Dlaczego łódź podwodna nie tonie. Dlaczego łodzie i statki nie toną?

Jeśli zbudujesz drewnianą tratwę, możesz na niej popłynąć. Jeśli zbudujesz tratwę z żelaza lub innego metalu, zatonie. Powodem, dla którego tratwa drewniana nie tonie, ale tratwa żelazna, jest różna gęstość drewna i żelaza. Drewno jest mniej gęstym materiałem niż woda, więc siła wyporu wody jest większa niż siła grawitacji działająca na drewnianą tratwę (lub większa niż jej ciężar). Żelazo jest gęstsze niż woda, a jego siła wyporu nie jest w stanie pokonać ciężaru żelaznej tratwy.

W dawnych czasach statki i łodzie budowano głównie z drewna. Teraz są w większości wykonane z metali. Na czym się skupia? Dlaczego statki nie toną? Może we wnętrzu statku jest dużo drewna i „wygrywa” żelazo?

Oczywiście, jeśli weźmiesz dużą deskę i pokryjesz ją cienką blachą, to cała konstrukcja nie zatonie. W końcu jego średnia gęstość będzie mniejsza niż gęstość wody. Jeśli na przykład gęstość drewna wynosi 600 kg/m3, a deska ma masę 100 kg, a poszycie żelazne ma gęstość 7800 kg/m3 i masę 10 kg. Wtedy całkowita masa wyniesie 120 kg, a całkowita objętość wyniesie 100 / 600 + 10 / 7800 ≈ 0,1667 + 0,0013 = 0,168 (m 3). Stąd znajdujemy średnią gęstość konstrukcji 120 / 0,168 ≈ 714 (kg / m 3). To mniej niż gęstość wody (1000 kg/m3), co oznacza, że ​​konstrukcja będzie unosić się na wodzie.

Jednak w rzeczywistości jest to jeszcze łatwiejsze. Po co chować drzewo? Możesz po prostu zostawić w środku pustą jamę i upewnić się, że woda tam nie dostanie się. Dokładniej, nie pusty, ale wypełniony powietrzem. Gęstość powietrza wynosi tylko 1,29 kg/m 3 .

Dlatego unoszą się statki wykonane z metali. Wewnątrz znajdują się duże wnęki wypełnione powietrzem. W rezultacie średnia gęstość statku jest mniejsza niż gęstość wody, a siła wyporu utrzymuje statek na powierzchni.

Jeśli woda dostanie się do wnęki statku, to oczywiście zatonie. W celu zminimalizowania możliwości zalania w podwodnej części statku budowane są przegrody. Rezultatem są przedziały, w których woda z jednego nie może dostać się do drugiego. Jeśli statek dostanie dziurę, zalany zostanie tylko przedział w miejscu dziury. Reszta pozostanie wypełniona powietrzem i utrzyma statek na powierzchni.

W każdym razie statek ma wagę. Ciężar ten jest równy ciężarowi wody, której objętość statek „zajmuje” sobą w morzu.

Jak wiecie, statki tak nie pływają, ale przewożą różne ładunki i ludzi. Pusty statek waży mniej, co oznacza, że ​​mniej „osiedli się” na morzu. Jeśli jest załadowany, statek zapadnie się głębiej w wodę. Przy nadmiernym obciążeniu statek może z reguły wejść pod wodę i utonąć.

Dlatego na kadłubach statków zaznaczona jest specjalna linia ( wodnica). Statek nie może być zanurzony, aby ta lina była zanurzona. W przeciwnym razie każda silna fala, rozpryskując wodę na rufie, może łatwo zalać statek.

Z drugiej strony puste naczynie nie powinno być zbyt lekkie. W przeciwnym razie jego podwodna część będzie za mała w stosunku do powierzchni. W takim przypadku fale i wiatr mogą wywrócić statek.

Statek załadowany na wodnicy wypiera największą ilość wody. Waga tej wody nazywa się przemieszczenie konkretny statek. ładowność statek jest różnicą między wypornością a ciężarem własnym statku; lub prościej, różnica między załadowanym statkiem, gdy ma zanurzenie na linii wodnej, a masą statku bez ładunku.

