Elképesztő, hogy a hatalmas tengerjáró hajók nem süllyednek le azonnal az óceán fenekére. A korcsolyapályáktól és uszodáktól a kosárlabdapályákig, gyógyfürdőkig, mini bevásárlóközpontokig és moziig minden a fedélzeten, hogyan maradhatnak felszínen ezek a gigantikus hajók? Ezt a felhajtóerő, a vízkiszorítás, az anyagok és a design kombinációjával teszik.
Hogyan maradnak felszínen a tengerjáró hajók
A hajókat úgy tervezték, hogy a saját tömegüknek megfelelő mennyiségű vizet kiszorítsanak. Ugyanakkor az óceán nyomása felnyomja a hajótestet, és ellensúlyozza a hajó tömegének lefelé irányuló erejét. A hajó lefelé irányuló ereje és az óceán felfelé ható ereje együtt működik, hogy a hajót a felszínen vagy „úszóban” tartsa.
Ezt az alapötletet gyakran Arkhimédész-elvnek nevezik. Ezen elv szerint egy tárgy akkor úszik, ha a kiszorított víz súlya megegyezik a tárgy súlyával. A környező folyadék a kiszorított mennyiség erejével egyenlő erővel nyomja vissza; ha a kettő egyenlő, az objektum lebeg.
Íme egy másik módja annak, hogy megnézze. Amikor egy tengerjáró hajó a vízben ül, helyet csinál magának azáltal, hogy ki- és lenyomja a vizet. A víz arra reagál, hogy felnyomja és befelé, miközben megpróbálja visszavenni a tengerjáró hajó által elfogl alt helyet. Ezen ellentétes erők egyensúlya az, ami a hajót lebegteti.
További tényezők, amelyek támogatják a felhajtóerőt
A felhajtóerőn és az elmozduláson kívül számos egyéb tényező is hozzájárul ahhoz, hogy a tengerjáró hajók a víz felszínén maradjanak.
Anyagok és design
A felhajtóerő eléréséhez a hajónak könnyű, szilárd anyagokból kell készülnie, amelyek sűrűbbek a víznél, például extra szilárdságú acélból. Ezenkívül ezeket a könnyű anyagokat olyan kialakításban kell használni, amely lehetővé teszi számukra, hogy súlyukat a vízben kiszorítsák, mielőtt elmerülnének. Ennek a kialakításnak a nagy része a hajótestben van megvalósítva, amely a hajó teste vagy héja, amely a fő fedélzet alatt ül, és kiszorítja a vizet az útból, és lehetővé teszi a hajó lebegését.
A több éves próbálkozás és hiba során a mérnökök azt találták, hogy a hajótest lekerekített, széles és mély kialakítása segít eloszlatni a hajó súlyát a hajó testén. A nagy óceánjáró hajótestek "U" betű alakúak. Ez a kialakítás lehetővé teszi a víz elfolyását az edényről, eloszlatja a légellenállást, megkönnyíti a sima futást, és segít a hajót a pályán tartani.
Kettős hajótestek és egyéb biztonsági funkciók
Csak a felszínen maradni és zökkenőmentesen cirkálni nem elég; A tengerjáró hajótest kialakításának meg kell védenie a bent tartózkodókat olyan akadályoktól, mint a jéghegyek, zátonyok és homokpadok, amelyek szétszakíthatják a hajó külső rétegeit. A nagyobb katasztrófa megelőzése érdekében a hajóépítők általában extra szilárdságú acélt használnak, és extra elővigyázatosságból kettős héjú (vagyis az egyik hajótest a másikban) építik a hajóikat.
A tengerjáró hajók válaszfalakkal is rendelkeznek, amelyek segíthetnek a felszínen maradni nagyobb károk esetén. Ezek a vízzáró elválasztók a hajó belsejében vannak felszerelve, és lezárhatók, hogy elzárják a sérült hajótesten keresztül beáramló vizet. A víz beáramlásának korlátozása végül megakadályozhatja, hogy a hajó eláradjon és elsüllyedjen.
Hogyan maradnak függőlegesen a tengerjáró hajók
2016-ban a világ legnagyobb tengerjáró hajója körülbelül 210 láb magas, és még az átlagos tengerjáró hajók is lenyűgöző magasságúak. Tehát mi akadályozza meg őket abban, hogy felboruljanak a vízben? A válasz ismét a hajótest kialakításában rejlik. Először is meg kell értenie a különbséget a hajó súlypontja és felhajtóereje között.
A felhajtóerő középpontjának eltolása kulcsfontosságú
Az Engineering Toolbox szerint a hajó súlypontja (a gravitáció lefelé irányuló nyomásának központi fókuszpontja) nem változtatható meg. Emiatt a tengerjáró hajók U-alakú hajótestét úgy tervezték, hogy a felhajtóerő középpontja (a víz felfelé irányuló lökésének központi fókusza a hajótestnek) természetesen eltolódik, amikor a hajó egyik oldaláról a másikra billen. Ez a változás a felhajtóerő középpontjában segít visszatolni a hajót függőleges helyzetbe.
Középvonal fenntartása
Ha a hajót függőlegesen tolják, a lökés ereje természetesen kissé túllendítheti a középvonalon, és a másik oldalra billentheti. Ezt hívják gurulásnak, és ez az, amitől az utasok tengeri beteggé válnak. A probléma megoldására a tengerjáró hajókat számos olyan funkcióval látták el, amelyek korlátozzák a hajó dőlését, beleértve a víz alatti stabilizáló uszonyokat és az aktív ballaszt- vagy dőlésgátló rendszereket, amelyek gyorsan pumpálják a tengervizet a vízvonal alatti tartályokból a hajó egyik oldalán. hajó a másik oldalra. Ez kijavítja a hajó esetleges oldalirányú dőlését vagy „listáját”.
Ezek a stabilizáló funkciók olyan hatékonyak, hogy a tengerjáró utasai ritkán éreznek oldalirányú mozgást, és szinte hallatlan, hogy a tengerjáró hajók felboruljanak, pedig olyan magasak.
Smooth Sailing
Egy hatalmas óceánjárót nézni, amint a nyílt tengeren siklik, nagyon izgalmas lehet. Bár a hajó mozgása könnyednek tűnik, minden bizonnyal sok minden történik az óceán felszíne alatt, ami a hajót függőlegesen és a felszínen tartja. Gondoljon erre, amikor legközelebb körutazásra indul.
