piątek, 27 września 2013

Dlaczego statek pływa?

Patrząc na olbrzymie kontenerowce czy wojskowe lotniskowce trudno uwierzyć, jak takie giganty potrafią utrzymać się na wodzie. Wiemy jednak, że nie tylko drewniane łódki czy lekkie kajaki są w stanie pływać. Jak to możliwe?
 

Gdy przedmiot znajduje się na wodzie, wypycha on ciecz, w której się znajduje wytwarzając podtrzymującą go siłę wyporu. Jest ona skierowana przeciwnie do siły ciążenia, czyli w górę. Jej wartość jest równa ciężarowi płynu wypartego przez dane ciało. Jeśli siła wyporu zrównoważy ciężar przedmiotu, może on utrzymać się na wodzie. Ta sama siła odpowiedzialna jest za unoszenie się balonów czy sterowców w powietrzu.

Istotne znaczenie ma tu także całkowita gęstość pływającego przedmiotu. Całkowita gęstość to całkowita masa podzielona przez całkowitą objętość dajmy na to statku. Gdy będzie mniejsza od gęstości wody, statek utrzyma się na wodzie. Ważny jest kształt pływającego przedmiotu. Nie bez powodu łodzie i statki są wydrążone – ich duża część zanurza się pod wodą. Dzięki temu zapewniają odpowiednią siłę wyporu i pływają. Wracając do kwestii gęstości – nie każdy rodzaj cechuje się identyczną gęstością. Słona i zimna woda na przykład mają większą gęstość niż woda słodka czy ciepła. Na bocznej części burty statków rysowane są odpowiednie linie mające ułatwić prawidłowe załadowanie statku, tak aby wiadomo było, jak zachowa się statek po wypłynięciu z portu o słodkiej wodzie na słone morze. Znaki te nazywane są Znakiem Plimsolla lub znakiem wolnej burty i umożliwiają bezpieczniejszą żeglugę dzięki uwzględnieniu zmieniających się okoliczności rejsu.
 

Znak wolnej burty

Gdy już statek znajdzie się na wodzie i zostanie prawidłowo załadowany musi jeszcze zacząć się poruszać. Służą do tego śruby okrętowe, które wprawiając wodę w ruch, wytwarzają silne podciśnienie. Śruby dużych statków są szerokie i zakrzywione. Dzięki swoim rozmiarom nie potrzebują wcale poruszać się szybko, aby nadać statkowi odpowiednią prędkość. Wprawiają w ruch na tyle dużą ilość wody, że wystarczy to do rejsu. Gdy działają, przesuwają wodę w tył statku, ta zaś odpycha łopatki śruby w przeciwnym kierunku. Razem z wytworzonym podciśnieniem tworzy efektywny system napędowy. 

Śruba okrętowa

Rozpędzonym statkiem trzeba kierować. Służy do tego ster, który ukierunkowuje wyrzucaną przez śrubę wodę. Wraz z tymi odchyleniami swój kierunek zmienia też sam statek. Dodatkową pomocą przy manewrowaniem statkiem, szczególnie przy małych prędkościach (na przykład przy cumowaniu) są silniki dziobowe. Są one umieszczane w przedniej części podstawy kadłuba statku. W zależności od tego, którego silnika się użyje, można odpowiednio ukierunkować dziób statku.

Na statkach montowane są także stabilizatory. Jest to rodzaj stateczników umieszczanych z boku kadłuba (tzw. stabilizatory czynne). Znacznie zmniejszają one kołysanie, gdy statek napotyka na wysokie fale. Kierują one strumień wody w górę lub w dół, często automatycznie reagując na sytuację na morzu. Często do ich działania używany jest żyroskop. Istnieją również tak zwane stabilizatory bierne, które wykorzystują przelewanie się wody pomiędzy częściami statku. Stosowane są jednak znacznie rzadziej.

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz