RP FLIP - con tàu chổng ngược độc đáo của Hải quân Mỹ với ý tưởng bắt nguồn từ ... cây lau nhà

FLoating Instrument Platform (FLIP) là một con tàu độc nhất vô nhị của Hải quân Mỹ khi có thể tự làm chìm chính nó để chuyển đổi trạng thái từ ngang sang dọc. RP FLIP đi vào hoạt động từ thập niên 60 của thế kỷ trước với chức năng chính là thực hiện nghiên cứu về sóng âm dưới biển. Hải quân Hoa Kỳ đã có ý định phá dỡ FLIP vào năm 2023 nhưng con tàu độc đáo này đã được cứu. Một công ty tại châu Âu đã mua lại FLIP và con tàu sẽ được tân trang với công nghệ tiên tiến để tiếp tục thực hiện các nghiên cứu dưới đại dương.

Trang New Atlas mô tả: "Nếu bạn có cơ hội dong thuyền ngoài khơi bờ tây Hoa Kỳ vào những năm 1960 thì bạn có thể sẽ bắt gặp cảnh tưởng đáng kinh ngạc về một con tàu trông như thể đang chìm như tàu Titanic và sắp biến mất vĩnh viễn dưới làn sóng." Đây là tình huống hoạt động thường thấy của FLIP trong suốt 60 năm hoạt động của nó và nó hoàn toàn ổn!

Một con tàu có thể lật! Ý tưởng bắt nguồn từ ... cây lau nhà:

FLIP ban đầu được phát triển nhằm cung cấp một nền tảng ổn định để đo lường các dao động ở quy mô nhỏ về pha và biên độ của sóng âm dưới biển. Hoạt động nghiên cứu này là một phần của chương trình SUBROC (SUBmarine ROCket) nhằm thử nghiệm một loại tên lửa phóng từ ống phóng ngư lôi của tàu ngầm. Sau khi phóng, động cơ tên lửa đẩy dùng nhiên liệu rắn sẽ kích hoạt và đẩy SUBROC lên khỏi mặt nước. SUBROC lấy độ cao và bay đến đích theo quỹ đạo đạn đạo được định trước. Tại một thời điểm xác định, tên lửa sẽ nhả ra một quả bom chìm mang đầu đạn hạt nhân chiến thuật 25 kiloton. Quả bom chìm này sẽ chìm nhanh chóng và phát nổ gần mục tiêu, ở đây là tàu ngầm địch.

Hải quân Hoa Kỳ đã chế tạo thành công tên lửa UUM-44 SUBROC - một tên lửa dài 6,7 mm, đường kính 53 cm (21" - phóng từ ống phóng ngư lôi 21" tiêu chuẩn), tầm bay của tên lửa đến 55 km, vận tốc cận âm và nó mang bom chìm hạt nhân W55. Tuy nhiên, Hải quân Hoa Kỳ vẫn gặp phải một thách thức đó là là không thể thu thập dữ liệu dưới nước cần thiết để đánh giá hoạt động của tên lửa.

Khía cạnh đơn giản nhất là nghe được âm thanh mà SUBROC tạo ra khi nó được phóng và khi đầu đạn được thả và chìm xuống nước. Thế nhưng để đo được âm thanh một cách chính xác dưới biển, đặc biệt ở độ sâu lớn không đơn giản bởi thủy âm sẽ bị ảnh hưởng bởi biên độ nhiệt độ/độ mặn của đại dương cũng như sự phản xạ từ đáy biển không bằng phẳng hay độ dốc đáy biển.


2 nhà nghiên cứu thuộc dự án SUBROC là Fred N. Spiess và Fred H. Fisher ban đầu sử dụng tàu ngầm USS Baya - một tàu ngầm lớp Balao từng tham chiến trong thế chiến thứ 2 về sau được cải tạo thành tàu ngầm nghiên cứu, để thực hiện các phép đo thủy âm. Tuy nhiên sau vài lần ra khơi, USS Baya đã sớm cho thấy nó không phải là nền tảng phù hợp mặc dù sở hữu cảm biến thuỷ âm cỡ lớn. Đặc biệt là ở độ sâu 90 m, tác động của những con sóng khiến tàu chuyển động lên xuống theo phương ngang ở biên độ đủ lớn khiến các phép đo gần như không thể thực hiện được. Ngoài ra, họ cũng không thu được các thông số tham chiếu bằng quang học hay điện từ trên nguồn âm thanh hay nói cách khác, họ không xác định được âm thanh đến từ đâu.

