Какими бывают корабли

В книге в доступной для школьников VI-VIII классов форме рассказано, как архимедова сила применяется в судостроении, как судостроители вычисляют главные качества всякого судна: плавучесть, остойчивость и непотопляемость.

Введение
Ежедневно все морские суда мира доставляют в порты около 7 млн. т грузов и сотни тысяч пассажиров. Тысячи морских промышленных судов вылавливают громадное количество рыбы, сотни судов производят различные научно-исследовательские работы. Миллионы людей проводят свой отпуск на воде. И все это возможно благодаря существованию архимедовой силы.
Какие неисчислимые бедствия постигнут людей, если вода перестанет удерживать на своей поверхности все то, что сейчас плавает, как изменится жизнь на Земле. Опустеют морские и речные порты, реки, каналы, озера, пруды. Уйдут на дно все суда от самых крупных океанских кораблей до самых маленьких лодочек. А сколько новых железных дорог придется построить, чтобы справиться с потоками грузов, идущих сейчас по рекам, каналам, и на сколько дороже будут стоить эти перевозки железной дорогой!
Вот сколь многим обязаны мы архимедовой силе и как широко ею пользуемся!
Кажется, эта сила проста и очевидна, действие ее понятно, однако пролежало же сочинение Архимеда "О плавающих телах" без сознательного использования людьми более двух тысяч лет. Даже сам Архимед, руководивший по повелению греческого царя Гиерона постройкой одного из крупнейших кораблей того времени, не воспользовался своим сочинением. А это очень облегчило бы ему постройку такого необычного военного корабля, длина которого составляла более 90 м, ширина - около 17 м, а высота бортов - около 20 м. 300 рабочих строили его целый год. Корабль был оборудован со всеми возможными тогда удобствами и отделан необыкновенно роскошно. Полы тридцати его кают выложены мозаикой и агатом, потолки сделаны из кипариса, двери- из слоновой кости. Каюты украшены статуями и другими произведениями искусства. Рядом с каютами устроены сады. На палубе возвышались восемь башен, которые служили складами военных при- пасов и местами для стрелков. Между палубами располагались помещения для экипажа и стойла для лошадей, в носовой части-бассейн для купания и аквариум. В галереях, окружавших корабль, находились кухни, мельницы, кладовые. Везде, где это было возможно, поддерживающие палубы столбы заменены статуями. Вдоль бортов по верхней палубе шла зубчатая стена, за которой стояли мощные метательные машины. Снаружи борта обиты железными крючьями для абордажа. Корабль был снабжен восемью железными и четырьмя деревянными якорями. Он относился к числу военных кораблей - трирем, которые двигались при помощи весел, расположенных тремя ярусами.
И вот, чтобы найти, на какой высоте в бортах надо прорезать отверстия для весел, потребовалось спустить корабль на воду, погрузить на него все грузы, людей, лошадей и отметить на бортах высоту, до которой дошел уровень воды. Только после этого можно было сделать в бортах отверстия для весел, настелить палубы и установить на них сидения для гребцов. Конечно, произвести все эти работы гораздо легче, когда корабль еще стоит на берегу. Но для этого необходимо уметь заранее вычислить глубину погружения судна. Как это сделать, в то время еще никто не знал.
Теперь из физики мы знаем, что тело плавает, когда его сила тяжести равна архимедовой силе. Архимедова же сила равна силе тяжести воды, вытесненной погруженным в нее телом.
Следовательно, судно плавает, когда его сила тяжести со всеми грузами равна силе тяжести воды, вытесненной подводной частью судна. Если это равенство перестанет соблюдаться, то судно может затонуть.
Вот один из таких примеров.
