Sin dall'inizio della costruzione navale, le persone hanno fatto molti sforzi, cercando di creare navi che non affondano. Ma lo sviluppo della scienza e della conoscenza delle leggi della fisica ha permesso di costruire navi sia in acciaio che in cemento armato.
Le navi in cemento armato furono costruite in Nord America nella prima metà del 20 ° secolo, quando durante le due guerre mondiali vi fu una carenza di acciaio.
Le leggi della fisica aiutano la nave a non affondare
La galleggiabilità di una nave è determinata dalla legge di Archimede: un fluido spinge il corpo con una forza pari al peso del liquido nel volume della parte del corpo immersa in esso. Il trucco principale qui è il volume: maggiore è il volume della nave, più spessi i suoi lati metallici possono essere fatti e più carico aggiuntivo può prendere a bordo, rimanendo a galla. Questo perché il volume interno principale della nave è pieno d'aria, che è 825 volte più leggero dell'acqua. È l'aria che fa galleggiare la nave.
Con lo stesso principio, i sottomarini possono essere immersi e ascesi: quando sono immersi, i serbatoi di zavorra vengono riempiti d'acqua, la barca perde galleggiabilità e affonda. Durante la salita, vengono alimentati con aria sotto pressione, spostando l'acqua. Secondo lo stesso principio, una vasca di metallo galleggia nella vasca - al suo interno c'è l'aria, che occupa gran parte dell'intera vasca. Se il volume interno del bacino è pieno di pietre o metallo, affonderà, perché il suo peso diventerà troppo grande.
Soluzioni di ingegneria - Stabilità della nave
Sulla galleggiabilità della nave, la sua capacità di resistere alle forze del vento e delle onde, il principio di leva. Se il bacino, che nuota tranquillamente nella vasca da bagno, viene lanciato in un fiume, presto assorbirà acqua e affogherà, perché sarà inclinato dal vento e sommerso dalle onde.
Qualcosa di simile può accadere anche a una nave, se ha poca stabilità. Ci sono stati casi nella storia in cui centinaia di passeggeri riuniti su un lato hanno causato lo sbandamento e l'allagamento della nave. Molte navi morirono durante i temporali a causa del fatto che furono rovesciate dal vento e dalle onde.
La stabilità di una nave è la sua capacità di mantenere una posizione stabile in acqua. Dipende dal luogo in cui si trova il baricentro della nave. Più è vicino alla superficie, più è facile capovolgere la nave e meno stabilità.
Ecco perché le navi moderne hanno le unità più pesanti: motori a propulsione, generatori, serbatoi con acqua e riserve di carburante situate nella parte inferiore. Qui si trovano anche stive. I marinai sanno che su una nave a pieno carico - il beccheggio è sentito molto meno che su una nave vuota.
Per compensare il baricentro il più basso possibile, i progettisti appesantiscono specificamente la chiglia con cuscinetti di piombo. Nei campi sportivi, la chiglia ponderata è generalmente fissata separatamente alle travi sotto la nave e viene chiamata remota.
Anche la forma del lato influisce notevolmente sulla stabilità: le navi con un fondo semicircolare hanno i più piccoli trimarani sportivi con due scafi fuoribordo su ciascun lato hanno il massimo.Infatti, la presenza di supporti aggiuntivi nella parte superiore del lato aiuta a mantenere la stabilità, impedendo l'inclinazione della nave. Questo era noto nell'antichità e attaccato lungo la parte superiore del lato dei fasci di canne secche. E i turisti moderni usano palloncini gonfiabili per questo scopo, legandoli lungo i lati dei kayak.
Regole obbligatorie del marittimo
Per evitare di spostare il baricentro, quando si caricano navi moderne, vengono utilizzati programmi per computer per aiutare a calcolare dove e quanto carico può essere posizionato per preservare la navigabilità della nave. Responsabile del corretto posizionamento del carico è il vice capitano assistente. Comanda il caricamento e, secondo i calcoli, i carichi più pesanti vengono collocati nelle stive e quelli più leggeri si trovano sul ponte. Il carico sulla nave è sicuramente "trovato", cioè è legato. Ciò è necessario in modo che durante una tempesta non rotoli sopra le stive e non cambi il baricentro della nave.
L'intero scafo della nave è diviso in compartimenti ermetici. In condizioni normali, le partizioni tra i compartimenti sono aperte. Quando la nave riceve un buco, il compartimento in cui si trova viene bloccato da partizioni ermetiche in modo che l'acqua non possa riempire l'intero scafo.
È pericoloso durante una tempesta dispiegare la nave "lag to the wave", ovvero lateralmente. È troppo probabile che un'onda forte capovolga la nave. Anche l'onda di poppa è pericolosa. Pertanto, spesso le navi oceaniche durante le forti tempeste iniziano a muovere il naso contro le onde, lasciando la rotta prevista: questo è il modo più sicuro per la nave di sopravvivere al tempo. E solo dopo la fine della tempesta tornano alla rotta desiderata.
La galleggiabilità e la stabilità della nave sono le sue principali qualità che garantiscono la sicurezza. Pertanto, le regole che aiutano a preservarle sono obbligatorie. E le soluzioni di design che contribuiscono al loro miglioramento sono sempre ben accette.