Από την έναρξη της ναυπηγικής βιομηχανίας, οι άνθρωποι έχουν κάνει πολλές προσπάθειες, προσπαθώντας να δημιουργήσουν πλοία που δεν βυθίζονται. Όμως, η ανάπτυξη της επιστήμης και η γνώση των νόμων της φυσικής κατέστησαν δυνατή την κατασκευή πλοίων από χάλυβα και ακόμη και οπλισμένου σκυροδέματος.
Τα πλοία οπλισμένου σκυροδέματος κατασκευάστηκαν στη Βόρεια Αμερική το πρώτο μισό του 20ού αιώνα, όταν κατά τη διάρκεια των δύο παγκόσμιων πολέμων υπήρχε έλλειψη χάλυβα.
Οι νόμοι της φυσικής βοηθούν το πλοίο να μην βυθιστεί
Η πλευστότητα ενός αγγείου καθορίζεται από τον νόμο του Αρχιμήδη: ένα υγρό ωθεί το σώμα με δύναμη ίση με το βάρος του υγρού στον όγκο του τμήματος του σώματος που βυθίζεται σε αυτό. Το βασικό τέχνασμα εδώ είναι ο όγκος - όσο μεγαλύτερος είναι ο όγκος του πλοίου, τόσο πιο παχιά μπορεί να κατασκευαστεί η μεταλλική πλευρά του και τόσο περισσότερο φορτίο μπορεί να επιβιβασθεί, ενώ παραμένει αιωρούμενο. Αυτό συμβαίνει επειδή ο κύριος εσωτερικός όγκος του πλοίου είναι γεμάτος με αέρα, ο οποίος είναι 825 φορές ελαφρύτερος από το νερό. Είναι ο αέρας που κάνει το πλοίο να επιπλέει.
Με την ίδια αρχή, τα υποβρύχια μπορούν να βυθιστούν και να ανυψωθούν - όταν βυθίζονται, οι δεξαμενές έρματος γεμίζουν με νερό, το σκάφος χάνει πλευστότητα και βυθίζεται. Κατά την ανάβαση - τροφοδοτούνται με αέρα υπό πίεση, μετατοπίζοντας το νερό. Σύμφωνα με την ίδια αρχή, μια μεταλλική λεκάνη επιπλέει στο μπάνιο - στο εσωτερικό του είναι αέρας, ο οποίος καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος ολόκληρης της λεκάνης. Εάν ο εσωτερικός όγκος της λεκάνης είναι γεμάτος με πέτρες ή μέταλλα, θα πνιγεί, επειδή το βάρος του θα γίνει πολύ μεγάλο.
Μηχανικές Λύσεις - Σταθερότητα Πλοίων
Σχετικά με την πλευστότητα του πλοίου, την ικανότητά του να αντιστέκεται στις δυνάμεις του ανέμου και των κυμάτων, η αρχή της μόχλευσης. Εάν η λεκάνη, η οποία κολυμπά ήρεμα στην μπανιέρα, διοχετεύεται σε ποτάμι, σύντομα θα αντλήσει νερό και θα πνιγεί, γιατί θα γέρνει από τον άνεμο και θα κατακλύζεται από κύματα.
Κάτι παρόμοιο μπορεί να συμβεί και σε ένα πλοίο, εάν έχει μικρή σταθερότητα. Υπήρξαν περιπτώσεις στην ιστορία, όταν εκατοντάδες επιβάτες συγκεντρώθηκαν από τη μία πλευρά προκάλεσαν το πλοίο στη φτέρνα και πλημμύρα. Πολλά πλοία πέθαναν κατά τη διάρκεια καταιγίδων λόγω του γεγονότος ότι ανατράπηκαν από άνεμο και κύματα.
Η σταθερότητα ενός πλοίου είναι η ικανότητά του να διατηρεί σταθερή θέση στο νερό. Εξαρτάται από τον τόπο όπου βρίσκεται το κέντρο βάρους του αγγείου. Όσο πιο κοντά είναι στην επιφάνεια, τόσο πιο εύκολο είναι να γυρίσετε το πλοίο και τόσο μικρότερη σταθερότητα.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα σύγχρονα πλοία διαθέτουν τις βαρύτερες μονάδες - κινητήρες πρόωσης, γεννήτριες, δεξαμενές με αποθέματα νερού και καυσίμων στο κάτω μέρος. Εκεί βρίσκονται επίσης οι θέσεις αποθήκευσης φορτίου. Οι ναυτικοί γνωρίζουν ότι σε ένα πλήρως φορτωμένο σκάφος - το γήπεδο είναι πολύ λιγότερο από ένα άδειο.
