Tàu ngầm
Tàu ngầm là một loại tàu thủy có khả năng hoạt động độc lập dưới lòng nước. (Nó khác với tàu lặn, vốn có khả năng hoạt động dưới nước hạn chế hơn.)[1] Thuật ngữ "tàu ngầm" đôi khi cũng được sử dụng trong lịch sử hoặc một cách không chính thức để chỉ các thiết bị lặn điều khiển từ xa và robot dưới nước, hoặc để chỉ các tàu cỡ trung bình và nhỏ. Trong tiếng Anh, tàu ngầm được gọi là boat (thuyền) thay vì ship (tàu lớn) bất kể kích thước của chúng.[2]
Mặc dù các tàu ngầm thử nghiệm đã được chế tạo từ trước, thiết kế tàu ngầm thực sự bùng nổ trong thế kỷ 19 và được một số lực lượng hải quân tiếp nhận. Chúng lần đầu tiên được sử dụng rộng rãi trong Chiến tranh Thế giới thứ nhất (1914–1918), và hiện nay đang phục vụ trong nhiều lực lượng hải quân lớn nhỏ trên thế giới. Các công dụng quân sự của chúng bao gồm: tấn công tàu mặt nước của đối phương (tàu buôn và tàu chiến) hoặc các tàu ngầm khác; bảo vệ tàu sân bay; vượt phong tỏa; răn đe hạt nhân; hoạt động bí mật trong các khu vực bị phong tỏa để thu thập tình báo và làm nhiệm vụ trinh sát; ngăn chặn hoặc tác động đến sự di chuyển của đối phương; tấn công đất liền bằng vũ khí thông thường (ví dụ: phóng tên lửa hành trình); và bí mật đưa người nhái hoặc lực lượng đặc nhiệm vào bờ. Các công dụng dân sự của chúng bao gồm: khoa học đại dương; trục vớt; thám hiểm; kiểm tra và bảo trì cơ sở hạ tầng. Tàu ngầm có thể được cải tiến cho các chức năng chuyên dụng như nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn và sửa chữa cáp ngầm dưới biển. Chúng cũng được sử dụng trong ngành du lịch và khảo cổ học dưới nước. Các tàu ngầm lặn sâu hiện đại có nguồn gốc từ tàu lặn đáy sâu, vốn được phát triển từ chuông lặn.
Hầu hết các tàu ngầm cỡ lớn đều có thân hình trụ với hai đầu hình bán cầu (hoặc hình nón) và một cấu trúc thẳng đứng, thường nằm ở giữa thân tàu, nơi chứa các thiết bị thông tin liên lạc, cảm biến cũng như kính tiềm vọng. Trên các tàu ngầm hiện đại, cấu trúc này được gọi là "sail" theo cách dùng của người Mỹ và "fin" theo cách dùng của người châu Âu. Một đặc điểm của các thiết kế thời kỳ đầu là "tháp chỉ huy": một lớp vỏ chịu áp lực riêng biệt nằm phía trên thân chính của tàu để cho phép sử dụng kính tiềm vọng ngắn hơn. Ở phía sau tàu có chân vịt (hoặc hệ thống phản lực nước) và các cánh vây điều hướng khí động học khác nhau. Các tàu ngầm nhỏ hơn, lặn sâu và chuyên dụng có thể khác biệt đáng kể so với thiết kế truyền thống này. Tàu ngầm lặn và nổi lên bằng cách sử dụng bánh lái ngang và thay đổi lượng nước cũng như không khí bên trong các két nước dằn để điều chỉnh sức nổi của chúng.
Tàu ngầm bao gồm rất nhiều chủng loại và khả năng hoạt động khác nhau. Chúng trải dài từ những mẫu tự hành cỡ nhỏ, chẳng hạn như tàu ngầm một hoặc hai người vận hành trong vài giờ, cho đến những con tàu có thể duy trì lặn liên tục trong sáu tháng, như lớp Typhoon của Nga (loại tàu ngầm lớn nhất từng được chế tạo). Tàu ngầm có thể hoạt động ở những độ sâu vượt quá khả năng thực tế (hoặc thậm chí là khả năng sống sót) của thợ lặn.[3] Ngày nay, số lượng quốc gia chế tạo và vận hành tàu ngầm đang nhiều hơn bao giờ hết trong lịch sử hiện đại, và Trung Quốc đang dẫn đầu làn sóng chạy đua đóng mới này.[4]
Lịch sử
Người ta đã coi Cornelis Drebbel, nhà vật lý, người phát minh ra nhiệt kế, sống ở cung vua Anh Jacques I và là thái phó của các hoàng tử và công chúa của quốc vương, là cha đẻ của tàu ngầm đầu tiên. Thực ra ông chỉ áp dụng các ý tưởng của nhà toán học Anh William Bourne, đưa ra từ năm 1578. Bourne cũng đã có ý tưởng về một cột buồm rỗng để thông gió. Đó là nguyên lý của ống thông hơi[5] mãi sau này được trang bị cho các tàu ngầm của Đức kiểu XXI.
