Может быть, вам случалось наблюдать захватывающее зрелище гонки яхт. Когда яхта мчится под парусами при боковом ветре, она имеет очень большой крен. Но после поворота яхта выпрямляется. Что же заставляет яхту выпрямиться? Все тот же закон Архимеда. Под действием силы поддержания погружающаяся при крене часть корпуса стремится всплыть. Если не всплывает, — значит, судно неостойчиво. Но даже и остойчивое судно при слишком большом крене может опрокинуться.
Когда разрабатывают проект нового судна, то расчетами находят тот наибольший допустимый угол крена, при котором оно еще не опрокинется, а вернется в прямое положение.
У творцов проекта судна есть и другая забота. Оказывается, на остойчивость парохода влияет и то, как на нем положены грузы. Можно их расположить так неудачно, что судно будет плавать с постоянным креном.
Установлено также, что его остойчивость тем лучше, чем ниже расположены грузы.
Вот поэтому-то люди всегда садятся на дно шлюпки, идущей под парусами. А к днищу яхты специально приделывают тяжелый свинцовый киль.
А знаете ли вы, что находящиеся в днище судна цистерны нередко заполняют водой, если оно идет без груза, порожняком? Все это делают для того, чтобы понизить центр тяжести и, значит, улучшить остойчивость судна. Однако добиваться слишком большой остойчивости не стоит. Чем судно остойчивее, тем стремительнее и резче его качка. Но и хорошая остойчивость — еще не все для безопасности судна. Нужна еще и большая прочность.
Как бобы пароход разорвали
Каждый школьник знает, что такое горох. В учебнике о горохе сказано: «Это важная продовольственная культура. Плод у гороха имеет две створки, к которым прикреплены семена. Такой плод называют бобом». Есть еще бобы какао, кофейные. Но если школьнику сказать, что бобы могут разорвать пароход, он не поверит. «Что за ерунда! — скажет он. — Где это видано, чтобы бобы пароход разрывали? Что это — торпеда?»
И все же такой случай с бобами действительно произошел.
Однажды — это было приблизительно в 1933 году — пароход «Харьков» шел из-за границы к родным берегам. Все его трюмы до отказа были заполнены бобами. Недалеко от Стамбула произошла неприятность: пароход наскочил на каменистую мель. Проутюжив днищем камни, «Харьков» пошел дальше; так и дошел бы до Одессы, если бы не бобы.
Оказалось, прогулка по камням не обошлась благополучно. В днище — под одним из грузовых трюмов — образовалась пробоина, через которую внутрь стала поступать вода.
Будь у парохода обыкновенный груз, а не бобы, — ничего бы особенного и не произошло. Вода заполнила бы только один грузовой трюм, так как дальше ее не пустили бы водонепроницаемые поперечные перегородки — переборки, отделяющие этот трюм от соседних.
И дело кончилось бы тем, что «Харьков» глубже погрузился в воду и от этого несколько потерял бы в скорости. Но бобы решили судьбу судна по-иному. Вода поднималась выше и выше, проникая сквозь все щелочки между бобами. Как бы плотно ни были насыпаны бобы, дорога воде всегда найдется. Бобы, впитывая в себя воду, стали разбухать. А разбухшим бобам и места надо больше. Но места в трюме было ровно столько, чтобы вместит бобы сухие, а не разбухшие. Что же оставалось делать бобам в поисках простора? Им оставалось одно: давить изо всех сил на стенки и палубу трюма. А сила разбухших бобов в тесноте — дело нешуточное. Ученые подсчитали, что при 25 процентах поглощенной воды бобы давят на всякое тело, препятствующее их набуханию, с силой 30 килограммов на квадратный сантиметр. Такое давление может испытывать корпус подводной лодки на глубине 300 метров. Но, чтобы выдержать его, этот корпус имеет особую цилиндрическую форму, и он очень прочный. От парохода же не требуется погружения на глубину 300 метров. Значит, и корпус его делают не таким прочным, как у подводной лодки.
