من المدهش أن السفن السياحية الضخمة لا تغرق على الفور في قاع المحيط. مع وجود كل شيء على متن السفينة، بدءًا من حلبات التزلج على الجليد وحمامات السباحة وحتى ملاعب كرة السلة والمنتجعات الصحية ومراكز التسوق الصغيرة ودور السينما، كيف تظل هذه السفن العملاقة طافية؟ يفعلون ذلك من خلال مزيج من الطفو وإزاحة الماء والمواد والتصميم.
كيف تبقى السفن السياحية طافية على قدميها
تم تصميم السفن لإزاحة كمية من الماء تعادل كتلتها. وفي الوقت نفسه، يدفع ضغط المحيط للأعلى باتجاه بدن السفينة ويقاوم القوة الهبوطية لكتلة السفينة.تعمل القوة السفلية للسفينة جنبًا إلى جنب مع القوة الصاعدة للمحيط معًا لإبقاء السفينة طافية أو "مزدهرة".
غالبًا ما يشار إلى هذه الفكرة الأساسية باسم مبدأ أرخميدس. وفقًا لهذا المبدأ، يطفو الجسم عندما يكون وزن الماء المزاح مساويًا لوزن الجسم. يدفع السائل المحيط إلى الخلف بقوة تساوي قوة الكمية المزاح؛ عندما يكون الاثنان متساويين، يطفو الجسم.
إليك طريقة أخرى للنظر إلى الأمر. عندما تجلس سفينة سياحية في الماء، فإنها تفسح المجال لنفسها عن طريق إزاحة الماء للخارج وللأسفل. يستجيب الماء عن طريق الدفع للأعلى والداخل أثناء محاولته استعادة المساحة التي تشغلها السفينة السياحية. توازن هذه القوى المتضادة هو ما يجعل السفينة تطفو.
عوامل إضافية تدعم الطفو
بالإضافة إلى الطفو والإزاحة، هناك عدة عوامل أخرى تساعد السفن السياحية على البقاء على سطح الماء.
المواد والتصميم
لتحقيق الطفو، يجب أن تكون السفينة مصنوعة من مواد خفيفة الوزن وقوية وأكثر كثافة من الماء، مثل الفولاذ شديد القوة. بالإضافة إلى ذلك، يجب استخدام هذه المواد خفيفة الوزن في تصميم يسمح لها بإزاحة وزنها في الماء قبل غمرها. يتم تنفيذ معظم هذا التصميم في الهيكل وهو جسم السفينة أو هيكلها الذي يقع أسفل السطح الرئيسي ويدفع الماء بعيدًا عن الطريق ويسمح للسفينة بالطفو.
من خلال سنوات من التجربة والخطأ، وجد المهندسون أن جعل الهيكل مستديرًا وعريضًا وعميقًا يساعد على توزيع وزن السفينة عبر جسم السفينة. تتشكل هياكل السفن السياحية الكبيرة على شكل الحرف "U". يسمح هذا التصميم بتدفق الماء بعيدًا عن السفينة، ويبدد السحب، ويسهل القيادة بسلاسة، ويساعد على إبقاء السفينة على المسار الصحيح.
الهياكل المزدوجة وميزات السلامة الأخرى
مجرد البقاء طافيًا والإبحار بسلاسة ليس كافيًا؛ يجب أن يحمي تصميم هيكل سفينة الرحلات البحرية أيضًا الأشخاص الموجودين بداخلها من العوائق مثل الجبال الجليدية والشعاب المرجانية والحواجز الرملية التي يمكن أن تمزق الطبقات الخارجية للسفينة.لمنع وقوع كارثة كبرى، يستخدم صانعو السفن عادة الفولاذ فائق القوة ويبنون سفنهم بهياكل مزدوجة (أي هيكل واحد داخل الآخر) كإجراء احترازي إضافي.
تحتوي السفن السياحية أيضًا على حواجز يمكن أن تساعدها على البقاء طافية في حالة حدوث أضرار جسيمة. يتم تركيب هذه الفواصل المقاومة للماء في جميع أنحاء الجزء الداخلي للسفينة ويمكن إغلاقها لمنع تدفق المياه عبر الهيكل التالف. الحد من تدفق المياه يمكن أن يمنع السفينة من الغرق والغرق.
كيف تظل السفن السياحية في وضع مستقيم
اعتبارًا من عام 2016، يبلغ طول أكبر سفينة سياحية في العالم حوالي 210 أقدام، وحتى السفن السياحية المتوسطة لا تزال تتمتع بارتفاع مثير للإعجاب. إذن ما الذي يمنعهم من الانقلاب في الماء؟ الجواب مرة أخرى يكمن في تصميم الهيكل. أولاً، يجب أن تفهم الفرق بين مركز ثقل السفينة ومركز طفوها.
تغيير مركز الطفو هو المفتاح
وفقًا لـ Engineering Toolbox، لا يمكن تغيير مركز ثقل السفينة (نقطة التركيز المركزية لدفع الجاذبية نحو الأسفل).لهذا السبب، تم تصميم بدن سفينة الرحلات البحرية على شكل حرف U بحيث يتغير مركز الطفو (البؤرة المركزية لدفع الماء لأعلى ضد الهيكل) بشكل طبيعي مع ميل السفينة من جانب إلى آخر. يساعد هذا التغيير في مركز الطفو على دفع السفينة إلى الوضع العمودي.
الحفاظ على خط الوسط
عندما يتم دفع السفينة إلى وضع مستقيم، فإن قوة هذا الدفع قد تؤدي بشكل طبيعي إلى تأرجحها قليلاً بعد خط الوسط وتؤدي إلى ميلها إلى الجانب الآخر. وهذا ما يسمى بالتدحرج، وهو ما يؤدي إلى إصابة الركاب بدوار البحر. ولمعالجة هذه المشكلة، تم تجهيز سفن الرحلات البحرية بعدد من الميزات التي تحد من التفاف السفينة، بما في ذلك زعانف التثبيت تحت الماء والصابورة النشطة أو أنظمة منع الانزلاق التي تضخ مياه البحر بسرعة من خزانات تحت خط الماء على جانب واحد من السفينة. السفينة إلى الجانب الآخر. يؤدي هذا إلى تصحيح أي ميل جانبي أو "قائمة" قد تتطور إليها السفينة.
تعتبر ميزات التثبيت هذه فعالة للغاية، ومن النادر أن يشعر ركاب الرحلات البحرية بأي حركة من جانب إلى آخر، ومن غير المسموع تقريبًا أن تنقلب سفن الرحلات البحرية على الرغم من طولها الكبير.
الإبحار السلس
يمكن أن تكون مشاهدة سفينة ضخمة تنزلق على طول البحر المفتوح أمرًا مثيرًا للغاية. في حين أن حركة السفينة قد تبدو سهلة، فمن المؤكد أن هناك الكثير مما يحدث تحت سطح المحيط مما يبقي السفينة في وضع مستقيم وواقفة على قدميها. فكر في ذلك في المرة القادمة التي تقوم فيها برحلة بحرية.
