синьор робинзон » 01 авг 2015, 18:16
Да, это довольно мудреная вещь.
Гений человечества пошел против природы и придумал транспортные средства тяжелеее воды, которые плавают, и тяжелее воздуха, которые летают.
В основе единство и борьба противоположностей - сила тяжести и сила поддержания. И то, и другое - по законам физики, т.е. от природы.
Разделить их и властвовать - это от человека.
Это можно, но сложно.
Инженеры знают, что эта вольница отпущена нам только в ограниченных пределах по точкам приложения сил, действующих на аппараты тяжелее воды и воздуха.
Исходя из этого конструируются пароходы и самолеты. Об этом же ни на минуту не забывают эксплуатационники, т.к. вся картина меняется в зависимости от наличия и распределения коммерческой загрузки и топлива, а также реальных условий плавания или полета.
"Центр тяжести" у парохода есть, но его нельзя пощупать. Он меняет свое положение в зависимости от загрузки и расхода топлива. Загрузка в течение рейса не меняется, топливо расходуется медленно, поэтому в отдельно взятой штатной ситуации можно считать, что центр тяжести неподвижен.
В этой точке приложена сила, которая хочет утопить наш пароход.
Но не тут-то было.
Сила поддержания (выталкивающая), благодаря существованию которой мы можем долететь на самолете до парохода, а потом поехать на этом пароходе, приложена в точке "центра массы вытесненной воды". Это еще Архимед нам рассказывал как-то об этом.
Вся сложность в том, что это разные точки. По их положению определяются третья важнейшая точка - метацентр и широко известная в узких кругах геометрическая штука - метацентрическая высота - грубо говоря, мера остойчивости судна.
Это можно нарисовать, но зачем портить людям аппетит перед круизом.
"Точка поддержания" тоже блуждает, в чем наше счастье.
Поскольку это точка по совместительству есть центр массы вытесненной воды, она блуждает вместе с ним. Пароход накренился (по естественным причинам: ветер, волны, выполнение маневра, небольшие клебания по размещению загрузки). Один борт ушел глубже в воду, сооответственно противоположный борт приподнялся. Получается, что со стороны крена пароход глубже утоплен, вытеснил больше воды. В ту сторону сместился центр массы вытесненной воды.
Не отстала от него точка приложения выталкивающей силы - начала выталкивать из воды более погруженный борт.
Пароход выпрямился.
Потом завалился на противоположную сторону.
Всё повторяется.
Выровнялся. Завалился. Выровнялся.
Положение центра тяжести самого парохода-то у нас, слава богу, не меняется в данный момент времени.
Зато сила поддержания заботливо бегает вокруг да около центра тяжести парохода, стараясь привести пароход в нормальное положение.
И так до бесконечности или пока Посейдон не передумает.
И природа делает свою работу, и нас с вами приятно покачивает.
Это в идеальной (штатной) ситуации.
В аварийной ситуации (шквал, пробоина, смещение груза) идеальные формулы уже не работают или работают не совсем так, но принцип остается.
При смещении груза возникает крен. Сила поддержания рада бы восстановить вертикальное положение судна, но.... сместился центр тяжести (груз). Всё. Восстанавливающего момента нет.
При пробоине возникает крен, но той силы поддержания уже нет - вместо выталкивания вода вливается в корпус судна.
Если судно накренилось, но не опрокинулось, значит, сила поддержания вступила в свои права , но уже в совершенно новой конфигурации всех точек и сил. В этой ситуации грамотные моряки знают, как оценить положение судна и что делать дальше.
Печальный случай незнания - трагедия флагмана Черноморского ВМФ линкора Новороссийск в Севастополе.
Конкордия таки затонула. От более тяжелых потерь спасло мелкое место (рельеф дна). Судно имело нулевую плавучесть. Случись это подальше от берега, судно полностью ушло бы под воду. Много материала для исследователей и учебников: судно получило пробоину слева, затем, теряя остойчивость, выполнило левый поворот, что привело к уже окончательному заваливанию на правый борт.
Возможно, кто-нибудь когда-нибудь напишет, что кусок скалы, застрявший в пробоине, спас Конкордию от опрокидывания до того, как она достигла берега...
Все на пароход!