Содержание
Корабли из бетона? Не может быть! — ТРАК-БЕТОН
Древний человек, строивший первые плавучие средства, не особенно задумывался над теоретическими основами судостроения. Для него ответ на вопрос, из чего строить лодку или плот, был предельно прост: из того, что плавает! Первые лодки люди мастерили из легкой древесины, а там, где древесины мало, из нее делали только каркас, который обтягивали кожей. В Древнем Египте строили папирусные лодки. На деревянных кораблях люди плавали не одно столетие и отлично знали недостатки древесины: она не очень-то прочна и хорошо горит. Однако заменить ее более подходящим материалом долгое время не удавалось.
После открытия закона Архимеда стало ясно, что действующая на судно выталкивающая сила зависит только от объема вытесненной корпусом воды. При этом совершенно не важно, как устроено внутри плавучее средство и из какого материала оно состоит. Важно только одно: средняя плотность корабля должна быть меньше плотности воды.
Освоив в XIX веке промышленное производство листовой стали, люди стали строить металлические суда. Сталь значительно прочнее дерева и не горит, что особенно важно для боевого корабля. Практически все корпуса плавучих средств сейчас делают из стали или легких сплавов алюминия и титана.
А теперь вернемся к железобетону и сравним его плотность с плотностью стали. Кубический метр стали имеет массу около 7800 кг. Средняя плотность железобетона 2500 кг/м³, т. е. в 3 раза меньше, чем у стали. Так почему не построить корпус корабля из железобетона?
История
Садовник Жозеф Монье, живший во Франции в XIX веке, пытался создать новый материал для кадок, в которых росли пальмы. Деревянные бочки гнили и выдерживали недолго. Кадки из обожженной глины не гнили, но под давлением корней растущего дерева легко трескались. В обоих случаях через 2–3 года приходилось пальму пересаживать.
Монье вставил маленькую бочку в большую, залил пространство между ними раствором цемента и погрузил в этот раствор конструкцию из сплетенной стальной проволоки. Посудина получилась удивительно прочной, поэтому в 1867 году Монье решил запатентовать свое изобретение. Позже он запатентовал еще несколько железобетонных изделий, но эти изобретения далеко не сразу нашли широкое применение.
Независимо от Монье идея залить цементным раствором железную сетку пришла в голову инженеру Жану Луи Ламбо. Именно он додумался первым построить железобетонную лодку, которую продемонстрировал на Всемирной выставке в Париже в 1855 году. Идея привлекла внимание судостроителей, поэтому Ламбо решил запатентовать проект своей лодки. По данному проекту было построено три судна, одно из которых прослужило полсотни лет. Сначала по этой технологии строили только лодки и яхты. Первое бетонное судно с двигателем создал норвежец Николай Фегнер в 1917 году. Затем такой корабль построили в Америке.
С началом эксплуатации бетонных судов выявились их преимущества:
- Прочность на сжатие выше, чем у металлических и деревянных. Особенно это важно, когда корпус затирает лед. Металлические листы в таких условиях гнутся, а затем рвутся заклепки или расходятся сварные швы. Железобетон, в отличие от стали и дерева, отлично выдерживает нагрузку на сжатие.
- Если образуется пробоина в корпусе, устранить ее гораздо проще. Достаточно сделать опалубку и залить дефект бетоном. С этим справляются строительные рабочие.
- Строительство корпуса обходится значительно дешевле и не требует от рабочих высокой квалификации.
- Бетон не ржавеет и в морской воде служит дольше стали.
- В отличие от металла, на каменной поверхности в трюме не образуется конденсат. Это важно для перевозки грузов, чувствительных к влаге.
С началом Первой мировой войны для изготовления оружия и боевой техники понадобилось огромное количество металла. Даже металлургическая промышленность развитых стран не смогла полностью удовлетворить эту потребность. Дефицит стали потребовал быстрой замены другими материалами. Президент США В. Вильсон подписал постановление о строительстве 24 судов из железобетона. Однако до конца войны удалось построить только половину этого количества. Поскольку война уже закончилась, на этих кораблях американские солдаты возвращались домой.
Вторая мировая война тоже вызвала дефицит металла. На этот раз строительство бетонных судов в Америке началось без промедления. Всего было построено 24 корабля и около восьми десятков барж. Технология времен Первой мировой была усовершенствована. Новые суда были легче и прочнее, а строились в рекордные сроки — всего за месяц. Использовали их для перевозки грузов и личного состава войск.
Почему их больше не используют?
По сравнению со стальными, железобетонные корабли имеют существенные недостатки:
- Для придания бетонным корпусам прочности, сравнимой со сталью, приходится увеличивать их толщину. С ростом толщины стенок вес конструкции также возрастает. А это требует большей мощности двигателя и повышенного расхода топлива, что снижает рентабельность перевозок.
- Бетон устойчив при статических нагрузках, но сильных ударов он не выдерживает. По этой причине боевые корабли делают только из металла.
Основными причинами строительства железобетонных судов были:
– небольшой расход стали на корпус;– низкая стоимость;
– быстрота строительства.
Во время войны эти факторы играли определяющую роль. В мирное время гораздо важнее рентабельность перевозок, поэтому для транспортировки выгоднее металлические суда. Бетонные суда имеет смысл использовать как стояночные плавсредства: танкеры для сжиженного газа, нефтехранилища, плавучие буровые платформы, гостиницы и рестораны на воде.
Но все же и в транспортном судостроении есть в наши дни ценители ретро-технологий. Например, на просторах Волги близ г. Тольятти можно увидеть бетонную яхту, построенную в 1959 г. Семейная реликвия до сих пор на плаву и активно используется:
ПРАЙС (ОБРАЩАЕМ ВНИМАНИЕ ЦЕНЫ НА БЕТОН И БЕТОННЫЕ СМЕСИ “ГИБКИЕ”). ЗВОНИТЕ И УТОЧНЯЙТЕ ВАШУ ЦЕНУ!!!
