Es ist erstaunlich, dass riesige Kreuzfahrtschiffe nicht sofort auf dem Meeresboden versinken. Wie bleiben diese gigantischen Schiffe an Bord, von Eislaufbahnen und Schwimmbädern bis hin zu Basketballplätzen, Spas, Mini-Einkaufszentren und Kinos? Dies erreichen sie durch eine Kombination aus Auftrieb, Wasserverdrängung, Materialien und Design.
Wie Kreuzfahrtschiffe über Wasser bleiben
Schiffe sind so konstruiert, dass sie eine Wassermenge verdrängen, die ihrer eigenen Masse entspricht. Gleichzeitig drückt der Druck des Ozeans gegen den Schiffsrumpf und wirkt der Abwärtskraft der Schiffsmasse entgegen. Die Abwärtskraft des Schiffes in Kombination mit der Aufwärtskraft des Ozeans sorgt dafür, dass das Schiff über Wasser oder „schwimmend“bleibt.
Diese Grundidee wird oft als Archimedes-Prinzip bezeichnet. Nach diesem Prinzip schwimmt ein Gegenstand, wenn das Gewicht des verdrängten Wassers gleich dem Gewicht des Gegenstandes ist. Die umgebende Flüssigkeit drückt mit einer Kraft zurück, die der verdrängten Menge entspricht; Wenn die beiden gleich sind, schwebt das Objekt.
Hier ist eine andere Sichtweise. Wenn ein Kreuzfahrtschiff im Wasser liegt, schafft es sich selbst Platz, indem es Wasser nach außen und unten verdrängt. Das Wasser reagiert, indem es nach oben und innen drückt und versucht, den Raum zurückzuerobern, den das Kreuzfahrtschiff einnimmt. Das Gleichgewicht dieser gegensätzlichen Kräfte sorgt dafür, dass das Schiff schwimmt.
Zusätzliche Faktoren, die den Auftrieb unterstützen
Neben Auftrieb und Verdrängung gibt es noch mehrere andere Faktoren, die dazu beitragen, dass Kreuzfahrtschiffe an der Wasseroberfläche bleiben.
Materialien und Design
Um Auftrieb zu erreichen, muss ein Schiff aus leichten, robusten Materialien bestehen, die dichter als Wasser sind, wie zum Beispiel extrafester Stahl. Darüber hinaus müssen diese leichten Materialien so konstruiert sein, dass sie ihr Gewicht im Wasser verdrängen können, bevor sie untertauchen. Der größte Teil dieser Konstruktion ist im Rumpf umgesetzt, der der Körper oder die Hülle des Schiffes ist, die unter dem Hauptdeck sitzt und das Wasser aus dem Weg drückt und das Schiff schwimmen lässt.
Durch jahrelange Versuche und Irrtümer haben Ingenieure herausgefunden, dass die Rundung, Breite und Tiefe des Rumpfes dabei hilft, das Gewicht des Schiffes auf den gesamten Schiffskörper zu verteilen. Die Rümpfe großer Kreuzfahrtschiffe haben die Form des Buchstabens „U“. Dieses Design ermöglicht das Abfließen des Wassers vom Schiff, verringert den Luftwiderstand, ermöglicht eine reibungslose Fahrt und hilft, das Schiff auf Kurs zu h alten.
Doppelrumpf und andere Sicherheitsmerkmale
Nur über Wasser zu bleiben und ruhig zu kreuzen, reicht nicht aus; Das Rumpfdesign eines Kreuzfahrtschiffes muss auch die Menschen im Inneren vor Hindernissen wie Eisbergen, Riffen und Sandbänken schützen, die die Außenschichten des Schiffes zerreißen könnten. Um eine größere Katastrophe zu verhindern, verwenden Schiffbauer in der Regel extrafesten Stahl und bauen ihre Schiffe als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme mit Doppelhüllen (d. h. eine Hülle in der anderen).
Kreuzfahrtschiffe haben auch Schotten, die ihnen helfen können, im Falle eines größeren Schadens über Wasser zu bleiben. Diese wasserdichten Trennwände werden im gesamten Innenraum eines Schiffes installiert und können geschlossen werden, um das Eindringen von Wasser durch einen beschädigten Rumpf abzudichten. Durch die Begrenzung des Wasserzuflusses kann letztendlich verhindert werden, dass das Schiff überflutet wird und untergeht.
Wie Kreuzfahrtschiffe aufrecht bleiben
Stand 2016 ist das größte Kreuzfahrtschiff der Welt etwa 210 Fuß hoch, und selbst die durchschnittlichen Kreuzfahrtschiffe haben immer noch eine beeindruckende Höhe. Was verhindert also, dass sie im Wasser umkippen? Die Antwort liegt wiederum im Rumpfdesign. Zuerst müssen Sie den Unterschied zwischen dem Schwerpunkt des Schiffes und seinem Auftriebszentrum verstehen.
Die Verschiebung des Auftriebszentrums ist der Schlüssel
Laut Engineering Toolbox kann der Schwerpunkt eines Schiffes (der zentrale Fokuspunkt für den Abwärtsschub der Schwerkraft) nicht geändert werden. Aus diesem Grund ist der U-förmige Rumpf eines Kreuzfahrtschiffes so konstruiert, dass sich sein Auftriebszentrum (der zentrale Schwerpunkt für den Aufwärtsdruck des Wassers gegen den Rumpf) auf natürliche Weise verschiebt, wenn das Schiff von einer Seite zur anderen neigt. Diese Änderung des Auftriebszentrums trägt dazu bei, das Schiff wieder in eine aufrechte Position zu bringen.
Eine Mittellinie beibeh alten
Wenn das Schiff aufgerichtet wird, kann die Kraft dieses Stoßes es auf natürliche Weise etwas über die Mittellinie hinaus schwingen und dazu führen, dass es auf die andere Seite kippt. Dies wird als Rollen bezeichnet und führt dazu, dass Passagiere oft seekrank werden. Um diesem Problem zu begegnen, sind Kreuzfahrtschiffe mit einer Reihe von Funktionen ausgestattet, die das Rollen des Schiffes begrenzen, darunter Stabilisierungsflossen unter Wasser und aktive Ballast- oder Anti-Heeling-Systeme, die Meerwasser schnell aus Lagertanks unter der Wasserlinie auf einer Seite des Schiffes pumpen Schiff auf die andere Seite. Dies korrigiert jede seitliche Neigung oder „Schlagseite“, die das Schiff entwickeln könnte.
Diese Stabilisierungsfunktionen sind so effektiv, dass Kreuzfahrtpassagiere selten eine Bewegung von einer Seite zur anderen spüren, und es kommt fast nie vor, dass sich Kreuzfahrtschiffe überschlagen, obwohl sie so groß sind.
Reibungsloses Segeln
Es kann ziemlich aufregend sein, einem riesigen Ozeandampfer beim Gleiten auf dem offenen Meer zuzusehen. Während die Bewegung des Schiffes mühelos erscheinen mag, ist unter der Meeresoberfläche sicherlich viel los, um das Schiff aufrecht und über Wasser zu h alten. Denken Sie daran, wenn Sie das nächste Mal eine Kreuzfahrt unternehmen.