Για να αντισταθμίσουν το κέντρο βάρους όσο το δυνατόν χαμηλότερα, οι σχεδιαστές ζυγίζουν συγκεκριμένα την καρίνα με επιθέματα μολύβδου. Στα αθλητικά γήπεδα, η σταθμισμένη καρίνα συνδέεται γενικά χωριστά κάτω από το πλοίο στις δοκούς και ονομάζεται απομακρυσμένη.
Το σχήμα της πλευράς επηρεάζει επίσης πολύ τη σταθερότητα - τα σκάφη με ημικυκλικό πυθμένα έχουν το μικρότερο, τα αθλητικά trimarans με δύο εξωτερικές γάστρες σε κάθε πλευρά έχουν το μεγαλύτερο.Πράγματι, η παρουσία επιπρόσθετων στηριγμάτων στο άνω μέρος της πλευράς βοηθά στη διατήρηση της σταθερότητας, αποτρέποντας την κλίση του αγγείου. Αυτό ήταν γνωστό στην αρχαιότητα και συνδέθηκε κατά μήκος του άνω μέρους της πλευράς των δεμάτων των ξηρών καλάμων. Και οι σύγχρονοι τουρίστες χρησιμοποιούν γι 'αυτό το σκοπό φουσκωτά μπαλόνια, δένοντάς τα στις πλευρές των καγιάκ.
Υποχρεωτικοί κανόνες του ναυτικού
Για να αποφευχθεί η μετατόπιση του κέντρου βάρους, κατά τη φόρτωση σύγχρονων πλοίων, χρησιμοποιούνται προγράμματα ηλεκτρονικών υπολογιστών για να υπολογίσουν πού και πόσα φορτία μπορούν να τοποθετηθούν για να διατηρηθεί η αξιοπλοΐα του πλοίου. Υπεύθυνος για τη σωστή τοποθέτηση του φορτίου είναι ο ανώτερος βοηθός καπετάνιου. Διευθύνει τη φόρτωση και, σύμφωνα με τους υπολογισμούς, τα βαρύτερα φορτία τοποθετούνται στις βάσεις και τα ελαφρύτερα βρίσκονται στο κατάστρωμα. Το φορτίο στο πλοίο είναι σίγουρα «βρεθεί», δηλαδή είναι δεμένο. Αυτό είναι απαραίτητο, ώστε κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας να μην κυλήσει πάνω από τα στηρίγματα και να μην αλλάξει το κέντρο βάρους του σκάφους.
Όλο το κύτος του πλοίου χωρίζεται σε αεροστεγείς θαλάμους. Σε κανονική κατάσταση, τα διαμερίσματα μεταξύ των διαμερισμάτων είναι ανοιχτά. Όταν το πλοίο δέχεται μια τρύπα, το διαμέρισμα όπου βρίσκεται εμποδίζεται από ερμητικά χωρίσματα, έτσι ώστε το νερό να μην μπορεί να γεμίσει ολόκληρο το κύτος.
Είναι επικίνδυνο κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας να αναπτυχθεί το πλοίο "lag to the wave", δηλαδή πλαγίως. Είναι πολύ πιθανό ένα ισχυρό κύμα να αναποδογυρίσει το πλοίο. Το κύμα στην πρύμνη είναι επίσης επικίνδυνο. Επομένως, συχνά τα ωκεάνια σκάφη κατά τη διάρκεια ισχυρών καταιγίδων αρχίζουν να κινούν τις μύτες τους στα κύματα, αφήνοντας την προβλεπόμενη πορεία - αυτός είναι ο ασφαλέστερος τρόπος για να επιβιώσει το πλοίο από τον καιρό. Και μόνο μετά το τέλος της καταιγίδας επιστρέφουν στην επιθυμητή πορεία.
Η πλευστότητα και η σταθερότητα του σκάφους είναι τα κύρια χαρακτηριστικά του που διασφαλίζουν την ασφάλεια. Επομένως, οι κανόνες που βοηθούν στη διατήρησή τους είναι υποχρεωτικοί. Και οι σχεδιαστικές λύσεις που συμβάλλουν στη βελτίωσή τους είναι πάντα ευπρόσδεκτες.