оригинал: https://beton24.ru/articles/a-znaete-li-vy/korabli-iz-betona-ne-mozhet-byt/
Источник: https://trakbeton.ru/korabli-iz-betona-ne-mozhet-byit/
Почему корабли не тонут? Описание, фото и видео
С самого зарождения кораблестроения люди прилагают массу усилий, стараясь создать корабли, которые не тонут. Первые деревянные суда были легче воды. Но развитие науки и знание законов физики позволило строить и стальные, и даже железобетонные суда.
Железобетонные корабли строились в Северной Америке в первой половине XX века, когда во время двух мировых войн ощущался дефицит стали.
Кораблю помогают не тонуть законы физики
Законом Архимеда
Плавучесть судна определяется законом Архимеда: жидкость выталкивает тело с силой, равной весу жидкости в объеме погруженной в нее части тела. Основная хитрость здесь заключается в объеме – чем больше объем корабля, тем более толстыми можно сделать его металлические борта и тем больше дополнительного груза он может взять на борт, оставаясь при этом на плаву. Так получается потому, что основной внутренний объем корабля заполнен воздухом, который в 825 раз легче воды. Именно воздух придает плавучесть кораблю.
По этому же принципу возможно погружение и всплытие подводных лодок – при погружении балластные цистерны заполняются водой, лодка теряет плавучесть и погружается. При всплытии – в них подают воздух под давлением, вытесняющий воду. По этому же принципу плавает в ванне металлический тазик – внутри него находится воздух, занимающий большую часть всего объема тазика. Если же внутренний объем тазика заполнить камнями или металлом – он утонет, потому что вес его станет слишком большим.
Интересно: Почему волны идут к берегу?
Инженерные решения-остойчивость корабля
На плавучесть корабля, его способность сопротивляться силам ветра и волн действует принцип рычага. Если тазик, который спокойно плавает в ванне, запустить в речку – он вскоре наберет воды и утонет, потому что его будет наклонять ветер и захлестывать волны.
малая остойчивость
С кораблем тоже может случиться нечто подобное, если у него малая остойчивость. В истории бывали случаи, когда сотни пассажиров, собравшиеся у одного борта – вызывали крен судна и его затопление. Много кораблей гибло во время штормов из-за того, что их переворачивал ветер и волны.
Остойчивость судна
Остойчивость судна – это его способность сохранять устойчивое положение в воде. Зависит она от места, где находится центр тяжести судна. Чем он ближе к поверхности – тем проще перевернуть корабль и тем меньше остойчивость.
Именно поэтому у современных кораблей самые тяжелые агрегаты – ходовые двигатели, генераторы, танки с запасами воды и топлива находятся в нижней части. Там же располагаются грузовые трюмы. Моряки знают, что на полностью загруженном судне – качка ощущается намного меньше, чем на пустом.
Для смещения центра тяжести как можно ниже, конструкторы специально утяжеляют киль с помощью свинцовых накладок. В спортивных судах утяжеленный киль вообще крепится под судном отдельно на балках и называется выносным.
На остойчивость сильно влияет и форма борта – наименьшей обладают суда с полукруглым дном, наибольшей – спортивные тримараны, имеющие два выносных корпуса-опоры по бокам. Действительно, наличие дополнительных опор в верхней части борта помогает сохранять остойчивость, мешая судну накреняться. Это знали еще в древности и прикрепляли вдоль верхней части борта лодки связки сухого камыша. А современные туристы с этой целью используют надувные баллоны, привязывая их по бортам байдарок.
Интересно: Радиоактивный атом — что такое, описание, фото и видео
Обязательные правила морехода
Чтобы избежать смещения центра тяжести, при загрузке современных кораблей используются компьютерные программы, помогающие просчитать – куда и сколько груза можно поместить, чтобы сохранить мореходные качества судна. Ответственным за правильное размещение груза является старший помощник капитана. Он командует погрузкой и в соответствии с расчетами, самые тяжелые грузы размещаются в трюмах, а более легкие – на палубе. Груз на корабле обязательно «найтовится», то есть привязывается. Это нужно, чтобы во время шторма он не перекатывался по трюмам и не изменял центр тяжести судна.
Весь корпус корабля разделен на герметичные отсеки. В нормальном состоянии перегородки между отсеками открыты. Когда корабль получает пробоину – тот отсек, где она расположена, перекрывается герметичными перегородками, чтобы вода не могла заполнить весь корпус.
Опасно во время шторма разворачивать корабль «лагом к волне», то есть боком. Слишком велика вероятность, что сильная волна перевернет корабль. Также опасна и волна в корму. Поэтому часто океанские суда во время сильных штормов начинают двигаться носом против волн, уходя с намеченного курса – это самый безопасный для корабля способ пережить непогоду. И только после окончания шторма они возвращаются на нужный курс.
Плавучесть и остойчивость судна – это основные его качества, обеспечивающие безопасность. Поэтому правила, помогающие сохранить их – обязательны к соблюдению. А конструкторские решения, способствующие их улучшению, всегда приветствуются.
Интересно: Как делают рентген? Описание, фото и видео
Почему корабли не тонут – интересное видео
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Научный консультант редакции сайта «Как и Почему». Свидетельство о регистрации средства массовой информации ЭЛ № ФС 77 – 76533. Издание «Как и почему» kipmu.ru входит в список социально значимых ресурсов РФ.
Источник: https://kipmu.ru/pochemu-korabli-ne-tonut/