В начале июня 1897 года русский броненосец "Гангут"/ тогда лишь год назад вошедший в строй и назначенный флагманским (корабль командующего соединением кораблей) кораблем одной из эскадр Балтийского флота, вышел ранним утром с Транзундского рейда в Выборгский залив для проведения учебной артиллерийской стрельбы по де- ревянному щиту, поставленному - на якорь. Окончив стрельбу и собираясь, возвратиться на рейд, спустили на воду спасательный вельбот (шлюпка с острыми носом Й" кормой), чтобы прибуксировать к кораблю щит. Гребцы,
быстро заняв свои, места; дружно налегли на весла, но; вельбот не отваливал от борта. Пока шла стрельба, ветер крепчал, и как ни старались широкоплечие гребцы, вельбот не шел против ветра. Можно было бы за щитом послать корабельный паровой катер, но его и все свои шлюпки, кроме спасательной, уходя на стрельбу, корабль по уставу оставил на рейде. Поэтому броненосцу пришлось самому идти за щитом. Взгляни в это время командир корабля на карту залива, все прошло бы благополучно и каменистая банка (гряда), лежавшая на пути к щиту, была бы обойдена. Но случилось не так. "Гангут", с хода коснувшись каменистой гряды, проскочил через нее, но пропорол себе борт в подводной части вблизи днища. Пробоина пришлась против одного из четырех котельных отделений броненосца. Для такого корабля это еще не столь большая беда: у него есть второе дно, расположенное выше первого, а междудонное пространство, так же как и весь корпус корабля, разделено поперечными водонепроницаемыми переборками на отсеки. В междудонный отсек можно попасть через горловину (отверстие) во втором днище. Эти горловины закрываются водонепроницаемо крышками на задрайках (зажимах). Но крышка горловины пробитого отсека незадолго до этого была для чего-то снята, и вода, заполнив междудонный отсек, через горловину хлынула в кочегарку. Вахтенные кочегары бросились закрывать, а по-морскому - "задраивать" крышку горловины и гасить огонь в топках, борясь с потоками хлынувшей воды. Устанавливая крышку в спешке на ощупь, ее немного перекосили, и через образовавшуюся щель вода медленно продолжала прибывать. Угольная яма (отсек, в котором хранится уголь), расположенная у поврежденного борта, стала наполняться водой, и корабль начало кренить (наклонять на один борт). Чтобы выровнять крен, пустили воду в угольные ямы противоположного борта. Под тяжестью влившейся воды "Гангут" сел (погрузился) настолько глубоко, что в поврежденном отсеке вода поднялась выше котельных топок и через них, продолжая прибывать, стала наполнять котельные дымоходы. Но пока вода не проникала в другие отсеки, большой опасности для корабля не было. Заполнится поврежденный отсек хоть до палубы, кочегары покинут его через палубный люк, водонепроницаемо задрают, и вода не сможет дальше растекаться по кораблю. С затопленным отсеком корабль останется на плаву.
Но усиливающийся ветер нес корабль на другую песчанную бапку. Командир приказал стать на якорь и посылает вельбот в Транзунд, чтобы вызвать на помощь корабли эскадры (другого средства дальней связи в те времена не было). Спущенный с подветренного борта вельбот потел в Транзунд, а броненосец остался спокойно ждать помощи. И вдруг из сухих кочегарок стали поступать тревожные донесения о том, что из тонок котлов в кочегарки течет вода. Это казалось невероятным. Откуда морская, забортная вода могла проникать в топки котлов неповрежденных отсеков?
Лишь впоследствии, рассматривая чертежи "Гангута", установили, что с погружением корабля вода по дымоходам котлов поврежденного отсека поднялась до того места, где дымоходы всех котлов соединялись и переходили в одну дымовую трубу. Отсюда-то вода и растекалась по всем котлам.
Теперь положение "Гангута" стало угрожающим: при затвшдании всех кочегарок он уже не смог бы удержаться на плаву. К счастью, вовремя подошел учебный крейсер "Африка". Оценив тяжелое положение броненосца, командир "Африки" решил, не тратив времени на подъем якоря "Гангута", немедленно подорвать учебной миной его якорную цепь и отбуксировать броненосец на ту самую песчаную банку, на которую его несло ветром. Сев на мель, броненосец перестал бы погружаться. Но адмирал, находившийся на "Гангуте", решил, что гибель корабля неизбежна, и приказал командиру "Африки" спустить все шлюпки и начать спасание людей и имущества "Гангута". С "Африки" спустили все шлюпки и приступили к "опасению". o
На первую шлюпку, по уставу, погрузили корабельного священника с церковной утварью, на следующую корабельные документы, денежный сундук; потом стали свозить койки и чемоданы экипажа и только после этого команду и офицеров. Последними "Гангут" покинули адмирал и командир.
Около трех часов длилась эта "спасательная" операция. После ее окончания броненосец, продержавшись с момента получения пробоины семь часов, затонул на глубине 28 м, всего в 370 м от банки, где глубина была не более 9 м.
А как легко было бы, составляя проект "Гангута", заранее вычислить глубину его погружения при получении
пробоины в одном отсеке и расположить общую дымовую трубу выше этого уровня, тогда плавучесть корабля сохранилась бы и его гибель была бы предотвращена.
Сочинение Архимеда "О плавающих телах" заложило лишь основы теории плавучести (способности судна плавать) и остойчивости (способности судна не опрокидываться).
Теперь плавучесть и остойчивость, эти два важнейших качества всякого судна, всесторонне и хорошо изучены. Разработаны способы, пользуясь которыми при проектировании корабля, можно определить, какова будет его осадка (погружение) при различных нагрузках и на какой угол накренится он под действием различных сил. Разработаны также методы и приспособления, при помощи которых на корабле можно бороться за сохранение его плавучести и остойчивости.
Каждый, кто интересуется кораблями, должен быть знаком с этими двумя их важнейшими качествами.