عادةً ما يتم ربط عوامات أعماق المحيطات باستخدام نظام إرساء طويل مصنوع من مراسي ثقيلة وخيوط قوية وأجهزة تعويم تحت الماء. يجب أن يتحمل النظام الأمواج وتيارات المحيطات والعواصف وسنوات من الحركة المستمرة في واحدة من أقسى البيئات على الأرض.
للوهلة الأولى، قد تبدو عوامة أعماق المحيط بسيطة. ترى جسمًا عائمًا على الماء وتفترض أنه مربوط بحبل فقط. في الواقع، الهندسة الكامنة وراءها أكثر تعقيداً بكثير.
تصل بعض المراسي في أعماق المحيطات إلى عدة أميال تحت السطح. ويجب عليها أن تثبت الأجهزة العلمية في مواقعها بينما يدفعها المحيط ويجذبها باستمرار.
لماذا تحتاج عوامات أعماق المحيطات العميقة إلى أنظمة إرساء خاصة
المحيط المفتوح دائم الحركة.
الأمواج تضرب الأمواج عوامة ليلاً ونهاراً. تسحب التيارات النظام جانباً. تخلق العواصف أحمال صدمات ضخمة. تتلف المياه المالحة المواد ببطء مع مرور الوقت.
الحبل العادي المربوط بجسم ثقيل لن يدوم طويلاً.
يصمم المهندسون أنظمة الإرساء لموازنة عدة قوى في آن واحد:
- الوزن الهابط من المراسي
- السحب لأعلى من أجهزة التعويم
- قوة جانبية من التيارات
- حركة متكررة من الأمواج
الهدف من ذلك هو الحفاظ على استقرار العوامة دون ترك حبل الإرساء مرتخيًا أو ينجرف بعيدًا جدًا.
كيفية تثبيت العوامة في قاع المحيط
لا يتم ربط معظم عوامات أعماق المحيطات مباشرةً بقاع البحر مثل العمود المغروز في الأرض.
وبدلاً من ذلك، يتم تثبيتها في مكانها بواسطة مثبتات ثقيلة للغاية.
يمكن أن تتضمن هذه المراسي ما يلي:
- كتل فولاذية
- الهياكل الخرسانية
- أوزان معدنية كبيرة
- حتى عجلات القطار القديمة
تستخدم عجلات القطارات القديمة في بعض الأحيان لأنها ثقيلة للغاية ومتينة ومتوفرة على نطاق واسع. ويخلق وزنها ما يسميه المهندسون الطفو السلبي، مما يساعد على سحب نظام الإرساء إلى أسفل.
في المياه العميقة جداً، قد تقع المرساة على عمق آلاف الأقدام تحت سطح الماء.
لماذا تُستخدم الكرات الزجاجية تحت الماء
أحد أهم أجزاء نظام الإرساء في أعماق المحيطات هو قسم التعويم.
غالباً ما يستخدم المهندسون كرات زجاجية مجوفة محمية داخل أغلفة بلاستيكية صلبة. تخلق هذه العوامات طفو إيجابي، مما يعني أنها تسحب لأعلى في الماء.
تساعد هذه القوة الصاعدة على إبقاء حبل الإرساء مشدوداً.
بدون التعويم، يمكن أن يتدلى الخط كثيرًا أو يتحرك في التيارات القوية. يمكن أن يتسبب الخط المرتخي في انجراف الأدوات بعيداً عن العمق المستهدف.
تساعد الكرات الزجاجية أيضاً في دعم المعدات العلمية الموضوعة تحت الماء. يجب أن تبقى بعض أجهزة الاستشعار على أعماق محددة للغاية لجمع بيانات دقيقة.
هذا التوازن بين المراسي الثقيلة بالأسفل والطفو بالأعلى هو ما يحافظ على استقرار النظام بأكمله.
ما هي المواد المستخدمة لخطوط الإرساء؟
يعتبر خط الإرساء نفسه أحد أهم أجزاء النظام.
يتم استخدام مواد مختلفة حسب عمق المياه والتكلفة والقوة وظروف المحيط.
الأسلاك الفولاذية
حبل الأسلاك الفولاذية قوي جداً ويتحمل الأحمال الثقيلة بشكل جيد. ويُستخدم عادةً في أنظمة المياه العميقة.
ومع ذلك، يمكن أن يتآكل الفولاذ في مياه البحر بمرور الوقت.
حبل نايلون
النايلون مرن ويتمدد تحت الحمل. يساعد هذا التمدد على امتصاص الصدمات الناتجة عن الأمواج والحركة المفاجئة.
حبل البولي بروبلين
البولي بروبلين خفيف الوزن وغير مكلف نسبياً. بعض الإصدارات يمكن أن تطفو في الماء.
