برای اینکه کشتی ها در دریاهای آزاد سفر کنند، باید بار عظیمی را تحمل کنند: وزن کشتی، همراه با خدمه، چمدان، لوازم جانبی و مسافران. راز غرق نشدن کشتی‌ها این است که با کمک کمی از اصول چگالی و شناوری این کار را انجام می‌دهند.
جالب توجه است که کشتی های کروز می توانند بین 65000 تا 70000 تن وزن داشته باشند. آنها با فشار دادن به اقیانوس، مقداری معادل آب را جابجا می کنند، که در این بین کشتی را هل داده و شناور نگه می دارد. به همین دلیل است که کشتی ها غرق نمی شوند.
به همین دلیل است که مهندسان وقتی در مورد وزن کشتی صحبت می کنند، به جابجایی اشاره می کنند نه وزن. برای جلوگیری از غرق شدن، کشتی کروز باید وزن خود را قبل از غرق شدن در آب در آب جابجا کند. از نقطه نظر فنی، طراحی یک کشتی تفریحی که چگالی کمتری نسبت به آب زیرین داشته باشد دشوارتر است.
فهمیدن اینکه چرا کشتی های آهنی غرق نمی شوند با مثال زیر آسان تر است: باید تفاوت بین انداختن توپ بولینگ در آب و تلاش برای غوطه ور کردن یک توپ ساحلی در آب را تصور کنید. توپ بولینگ نمی تواندقبل از غوطه ور شدن آب کافی را جابجا کنید تا غرق شود. توپ ساحل برعکس عمل می کند و شناور می ماند.
فیزیک ابتدایی: چرا کشتی غرق نمی شود
مهندسان با انتخاب مواد سبک وزن و مستحکم و پراکندگی وزن کشتی در سراسر بدنه به کشتی ها کمک می کنند تا به شناوری دست یابند. بدنه کشتی در زیر عرشه اصلی معمولاً بسیار گسترده است و دارای یک خط پایه عمیق یا به اصطلاح کف است. کشتی‌های بزرگ مانند کشتی‌های باری، دریایی، حمل‌ونقل و کشتی‌های کروز معمولاً از بدنه‌های جابه‌جایی یا بدنه‌هایی استفاده می‌کنند که آب را به سمت کناری هدایت می‌کنند تا شناور بمانند. این پاسخ کامل به این سوال است که چرا کشتی‌های فلزی غرق نمی‌شوند.
شکل قاب کلید موفقیت است
محفظه حرکتی ته گرد شبیه یک مستطیل بزرگ با لبه های گرد است تا مقاومت یا نیروی وارد بر جسم متحرک را از بین ببرد. لبه‌های گرد نیروی آب در برابر بدنه را به حداقل می‌رساند و به کشتی‌های سنگین بزرگ اجازه می‌دهد به آرامی حرکت کنند.
اگر یک کشتی تفریحی را به نحوی از آب بیرون بیاورید و در فاصله چند صد متری به آن نگاه کنید، بسته به اندازه کیل، بدنه آن شبیه یک بزرگ بزرگ "U" به نظر می رسد. کیل از کمان به سمت عقب حرکت می کند و به عنوان ستون فقرات کشتی عمل می کند.
درباره کاستی های فرم معمول بدن
مثل هر اتفاقی که در زندگی ما می افتد، قاب های ته گرد هم مزایا و معایب خود را دارند. بر خلاف قایق با بدنه V کهامواج را از آب بلند می کند، کف گرد به کشتی اجازه می دهد تا به آرامی در آب حرکت کند و چنین وسایل نقلیه ای را بسیار پایدار و قابل دریا می کند. مسافران این کشتی‌ها به ندرت هر گونه حرکت به سمت و سویی را تجربه می‌کنند.
قایق های با بدنه گرد به آرامی حرکت می کنند، اما مقاومت در برابر آب باعث کندی بسیار آنها می شود. آنها تنها در صورتی می توانند سریع شنا کنند که یک موتور پرقدرت به آنها اضافه شود. با این حال، نیاز به ثبات و نرمی بیشتر از سرعت کلی است و بدنه‌های ته گرد را برای کشتی‌های کروز مناسب می‌سازد.
سپاه مدافع
شایان ذکر است که بدنه کشتی تنها پاسخی به این سوال نیست که چرا کشتی ها غرق نمی شوند: بدنه، از جمله، عملکرد تثبیت کننده و محافظتی را انجام می دهد. صخره ها، میله های شنی و کوه های یخ می توانند فایبرگلاس، کامپوزیت ها و حتی فولاد را از هم جدا کنند. برای جلوگیری از آسیب های فاجعه بار، کشتی سازان معمولاً کشتی های کروز را با استفاده از فولاد سنگین می سازند و به عنوان یک اقدام احتیاطی اضافی بدنه های دوبل را وارد می کنند. طرح دو پوسته یک پوسته در داخل یک پوسته است، مانند یک لاستیک با یک لوله داخلی.
متاسفانه نمی توان از تصادفات جلوگیری کرد. به منظور جلوگیری از سقوط کشتی ها در صورت نفوذ چیزی به دو خط دفاعی اول، تقسیم کننده های عمودی ضد آب، که به عنوان دیواره ها شناخته می شوند، در سراسر داخل بدنه نصب می شوند.این جداکننده ها با متوقف کردن آب ورودی در محفظه های مخصوص، کشتی های آسیب دیده را شناور نگه می دارند و در نتیجه از غرق شدن کل کشتی جلوگیری می کنند. بنابراین، کل راز غرق نشدن کشتی حتی در صورت آسیب دیدن در طراحی بدنه مناسب توسط مهندسان نهفته است.
