מאז הקמת בניית הספינות אנשים עשו מאמצים רבים בניסיון ליצור ספינות שלא שוקעות. אולם התפתחות המדע והידע בחוקי הפיזיקה אפשרו לבנות גם ספינות פלדה ואפילו בטון מזוין.
אוניות בטון מזוין הוקמו בצפון אמריקה במחצית הראשונה של המאה העשרים, כאשר במהלך שתי מלחמות העולם היה מחסור בפלדה.
חוקי הפיזיקה עוזרים לספינה לא לשקוע
הציפה של הכלי נקבעת על פי חוק ארכימדס: הנוזל דוחף את הגוף בכוח השווה למשקל הנוזל בנפח חלק הגוף הטבול בו. הטריק העיקרי כאן הוא הנפח - ככל שנפח האונייה גדול יותר, ניתן ליצור את דפנות המתכת שלו עבה יותר ומטען נוסף הוא יכול לקחת על סיפונה, תוך שהוא נשאר על הצף. הסיבה לכך היא שהנפח הפנימי העיקרי של הספינה מלא באוויר, הקל פי 825 מהמים. האוויר הוא זה שהופך את הספינה לנהדרת.
צוללות ניתן לטבול ולעלות על ידי אותו עיקרון - כאשר הוא טובל, מכלי הנטל מתמלאים במים, הסירה מאבדת את הציפה והיא שקועה. בעלייה - הם מסופקים עם אוויר בלחץ, מעקר מים. על פי אותו עיקרון, אגן מתכת צף באמבטיה - בתוכו אוויר, התופס את מרבית האגן כולו. אם הנפח הפנימי של האגן מלא באבנים או מתכת, הוא ישקע, מכיוון שמשקלו יהפוך גדול מדי.
פתרונות הנדסיים - יציבות אוניות
על הציפה של הספינה, יכולתה להתנגד לכוחות הרוח והגלים, עקרון המינוף. אם האגן, השוחה ברוגע באמבטיה, משוגר לנהר, הוא יכיל בקרוב מים ויטבע, כי הוא יוטה על ידי הרוח וייבש על ידי גלים.
משהו דומה יכול לקרות גם לספינה אם אין לה מעט יציבות. היו מקרים בהיסטוריה כאשר מאות נוסעים שהתאספו בצד אחד גרמו לספינה להתגלגל ולהציף. ספינות רבות מתו במהלך סערות בגלל העובדה שהן הוסבו על ידי הרוח והגלים.
היציבות של אוניה היא יכולתה לשמור על מיקום יציב במים. זה תלוי במקום בו ממוקם מרכז הכובד של הכלי. ככל שהוא קרוב יותר לפני השטח, כך קל יותר להפוך את הספינה ופחות יציבות.
לכן הספינות המודרניות כוללות את היחידות הכבדות ביותר - מנועי הנעה, גנרטורים, טנקים עם מים ומאגרי דלק הממוקמים בחלק התחתון. שם נמצאים גם אחזקות מטען. מלחים יודעים שעל כלי שיט מלא - מורגש פיצ'ינג הרבה פחות מאשר על כלי שיט ריק.
כדי לקזז את מרכז הכובד נמוך ככל האפשר, מעצבים המעצבים באופן ספציפי את הקל עם רפידות עופרת. במגרשי ספורט, בדרך כלל המחבר המשוקלל מחובר בנפרד לקורות שמתחת לכלי שמה ונקרא מרוחק.
היציבות מושפעת מאוד גם מצורת הצד - לכלים עם החלק התחתון העיגול יש הקטנים ביותר, הטרימרים הספורטיביים, שיש להם שני תומכי גוף בצדדים, הם הגדולים ביותר.אכן, הימצאותם של תומכים נוספים בחלקו העליון של הצד עוזרת לשמור על יציבות, ומונעת את הטיה של הכלי. זה היה ידוע בעת העתיקה והוצמד לאורך החלק העליון של הצד של סירות צרורות הקנים היבשים. ותיירים מודרניים משתמשים בבלונים מתנפחים למטרה זו, קושרים אותם לצדדי הקיאקים.
כללי חובה של יורד הים
כדי להימנע מהעברת מרכז הכובד, בעת טעינת אוניות מודרניות, תוכנות מחשב משמשות כדי לחשב היכן וכמה ניתן למקם מטען כדי לשמור על כשירות הים של הספינה. האחראי למיקום הנכון של המטען הוא הקפטן העוזר הבכיר. הוא מצווה על העומס, ולפי החישובים, העומסים הכבדים ביותר מונחים במושבות, והקלילים יותר על הסיפון. המטען בספינה "בוודאי נמצא", כלומר הוא קשור. זה הכרחי כדי שבזמן סערה הוא לא יתגלגל על האחיזות ולא ישנה את מרכז הכובד של הכלי.
כל גוף הספינה מחולק לתאים אטומים. במצב תקין, המחיצות בין התאים פתוחות. כאשר הספינה מקבלת חור, התא בו היא נמצאת חסום על ידי מחיצות הרמטיות כך שמים לא יוכלו למלא את כל הגולגולת.
מסוכן במהלך סערה לפרוס את הספינה "פיגור לגל", כלומר לצדדים. סביר להניח שגל חזק יהפוך את הספינה. הגל בירכתיים הוא גם מסוכן. לכן, לעתים קרובות ספינות אוקיינוס במהלך סערות חזקות מתחילות להזיז את אפם על הגלים, ומשאירות את המסלול המיועד - זו הדרך הבטוחה ביותר לספינה לשרוד את מזג האוויר. ורק לאחר סיום הסערה הם חוזרים למסלול הרצוי.
הציפה והיציבות של הכלי הם התכונות העיקריות שלו שמבטיחות את הבטיחות. לכן הכללים המסייעים בשימורם הם חובה. ופתרונות עיצוב שתורמים לשיפורם תמיד יתקבלו בברכה.