Năm 1624, Drebbel đã cho chế tạo một tàu ngầm có dạng quả trứng, bằng gỗ, được đẩy đi bởi mười hai người chèo thêm vào thủy thủ đoàn, mà ông đã thử trên sông Thames trước sự ngạc nhiên của mọi người.
Dường như Drebbel đã có ý tưởng tái sinh không khí trên tàu bằng con đường hóa học nhờ một dung dịch kiềm, vốn đã kích thích rất mạnh trí tò mò của nhà vật lý Robert Boyle (1627–1691).
Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý hoạt động của tàu ngầm dựa vào hai định luật cơ bản của Vật lý:
Định luật Ac-si-mét: Với bất cứ một vật nào chìm trong nước, đều chịu một lực đẩy, thẳng đứng, hướng lên trên và có độ lớn đúng bằng phần chất lỏng mà vật đang chiếm chỗ.
Định luật Pascal: Áp suất mà một bề mặt phải chịu tỉ lệ thuận cùng lực tác dụng lên bề mặt, tỉ lệ nghịch với diện tích bề mặt đó.
Đối với một tàu ngầm thông thường, có hai, lớp vỏ dày 70mm, lớp vỏ trong dày 80mm, dày hơn nhiều và cũng là lớp vỏ của khoang nhân viên, giữa hai lớp vỏ là khoang trống có chứa các giàn ép nước. Khi tàu nổi thì khoang giữa hai lớp vỏ này trống, khi muốn tàu lặn thì có một van phía trên sẽ mở, nước tràn vào khe giữa hai vỏ làm khối lượng tàu tăng lên, chìm xuống. Các giàn ép phía trong khoang giữa hai vỏ này có nhiệm vụ dồn không khí vào chiếm chỗ nước để tàu nổi lên.
Duy trì chất lượng không khí
Có ba điều phải xảy ra để giữ cho không khí trong một chiếc tàu ngầm thở:
.jpg){kind=link}
Oxy phải được bổ sung lượng như đã được tiêu thụ. Nếu tỷ lệ oxy trong không khí giảm quá thấp, thủy thủ sẽ bị ngộp thở. Carbon dioxide phải được loại bỏ từ không khí. Khi nồng độ tăng carbon dioxide, nó trở thành một chất độc. Độ ẩm từ hơi thở của chúng ta phải được loại bỏ. Oxy được cung cấp hoặc từ bồn áp lực, một máy tạo oxy (mà có thể tao oxy từ điện phân nước) hoặc một số loại "ống đựng oxy" mà giải phóng khí oxi bằng một phản ứng hóa học. Oxygen hoặc là được tạo ra liên tục qua một hệ thống máy tính có thể bù lại lượng oxy trong tàu ngầm, hoặc nó được cung cấp định kỳ theo ngày.
Carbon dioxide có thể được loại bỏ từ không khí bằng cách sử dụng soda (sodium hydroxide và calcium hydroxide). Các carbon dioxide sẽ được giữ lại trong vôi soda bởi một phản ứng hóa học và loại bỏ. Phản ứng tương tự khác có thể thực hiện cùng một mục đích.
Độ ẩm có thể được loại bỏ bằng một máy hút ẩm hoặc bằng hóa chất. Điều này ngăn không cho ngưng tụ hơi nước trên các bức tường và các thiết bị bên trong con tàu. Ngoài ra, các loại khí khác như carbon monoxide hoặc hydrogen, được tạo ra bởi thiết bị và thuốc lá, có thể được loại bỏ bằng cách nhiệt. Cuối cùng, bộ lọc được sử dụng để loại bỏ các hạt bụi bẩn và bụi từ không khí.
Duy trì cung cấp nước ngọt
Hầu hết các tàu ngầm có một bộ máy chưng cất có thể biến nước biển thành nước ngọt. Nhà máy chưng cất làm nóng nước biển để tạo hơi nước, loại bỏ cát muối, và sau đó làm mát hơi nước vào bể thu nước sạch. Nhà máy chưng cất trên một số tàu ngầm có thể sản xuất 10.000 đến 40.000 gallon (38.000 - 150.000 lít) nước ngọt mỗi ngày. Nước này được sử dụng chủ yếu để làm mát thiết bị điện tử (như máy tính và thiết bị dẫn đường) và hỗ trợ cho các thuyền viên (ví dụ, uống, nấu ăn và vệ sinh cá nhân).
