Seit Beginn des Schiffbaus haben die Menschen große Anstrengungen unternommen, um Schiffe zu schaffen, die nicht sinken. Die Entwicklung der Wissenschaft und die Kenntnis der Gesetze der Physik ermöglichten den Bau von Stahl- und sogar Stahlbetonschiffen.
In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden in Nordamerika Stahlbetonschiffe gebaut, als es während der beiden Weltkriege zu einem Stahlmangel kam.
Die Gesetze der Physik helfen dem Schiff, nicht zu sinken
Der Auftrieb des Gefäßes wird durch das Gesetz von Archimedes bestimmt: Die Flüssigkeit drückt den Körper mit einer Kraft, die dem Gewicht der Flüssigkeit im Volumen des darin eingetauchten Körperteils entspricht. Der Haupttrick dabei ist das Volumen - je größer das Volumen des Schiffes ist, desto dicker können die Metallseiten sein und desto mehr zusätzliche Fracht kann es an Bord nehmen, während es über Wasser bleibt. Dies liegt daran, dass das Hauptinnenvolumen des Schiffes mit Luft gefüllt ist, die 825-mal leichter als Wasser ist. Es ist die Luft, die das Schiff schwimmt.
Nach dem gleichen Prinzip können U-Boote eingetaucht und aufgestiegen werden - beim Eintauchen werden die Ballasttanks mit Wasser gefüllt, das Boot verliert Auftrieb und sinkt. Beim Aufstieg werden sie mit unter Druck stehender Luft versorgt, wodurch Wasser verdrängt wird. Nach dem gleichen Prinzip schwimmt ein Metallbecken im Bad - im Inneren befindet sich Luft, die den größten Teil des gesamten Beckens einnimmt. Wenn das Innenvolumen des Beckens mit Steinen oder Metall gefüllt ist, ertrinkt es, weil sein Gewicht zu groß wird.
Technische Lösungen - Schiffsstabilität
Auf den Auftrieb des Schiffes, seine Fähigkeit, den Kräften von Wind und Wellen zu widerstehen, ist das Prinzip der Hebelwirkung. Wenn das Becken, das ruhig im Bad schwimmt, in einen Fluss mündet, zieht es bald Wasser auf und ertrinkt, weil es vom Wind gekippt und von Wellen überschwemmt wird.
Ähnliches kann auch einem Schiff passieren, wenn es wenig stabil ist. Es gab Fälle in der Geschichte, in denen Hunderte von Passagieren, die sich an einer Seite versammelten, das Schiff zum Fersen brachten und überfluteten. Viele Schiffe starben bei Stürmen aufgrund der Tatsache, dass sie von Wind und Wellen umgedreht wurden.
Die Stabilität eines Schiffes ist seine Fähigkeit, eine stabile Position im Wasser zu halten. Dies hängt von dem Ort ab, an dem sich der Schwerpunkt des Schiffes befindet. Je näher es an der Oberfläche ist, desto einfacher ist es, das Schiff umzudrehen und desto weniger Stabilität.
Deshalb haben moderne Schiffe die schwersten Einheiten - Antriebsmotoren, Generatoren, Tanks mit Wasser- und Kraftstoffreserven im unteren Teil. Dort befinden sich auch Laderäume. Seeleute wissen, dass auf einem voll beladenen Schiff das Pitching viel weniger zu spüren ist als auf einem leeren.
Um den Schwerpunkt so niedrig wie möglich zu halten, beschweren die Konstrukteure den Kiel speziell mit Bleikissen. Bei Sportplätzen wird der gewichtete Kiel in der Regel separat unter dem Schiff an den Balken befestigt und als Fernbedienung bezeichnet.
Die Form der Seite wirkt sich auch stark auf die Stabilität aus - Schiffe mit halbkreisförmigem Boden haben die kleinsten, Sporttrimarane mit zwei Außenbordrümpfen auf jeder Seite haben die größten.In der Tat trägt das Vorhandensein zusätzlicher Stützen im oberen Teil der Seite zur Aufrechterhaltung der Stabilität bei und verhindert, dass das Gefäß kippt. Dies war in der Antike bekannt und entlang des oberen Teils der Seite der Bootsbündel aus trockenem Schilf angebracht. Und moderne Touristen verwenden zu diesem Zweck aufblasbare Luftballons, die sie an den Seiten von Kajaks binden.
Obligatorische Regeln des Seefahrers
Um eine Verlagerung des Schwerpunkts beim Laden moderner Schiffe zu vermeiden, werden Computerprogramme verwendet, um zu berechnen, wo und wie viel Fracht platziert werden kann, um die Seetüchtigkeit des Schiffes zu erhalten. Verantwortlich für die korrekte Platzierung der Fracht ist der Senior Assistant Captain. Er befiehlt das Laden und nach Berechnungen werden die schwersten Lasten in die Laderäume gelegt, und die leichteren befinden sich auf dem Deck. Die Fracht auf dem Schiff ist sicher "gefunden", das heißt, sie ist gebunden. Dies ist notwendig, damit es während eines Sturms nicht über die Laderäume rollt und den Schwerpunkt des Schiffes nicht verändert.
Der gesamte Schiffsrumpf ist in luftdichte Abteile unterteilt. Im Normalzustand sind die Trennwände zwischen den Fächern offen. Wenn das Schiff ein Loch erhält, wird das Abteil, in dem es sich befindet, durch hermetische Trennwände blockiert, so dass Wasser nicht den gesamten Rumpf füllen kann.
Während eines Sturms ist es gefährlich, das Schiff "Lag to the Wave", also seitwärts, einzusetzen. Es ist zu wahrscheinlich, dass eine starke Welle das Schiff umdreht. Die Welle im Heck ist ebenfalls gefährlich. Daher beginnen Seeschiffe bei starken Stürmen häufig, ihre Nasen gegen die Wellen zu bewegen und den beabsichtigten Kurs zu verlassen - dies ist der sicherste Weg für das Schiff, das Wetter zu überleben. Und erst nach dem Ende des Sturms kehren sie zum gewünschten Kurs zurück.
Der Auftrieb und die Stabilität des Schiffes sind seine Hauptqualitäten, die die Sicherheit gewährleisten. Daher sind die Regeln, die zu ihrer Erhaltung beitragen, verbindlich. Und Designlösungen, die zu ihrer Verbesserung beitragen, sind immer willkommen.