Come galleggia una nave da crociera?

È incredibile che enormi navi da crociera non affondino istantaneamente sul fondo dell'oceano. Con tutto, dalle piste di pattinaggio sul ghiaccio e le piscine ai campi da basket, spa, mini centri commerciali e cinema a bordo, come fanno queste gigantesche navi a rimanere a galla? Lo fanno attraverso una combinazione di galleggiabilità, spostamento dell'acqua, materiali e design.

Come restano a galla le navi da crociera

Le navi sono progettate per spostare una quantità d'acqua equivalente alla propria massa. Allo stesso tempo, la pressione dell'oceano spinge contro lo scafo della nave e contrasta la forza verso il basso della massa della nave. La forza verso il basso della nave combinata con la forza verso l'alto dell'oceano lavorano insieme per mantenere la nave a galla o 'galleggiante'.

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Questa idea di base viene spesso definita come Principio di Archimede . Secondo questo principio, un oggetto galleggia quando il peso dell'acqua spostata è uguale al peso dell'oggetto. Il fluido circostante respinge con una forza pari a quella della quantità spostata; quando i due sono uguali, l'oggetto galleggia.

Ecco un altro modo di vederlo. Quando una nave da crociera si trova in acqua, fa spazio a se stessa spostando l'acqua verso l'esterno e verso il basso. L'acqua risponde spingendosi verso l'alto e nel tentativo di riprendersi lo spazio occupato dalla nave da crociera. L'equilibrio di queste forze opposte è ciò che fa galleggiare la nave.

Fattori aggiuntivi che supportano la galleggiabilità

Oltre alla galleggiabilità e allo spostamento, ci sono molti altri fattori che aiutano le navi da crociera a rimanere sulla superficie dell'acqua.

Materiali e design

Per ottenere la galleggiabilità, una nave deve essere realizzata con materiali leggeri e robusti, più densi dell'acqua, come l'acciaio extra resistente. Inoltre, quei materiali leggeri devono essere utilizzati in un design che consenta loro di spostare il loro peso in acqua prima di immergersi. La maggior parte di questo design è implementato nello scafo che è il corpo o il guscio della nave che si trova sotto il ponte principale e spinge l'acqua fuori strada e consente alla nave di galleggiare.

Attraverso anni di tentativi ed errori, gli ingegneri hanno scoperto che rendere lo scafo arrotondato, largo e profondo aiuta a disperdere il peso della nave attraverso il corpo della nave. I grandi scafi delle navi da crociera hanno la forma della lettera 'U'. Questo design consente all'acqua di defluire dall'imbarcazione, dissipa la resistenza, facilita una guida fluida e aiuta a mantenere l'imbarcazione in carreggiata.

Doppi scafi e altre caratteristiche di sicurezza

Restare a galla e navigare senza problemi non è abbastanza; Il design dello scafo di una nave da crociera deve anche proteggere le persone all'interno da ostacoli come iceberg, scogliere e banchi di sabbia che potrebbero lacerare gli strati esterni della nave. Per prevenire una grave catastrofe, i costruttori navali in genere utilizzano acciaio extra resistente e costruiscono le loro navi con doppio scafo (ovvero uno scafo dentro l'altro) come ulteriore precauzione.

Anche le navi da crociera hanno paratie che può aiutarli a rimanere a galla in caso di gravi danni. Questi divisori stagni sono installati all'interno di una nave e possono essere chiusi per sigillare l'acqua che scorre attraverso uno scafo danneggiato. Limitare l'afflusso di acqua può in definitiva impedire alla nave di allagarsi e affondare.

Come le navi da crociera rimangono dritte

A partire dal 2016, la nave da crociera più grande del mondo misura circa 210 piedi di altezza, e anche le navi da crociera medie hanno ancora un'altezza impressionante. Quindi cosa impedisce loro di ribaltarsi nell'acqua? La risposta è, ancora una volta, nel design dello scafo. Innanzitutto, devi capire la differenza tra il centro di gravità della nave e il suo centro di galleggiamento.

Lo spostamento del centro di galleggiamento è la chiave

Secondo Strumenti di ingegneria , il centro di gravità di una nave (il punto focale centrale per la spinta verso il basso della gravità) non può essere modificato. Per questo motivo, lo scafo a forma di U di una nave da crociera è progettato in modo che il suo centro di galleggiamento (il punto centrale per la spinta verso l'alto dell'acqua contro lo scafo) si sposti naturalmente mentre la nave si inclina da un lato all'altro. Questo cambiamento nel centro di galleggiamento aiuta a riportare la nave in posizione verticale.

Mantenere una linea centrale a

Quando la nave viene spinta in verticale, la forza di quella spinta può naturalmente farla oscillare un po' oltre la linea centrale e farla inclinare dall'altra parte. Questo si chiama rollio ed è ciò che tende a far venire il mal di mare ai passeggeri. Per affrontare questo problema, le navi da crociera sono dotate di una serie di caratteristiche che limitano il rollio della nave, tra cui alette stabilizzatrici sotto l'acqua e zavorra attiva o sistemi anti-sbandata che pompano rapidamente l'acqua di mare dai serbatoi sotto la linea di galleggiamento su un lato spedire dall'altra parte. Questo corregge qualsiasi inclinazione laterale o 'lista' che la nave può sviluppare.

Queste caratteristiche stabilizzanti sono così efficaci che è raro che i passeggeri delle crociere avvertano un movimento da un lato all'altro, ed è quasi sconosciuto che le navi da crociera si capovolgano anche se sono così alte.

Navigazione fluida

Guardare un enorme transatlantico scivolare in mare aperto può essere piuttosto elettrizzante. Mentre il movimento della nave può sembrare senza sforzo, c'è sicuramente molto da fare sotto la superficie dell'oceano che mantiene la nave in posizione verticale e a galla. Pensaci la prossima volta che fai una crociera.