Chociaż silnik Go-Devil można zamontować na zwykłej łodzi, znacznie lepiej będzie działał na łodziach typu Go-Devil. Te łodzie są specjalnie zaprojektowane do pracy z silnikami Go-Devil. Wykonane z blachy aluminiowej o grubości 3,17 mm, są niezawodne w różnych warunkach, dla których zbudowano silnik zaburtowy Go-Devil. Płaskie dno i zaokrąglone brody pozwalają łodzi poruszać się po błocie i błocie. Łodzie Go-Devil mają najdłuższy kadłub w swojej klasie, ale Go-Devil jest w samolocie szybciej niż jakakolwiek inna łódź w swojej klasie.

Łódź z silnikiem Go-Devil potrzebuje 20-25 cm miękkiego materiału (woda lub błoto) pod dnem, aby mogła się poruszać. Minimum to co najmniej 3 cm wody i 20 cm błota. Gdy łódka nabiera prędkości i płynie w ślizg, wystarczy 6-7 mm wody nad błotem lub 23 cm nad kamienistym dnem, aby mogła się poruszyć.

Czy silnik Go-Devil można zainstalować na zwykłej łodzi?
Tak, silnik Go-Devil montuje się na pawęży łodzi jak konwencjonalny silnik zaburtowy z rumplem. Silnik Go-Devil nie wymaga wiercenia otworów do montażu na pawęży. Generalnie silniki Go-Devil są zaprojektowane do pracy na ryglach o wysokości 38-43 cm.
Zalecana wysokość pawęży dla Go-Devil to 40,6 cm.

Dlaczego warto kupić łódź Go-Devil?
Chociaż silnik Go-Devil może być zainstalowany na zwykłej łodzi, będzie działał znacznie lepiej na łodziach typu Go-Devil. Te łodzie są specjalnie zaprojektowane do pracy z silnikami Go-Devil. Wykonane z blachy aluminiowej o grubości 3,17 mm, są niezawodne w różnych warunkach, dla których zbudowano silnik zaburtowy Go-Devil.

Płaskie dno i zaokrąglone brody pozwalają łodzi poruszać się po błocie i błocie. Łodzie Go-Devil mają najdłuższy kadłub w swojej klasie, ale Go-Devil jest w samolocie szybciej niż jakakolwiek inna łódź w swojej klasie.

Ile lat Go-Devils jest w tym biznesie?
Pierwszy projekt silnika do żeglugi po płytkich wodach został opatentowany w 1977 roku. Od tego czasu konstrukcja jest stale ulepszana, aby zapewnić większą wydajność, niezawodność i wszechstronność do pracy w różnych płytkich warunkach wodnych.

Dlaczego nowy wieszak wału napędowego jest wykonany z łożyskami na górze i tuleją na dole?
Łożysko w górnej części wału napędowego pozwala na najlepsze centrowanie wału. Ponieważ spód wału musi znajdować się zawsze pod powierzchnią, do silników Go-Devil przymocowana jest mosiężna tuleja. W ciągu ostatnich 25 lat tuleje mosiężne udowodniły swoją wytrzymałość i przydatność do pracy bez utraty mocy i prędkości.
Co się stanie, jeśli łożysko założysz na dolne zawieszenie wału napędowego i woda dostanie się do rowka na drodze kulki jezdnej łożyska? - Natychmiast zaparkujesz!
W istniejącym projekcie bagna Go-Devil, nawet jeśli dolny gruczoł zapadnie się, obecność mosiężnej tulei pozwoli ci dotrzeć do samego domu !!

Jak głośne są silniki zaburtowe Go-Devil?
W silnikach Go-Devil montowany jest seryjny 4-cylindrowy silnik chłodzony powietrzem. Dlatego wytrząsacz bagienny nie pracuje głośniej niż konwencjonalna kosiarka. Jeśli założysz większy tłumik na silnik, hałas może zostać jeszcze bardziej zredukowany. Średni poziom hałas szacowany jest na 86 dB.

Czy silnik Go-Devil można zamontować na wysokiej pawęży?
TAk. Firma oferuje specjalny model silnika High Transom Go-Devil do montażu na pawęży o wysokości 50,8 cm Długość wału takiego silnika jest taka sama jak silnika standardowego, co pozwala na zastosowanie standardowej łodzi Go-Devil sterowniczy. Jeśli posiadasz już silnik Go-Devil, możesz zamontować na nim dodatkową płytkę regulacyjną, która pozwoli na zastosowanie zwykłego silnika na ryglach 50 cm.

1. 1. miejska budżetowa instytucja edukacyjna średnia Szkoła ogólnokształcąca№ 20 Projekt badawczy Mineralnye Vody Temat: „Dlaczego łódź podwodna nie tonie?” Autor pracy: Girichev Serafim 2 klasa „b” Promotor i konsultant: Raevskaya Anna Georgievna, nauczyciel, rok akademicki Mineralne Wody 2015-2016.
2. 2. Spis treści. 1. Wstęp; 2. Historia rozwoju podwodnego budownictwa okrętowego; 3. Mechanizm zanurzania i wynurzania łodzi podwodnej; 4. Eksperymentalny dowód mechanizmu zanurzenia i wynurzenia łodzi podwodnej; 5. Wniosek; 6. Lista źródeł. 7. Aplikacje. 1. Wstęp. Bardzo lubię budować statki, a potem umieszczać je na wodzie. Razem z tatą zbieramy modele żaglówek. (Patrz 7. Załączniki fot. 1-4) I wyjaśnił mi, że statki nie toną, bo powietrze wewnątrz statku utrzymuje go na powierzchni. Zasada Archimedesa mówi, że na ciało zanurzone w wodzie działa siła równa ciężarowi wypartej przez nie wody. Statek wypiera tak dużo wody, że istnieje duża siła wyporu, która utrzymuje go na powierzchni. Ale zdolność do utrzymania się na powierzchni zależy również od gęstości materiału, z którego zbudowany jest statek, czyli od stosunku jego masy do objętości. Kadłub statku jest wykonany z metalu (na przykład żelaza) - jest to ciężki materiał. Ale wewnątrz statku znajduje się pusta przestrzeń wypełniona powietrzem, więc średnia gęstość statku jest mniejsza niż gęstość wody i nie tonie. A potem w telewizji zobaczyłem ogromną łódź podwodną z kilkudziesięcioosobową załogą zdolną do przebywania pod wodą miesiącami. I zastanawiałem się, jak łódź podwodna może zanurzyć się w wodzie, swobodnie pływać i nie tonąć? Przedmiot badań: łódź podwodna Przedmiot badań: mechanizm zanurzania i wynurzania łodzi podwodnej Metody badawcze: - Rozmowy z dorosłymi - Studium literatury naukowej - Praca z komputerem - Obserwacje - Przeprowadzanie eksperymentów, eksperymenty fizyczne. Zadania: - poznanie historii rozwoju podwodnego przemysłu stoczniowego - stworzenie modelu okrętu podwodnego - wyjaśnienie mechanizmu zanurzenia i wynurzenia okrętu podwodnego - empiryczne przedstawienie mechanizmu zanurzenia i wynurzenia okrętu podwodnego
3. 3. Hipoteza badania: Założyliśmy, że jak każde ciało fizyczne, łódź podwodna podlega prawu Archimedesa, wówczas mechanizm jej opadania i wynurzania można pokazać w domu. 2.Historia rozwoju podwodnego budownictwa okrętowego. 2.1 Idea łodzi podwodnej ma swoje korzenie w czasach starożytnych. Istnieją sugestie, że w IV wieku pne. mi. Aleksander Wielki używał czegoś zasadniczo podobnego do dzwonu nurkowego do celów rozpoznawczych, o czym świadczą obrazy z późniejszych czasów. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcie 5) 2.2.Pierwszym pomyślnie funkcjonującym okrętem podwodnym była łódź podwodna holenderskiego mechanika i fizyka z początku XVII wieku Corneliusa Van Drebbela, zbudowana w Londynie nad Tamizą dla 12 wioślarzy i 3 oficerów; kronika mówi, że wśród tych oficerów był sam król Jakub I. Jego drewniana łódź była rodzajem dzwonu nurkowego, na zewnątrz pokryta naoliwioną skórą, mogła poruszać się za pomocą wioseł pod wodą na krótkich dystansach.Statek mógł znajdować się pod wodą przez kilka godzin na głębokości do 5 metrów. Aby wchłonąć powietrze zepsute przez oddychanie, wynalazca przygotował płyn, którego szczegóły receptury nie zostały zachowane. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcia 6-8) 2.3 W Rosji w 1718 r. stolarz Efim Nikonow ze wsi Pokrowskie pod Moskwą złożył petycję do cara Piotra I, w której zaproponował projekt „Tajnego statku”, który był właściwie projektem pierwszej krajowej łodzi podwodnej. Kilka lat później, w 1724 r., nad Newą przetestowano dzieło Nikonowa, ale bez powodzenia, ponieważ „podczas schodzenia dno tego statku zostało uszkodzone”. W tym samym czasie Nikonow prawie zginął w zalanej łodzi i został uratowany z osobistym udziałem samego Piotra. Za niepowodzenie król nakazał wynalazcy nie robić wyrzutów, ale dać mu możliwość naprawienia niedociągnięć. Ale wkrótce zmarł Piotr I, aw 1728 r. Rada Admiralicji, po kolejnej nieudanej próbie, nakazała wstrzymanie prac na „ukrytym statku”. Sam niepiśmienny wynalazca został zesłany do pracy jako stolarz w stoczni w Astrachaniu. (Patrz 7. Załączniki, zdjęcia 9-12) 2.4.Pierwszy okręt podwodny do użytku wojskowego został zaprojektowany przez nauczyciel w szkole w 1776 w USA D. Bushnell jednomiejscowy okręt podwodny wykonany z drewna osłoniętego blachami miedzianymi. Jego jajowaty korpus wyglądał bardziej jak beczka, ale miał wieżę z bulajami, dwa śmigła w postaci śrub Archimedesa: jedno poziome, drugie pionowe i mały ster. Nazywano ją "Żółw", po angielsku - "Tartle". Kotwica i ładunek zostały zamocowane od dołu w celu zapewnienia stateczności - w terminologii morskiej nazywa się to statecznością. Dla każdego statku ważne jest, aby podczas kołysania się morza nie przewracać się, ale powracać do swojej pierwotnej pozycji z kołysania, jak kula. Do zanurzenia pod wodą napełniono mały zbiornik wodą,
4. 4. a do wynurzania wypompowywano wodę ręczną pompką. Zbiornik pełnił funkcję zbiornika balastowego. Okręt podwodny był napędzany śmigłami, które okręt podwodny obracał stopami, wciskając pedały, tak jak robi to rowerzysta. Na wieży zainstalowano rurę łączącą wewnętrzną wnękę z atmosferą. W konsekwencji Żółw nie mógł zanurkować poniżej tej rury. Okręt podwodny był uzbrojony w minę wypełnioną 65 kg prochu, którą podpalono lontem za pomocą mechanizmu zegarowego. Przewidywano, że okręt podwodny miał zbliżyć się do stojącego wrogiego statku, wywiercić wiertłem dziurę w jego drewnianym dnie i przymocować do dna przymocowaną do wiertła minę, a następnie uruchomić mechanizm zegarowy i oddalić się na bezpieczną odległość. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcia 13-14) 2.5 Ogromny wkład w rozwój floty okrętów podwodnych wniósł rosyjski stoczniowiec, inżynier, projektant, wynalazca, przedsiębiorca, podróżnik, kolekcjoner - Stepan Karlovich Dzhevetsky, który zasłynął swoim praca w branży stoczniowej, lotniczej i morskiej. Dzhevetsky jest twórcą pierwszych bojowych okrętów podwodnych, sprzętu i broni dla nich. Opracował wiele innowacji: wykorzystując pompę wodną do wypompowywania wody, dostarczając po raz pierwszy peryskop, zaopatrzył swoją łódź w silnik elektryczny, uzbrojenie łodzi składało się z miny z gumowymi przyssawkami i bezpiecznikiem, co pozwoliło kopalni być aktywowane we właściwym czasie. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcie 15) 2.6 Pierwsza na świecie łódź podwodna z silnikiem Diesla „Minoga” została zbudowana w Rosji w Petersburgu w 1908 r. według projektu Iwana Grigoriewicza Bubnowa. Długość „Lampreya” wynosi 32 m. Prędkość pod wodą wynosi 8,5 km/h. Uzbrojenie - dwie torpedy. Została adoptowana przez Flotę Bałtycką. Silniki wysokoprężne produkowane przez fabrykę Ludwiga Nobla dla Lampreya miały bardzo ważną innowację - urządzenie cofania, które umożliwia łodzi zmianę kursu z przodu na wsteczny, ale niestety było to możliwe tylko bez obciążenia. Uzbrojenie „Lamprey” składało się z dwóch rurowych wewnętrznych wyrzutni torpedowych. Karabin maszynowy został zainstalowany na górnym pokładzie za sterówką. Załoga „Lampreya” składała się z 22 osób, w tym dwóch oficerów – dowódcy łodzi i jego pomocnika. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcia 16-18) 2.7 W przyszłości konstrukcja okrętów podwodnych przechodziła wiele zmian. Najlepsze osiągnięcia do ich ulepszenia wykorzystywano naukę i technologię, aż do zainstalowania na nich silników atomowych. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcia 19-22) W Petersburgu otwarto kompleks bojowych okrętów podwodnych D-2 „Narodowolec” z II wojny światowej, w których można spacerować po przedziałach i poznać jego budowę oraz warunki bytowe załogi. Wszystkie przedziały łodzi podwodnej, jej wygląd jest odtworzony tak, jak w latach wojny. Składa się z wytrzymałego i lekkiego korpusu. Wszystkie główne jednostki i mechanizmy znajdują się w wytrzymałej wodoodpornej obudowie. Na pokładzie nadbudówki
