Удивительно, что огромные круизные лайнеры не погружаются мгновенно на дно океана. Как эти гигантские суда остаются на плаву, имея на борту все - от ледовых катков и бассейнов до баскетбольных площадок, спа-центров, мини-торговых центров и кинотеатров? Они делают это за счет сочетания плавучести, вытеснения воды, материалов и дизайна.
Как круизные лайнеры остаются на плаву
Корабли спроектированы так, чтобы вытеснять количество воды, эквивалентное их собственной массе. В то же время давление океана давит на корпус корабля и противодействует направленной вниз силе массы судна. Нисходящая сила корабля в сочетании с восходящей силой океана работают вместе, чтобы удерживать корабль на плаву или «плавучесть».
Эту основную идею часто называют принципом Архимеда. Согласно этому принципу, предмет плавает, когда вес вытесненной воды равен весу предмета. Окружающая жидкость отталкивает назад с силой, равной вытесненной жидкости; когда они равны, объект плавает.
Вот еще один взгляд на это. Когда круизный лайнер сидит в воде, он освобождает себе место, вытесняя воду наружу и вниз. Вода в ответ поднимается вверх и пытается вернуть себе место, которое занимает круизный лайнер. Баланс этих противодействующих сил - вот что заставляет корабль плавать.
Дополнительные факторы, поддерживающие плавучесть
Помимо плавучести и водоизмещения, есть еще несколько факторов, которые помогают круизным судам оставаться на поверхности воды.
Материалы и дизайн
Чтобы обеспечить плавучесть, корабль должен быть изготовлен из легких и прочных материалов, плотнее воды, например из сверхпрочной стали. Кроме того, эти легкие материалы необходимо использовать в конструкции, которая позволит им вытеснять свой вес в воде перед погружением. Большая часть этой конструкции реализована в корпусе, который представляет собой корпус или оболочку корабля, который находится под главной палубой, отталкивает воду и позволяет судну плавать.
За годы проб и ошибок инженеры пришли к выводу, что округлый, широкий и глубокий корпус помогает распределить вес корабля по корпусу корабля. Корпуса больших круизных лайнеров имеют форму буквы «U». Такая конструкция позволяет воде стекать с судна, рассеивает сопротивление, обеспечивает плавность хода и удерживает судно на правильном пути.
Двойной корпус и другие средства безопасности
Просто оставаться на плаву и плавно путешествовать недостаточно; Конструкция корпуса круизного лайнера также должна защищать находящихся внутри людей от таких препятствий, как айсберги, рифы и песчаные отмели, которые могут разорвать внешние слои корабля. Чтобы предотвратить крупную катастрофу, судостроители обычно используют сверхпрочную сталь и строят свои корабли с двойным корпусом (то есть один корпус внутри другого) в качестве дополнительной меры предосторожности.
Круизные лайнеры также имеют переборки, которые помогут им остаться на плаву в случае серьезного повреждения. Эти водонепроницаемые перегородки устанавливаются внутри корабля и могут быть закрыты, чтобы не допустить попадания воды через поврежденный корпус. Ограничение притока воды может в конечном итоге уберечь корабль от затопления и затопления.
Как круизные лайнеры остаются в вертикальном положении
По состоянию на 2016 год самый большой круизный лайнер в мире имеет высоту около 210 футов, и даже средние круизные лайнеры по-прежнему имеют впечатляющую высоту. Так что же удерживает их от опрокидывания в воде? Ответ, опять же, в конструкции корпуса. Во-первых, вы должны понимать разницу между центром тяжести корабля и центром его плавучести.
Смещение центра плавучести имеет ключевое значение
Согласно Engineering Toolbox, центр тяжести корабля (центральная точка фокусировки гравитационного толчка вниз) не может быть изменен. По этой причине U-образный корпус круизного лайнера спроектирован таким образом, что его центр плавучести (центральная точка давления воды вверх на корпус) естественным образом смещается при наклоне корабля с одной стороны на другую. Это изменение центра плавучести помогает вернуть корабль в вертикальное положение.
Поддержание центральной линии
Когда корабль толкают вертикально, сила этого толчка естественным образом может немного отклонить его за центральную линию и заставить его наклониться в другую сторону. Это называется качкой, и именно из-за этого у пассажиров бывает морская болезнь. Чтобы решить эту проблему, круизные лайнеры оснащены рядом функций, ограничивающих крен судна, в том числе стабилизирующими плавниками под водой и активными балластными системами или системами предотвращения крена, которые быстро откачивают морскую воду из резервуаров, находящихся ниже ватерлинии на одном борту судна. отправить на другой берег. Это исправляет любой боковой крен или «крен», который может развить корабль.
Эти стабилизирующие функции настолько эффективны, что пассажиры круизных судов редко ощущают какое-либо движение из стороны в сторону, а круизные лайнеры практически неслыханно переворачиваются, даже если они такие высокие.
Плавное плавание
Наблюдать за тем, как огромный океанский лайнер скользит по открытому морю, может быть весьма захватывающе. Хотя движение корабля может показаться легким, под поверхностью океана определенно происходит много всего, что удерживает судно в вертикальном положении и на плаву. Подумайте об этом в следующий раз, когда отправитесь в круиз.