Понятно, что нажим бобов кончиться добром не мог.
С оглушительным треском лопнули швы бортов и палубы в районе затопленного трюма. Пароход разломился на две отдельно плавающие части — носовую и кормовую. Вызванное к месту аварии буксирное судно потащило в Севастополь носовую половинку «Харькова», а затем вернулось и за кормовой.
Моряки долго тогда шутили: «Пароход „Харьков“ — самое длинное судно в мире: нос в Севастополе, корма в Константинополе» (Константинополь — прежнее название Стамбула). Вскоре обе половинки «Харькова» при помощи электросварки соединили в одно целое.
Вот что могут наделать безобидные бобы! Конечно, кораблестроители предусмотреть этого не могли.
Когда строили «Харьков», прочность его корпуса была рассчитана на обычные в море условия. А корпус парохода считают прочным, если он не ломается от своей тяжести, будучи поставлен на одну или на две опоры.
Был однажды такой случай с небольшим пароходом. У самого берега попал в густой туман. Капитан вел его осторожно, самым малым ходом. Но это не помогло. Пароход попал в узенький проход между двумя большими скалами. Нос проскочил, а середина, как более широкая, застряла.
Судно, зажатое между скал.
Напрасно капитан вертел ручку машинного телеграфа, давая то полный передний, то полный задний ход. Пароход так зажало скалами, что уже никакая машина помочь не могла. В довершение бед начался отлив. Вода из-под парохода ушла, и он повис в воздухе носовой частью. К месту происшествия понаехали журналисты и фотографы. О пароходе долго писали в газетах и журналах. И все изумлялись: «Вот какое удивительное судно — висит в воздухе и не ломается».
На самом деле изумляться здесь было нечему. Пароход был короток и широк. Будь он длинным и узким, как все быстроходные суда, да еще с недостаточной прочностью корпуса, у него наверняка отломилась бы носовая часть.
Длинный и узкий пароход может сломаться и на воде, особенно в штормовую погоду. В спокойной воде, например на реке, самое ломкое судно лежит словно на перине. Спокойная вода поддерживает его корпус по всей длине.
Другое дело, когда он очутится на больших волнах. Тут могут быть два самых опасных положения.
Первое — когда волна будет подпирать пароход только в середине, а нос и корма очутятся на весу. В этом случае говорят, что судно находится на вершине волны; но может быть и наоборот: нос и корма будут опираться на высокие гребни волны, а середина повиснет над провалом — над подошвой волн. Тут прямо хоть складываться пароходу пополам. И не раз суда ломало на волне. Это худшие случаи. На них и рассчитывается прочность корпуса.
Два опасных положения судна.
Дом на земле строится добротно и прочно. Но попробуйте сделать слабым его фундамент или междуэтажные перекрытия. Дом осядет, а то и вовсе рухнет.
Пароход тоже многоэтажное здание, со стенами, потолками и междуэтажными перекрытиями. Но «фундамент» под ним — это зыбкая вода. Такой «фундамент» не стоит неподвижно, особенно в бурную погоду. На этом «фундаменте» судно «ходит» в различных направлениях, всплывает и погружается, поворачивается и резко качается с борта на борт. Во время таких перемещений его корпус испытывает действие самых различных и очень больших сил. Всем этим силам он должен надежно сопротивляться.
Вот пароход попал в страшный шторм. Тут волны испытывают все части его корпуса и на изгиб, и на излом, и на разрыв, и на кручение. Пусть он гнется на большой волне, как пружина. Пусть изгибается, лишь бы только не ломался, лишь бы он был прочен.
А сделать пароход прочным — это значит правильно подобрать размеры всех деталей «скелета» и «оболочки» его корпуса. Сложные расчеты проделывают инженеры, чтобы выполнить такую работу. Тут им на помощь приходит «строительная механика корабля» — наука о прочности судна, созданная поколениями ученых, кораблестроителей и моряков.