حبل كيفلر
Kevlar قوي للغاية وقليل التمدد للغاية. ويعمل بشكل جيد تحت الشد الشديد.
ولكن هناك مشكلة رئيسية واحدة: التكلفة.
قد يتطلب الإرساء في أعماق المحيطات ميلين أو حتى ثلاثة أميال من الخيوط. ويمكن أن يصبح استخدام الكيفلار للنظام بأكمله مكلفاً للغاية، لذلك يختار العديد من المشغلين مواد أكثر تكلفة بدلاً من ذلك.
لماذا تتعطل خطوط الإرساء في بعض الأحيان
حتى أنظمة الإرساء المصممة بشكل جيد يمكن أن تفشل.
في المحيط، تواجه المعدات ضغطًا لا يتوقف كل يوم. وبمرور الوقت، يمكن أن تضعف خطوط الإرساء وتتفكك في النهاية.
تشمل الأسباب الشائعة ما يلي:
- التآكل
- التآكل
- الإرهاق المادي
- تحميل العاصفة
- التمدد المستمر
كما يمكن للتيارات القوية أن تضع قوى جانبية ضخمة على النظام.
عندما ينفصل خط الإرساء، قد تنجرف العوامة بعيداً وقد تضيع معدات علمية قيّمة.
ولهذا السبب، يقوم المهندسون بفحص واختبار أنظمة الإرساء بعناية قبل النشر.
ظروف المحيطات الحقيقية تجعل كل شيء أصعب
غالباً ما تكون ظروف المحيط أصعب من المتوقع.
تلتصق الكائنات البحرية بالحبال والأدوات. وتسمى هذه العملية الحشف الحيوي. وبمرور الوقت، يغير الوزن المضاف من سلوك المرساة في الماء.
كما يمكن أن تغير التيارات اتجاهها وسرعتها على مدار العام.
يعد نشر عوامة في أعماق المحيطات عملية كبيرة قد تنطوي على سفن كبيرة ورافعات ورافعات وأطقم بحرية مدربة.
الصيانة مكلفة أيضاً. وقد يستغرق استرداد المرساة التالفة من المياه العميقة أياماً أو حتى أسابيع.
الخاتمة
تبقى عوامات أعماق المحيطات في مكانها بسبب نظام إرساء متوازن بعناية. تسحب المراسي الثقيلة إلى أسفل بينما تسحب أجهزة التعويم تحت الماء إلى أعلى. تربط الحبال القوية كل شيء معاً وتساعد النظام على البقاء لسنوات في ظروف المحيط القاسية.
على الرغم من أن الفكرة تبدو بسيطة، إلا أن الربط في أعماق المحيطات يمثل في الواقع تحدياً هندسياً صعباً. يجب أن يتعامل كل جزء من أجزاء النظام مع الضغط والحركة والمياه المالحة والإجهاد المستمر بعيداً عن الشاطئ.
وهذا هو السبب في أن المراسي الحديثة في المحيطات مصممة بعناية فائقة للوزن والطفو والمتانة على المدى الطويل.
الأسئلة الشائعة
إلى أي عمق يمكن أن تصل مراسي عوامة المحيط؟
تمتد بعض مراسي المحيطات العميقة لعدة أميال تحت سطح البحر. وغالباً ما توضع العوامات العلمية في أجزاء عميقة جداً من المحيط.
لماذا تُستخدم الكرات الزجاجية في أنظمة الإرساء؟
توفر الكرات الزجاجية طفوًا قويًا بينما تقاوم ضغط المياه العميقة. يساعد الغلاف الخارجي البلاستيكي الصلب على حمايتها من التلف.
هل تنكسر خطوط العوامات في أعماق المحيطات؟
نعم. يمكن أن تتعطل حبال الإرساء بسبب العواصف أو التآكل أو التآكل أو التآكل أو الإرهاق على المدى الطويل.
لماذا لا تستخدم السلاسل للرسو بالكامل؟
السلاسل ثقيلة للغاية. وفي المياه العميقة، فإن استخدام السلاسل فقط في المياه العميقة سيجعل نشر النظام صعباً ومكلفاً.
هل مادة الكيفلر هي أفضل مادة لخيوط الإرساء؟
مادة الكيفلر قوية جداً وخفيفة الوزن، لكنها باهظة الثمن أيضاً. وتستخدم العديد من أنظمة أعماق المحيطات مواد أرخص ثمناً لأن الخطوط يمكن أن يبلغ طولها عدة أميال.
كم من الوقت يمكن أن تبقى عوامة أعماق المحيطات منتشرة؟
تبقى بعض أنظمة العوامات في المحيط لأشهر أو حتى سنوات قبل الحاجة إلى الصيانة أو الاستبدال.