همانطور كه می دانیم بزرگترین مانع برای افزایش سرعت حركت در اتمسفر سیاره زمین ، مقاومت یا اصطكاك هواست كه برای كم كردن این نیروی اصطكاك و یا مقاومت هوا ، دانش ایرودینامیك راهكارهایی را ارایه نموده است . ولی مشكل درون آب به مراتب حادتر است . چون چگالی آب به مراتب بیشتر از جرم حجمی هواست و افزایش سرعت حركت درون خود را تقریبا غیر ممكن می كند ، چون برای مقابله با اصطكاك درون آب ، نیاز به سوخت مخصوص با انرژی یا نیروی پیشران فوق العاده زیادی داریم كه ممكن است برای همگان در دسترس نباشد و یا اینكه استفاده از آن بسیار محدود و سخت باشد . به طور مثال مرمی های شلیك شده توسط انواع صلاحهای گرم در اتمسفر زمین برد مفید چندین كیلومتری دارند ولی درون آب بیشتر از چند متر نفوذ نمی كنند و مفید هم واقع نمی شوند . همچنین راكتها و موشكها سرعت و برد بسیار كمی درون آب خواهند داشت و عمده انرژی آنها صرف غلبه بر نیروی مقاومت آب خواهد شد . اما اینك این سوال مطرح می شود كه سرعت مافوق صوت درون آب به چه دردی می خورد ؟
همانطور كه می دانیم برای ردیابی و اندازه گیری مكان و سرعت اشیا و اجسام در جو زمین و یا فضا ، از رادارهای مایكروویو استفاده میشود كه از نوع امواج الكترومغناطیسی است و سرعتی معادل سرعت نور دارد ، ولی این امواج درون آب سریعا جذب و انرژی خود را از دست می دهند و درون آب ، بجای این امواج الكترومغناطیسی از امواج صوتی استفاده میشود كه به سونارهای دریایی معروف هستند كه كشتی و یا زیردریایی ها میتوانند بوسیله ارسال امواج صوتی و بازتاب آنها ، مكان و سرعت اجسام و اشیا حتی موانع مقابل خود درون آب را اندازه گیری كنند . به طور مثال یك زیردریایی و یا یك كشتی بوسیله سونار میتواند مسیر حركت یك اژدر را ردیابی و از مسیر حركت آن فرار و خارج شده و حتی آن را منهدم یا منحرف و از برخورد آن با خود جلوگیری كند . سرعت انتشار صوت درون آب كه يك موج طولي است و به صورت كره توسعه مييابد ، ۱۴۶۲ متر بر ثانيه است كه بیشتر از سرعت صوت در هواست . حال اگر اژدری با سرعت بیشتر از این امواج صوتی درون آب حركت كند ، دیگر قابل ردیابی توسط سونارها نمی باشد و سرنشینان زیردریایی و یا كشتی ، غافلگیر میشوند و تصادم اژدر با هدف دریایی اجتناب ناپذیر و حتمی است و فعلا هیچ راه فرار و نجاتی هم نیست . برای رسیدن به این سرعت درون آب ، تنها راه پیشنهادی از بین بردن اصطكاك و یا مقاومت آب و همچنین تقویت نیروی پیشران اژدر است و راه عملی آن فعلا ایجاد حبابهای گاز در جلو و اطراف كلاهك اژدر است كه مانع تماس دماغه و بدنه اژدر با آب میشود و به همین دلیل نیاز به منبعی كارآمد جهت ایجاد مقدار لازم گاز داریم تا زمان رسید اژدر به هدف فعال باشد و خود این منبع تولید گاز ، نیرویی پیشران برعكس جهت نیروی پیشران اصلی اژدر ایجاد نكند تا موجب كاهش سرعت اژدر نشود . اینك در این مبحث سعی می كنیم منبعی مناسب و مطمئن جهت ایجاد گاز معرفی و طرحی ابتدایی برای اژدر خود رسم كنیم . برای منبع اصلی تامین كننده گاز ، فلز سدیم پیشنهاد میشود . همانطور كه می دانیم این عنصر ، فلزی نرم و براق است كه در هوا به سرعت اكسید و كدر میشود :
واكنش سديم با آب :
عنصر سديم طبق مكانيسم زير واكنشي قوي با آب مي دهد :
حاصل اين واكنش محلولي بي رنگ محتوي باز قوي سديم هيدروكسيد و گاز هيدروژن است . اين يك واكنش گرماده است و طي آن فلز سديم ، داغ شده و با شعله اختصاصي نارنجي رنگي مي سوزد . در روند سوختن سديم ، گاز هيدروژن آزاد مي شود و چون میزان اكسیژن محلول در آب خیلی كم است ، این گاز به صورت حبابهای آزاد درون آب در می آید . برخي از تركيبات سديم هستند كه نمي توانند با چنين قدرت و سرعتی با آب واكنش دهند همچنین آلیاژهای آن كه با توجه به نقطه ذوب سدیم یعنی 97.72 درجه سانتی گراد ، آلیاژ سدیم با قلع و سرب حتی فلزات دیگر ایده آل بنظر میرسد و مسلما به همين نسبت در آب حل مي شوند و چنین بنظر میرسد كه مناسب استفاده در این اژدرهای مافوق صوت باشند و جالب اینجاست كه حرارت زیاد این واكنش میتواند مقدار قابل توجهی بخار آب تولید كند كه به حجم گاز تولید شده خواهد افزود و به همان میزان از نیروی مقاومت یا اصطكاك آب خواهد كاست . به طور خلاصه اژدر بجای حركت درون آب و درگیر شدن با آن ، درون توده ای از گاز هیدروژن و بخار آب حركت خواهد كرد كه اصطكاك و مقاومت بسیار كمتری نسبت به آب خواهد داشت و سرعت اژدر میتواند به سرعت موشك و یا راكت در جو برسد كه بسیار ایده آل خواهد بود .
1- محفظه و محل خروج تركیبات و یا آلیاژ سدیم
2- عایقهای حرارتی جهت جلوگیری از نفوذ حرارت دماغه به كلاهك اژدر
3- محفظه خرج انفجاری كلاهك اژدر
4- محفظه سوخت پیشرانه اژدر
همانطور كه از شكل فوق مشخص است فلز سدیم در نوك دماغه با آب واكنش داده و حبابهای گاز هیدروژن و همچنین بخار آب روی سطح كلاهك اژدر را پوشانده و اصطكاك و مقاومت آب را برطرف می كنند . در واقع این واكنش شیمیایی آب را شكاف می دهد و از مسیر حركت اژدر خارج می كند .
محمدرضا طباطبايي 8/10/88
http://ki2100.com/physics/Torpedo.htm