Ý tưởng về FLIP xuất hiện khi Spiess tìm đến nhà nghiên cứu Allyn Vine tại Viện hải dương học Woods Hole. Vine trong một lần tình cờ quan sát một cây lau nhà đang trôi nổi trong làn nước đã phát hiện ra độ ổn định của một vật thể dài, hẹp, nửa nổi nửa chìm trong vùng nước động có thể giúp thực hiện các phép đo thủy âm chính xác hơn ở vùng nước sâu. Vậy là Fisher và Spiess đi đến quyết định chế tạo một nền tảng ổn định với các yêu cầu như:

• Mớn nước tức độ chìm của tàu 90 m để có thể gắn cảm biến thủy âm
• Yên tĩnh về mặt âm thanh (điều này dẫn đến thiết kế thân tàu phải ngập hoàn toàn ở khu vực gần thiết bị thu âm dưới nước nhằm tránh phản xạ âm thanh
• Thân tàu có độ chịu xoắn cao để cảm biến thuỷ âm đặt ở độ sâu 90 m dưới nước có thể được định vị chính xác so với điểm tham chiếu quang học cố định đặt trong phòng thí nghiệm trên mặt nước
• Có một phòng thí nghiệm điện tử trên mặt nước để duy trì liên lạc bằng hình ảnh, vô tuyến và radar với một tàu khác
• Có khả năng neo đậu tại một bến cảng với mớn nước tối thiểu ở 4,5 m.

Fisher và Spiess đã tạo ra các mô hình khác nhau ở tỉ lệ 1/10 để tìm ra cách cho tàu lật. Ý tưởng đơn giản là làm ngập các két dằn bằng cách mở van để nước tràn vào có kiểm soát. Các két này phải chịu được toàn bộ áp suất chênh lệch trong quá trình con tàu lật để tránh tình huống tàu bị chìm xuống quá nhanh khi nước được cho tràn vào két tự do. Bằng cách chia mỗi két thành 2 phần trên và dưới, bổ sung thêm lớp vật liệu dằn vào sống đáy tàu, con tàu sẽ có thể chìm xuống một cách an toàn.

FLIP được đóng trong vòng 6 tháng

Phòng thí nghiệm vật lý biển (MPL) thuộc Viện hải dương học Scripps đã tiến hành thiết kế, thử nghiệm mô hình và giám sát chế tạo FLIP với sự hỗ trợ của công ty kiến trúc hàng hải thương mại The Glosten Associates. FLIP mất 2 năm thiết kế, thử nghiệm và chỉ mất 6 tháng để chế tạo. Vào ngày 22 tháng 6 năm 1962, FLIP được hạ thủy tại xưởng đóng tàu Gunderson Brothers Engineering Corp ở Portland, Oregon. Toàn bộ chi phí ban đầu của dự án chỉ vào khoảng 600 ngàn USD.


Dựa trên các yêu cầu được đưa ra, FLIP là một con tàu dài 108 m, rộng 8 m, giãn nước 700 tấn và nhìn không khác gì một cây măng tây bằng thép khổng lồ màu xám với phần mũi tàu được gắn ở đầu hẹp. Tàu có 4 boong nhưng chúng được dựng đứng 90 độ, trông như 4 bức tường song song và các cầu thang lại được đặt nằm trên boong.

Nhằm đáp ứng yếu tố về độ yên tĩnh, FLIP không có động cơ mà thay vào đó nó được kéo đến địa điểm nghiên cứu bằng một tàu kéo. Khi di chuyển ở phương ngang, FLIP có độ mớn nước chỉ 3,83 m nhưng khi vào vị trí và chuyển đổi trạng thái, mớn nước của tàu lên đến 91 m. Để "biến hình" thành cây lau nhà nổi giữa biển, các két dằn được rút không khí ra ngoài cho phép nước tràn vào với tốc độ được kiểm soát. Chỉ sau vài phút, phần đuôi tàu chìm dưới nước và mũi tàu từ từ nổi lên. Các boong dựng đứng chuyển sang nằm ngang, tạo không gian cho phòng thí nghiệm nổi đúng như thiết kế đặt ra.


