Чому кораблі не тонуть?

Почему корабли не тонут?

Від самого зародження будування кораблів люди докладають масу зусиль, намагаючись створити кораблі, які не тонуть. Перші дерев'яні судна були легше води. Але розвиток науки і знання законів фізики дозволили будувати і сталеві, і навіть залізобетонні судна. Залізобетонні кораблі будувалися в Північній Америці в першій половині XX століття, коли під час двох світових воєн відчувався дефіцит сталі.

Кораблю допомагають не тонути закони фізики

Законом Архимеда

Плавучість судна визначається законом Архімеда: рідина виштовхує тіло з силою, яка дорівнює вазі рідини в об'ємі зануреної в неї частини тіла.
Основна хитрість тут полягає в обсязі – чим більше обсяг корабля, тим більш товстими можна зробити його металеві борти і тим більше додаткового вантажу він може взяти на борт, залишаючись при цьому на плаву. Так виходить тому, що основний внутрішній об'єм корабля заповнений повітрям, який в 825 разів легше води. Саме повітря надає плавучість кораблю.

За цим же принципом можливо занурення і спливання підводних човнів – при зануренні баластні цистерни заповнюються водою, човен втрачає плавучість і занурюється. При спливанні – в них подають повітря під тиском, що витісняє воду. За цим же принципом плаває у ванні металевий таз – всередині нього знаходиться повітря, що займає більшу частину всього обсягу тазика. Якщо ж внутрішній об'єм таза заповнити камінням або металом – він потоне, тому що вага його стане занадто великою.

Інженерні рішення

На плавучість корабля, його здатність чинити опір силам вітру і хвиль діє принцип важеля. Якщо тазик, який спокійно плаває у ванні, запустити в річку – він незабаром набере води і потоне, тому що його буде нахиляти вітер і захльостувати хвилі.

малая остойчивость

З кораблем теж може статися щось подібне, якщо у нього мала остійність. В історії бували випадки, коли сотні пасажирів, які зібралися біля одного борту – викликали крен судна і його затоплення. Багато кораблів гинуло під час штормів через те, що їх перевертав вітер і хвилі.

Остойчивость судна

Остійність судна – це його здатність зберігати стійке положення у воді. Залежить вона від місця, де знаходиться центр ваги судна. Чим він ближче до поверхні – тим простіше перевернути корабель і тим менше остійність.
Саме тому в сучасних кораблів найважчі агрегати – ходові двигуни, генератори, танки з запасами води та палива перебувають у нижній частині. Там же розташовуються вантажні трюми. Моряки знають, що на забункерованому водою і паливом і повністю завантаженому судні – качка відчувається набагато менше, ніж на порожньому.
Для зміщення центру ваги як можна нижче, конструктори спеціально обтяжують кіль з допомогою свинцевих накладок. В спортивних судах обважений кіль взагалі кріпиться під судном окремо на балках і називається виносним.

На остійність сильно впливає і форма борту – найменшою володіють судна з напівкруглим дном, найбільшою – спортивні тримарани, що мають два виносних корпуси-опори з боків. Дійсно, наявність додаткових опор у верхній частині борту допомагає зберігати остійність, заважаючи судну накренятися. Це знали ще в давнину і прикріплювали уздовж верхньої частини борта човна зв'язки сухого очерету. А сучасні туристи з цією метою використовують надувні балони, прив'язуючи їх по бортах байдарок.

Обов'язкові правила мореплавця

Щоб уникнути зсуву центру тяжіння, при завантаженні сучасних кораблів використовуються комп'ютерні програми, які допомагають визначити – куди і скільки вантажу можна помістити, щоб зберегти морехідні якості судна. Відповідальним за правильне розміщення вантажу є старший помічник капітана. Він командує навантаженням і згідно з розрахунками, найважчі вантажі розміщуються в трюмах, а більш легкі – на палубі. Вантаж на кораблі обов'язково «найтовиться», тобто прив'язується. Це потрібно, щоб під час шторму він не перекочувався по трюмам і не змінював центр ваги судна.

Весь корпус корабля розділений на герметичні відсіки. В нормальному стані перегородки між відсіками відкриті. Коли корабель отримує пробоїну – той відсік, де вона розташована, перекривається герметичними перегородками, щоб вода не могла заповнити весь корпус.

Небезпечно під час шторму розгортати корабель «лагом до хвилі», тобто боком. Занадто велика ймовірність, що сильна хвиля переверне корабель. Також небезпечна і хвиля в корму. Тому часто океанські судна під час сильних штормів починають рухатися носом проти хвиль, йдучи з наміченого курсу – це найбільш безпечний для корабля спосіб пережити негоду. І тільки після закінчення шторму вони повертаються на потрібний курс.

Плавучість і остійність судна – це основні його якості, що забезпечують безпеку. Тому правила, які допомагають зберегти їх – обов'язкові до дотримання. А конструкторські рішення, що сприяють їх поліпшенню, завжди беруться до уваги.

page counter knowall