Thật ngạc nhiên là những con tàu du lịch khổng lồ không chìm ngay lập tức xuống đáy đại dương. Với tất cả mọi thứ từ sân trượt băng, bể bơi đến sân bóng rổ, spa, trung tâm thương mại mini và rạp chiếu phim trên tàu, làm thế nào để những con tàu khổng lồ này vẫn nổi được? Họ làm được điều đó thông qua sự kết hợp giữa sức nổi, khả năng dịch chuyển của nước, vật liệu và thiết kế.
Làm thế nào để tàu du lịch có thể nổi
Tàu được thiết kế để dịch chuyển một lượng nước tương đương với khối lượng của chính chúng. Đồng thời, áp suất của đại dương đẩy lên thân tàu và chống lại lực hướng xuống của khối lượng tàu. Lực hướng xuống của con tàu kết hợp với lực hướng lên của đại dương phối hợp với nhau để giữ cho con tàu nổi hay còn gọi là "nổi".
Ý tưởng cơ bản này thường được gọi là Nguyên lý Archimedes. Theo nguyên lý này, một vật sẽ nổi khi trọng lượng của phần nước chiếm chỗ bằng trọng lượng của vật. Chất lỏng xung quanh bị đẩy lùi với một lực bằng lượng bị dịch chuyển; khi cả hai bằng nhau, vật đó sẽ nổi.
Đây là một cách khác để xem xét nó. Khi một con tàu du lịch nằm trong nước, nó sẽ nhường chỗ cho chính mình bằng cách đẩy nước ra ngoài. Nước phản ứng bằng cách đẩy lên và vào trong khi nó cố gắng lấy lại không gian mà tàu du lịch chiếm giữ. Sự cân bằng của các lực đối lập này chính là nguyên nhân khiến con tàu nổi.
Các yếu tố bổ sung hỗ trợ sức nổi
Ngoài sức nổi và độ dịch chuyển, còn có một số yếu tố khác giúp tàu du lịch vẫn nổi trên mặt nước.
Vật liệu và thiết kế
Để đạt được sức nổi, con tàu phải được làm bằng vật liệu nhẹ, chắc chắn, đặc hơn nước, chẳng hạn như thép siêu bền. Ngoài ra, những vật liệu nhẹ đó cần phải được sử dụng trong một thiết kế cho phép chúng chuyển trọng lượng của chúng trong nước trước khi chìm xuống. Hầu hết thiết kế đó được thực hiện ở thân tàu, tức là thân hoặc vỏ của con tàu nằm bên dưới boong chính và đẩy nước ra khỏi đường đi và cho phép con tàu nổi.
Qua nhiều năm thử và sai, các kỹ sư đã nhận thấy việc chế tạo thân tàu tròn, rộng và sâu giúp phân tán trọng lượng của tàu khắp thân tàu. Thân tàu du lịch lớn có hình chữ "U." Thiết kế này cho phép nước chảy ra khỏi tàu, làm giảm lực cản, tạo điều kiện cho chuyến đi suôn sẻ và giúp tàu đi đúng hướng.
Thân tàu đôi và các tính năng an toàn khác
Chỉ nổi và di chuyển suôn sẻ là chưa đủ; Thiết kế thân tàu du lịch cũng phải bảo vệ những người bên trong khỏi các chướng ngại vật như tảng băng trôi, rạn san hô và bãi cát có thể xé toạc các lớp bên ngoài của con tàu. Để ngăn chặn một thảm họa lớn, các công ty đóng tàu thường sử dụng thép siêu bền và đóng tàu của họ với thân tàu đôi (nghĩa là một thân tàu bên trong tàu kia) như một biện pháp phòng ngừa bổ sung.
Tàu du lịch cũng có vách ngăn có thể giúp chúng nổi trong trường hợp bị hư hỏng nặng. Những vách ngăn kín nước này được lắp đặt khắp bên trong con tàu và có thể được đóng lại để ngăn nước tràn vào qua thân tàu bị hư hỏng. Hạn chế dòng nước chảy vào có thể giúp tàu không bị ngập và chìm.
Làm thế nào để tàu du lịch luôn đứng thẳng
Tính đến năm 2016, tàu du lịch lớn nhất thế giới có chiều cao khoảng 210 feet, và ngay cả những tàu du lịch trung bình vẫn có chiều cao ấn tượng. Vậy điều gì giúp chúng không bị lật trong nước? Câu trả lời một lần nữa nằm ở thiết kế thân tàu. Đầu tiên, bạn phải hiểu sự khác biệt giữa trọng tâm của con tàu và tâm nổi của nó.
Sự dịch chuyển tâm nổi là chìa khóa
Theo Hộp công cụ Kỹ thuật, trọng tâm của tàu (điểm tập trung lực đẩy xuống của trọng lực) không thể thay đổi. Vì lý do này, thân hình chữ U của tàu du lịch được thiết kế sao cho tâm nổi của nó (trọng tâm để lực đẩy của nước lên thân tàu) thay đổi một cách tự nhiên khi tàu nghiêng từ bên này sang bên kia. Sự thay đổi tâm nổi này giúp đẩy con tàu trở lại vị trí thẳng đứng.
Duy trì đường trung tâm
Khi con tàu được đẩy thẳng đứng, lực đẩy đó có thể tự nhiên làm nó lệch ra khỏi đường tâm một chút và khiến nó nghiêng sang phía bên kia. Điều này được gọi là lăn bánh và nó có xu hướng khiến hành khách say sóng. Để giải quyết vấn đề này, các tàu du lịch được trang bị một số tính năng giúp hạn chế sự lắc lư của tàu, bao gồm các cánh ổn định bên dưới mặt nước và các hệ thống dằn hoặc chống nghiêng chủ động giúp bơm nhanh nước biển từ các bể chứa dưới mực nước ở một bên của tàu. tàu sang bờ bên kia. Điều này sẽ khắc phục bất kỳ hiện tượng nghiêng sang một bên hoặc "danh sách" nào mà con tàu có thể phát triển.
Những tính năng ổn định này hiệu quả đến mức hiếm khi hành khách đi du lịch cảm nhận được bất kỳ chuyển động nào từ bên này sang bên kia và gần như chưa từng có trường hợp tàu du lịch bị lật mặc dù chúng rất cao.
Thuận buồm xuôi gió
Xem một con tàu biển khổng lồ lướt dọc trên biển khơi có thể khá hồi hộp. Mặc dù chuyển động của con tàu có vẻ dễ dàng nhưng chắc chắn có rất nhiều điều đang diễn ra bên dưới bề mặt đại dương giúp con tàu đứng thẳng và nổi. Hãy nghĩ về điều đó vào lần tới khi bạn đi du thuyền.
