لكي تسافر السفن عبر أعالي البحار ، يجب أن تتحمل حمولة ضخمة: وزن السفينة ، جنبًا إلى جنب مع الطاقم والأمتعة والملحقات والركاب. سر عدم غرق السفن هو أنها تفعل ذلك بقليل من المساعدة من مبادئ الكثافة والطفو.
ومن المثير للاهتمام أن السفن السياحية يمكن أن تزن ما بين 65000 و 70000 طن. إنها تزيح كمية معادلة من الماء عندما تدفع لأسفل في المحيط ، والتي في هذه الأثناء تدفع السفينة وتبقيها عائمة. لهذا السبب لا تغرق السفن.
هذا هو السبب الذي يجعل المهندسين ، عند الحديث عن وزن السفينة ، يذكرون الإزاحة وليس الوزن. لتجنب الغرق ، يجب على سفينة الرحلات أن تزيح وزنها في الماء قبل أن تغرق في الماء. من وجهة نظر فنية ، فإن تصميم سفينة سياحية أقل كثافة من الماء تحتها أكثر صعوبة.
فهم سبب عدم غرق السفن الحديدية أسهل مع المثال التالي: أنت بحاجة إلى تخيل الفرق بين إلقاء كرة البولينج في الماء ومحاولة غمر كرة الشاطئ في الماء. لا تستطيع كرة البولينجتزيح كمية كافية من الماء قبل أن تغمر حتى تغوص. كرة الشاطئ تفعل العكس وتبقى واقفة على قدميها
الفيزياء الأولية: لماذا لا تغرق السفينة
يساعد المهندسون السفن على تحقيق الطفو من خلال اختيار مواد قوية وخفيفة الوزن وتوزيع وزن السفينة في جميع أنحاء الهيكل. عادة ما يكون هيكل السفينة أسفل السطح الرئيسي عريضًا جدًا وله خط قاعدي عميق ، أو ما يسمى القاع. عادةً ما تستخدم السفن الكبيرة مثل سفن الشحن والبحر والنقل والرحلات البحرية هياكل الإزاحة أو الهياكل التي تحول المياه إلى الجانب للبقاء طافية. هذه هي الإجابة الكاملة على السؤال لماذا لا تغرق السفن المعدنية.
شكل العلبة هو مفتاح النجاح
يشبه مبيت حركة القاع المستدير مستطيلًا كبيرًا بحواف مستديرة لتبديد المقاومة أو القوة التي تعمل ضد جسم متحرك. تعمل الحواف الدائرية على تقليل قوة الماء ضد الهيكل ، مما يسمح للسفن الثقيلة الكبيرة بالتحرك بسلاسة.
إذا سحبت سفينة سياحية بطريقة ما من الماء ونظرت إليها على بعد بضع مئات الأمتار ، سيبدو الهيكل وكأنه رأس مال ضخم "U" اعتمادًا على حجم العارضة. يمتد العارضة من مقدمة السفينة إلى مؤخرتها وتعمل كعمود فقري للسفينة.
حول عيوب شكل الجسم المشترك
مثل كل ما يحدث في حياتنا ، فإن الحالات السفلية المستديرة لها مزاياها وعيوبها. على عكس القارب ذو الهيكل V ، والذييرفع الأمواج من الماء ، يسمح القاع المستدير للسفينة بالتحرك بسلاسة عبر الماء ، مما يجعل هذه المركبات مستقرة للغاية وصالحة للإبحار. نادرًا ما يعاني ركاب هذه السفن من أي اهتزاز أو حركة جانبية.
تتحرك القوارب ذات الهياكل المستديرة بسلاسة ، لكن مقاومة الماء تجعلها بطيئة للغاية. يمكنهم السباحة بسرعة فقط إذا تمت إضافة محرك عالي القدرة لهم. ومع ذلك ، فإن الحاجة إلى الاستقرار والنعومة تفوق السرعة الإجمالية ، مما يجعل الهياكل السفلية المستديرة مناسبة لسفن الرحلات البحرية.
فيلق المدافع
من الجدير بالذكر أن هيكل السفينة ليس فقط الإجابة على السؤال لماذا لا تغرق السفن: الهيكل ، من بين أمور أخرى ، يؤدي وظيفة الاستقرار والحماية. يمكن للشعاب المرجانية والحواجز الرملية والجبال الجليدية أن تمزق الألياف الزجاجية والمركبات وحتى الفولاذ. لمنع الأضرار الكارثية ، يقوم بناة السفن عادةً ببناء سفن الرحلات البحرية باستخدام الفولاذ شديد التحمل وإدخال هياكل مزدوجة كإجراء احترازي إضافي. تصميم الغلاف المزدوج عبارة عن غلاف داخل غلاف ، مثل إطار به أنبوب داخلي.
لسوء الحظ ، لا يمكن تجنب الحوادث. من أجل منع السفن من الانهيار إذا اخترق شيء ما خطي الدفاع الأولين ، يتم تثبيت فواصل رأسية مانعة لتسرب الماء ، تُعرف باسم الحواجز ، في جميع أنحاء الجزء الداخلي من الهيكل.تعمل هذه الفواصل على إبقاء السفن التالفة طافية عن طريق إيقاف المياه الواردة في مقصورات خاصة ، وبالتالي منع السفينة بأكملها من الغرق. وبالتالي ، فإن السر الكامل وراء عدم غرق السفينة حتى عند تلفها يكمن في تصميم الهيكل الأيمن من قبل المهندسين.
