Остойчивость превыше всего
Все по Архимеду
Любой рукотворный объект, предназначенный для движения по воде (как на ее поверхности, так и будучи полностью в нее погруженным), называется судном. Те из судов, что несут паруса или имеют военное назначение, принято именовать кораблями. Иными словами, каждый корабль есть судно, но не каждое судно может быть названо кораблем. Какое бы предназначение ни имело судно и как бы оно ни называлось, чтобы иметь право на существование, оно должно обладать такими основополагающими качествами, как плавучесть (или непотопляемость) и остойчивость. Оба эти качества судов, как и вся теория и практика судостроения, зиждутся на одном незыблемом законе природы, еще в III веке до н.э. осмысленном и сформулированном в доступной даже школьнику форме греческим математиком и инженером – великим Архимедом. Вероятно, нет необходимости напоминать здесь читателям его каноническую формулу, загруженную в память каждого школьника наравне с таблицей умножения. Суть описанного Архимедом явления заключается в том, что на любой опущенный в жидкость предмет воздействует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесняемой этим предметом при погружении. Эту силу принято называть архимедовой. Этот закон природы настолько объективен и всемогущ, что на него опирались (возможно, того и не подозревая) еще самые древние судостроители Земли – финикийцы, строившие свои знаменитые парусно-весельные корабли (биремы) за несколько веков до появления на свет Архимеда. Причем непотопляемость и остойчивость этих невеликих корабликов были на таком высоком уровне, что они, используя сегодняшнюю классификацию, могли быть отнесены к типу «судов с неограниченным районом плавания». Суть такого качества, как плавучесть (непотопляемость), предельно проста: будучи погруженным в воду полностью, если это подводная лодка (ПЛ), или лишь отчасти для надводных судов, судно не должно идти ко дну под воздействием силы земного притяжения (то есть собственного веса с учетом принятого груза). Плавучесть считается положительной в случае, когда судно, погруженное в воду по ватерлинию, остается на плаву. В противном случае (если судно продолжает погружение, поскольку его вес превышает противодействующую ему архимедову силу), плавучесть называют отрицательной. Если же полностью погруженное в воду судно не идет ко дну, но и не выталкивается на поверхность архимедовой силой, его плавучесть считается нейтральной.
Остойчивость как залог стабильности
Остойчивость тесно связана с плавучестью. Правильно спроектированное, грамотно загруженное, не имеющее повреждений судно, находясь на поверхности спокойного моря, пребывает в положении равновесия, каковому соответствуют нулевое значение угла крена (наклонения судна в поперечной плоскости), нулевое либо предусмотренное проектом судна значение угла дифферента (наклонения судна в продольной плоскости), а также погружение судна в воду на определенную расчетную глубину (по так называемую конструктивную ватерлинию), достаточную для обеспечения его плавучести. Из равновесного положения судно могут вывести внешние воздействия, такие как волнение моря и ветер, а также перемещение на нем груза. Остойчивостью называется способность судна, выведенного из равновесного положения внешними воздействиями, возвращаться в него после прекращения воздействия внешних факторов. Не следует путать ее с устойчивостью судна на курсе – способностью сохранять заданное направление прямолинейного движения после воздействия на судно возмущающих сил.
Остойчивость конкретного судна зависит от многих его параметров:
– размеров и водоизмещения: чем крупнее судно, тем оно остойчивее, в то время как для мелких суденышек (типа лодок, катеров и т.п.) может оказаться опасен даже небольшой крен;