شگفت انگیز است که کشتی های کروز عظیم فوراً در کف اقیانوس غرق نمی شوند. با وجود همه چیز، از پیست های اسکیت روی یخ و استخرهای شنا گرفته تا زمین های بسکتبال، اسپا، مراکز خرید کوچک و سالن های سینما، چگونه این کشتی های غول پیکر شناور می مانند؟ آنها این کار را از طریق ترکیبی از شناوری، جابجایی آب، مواد و طراحی انجام می دهند.
کشتی های کروز چگونه شناور می مانند
کشتی ها به گونه ای طراحی شده اند که مقداری آب را معادل جرم خود جابجا کنند. در همان زمان، فشار اقیانوس به بدنه کشتی فشار می آورد و با نیروی رو به پایین جرم کشتی مقابله می کند.نیروی رو به پایین کشتی همراه با نیروی رو به بالا اقیانوس با هم کار می کنند تا کشتی را شناور یا شناور نگه دارند.
این ایده اساسی اغلب به عنوان اصل ارشمیدس شناخته می شود. بر اساس این اصل، زمانی یک آیتم شناور می شود که وزن آب جابجا شده با وزن جسم برابر باشد. سیال اطراف با نیرویی برابر با مقدار جابجا شده به عقب رانده می شود. وقتی این دو برابر باشند، جسم شناور می شود.
در اینجا یک راه دیگر برای نگاه کردن به آن وجود دارد. وقتی یک کشتی تفریحی در آب می نشیند، با جابجایی آب به بیرون و پایین، برای خودش جا باز می کند. آب با فشار دادن به سمت بالا و در حالی که تلاش می کند فضایی را که کشتی کروز اشغال کرده است، پس بگیرد، پاسخ می دهد. تعادل این نیروهای متضاد چیزی است که کشتی را شناور می کند.
عوامل اضافی پشتیبانی کننده شناوری
علاوه بر شناوری و جابجایی، چندین عامل دیگر نیز وجود دارد که به ماندن کشتی های کروز در سطح آب کمک می کند.
مواد و طراحی
برای دستیابی به شناوری، یک کشتی باید از مواد سبک وزن و مستحکم تر از آب، مانند فولاد بسیار مقاوم ساخته شود. علاوه بر این، آن مواد سبک وزن باید در طرحی استفاده شوند که به آنها اجازه دهد قبل از غوطه ور شدن وزن خود را در آب جابجا کنند. بیشتر این طرح در بدنه ای که بدنه یا پوسته کشتی است اجرا می شود که زیر عرشه اصلی قرار دارد و آب را از مسیر خارج می کند و به کشتی اجازه شناور می دهد.
در طول سال‌ها آزمون و خطا، مهندسان دریافتند که بدنه گرد، عریض و عمیق به پراکندگی وزن کشتی در بدنه کشتی کمک می‌کند. بدنه کشتی های کروز بزرگ شبیه حرف "U" است. این طراحی به آب اجازه می دهد تا از کشتی دور شود، نیروی کشش را از بین می برد، سواری نرم را تسهیل می کند و به حفظ کشتی در مسیر کمک می کند.
دبل هال و سایر ویژگی های ایمنی
فقط شناور ماندن و سفر آرام کافی نیست. طراحی بدنه یک کشتی کروز همچنین باید از افراد داخل در برابر موانعی مانند کوه های یخ، صخره ها و میله های شنی محافظت کند که می توانند لایه های بیرونی کشتی را از هم جدا کنند.برای جلوگیری از یک فاجعه بزرگ، کشتی‌سازان معمولاً از فولاد فوق‌استحکام استفاده می‌کنند و کشتی‌های خود را با دو بدنه (یعنی یک بدنه داخل بدن دیگر) به عنوان یک اقدام احتیاطی بیشتر می‌سازند.
کشتی‌های کروز دارای دیوارهایی هستند که می‌توانند در صورت آسیب‌های بزرگ به شناور ماندن آنها کمک کنند. این تقسیم‌کننده‌های ضد آب در سرتاسر داخل کشتی نصب می‌شوند و می‌توانند برای مسدود کردن آب ورودی از بدنه آسیب دیده بسته شوند. محدود کردن جریان آب در نهایت می تواند کشتی را از سیل و غرق شدن حفظ کند.
چگونه کشتی‌های کروز راست می‌مانند
در سال 2016، بزرگترین کشتی تفریحی جهان حدود 210 فوت ارتفاع داشت و حتی میانگین کشتی های کروز هنوز هم ارتفاع چشمگیری دارند. پس چه چیزی آنها را از واژگونی در آب باز می دارد؟ پاسخ، دوباره، در طراحی بدنه است. ابتدا باید تفاوت بین مرکز ثقل کشتی و مرکز شناوری آن را درک کنید.
مرکز جابجایی شناوری کلید است
طبق جعبه ابزار مهندسی، مرکز ثقل کشتی (نقطه کانونی مرکزی فشار گرانش به سمت پایین) قابل تغییر نیست.به همین دلیل، بدنه U شکل یک کشتی کروز طوری طراحی شده است که مرکز شناوری آن (مرکز مرکزی فشار آب به سمت بالا به بدنه) به طور طبیعی با کج شدن کشتی از یک سمت به سمت دیگر تغییر می کند. این تغییر در مرکز شناوری به عقب راندن کشتی به حالت عمودی کمک می کند.
حفظ خط مرکزی
وقتی کشتی به حالت عمودی هل داده می شود، نیروی آن فشار ممکن است به طور طبیعی آن را کمی از خط مرکزی عبور دهد و باعث شود که به سمت دیگر متمایل شود. به این حالت غلت زدن می گویند و این چیزی است که مسافران را دریازده می کند. برای رفع این مشکل، کشتی‌های کروز مجهز به تعدادی ویژگی هستند که چرخش کشتی را محدود می‌کند، از جمله باله‌های تثبیت کننده زیر آب و بالاست فعال یا سیستم‌های ضد پاشنه که به سرعت آب دریا را از مخازن نگهدارنده زیر آب در یک طرف پمپاژ می‌کنند. کشتی به طرف دیگر این هر گونه کج شدن پهلو یا "فهرست" را که ممکن است کشتی ایجاد کند تصحیح می کند.
این ویژگی‌های تثبیت‌کننده آنقدر مؤثر هستند که به ندرت مسافران کروز هر حرکت پهلو به پهلو را احساس می‌کنند، و تقریباً غیرقابل‌مشاهده است که کشتی‌های کروز حتی با وجود بلند بودنشان واژگون شوند.
قایقرانی هموار
تماشای یک کشتی اقیانوس پیما در حال سر خوردن در امتداد دریای آزاد می تواند بسیار هیجان انگیز باشد. در حالی که حرکت کشتی ممکن است بدون زحمت به نظر برسد، مطمئناً چیزهای زیادی در زیر سطح اقیانوس در جریان است که کشتی را صاف و شناور نگه می‌دارد. دفعه بعد که به سفر دریایی رفتید به این فکر کنید.