Chú thích
- ^ "Marine Biologist and Bioluminescence Specialist Edith A. Widder: Video Transcript: Ocean Exploration Careers: NOAA Office of Ocean Exploration and Research".
- ^ Bản mẫu:Cite magazine
- ^ Sherman, Chris (ngày 14 tháng 4 năm 2009). "Worlds Biggest Submarine". English Russia. Truy cập ngày 21 tháng 5 năm 2013.
- ^ Sutton, H. I. (ngày 24 tháng 6 năm 2026). "China Now Leads World Submarine Construction". Naval News. Lưu trữ bản gốc ngày 24 tháng 6 năm 2026. Truy cập ngày 25 tháng 6 năm 2026.
- ^ Ống thông hơi thực chất là một hệ thống gồm hai ống: một để cho không khí mới đi vào, và ống kia để thoát khí thải
Tài liệu
Lịch sử chung
- Histoire des sous-marins: des origines à nos jours by Jean-Marie Mathey and Alexandre Sheldon-Duplaix. (Boulogne-Billancourt: ETAI, 2002).
- DiMercurio, Michael; Benson, Michael (2003). The complete idiot's guide to submarines. Alpha. ISBN 978-0-02-864471-4. OCLC 51747264.
Văn hóa
- Redford, Duncan. The Submarine: A Cultural History From the Great War to Nuclear Combat (I.B. Tauris, 2010) 322 pages; focus on British naval and civilian understandings of submarine warfare, including novels and film.
Trước 1914
- Gardiner, Robert (1992). Steam, Steel and Shellfire, The steam warship 1815–1905. Annapolis, Maryland: Naval Institute Press. ISBN 978-1-55750-774-7. OCLC 30038068.
1900/Chiến tranh Nga-Nhật 1904–1905
- Jentschura, Hansgeorg; Dieter Jung; Peter Mickel (1977). Warships of the Imperial Japanese Navy 1869–1945. Annapolis, Maryland: United States Naval Institute. ISBN 978-0-87021-893-4.
- Olender, Piotr (2010). Russo-Japanese Naval War 1904–1905 Vol. 2 Battle of Tsushima. Sandomierz, Poland: Stratus s.c. ISBN 978-83-61421-02-3.
- Showell, Jak (2006). The U-Boat Century:German Submarine Warfare 1906–2006. Great Britain: Chatham Publishing. ISBN 978-1-86176-241-2.
- Simmons, Jacques (1971). A Grosset All-Color Guide WARSHIPS. USA: Grosset & Dunlap, Inc. ISBN 978-0-448-04165-0.
- Watts, Anthony J. (1990). The Imperial Russian Navy. London: Arms and Armour Press. ISBN 978-0-85368-912-6.
Chiến tranh thế giới thứ II
- Blair, Clay (1975). Silent Victory: The U.S. Submarine War Against Japan. Philadelphia: Lippincott. ISBN 978-0-397-00753-0. OCLC 821363.
- Lockwood, Charles A. (1951). Sink 'Em All: Submarine Warfare in the Pacific. New York: Dutton. OCLC 1371626.
- O'Kane, Richard H. (1977). Clear the Bridge!: The War Patrols of the USS Tang. Chicago: Rand McNally. ISBN 978-0-528-81058-9. OCLC 2965421.
- O'Kane, Richard H. (1987). Wahoo: The Patrols of America's Most Famous World War II Submarine. Novato, California: Presidio Press. ISBN 978-0-89141-301-1. OCLC 15366413.
- Werner, Herbert A. (1999). Iron coffins: a personal account of the German U-Boat battles of World War II. London: Cassell Military. ISBN 978-0-304-35330-9. OCLC 41466905.
- Beach, Edward L. (1952). Submarine!. H. Holt. OCLC 396382.
Chiến tranh Lạnh
- Hide and seek: the untold story of Cold War espionage at sea, by Peter Huchthausen and Alexandre Sheldon-Duplaix. (Hoboken, NJ: J. Wiley & Sons, 2008, Bản mẫu:ISBN)
- McHale, Gannon (2008). Stealth boat: fighting the Cold War in a fast attack submarine. Naval Institute Press. ISBN 978-1-59114-502-8. OCLC 216938657.
Liên kết ngoài
- Tập tin:Commons-logo.svg Tư liệu liên quan tới Tàu ngầm tại Wikimedia Commons
- Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 708.553 – Submarine boat
- Bản mẫu:Internet Archive short film
- American Society of Safety Engineers. Journal of Professional Safety. Submarine Accidents: A 60-Year Statistical Assessment. C. Tingle. September 2009. pp. 31–39. Ordering full article; or Reproduction without graphics/tables
