Prečo nemajú ponorky tvar ako ryby? Možno si poviete, že veď majú – podlhovastý a so špicatou prednou časťou. A v tom je háčik. Moderné ponorky sú síce podlhovasté, ale predné časti majú oveľa oválnejšie a menej špicaté ako bežné ryby. Prečo?
V prírode sú mnohé zvieratá po dlhých obdobiach evolúcie dokonale prispôsobené svojmu prostrediu a svojej pozícii v ňom. Tvar väčšiny rýb súvisí najmä s potrebou pohybovať sa pod vodnou hladinou s čo najmenším odporom a ušetriť tak čo najviac energie. To vedie k podlhovastému, smerom dozadu postupne sa zužujúcemu tvaru, ktorý zabraňuje zbytočnému vzniku vírov. Hlava rýb je zasa zväčša špicatá, aby telo vodou ľahko prenikalo. Ponorky by zdanlivo mali sledovať podobný cieľ, pohybovať sa vo vode s minimálnym odporom. Ich tvar, najmä v prednej časti, je v porovnaní s rybami oveľa guľatejší a tupší. Výsledkom sú menšie hydrodynamické vlastnosti a väčší odpor. No ukazuje sa, že pre moderné ponorky je dôležitejšie niečo iné.
Menej hluku
Ak niečo o ponorkách viete, možno vám ako prvý napadol zvuk, ktorý vydávajú. Aj s ním súvisí ich oválny tvar. Ponorka potrebuje byť čo najtichšia. Pod vodou nie je vidieť a tak sa jej prítomnosť dá odhaliť iba podľa zvukov, ktoré vydáva. Prvé ponorky, ktoré sa väčšinu času pohybovali ponorené (to boli až tie s jadrovým pohonom), mali oveľa špicatejšie predné časti a ukázalo sa, že sú extrémne hlučné. Zdrojom nechcených zvukov bolo prúdenie vody okolo takto tvarovaného trupu a pri vyšších rýchlostiach dochádzalo k vibrovaniu celej konštrukcie ponorky. Preto sa ponorka dala pod vodou veľmi ľahko odhaliť a jej sonar bol pri takomto rachote úplne nefunkčný.
Sonar je veľký a veľmi citlivý mikrofón. Pomocou neho ponorka zachytáva okolité zvuky a vďaka tomu sa orientuje vo svojom okolí. Môže byť pasívny, určený na tiché načúvanie, alebo aktívny, keď zvuky aj vydáva a analyzuje odrazený signál podobne ako netopier. V prípade ponoriek sa viac využíva pasívny sonar, pretože aktívne vydávanie zvukov ponorku ľahko prezradí.
Viac priestoru či odolnosť
No a s tým sa spája aj ďalší dôvod oblej prednej časti. Sonar je zväčša guľový a potrebuje byť čo najviac vpredu. Keby bola ponorka príliš špicatá, do tohto špicu by sa zmestil len malý sonar a jeho funkčnosť by bola obmedzená. Veľké, účinné sonary si vyžadujú viac-menej guľový tvar prednej časti. V nej sú umiestnené aj ďalšie senzory a útočné systémy, takže úplný predok ponorky je veľmi lukratívnym miestom a jeho špicatosť by z jeho rozsahu zbytočne uberala.
Náklady na prevádzku nie sú jediným kritériom efektivity a ceny ponorky. Moderné plavidlá majú jadrové reaktory so značným výkonom a vhodne tvarovaná konštrukcia dokáže ušetriť peniaze inde. Čím má povrch väčšie zakrivenie, tým je náročnejšie ho vyrobiť a je potrebné väčšie množstvo materiálu. Ten nie je pri takýchto špeciálnych strojoch lacnou záležitosťou, preto menej sofistikovaný tvar môže vyjsť nakoniec lacnejšie.
S tým súvisí aj posledný dôvod. Vonkajší trup ponorky prechádza pri ponáraní a vynáraní častými a veľmi veľkými zmenami tlaku. Miesta, kde je výrazne zakrivený, sú pri takýchto procesoch extrémne namáhané a čím má ponorka oblejší tvar, tým je menšie riziko poškodenia jej štruktúry. V porovnaní s hroziacou stratou niekoľko stomiliónovej ponorky je o trochu nižšia efektivita pohybu ozaj zanedbateľná.
Juraj Tekel
Fakulta matematiky, fyziky a informatiky
Univerzita Komenského v Bratislave
Viac podobných článkov nájdete na stránke vedator.space. Vedátora môžete sledovať aj prostredníctvom bezplatnej mobilnej aplikácie.