Nhiều trang thiết bị trên FLIP được lắp đặt giống như bên trong một căn nhà ngược. Chẳng hạn như 2 bồn rửa mặt được đặt vuông góc với nhau để khi tàu nằm ngang hay nằm dọc thì người trên tàu vẫn có thể sử dụng. Thậm chí 2 động cơ diesel 200 hp để vận hành máy bơm ở các két dằn và phát điện cho FLIP cũng được lắp trên trục xoay để đảm bảm động cơ luôn nằm ngang bất kể con tàu ở tư thế nào.

Với khả năng lật theo góc vuông, phần thân và đuôi tàu vốn đã chìm hoàn toàn và ổn định dưới nước cho phép đặt nhiều cảm biến để tiến hành đo đạt mà không bị ảnh hưởng nhiều bởi vùng biển xung quanh. Ngoài ra con tàu còn có một trục chạy dọc theo thân tàu nơi ánh sáng phân cực chiếu trong trục sẽ cho phép các nhà nghiên cứu đo được chính xác mọi biến dạng của con tàu do tác động của sóng.

RP FLIP tại cảng San Diego năm 1965.

Con tàu có đủ chỗ cho thủy thủ đoàn 5 người và tối đa 11 nhà khoa học. FLIP thường khởi hành từ căn cứ là Phòng thí nghiệm vật lý biển Scripps ở San Diego, California và chủ yếu hoạt động tại vùng biển ngoài khơi San Diego. Đôi khi con tàu được kéo đến Hawaii hoặc bờ đông Hoa Kỳ.

FLIP phục vụ cho chương trình SUBROC nhưng nó cũng được thiết kế để thu thập dữ liệu khí tượng. có thể được trang bị các thiết bị khác nhau để phục vụ cho các nghiên cứu hải dương khác nhau. Chẳng hạn như FLIP từng được dùng để nghiên cứu về những con sóng tạo ra bởi các cơn bão hình thành ở nam Thái Bình Dương hay độ sâu mà cá voi có thể lặn tới.


Lần cuối FLIP ra khơi là vào cuối năm 2017. Con tàu từng được xem xét tân trang nhưng chi phí dự tính lên đến 8 triệu đô. Vì vậy sau đại dịch COVID-19 và nguồn tài trợ bị cắt giảm, Văn phòng nghiên cứu Hải quân đã quyết định tháo dỡ con tàu. Tháng 8 năm 2023, con tàu đã được kéo đến một bãi phế liệu ở Mexico nhưng may mắn trước khi bị "xẻ thịt", FLIP đã được DEEP - một công ty kỹ thuật hàng hải đại dương mua lại.

Vào ngày 23 tháng 10 vừa qua, DEEP đã công bố mua lại FLIP và lên kế hoạch đại tu cũng như hiện đại hóa để phục vụ cho các sứ mạng khám phá đại dương. Tom Hutton - người đứng đầu bộ phận lên kế hoạch và thực thi sứ mạng tại DEEP cho biết ông hy vọng sẽ được thấy con tàu trở lại hoạt động với các công nghệ mới nhất.

Không chỉ được trang bị các công nghệ tiên tiến, FLIP sẽ được cải tạo về không gian sống. DEEP đã thiết kế không gian sống được gọi là Sentinal cho DEEP và nó cho phép các nhà thành viên thủy thủ đoàn sống thoải mái dưới nước ở độ sâu lên đến khoảng 200 m trong tối đa 28 ngày mỗi lần.

Hiện tại FLIP đã được kéo từ Mexico đến một xưởng đóng tàu ở La Ciotat, miền nam nước Pháp. Tại đây hoạt động tân trang con tàu sẽ được thực hiện trong vòng 18 tháng tới.

DEEP; Scripps; New Atlas