Sinds de start van de scheepsbouw hebben mensen veel inspanningen geleverd om te proberen schepen te maken die niet zinken. Maar de ontwikkeling van wetenschap en kennis van de natuurwetten maakten het mogelijk om zowel stalen als zelfs gewapend betonnen schepen te bouwen.
In Noord-Amerika werden in de eerste helft van de 20e eeuw schepen van gewapend beton gebouwd, toen er tijdens de twee wereldoorlogen een tekort aan staal was.
De natuurkundige wetten helpen het schip niet te zinken
Het drijfvermogen van een vaartuig wordt bepaald door de wet van Archimedes: een vloeistof duwt het lichaam met een kracht die gelijk is aan het gewicht van de vloeistof in het volume van het lichaamsdeel dat erin is ondergedompeld. De belangrijkste truc hier is volume - hoe groter het volume van het schip, hoe dikker de metalen zijkanten kunnen worden gemaakt en hoe meer extra lading het aan boord kan nemen, terwijl het blijft drijven. Dit komt omdat het belangrijkste interne volume van het schip is gevuld met lucht, dat is 825 keer lichter dan water. Het is de lucht die het schip drijft.
Volgens hetzelfde principe kunnen onderzeeërs worden ondergedompeld en beklommen - wanneer ze worden ondergedompeld, worden de ballasttanks gevuld met water, verliest de boot drijfvermogen en zinkt. Bij het opstijgen - ze worden voorzien van lucht onder druk, waardoor water wordt verdrongen. Volgens hetzelfde principe drijft een metalen bekken in het bad - binnenin is het lucht, die het grootste deel van het hele bekken beslaat. Als het interne volume van het bassin is gevuld met stenen of metaal, zal het verdrinken, omdat het gewicht te groot wordt.
Engineering Solutions - Ship Stability
Over het drijfvermogen van het schip, het vermogen om de krachten van wind en golven te weerstaan, het principe van hefboomwerking. Als het bassin, dat rustig in de badkuip zwemt, in een rivier wordt gelanceerd, zal het snel water opzuigen en verdrinken, omdat het door de wind wordt gekanteld en overspoeld door golven.
Iets soortgelijks kan ook met een schip gebeuren als het weinig stabiliteit heeft. In de geschiedenis zijn er gevallen geweest waarin honderden passagiers die aan één kant waren verzameld, de rol van het schip en de overstromingen ervan veroorzaakten. Veel schepen kwamen om tijdens stormen doordat ze werden omgedraaid door wind en golven.
De stabiliteit van een schip is het vermogen om een stabiele positie in het water te behouden. Het hangt af van de plaats waar het zwaartepunt van het schip zich bevindt. Hoe dichter het oppervlak is, hoe gemakkelijker het schip kan worden omgedraaid en hoe minder stabiliteit.
Daarom hebben moderne schepen de zwaarste eenheden: voortstuwingsmotoren, generatoren, tanks met water en brandstofreserves in het onderste deel. Daar bevinden zich ook laadruimten. Zeelieden weten dat op een volgeladen schip het pitchen veel minder wordt gevoeld dan op een leeg schip.
Om het zwaartepunt zo laag mogelijk te compenseren, verzwaren de ontwerpers specifiek de kiel met loden kussentjes. In sportvelden wordt de verzwaarde kiel over het algemeen afzonderlijk onder het schip op de balken bevestigd en wordt hij op afstand genoemd.
De vorm van de zijkant heeft ook een grote invloed op de stabiliteit - schepen met een halfronde bodem hebben de kleinste, sporttrimarans met twee buitenboordrompen aan elke kant hebben de grootste.Inderdaad, de aanwezigheid van extra steunen in het bovenste deel van de zijkant helpt de stabiliteit te behouden en voorkomt dat het vaartuig kantelt. Dit was in de oudheid bekend en bevestigd langs het bovenste deel van de zijkant van de bootbundels met droog riet. En moderne toeristen gebruiken voor dit doel opblaasbare ballonnen, die ze aan de zijkanten van kajaks binden.
Verplichte regels van de zeevarende
Om te voorkomen dat het zwaartepunt verschuift, worden bij het laden van moderne schepen computerprogramma's gebruikt om te helpen berekenen waar en hoeveel lading kan worden geplaatst om de zeewaardigheid van het schip te behouden. Verantwoordelijk voor de juiste plaatsing van de lading is de senior assistent-kapitein. Hij leidt het laden en volgens berekeningen worden de zwaarste lasten in de ruimen geplaatst en de lichtere op het dek. De lading op het schip is zeker “gevonden”, dat wil zeggen, deze is vastgebonden. Dit is nodig om te voorkomen dat het tijdens een storm over de ruimen rolt en het zwaartepunt van het schip niet verandert.
De gehele romp van het schip is verdeeld in luchtdichte compartimenten. In normale toestand zijn de schotten tussen de compartimenten open. Wanneer het schip een gat ontvangt, wordt het compartiment waar het zich bevindt geblokkeerd door hermetische scheidingswanden, zodat water niet de hele romp kan vullen.
Het is tijdens een storm gevaarlijk om het schip "lag to the wave" in te zetten, dat wil zeggen zijwaarts. Het is te waarschijnlijk dat een sterke golf het schip omslaat. De golf in de achtersteven is ook gevaarlijk. Daarom beginnen oceaanschepen tijdens sterke stormen hun neus tegen de golven te bewegen, waardoor de beoogde koers wordt verlaten - dit is de veiligste manier voor het schip om het weer te overleven. En pas na het einde van de storm keren ze terug naar de gewenste koers.
Het drijfvermogen en de stabiliteit van het schip zijn de belangrijkste eigenschappen die de veiligheid garanderen. Daarom zijn de regels die helpen om ze te behouden verplicht. En ontwerpoplossingen die bijdragen aan hun verbetering zijn altijd welkom.