Nuo pat laivų statybos pradžios žmonės dėjo daug pastangų, bandydami sukurti laivus, kurie neskendtų. Bet mokslo ir žinių apie fizikos dėsnius plėtra leido statyti ir plieninius, ir net gelžbetoninius laivus.
Gelžbetoniniai laivai buvo statomi Šiaurės Amerikoje XX amžiaus pirmoje pusėje, kai per du pasaulinius karus trūko plieno.
Fizikos įstatymai padeda laivui neskęsti
Laivo plūdrumas nustatomas pagal Archimedo dėsnį: skystis stumia kūną jėga, lygia skysčio masei įmerktos kūno dalies tūryje. Pagrindinis triukas čia yra tūris - kuo didesnis laivo tūris, tuo storesnės jo metalinės pusės gali būti pagamintos ir tuo daugiau papildomų krovinių jis gali paimti laive, likdamas ant vandens. Taip yra todėl, kad pagrindinis vidinis laivo tūris yra užpildytas oru, kuris yra 825 kartus lengvesnis už vandenį. Būtent oras priverčia laivą plūduriuoti.
Tuo pačiu principu povandeniniai laivai gali būti panardinami ir pakilę - panardinus balasto rezervuarai užpildomi vandeniu, valtis praranda plūdrumą ir nusėda. Kylant - jiems tiekiamas oras, veikiamas slėgio, išstumdamas vandenį. Tuo pačiu principu vonioje plūduriuoja metalinis baseinas - jo viduje yra oras, kuris užima didžiąją viso baseino dalį. Jei vidinis baseino tūris užpildytas akmenimis ar metalu, jis nuskęs, nes jo svoris taps per didelis.
Inžineriniai sprendimai - laivų stabilumas
Dėl laivo plūdrumo, jo sugebėjimo atsispirti vėjo ir bangų jėgoms, sverto principas. Jei baseinas, kuris ramiai maudosi vonioje, bus įleistas į upę, jis netrukus ims vandenį ir nuskęs, nes jį pakreips vėjas ir sudrums bangos.
Kažkas panašaus gali nutikti ir su laivu, jei jo stabilumas nėra didelis. Istorijoje yra buvę atvejų, kai šimtai keleivių, susirinkusių vienoje pusėje, sukėlė laivo riedėjimą ir jo potvynį. Daugelis laivų mirė audrų metu dėl to, kad juos apvertė vėjas ir bangos.
Laivo stabilumas yra jo sugebėjimas išlaikyti stabilią padėtį vandenyje. Tai priklauso nuo vietos, kurioje yra laivo svorio centras. Kuo jis arčiau paviršiaus, tuo lengviau apversti laivą ir tuo mažesnis stabilumas.
Štai kodėl šiuolaikiniuose laivuose yra sunkiausi agregatai - varomieji varikliai, generatoriai, rezervuarai su vandens ir degalų atsargomis, esančiais apatinėje dalyje. Čia taip pat yra krovinių triumai. Jūreiviai žino, kad visiškai pakrautame laive paslydimas jaučiamas daug mažiau nei tuščiame.
Siekdami kuo mažesnio svorio centro atskirti, dizaineriai kilį pasveria švino trinkelėmis. Sporto aikštynuose svertinis kilis paprastai pritvirtinamas atskirai po laivu ant sijų ir vadinamas nuotoliniu.
Šono forma taip pat daro didelę įtaką stabilumui - indai su pusapvaliu dugnu turi mažiausią, sportiniai trimaranai su dviem išoriniais korpusais kiekvienoje pusėje turi didžiausią.Iš tikrųjų papildomų atraminių elementų buvimas viršutinėje šono dalyje padeda išlaikyti stabilumą, neleidžiant indui pasisukti. Tai buvo žinoma dar antikos laikais ir buvo pritvirtinta prie viršutinės viršutinės laivo šoninės dalies, sudėtos iš sausų nendrių. O šiuolaikiniai turistai šiam tikslui naudoja pripučiamus balionus, surišdami juos baidarių pusėse.
Privalomos jūrininko taisyklės
Kad nebūtų keičiamas svorio centras, pakraunant šiuolaikinius laivus, naudojamos kompiuterinės programos, kurios padeda apskaičiuoti, kur ir kiek krovinių galima sudėti, kad būtų išsaugotas laivo tinkamumas plaukioti. Už teisingą krovinio išdėstymą atsako vyresnysis kapitono padėjėjas. Jis liepia pakrauti, o pagal skaičiavimus sunkiausios kroviniai dedami į triumus, o lengvesni - į denį. Laivo krovinys tikrai yra „rastas“, tai yra, jis yra pririštas. Tai būtina, kad audros metu jis nevirstų triumų ir nekeistų laivo svorio centro.
Visas laivo korpusas yra padalintas į hermetiškus skyrius. Normalios būklės pertvaros tarp skyrių yra atviros. Kai laivas gauna skylę, skyrius, kuriame jis yra, uždaromas hermetiškomis pertvaromis, kad vanduo negalėtų užpildyti viso korpuso.
Audros metu pavojinga iškelti laivą „vėluojant į bangą“, tai yra į šoną. Labai tikėtina, kad stipri banga apvers laivą. Banga laivagalyje taip pat pavojinga. Todėl dažnai vandenynų laivai stiprių audrų metu pradeda judinti nosį prieš bangas, palikdami numatytą kursą - tai yra saugiausias būdas laivui išgyventi orą. Ir tik pasibaigus audrai jie grįžta į norimą kursą.
Laivo plūdrumas ir stabilumas yra pagrindinės jo savybės, užtikrinančios saugą. Todėl taisyklės, padedančios jas išsaugoti, yra privalomos. Visada laukiami dizaino sprendimai, kurie prisideda prie jų tobulinimo.