Det är fantastiskt att massiva kryssningsfartyg inte omedelbart sjunker till havets botten. Med allt från skridskobanor och simbassänger till basketplaner, spa, minigallerior och biografer ombord, hur förblir dessa gigantiska fartyg flytande? De gör det genom en kombination av flytkraft, vattenförskjutning, material och design.
Hur kryssningsfartyg håller sig flytande
Fartyg är designade för att tränga undan en mängd vatten som motsvarar deras egen massa. Samtidigt trycker havets tryck upp mot fartygets skrov och motverkar den nedåtgående kraften av fartygets massa. Den nedåtgående kraften från fartyget i kombination med den uppåtgående kraften från havet samverkar för att hålla fartyget flytande eller "flytande."
Denna grundidé kallas ofta för Arkimedes princip. Enligt denna princip flyter ett föremål när vikten av det undanträngda vattnet är lika med föremålets vikt. Den omgivande vätskan trycker tillbaka med en kraft lika med den för den förskjutna mängden; när de två är lika flyter objektet.
Här är ett annat sätt att se på det. När ett kryssningsfartyg sitter i vattnet gör det plats för sig självt genom att tränga undan vatten ut och ner. Vattnet svarar genom att trycka upp och in när det försöker ta tillbaka utrymmet som kryssningsfartyget upptar. Balansen mellan dessa motsatta krafter är det som får fartyget att flyta.
Ytterligare faktorer som stöder flytkraft
Förutom flytkraft och förskjutning finns det flera andra faktorer som hjälper kryssningsfartyg att stanna kvar på vattenytan.
Material och design
För att uppnå flytkraft måste ett fartyg vara tillverkat av lätta, robusta material som är tätare än vatten, till exempel extrahållfast stål. Dessutom måste dessa lätta material användas i en design som gör att de kan förskjuta sin vikt i vatten innan de sänks ned. Det mesta av den designen är implementerad i skrovet som är kroppen eller skalet på fartyget som sitter under huvuddäcket och trycker vattnet ur vägen och låter fartyget flyta.
Genom år av försök och misstag har ingenjörer funnit att att göra skrovet rundat, brett och djupt hjälper till att sprida skeppets vikt över skeppets kropp. Stora kryssningsfartygsskrov är formade som bokstaven "U". Den här designen tillåter vatten att rinna bort från fartyget, försvinner motstånd, underlättar en smidig gång och hjälper till att hålla fartyget på rätt spår.
Dubbelskrov och andra säkerhetsfunktioner
Det räcker inte att bara hålla sig flytande och cruisa smidigt; ett kryssningsfartygs skrovdesign måste också skydda människorna inuti mot hinder som isberg, rev och sandreglar som kan slita isär fartygets yttre lager. För att förhindra en större katastrof använder skeppsbyggare vanligtvis extrahållfast stål och bygger sina fartyg med dubbla skrov (vilket betyder ett skrov inuti det andra) som en extra försiktighetsåtgärd.
Kryssningsfartyg har också skott som kan hjälpa dem att hålla sig flytande i händelse av större skada. Dessa vattentäta avdelare är installerade i hela det inre av ett fartyg och kan stängas för att täta vatten som forsar in genom ett skadat skrov. Att begränsa vatteninflödet kan i slutändan hindra fartyget från att översvämmas och sjunka.
Hur kryssningsfartyg förblir upprätt
Från och med 2016 är det största kryssningsfartyget i världen cirka 210 fot högt, och även de genomsnittliga kryssningsfartygen har fortfarande en imponerande höjd. Så vad hindrar dem från att välta i vattnet? Svaret ligger återigen i skrovdesignen. Först måste du förstå skillnaden mellan fartygets tyngdpunkt och dess flytkraft.
Shifting Center of Buoyancy Is Key
Enligt Engineering Toolbox kan ett fartygs tyngdpunkt (den centrala fokuspunkten för tyngdkraftens tryck nedåt) inte ändras. Av denna anledning är ett kryssningsfartygs U-formade skrov utformat så att dess flytkraftscentrum (det centrala fokus för vattnets tryck uppåt mot skrovet) naturligt skiftar när fartyget lutar från ena sidan till den andra. Denna förändring i mitten av flytkraften hjälper till att trycka tillbaka fartyget till en upprätt position.
Behålla en mittlinje
När skeppet trycks upprätt kan kraften från den trycket naturligtvis svänga det en bit förbi mittlinjen och få det att luta till andra sidan. Detta kallas rullning, och det är det som tenderar att göra passagerare sjösjuka. För att komma till rätta med detta problem är kryssningsfartyg utrustade med ett antal funktioner som begränsar fartygets rullning, inklusive stabiliserande fenor under vattnet och aktiva ballast- eller anti-krängningssystem som snabbt pumpar havsvatten från tankar under vattenlinjen på ena sidan av fartyget. fartyget till andra sidan. Detta korrigerar eventuell sidledes lutning eller "listning" som fartyget kan utveckla.
Dessa stabiliserande funktioner är så effektiva att det är sällsynt att kryssningspassagerare känner någon sida till sida-rörelse, och det är nästan ovanligt att kryssningsfartyg välter trots att de är så höga.
Smidig segling
Att se en massiv oceanångare glida fram på öppet hav kan vara ganska spännande. Även om fartygets rörelse kan se lätt ut, händer det verkligen mycket under havets yta som håller fartyget upprätt och flytande. Tänk på det nästa gång du tar en kryssning.
