة.
• 
  تستخدم هذه الغواصة الألمانية من طراز 212 هيكلاً واحداً على طول جزء من هيكلها، ولكنها ذات هيكل مزدوج في النصف الخلفي منها لتوفير مساحة تخزين آمنة خارج هيكل الضغط لخزانات الهيدروجين المستخدمة في نظام الدفع المستقل عن الهواء القائم على خلايا الوقود .
• 
  في طريقها إلى الإطلاق في أواخر العقد الأول من الألفية الثانية، تُظهر هذه السفينة من فئة "أستوت" بوضوح التنازلات التي تُقدم عليها معظم التصاميم الغربية الحديثة. فبدلاً من تحسين هيكل السفينة بالكامل للأداء تحت الماء، يتم لحام أقسام أمامية وخلفية ذات كفاءة هيدروديناميكية مصنوعة من فولاذ أرق وأسهل تشكيلاً، إلى الطرفين الأمامي والخلفي لهيكل ضغط ذي قطر ثابت. تتميز هذه التصاميم بطابعها المعياري، حيث يمكن إدخال أقسام جديدة من الهيكل بسهولة وبتكلفة منخفضة نسبياً في أي مكان على طول هيكل الضغط لتوفير مساحة إضافية وقدرة تحمل وزن أكبر دون التأثير بشكل كبير على الأداء الهيدروديناميكي للتصميم.

على الرغم من أن الفكرة الرئيسية لهيكل السفينة ذي الشكل الدمعي هي تحقيق أقصى قدر من الأداء تحت الماء على حساب الأداء على السطح، إلا أن النتيجة الدقيقة لهذه العملية تعتمد على عدة عوامل، دون ترتيب محدد لأن ترتيب أهمية هذه الاعتبارات متغير في حد ذاته:

• حجم الغواصة يعتمد على المتطلبات التي يضعها المصمم من حيث القدرة على التحمل التشغيلي، وقدرة الأسلحة، وأجهزة الاستشعار المجهزة.
• ترتيب المعدات الخارجية والداخلية.
• العوامل الاقتصادية، المرتبطة في المقام الأول بالعملية المكلفة لتصميم وتشكيل وتجميع أقسام الهيكل ذات المنحنيات ثلاثية الأبعاد، ثم تركيب الآلات في الداخل.

في الأول من أغسطس عام 1953، أطلقت الولايات المتحدة غواصة تجريبية، هي ألباكور ، والتي تميزت بتصميم هيكل مستوحى إلى حد كبير من "تصميم ليون" نسبةً إلى هيلدا ليون . ^{[ 1 ] [ 2 ]} بعد نجاح تجارب المناورة واختبارات ترتيبات الدفة والمراوح المختلفة، استُخدم نفس تصميم الهيكل العام لغواصات فئتي سكيبجاك وباربل ، وتستخدم معظم الغواصات الأمريكية الحديثة اليوم نسخة معدلة من هذا التصميم مع أسطوانة مركزية ممتدة تُشكل هيكل الضغط الرئيسي. ونظرًا للاهتمام الكبير الذي حظيت به غواصة ألباكور قبل ظهور الإنترنت الذي سهّل الوصول إلى معلومات تاريخ الغواصات لعامة الناس، فمن المرجح أن يُشار إلى أي تصميم يُشبهها ولو قليلًا باسم "هيكل ألباكور"، بغض النظر عما إذا كان مستوحى منها ، أو طُوّر بشكل مستقل في نفس الفترة الزمنية، أو سبقها تمامًا .