كيف يصنع المهندسون قوارب عائمة عاملة من الخرسانة؟

ما إذا كان يمكن لشيء ما أن يطفو في الماء يبدو واضحًا جدًا للوهلة الأولى. الأشياء الخفيفة تطفو، والأشياء الثقيلة لا تطفو – الخشب والبط والساحرات يطفو، بينما تغرق الصخور والمعادن واليخوت الروسية. نعلم جميعًا أن الأمر ليس بهذه البساطة. بالتأكيد، إذا كانت المادة أقل كثافة من الماء، فسوف تطفو، لكن القوارب مصنوعة من المعدن في أغلب الأحيان في العصر الحديث، وهي تطفو بشكل جيد، حتى وهي محملة بجميع أنواع البضائع. لا توجد خاصية خاصة للمعدن تمكنه من الطفو وهو على شكل القارب. هذا مجرد مبدأ أرخميدس يقوم بعمله.

اتضح أنه يمكنك صنع قوارب من أي شيء إذا كنت مهندسًا جيدًا بما فيه الكفاية. في أوقات الندرة، كان على المهندسين أن يلجأوا إلى بعض المواد الحقيقية غير المتوقعة لجعل الملاحة البحرية ممكنة، وأحد الاختيارات اليائسة الأكثر سخافة هي الخرسانة. إن صنع قوارب عملية من الخرسانة يستخدم نفس المبادئ المستخدمة في صنع قارب من المعدن، ولكنه أكثر صعوبة. هناك سبب لعدم رؤيتك لسفن الرحلات البحرية الخرسانية، ومن غير المستغرب أن لا يوجد أي منها موجود في قائمة أسرع القوارب التي تم تصنيعها على الإطلاق.

تستفيد القوارب من مبدأ أرخميدس للبقاء طافية، وهو ما يعني أن قوانين الطفو هي التي تسمح لجميع القوارب – سواء كانت ناقلات نفط عالقة في مضيق هرمز أو زوارق تطفو بتكاسل على برك صغيرة – بعبور الممرات المائية في العالم دون أن تغرق. ما يقوله مبدأ أرخميدس، في الواقع، هو أن جسمًا موضوعًا في سائل (في هذه الحالة الماء، على الرغم من أن الغازات – بما في ذلك الغلاف الجوي – هي سوائل أيضًا) يتم التأثير عليه بواسطة قوة تصاعدية، تسمى قوة الطفو، فيما يتعلق بحجم الجسم المغمور. يؤدي غمر جسم بهذه الطريقة إلى إزاحة حجم متساو من السائل، وعندما تكون قوة الطفو ووزن الجسم في حالة توازن، يطفو الجسم.

هذا يعني أنه إذا كان بإمكانك صنع قارب بحجم كبير بما فيه الكفاية ووزن منخفض بما فيه الكفاية، فيمكنك صنع هذا القارب من أي شيء تقريبًا. وهذا بالضبط ما سعى المهندسون في الولايات المتحدة إلى فعله عندما حدث نقص في الفولاذ في الحربين العالميتين الأولى والثانية. قاد إن كيه فوجنر أول دراسة في البلاد للسفن الخرسانية، وبعد أن تقرر أن السفن الخرسانية المعززة بعوارض فولاذية يمكن أن تطفو بالفعل، أمر الرئيس وودرو ويلسون ببناء عشرين من هذه السفن. لم تكن أي من السفن قد اكتملت بحلول الوقت الذي انتهت فيه الحرب العالمية الأولى، ولكن في النهاية، تم الانتهاء من نصف السفن المعتمدة.

في عام 1943، وسط نقص الفولاذ الناجم عن الحرب العالمية الثانية، عادت حكومة الولايات المتحدة إلى فكرة السفن الخرسانية وتمكنت من ضخ واحدة شهريًا تقريبًا. حتى أن اثنين منهم شهدا القتال، حيث انضمت SS David O. Saylor و SS Vitruvius إلى أسطول D-Day. كجزء من غزو نورماندي، لم يتم استخدام هاتين السفينتين لنقل القوات أو سفن الإنزال. بدلاً من ذلك، تم تحميلها بالديناميت ومن المقرر أن يتم إغراقها على شكل حواجز، جنبًا إلى جنب مع العديد من السفن الأخرى لإنشاء حواجز الأمواج التي جعلت الاقتراب أسهل على سفن الإنزال المشاة.

تم استخدام بقية السفن الخرسانية التي صنعتها حكومة الولايات المتحدة خلال الحرب العالمية الثانية بشكل أساسي كوسيلة للنقل، ولم تصمد لفترة طويلة بعد انتهاء الحرب. غرقت تسعة منها قبالة سواحل فرجينيا في عام 1948 لإنشاء حواجز أمواج للعبّارة، ولا تزال 10 منها جزءًا من حاجز الأمواج العائم في كندا حتى يومنا هذا. ولم تقم الولايات المتحدة بتشغيل أي سفن خرسانية منذ ذلك الحين، ولا يبدو من المرجح أن تقوم الحكومة بصنع المزيد في أي وقت قريب.

على الرغم من أنها ليست عملية للغاية وبالتأكيد ليست مناسبة تمامًا للملاحة البحرية مثل السفن المعدنية، إلا أن السفن الخرسانية لا تزال موجودة في بعض المنافذ الصغيرة اليوم، ربما فقط لأن مراوغاتها تجعلها مثيرة للاهتمام للتجربة والتعلم منها. تعقد الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين مسابقة زوارق خرسانية كل عام لتحدي الطلاب المهندسين لبناء أفضل زورق خرساني يمكنهم القيام به – ومن ثم التسابق معهم بالطبع. لذا، إذا كنت بحاجة إلى ملء القوارب الخرسانية، فأنت تعرف أين تبحث.