Wie schwimmt ein Kreuzfahrtschiff?

Es ist erstaunlich, dass riesige Kreuzfahrtschiffe nicht sofort auf dem Meeresboden versinken. Wie bleiben diese gigantischen Schiffe mit allem, von Eislaufbahnen und Schwimmbädern bis hin zu Basketballplätzen, Spas, Mini-Malls und Kinos an Bord? Sie tun dies 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 nach unten gerichteten Kraft der Schiffsmasse entgegen. Die nach unten gerichtete Kraft des Schiffes kombiniert mit der nach oben gerichteten Kraft des Ozeans wirkt zusammen, um das Schiff über Wasser oder schwimmend zu halten.

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Diese Grundidee wird oft als Archimedes Prinzip . Nach diesem Prinzip schwimmt ein Gegenstand, wenn das Gewicht des verdrängten Wassers dem Gewicht des Gegenstandes entspricht. Die umgebende Flüssigkeit drückt mit einer Kraft zurück, die der verdrängten Menge entspricht; wenn beide gleich sind, schwebt das Objekt.

Hier ist eine andere Möglichkeit, es zu betrachten. Wenn ein Kreuzfahrtschiff im Wasser liegt, macht es Platz für sich selbst, indem es Wasser nach außen und nach unten verdrängt. Das Wasser reagiert, indem es nach oben drückt und versucht, den Platz zurückzunehmen, den das Kreuzfahrtschiff einnimmt. Das Gleichgewicht dieser gegensätzlichen Kräfte lässt das Schiff schweben.

Zusätzliche Faktoren, die den Auftrieb unterstützen

Neben Auftrieb und Verdrängung gibt es 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 in einer Konstruktion verwendet werden, die es ihnen ermöglicht, ihr Gewicht im Wasser zu verdrängen, bevor sie untertauchen. Der größte Teil dieses Designs ist im Rumpf implementiert, der den Körper oder die Hülle des Schiffes darstellt, der unter dem Hauptdeck sitzt und das Wasser aus dem Weg drängt und das Schiff schwimmen lässt.

Durch jahrelange Versuche und Irrtümer haben Ingenieure herausgefunden, dass die Rundung, Breite und Tiefe des Rumpfes dazu beiträgt, das Gewicht des Schiffes über den Schiffskörper zu verteilen. Die Rümpfe großer Kreuzfahrtschiffe haben die Form des Buchstabens U. Dieses Design lässt Wasser vom Schiff wegfließen, leitet den Widerstand ab, erleichtert eine reibungslose Fahrt und hilft, das Schiff in der Spur zu halten.

Doppelrümpfe und andere Sicherheitsmerkmale

Es reicht nicht aus, einfach über Wasser zu bleiben und reibungslos zu segeln; Das Rumpfdesign eines Kreuzfahrtschiffes muss die Menschen im Inneren auch vor Hindernissen wie Eisbergen, Riffen und Sandbänken schützen, die die Außenschichten des Schiffes aufreißen könnten. Um eine größere Katastrophe zu verhindern, verwenden Schiffbauer normalerweise extrafesten Stahl und bauen ihre Schiffe als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme mit Doppelhüllen (d. h. einer Hülle in der anderen).

Kreuzfahrtschiffe haben auch Schotte die ihnen helfen können, im Falle eines größeren Schadens über Wasser zu bleiben. Diese wasserdichten Trennwände werden im gesamten Schiffsinneren installiert und können geschlossen werden, um das Eindringen von Wasser durch einen beschädigten Rumpf abzudichten. Die Begrenzung des Wasserzuflusses kann letztendlich verhindern, dass das Schiff überflutet und sinkt.

Wie Kreuzfahrtschiffe aufrecht bleiben

Ab 2016, das größte Kreuzfahrtschiff der Welt misst etwa 210 Fuß hoch, und selbst die durchschnittlichen Kreuzfahrtschiffe haben immer noch eine beeindruckende Höhe. Was hält sie also davon ab, im Wasser umzukippen? Die Antwort liegt wiederum im Rumpfdesign. Zuerst müssen Sie den Unterschied zwischen dem Schwerpunkt des Schiffes und seinem Auftriebszentrum verstehen.

Das Verlagern des Auftriebszentrums ist der Schlüssel

Gemäß 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 Fokus für den Aufwärtsdruck des Wassers gegen den Rumpf) natürlich verschiebt, wenn das Schiff von einer Seite zur anderen kippt. Diese Änderung des Auftriebszentrums hilft, das Schiff wieder in eine aufrechte Position zu bringen.

Aufrechterhaltung einer Mittellinie

Wenn das Schiff aufrecht geschoben wird, kann die Kraft dieses Stoßes es natürlich ein wenig über die Mittellinie hinaus schwingen und dazu führen, dass es auf die andere Seite kippt. Das nennt man Rolling und macht die Passagiere seekrank. Um dieses Problem anzugehen, sind Kreuzfahrtschiffe mit einer Reihe von Funktionen ausgestattet, die das Rollen des Schiffes begrenzen, einschließlich stabilisierender Flossen unter Wasser und aktivem Ballast oder Anti-Heeling-Systemen, die schnell Meerwasser aus Auffangtanks unter der Wasserlinie auf einer Seite des Schiffes pumpen Schiff auf die andere Seite. Dies korrigiert jegliche seitliche Neigung oder 'Liste', die das Schiff entwickeln könnte.

Diese stabilisierenden Eigenschaften sind so effektiv, dass Kreuzfahrtpassagiere selten eine seitliche Bewegung spüren, und es ist fast unbekannt, dass Kreuzfahrtschiffe umdrehen, obwohl sie so groß sind.

Reibungsloses Segeln

Einen riesigen Ozeandampfer auf dem offenen Meer dahingleiten zu sehen, kann ziemlich aufregend sein. Während die Bewegung des Schiffes mühelos aussehen mag, passiert sicherlich viel unter der Meeresoberfläche, um das Schiff aufrecht und über Wasser zu halten. Denken Sie daran, wenn Sie das nächste Mal eine Kreuzfahrt machen.