5. 5. Umieszczono działo 100mm. Łódź osadzona jest na betonowych blokach kilowych i połączona z budynkiem pawilonu nadmorskiego. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcia 23-26) 3. Mechanizm zanurzania i wynurzania łodzi podwodnej. Spróbujmy zrozumieć mechanizm zanurzania i wynurzania łodzi podwodnej z punktu widzenia fizyki. Jak każde ciało fizyczne, łódź podwodna podlega prawu Archimedesa: ciało zanurzone w wodzie traci na wadze tyle, ile waży objętość wody wypartej przez ciało. Na tym prawie opiera się główna własność każdego statku - jego pływalność, zdolność do utrzymywania się na powierzchni wody. Aby łódź podwodna zatonęła, wynurzyła się lub pozostała pod wodą, musi mieć możliwość zmiany pływalności. Osiąga się to bardzo w prosty sposób- łódź jest wyposażona w specjalne zbiorniki, które albo napełnia się wodą, albo ponownie opróżnia. W przypadku łodzi podwodnej występuje pływalność: dodatnia - konieczne jest opróżnienie zbiorników z wody - łódź będzie pływać; Negatywny - konieczne jest napełnienie zbiorników wodą - łódź zatonie - opadnie na dno; Zero - konieczne jest wyrównanie ciężaru łodzi podwodnej i ciężaru objętości wypartej przez nią wody - łódź "zawiesi się" na dowolnej głębokości. Ponieważ regulacja zanurzenia za pomocą zbiorników nigdy nie może być dokładna, manewrowanie łodzią w samolocie odbywa się za pomocą poziomych sterów. 4. Eksperymentalny dowód mechanizmu zanurzenia i wynurzenia łodzi podwodnej. Okręt podwodny jest zanurzany pod wodą podczas napełniania wodą specjalnych komór - zbiorników balastowych. Kiedy musi się wynurzyć, do zbiorników wtłacza się sprężone powietrze, a woda zostaje wyparta. Zmieniając ilość powietrza w zbiornikach balastowych, łódź zmienia głębokość zanurzenia. Aby udowodnić ten mechanizm, postanowiłem przeprowadzić eksperyment w domu. Przedstawiam twoją uwagę. Weź dwie plastikowe butelki, dużą i małą, nadmuchiwaną piłkę, wąż, gumowy pierścień i taśmę elektryczną. (Patrz 7. Załączniki fot. 27) W małej butelce zrobimy wiele otworów o średnicy 3-4 mm. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcie 28) W korku małej butelki zrobimy otwór na wąż. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcie 29) Włóż wąż i zamocuj na nim balon. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcie 30) Następnie wciśnij kulkę do butelki, zakręć korek i zamocuj wąż. (Patrz 7. Zdjęcie aplikacji 31) Teraz pozostaje tylko połączyć obie butelki taśmą elektryczną. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcia 32-33) Napełnij dużą butelkę wodą i
6. 6. umieścił w nim ładunek, w naszym przypadku były kamyki, i opuścił naszą „okręt podwodny” do wody. Mała butelka napełniła się wodą i położyła się na dnie. „Okręt podwodny” uzyskał ujemną pływalność. (Patrz 7. Załączniki fot. 34) Aby nasz model unosił się na wodzie, zaczęliśmy napełniać małą buteleczkę powietrzem przez wąż pod ciśnieniem, z której zaczęła się wylewać woda. (Patrz 7. Załączniki Zdjęcie 35) I oto nasza łódź wypłynęła na powierzchnię! „Okręt podwodny” uzyskał dodatnią pływalność. (Patrz 7. Załącznik Zdjęcie 36) 5. Podsumowanie Nasza hipoteza, że ​​mechanizm zanurzania i wynurzania łodzi podwodnej można pokazać w domu, była uzasadniona. W przyszłości chciałbym przeprowadzić eksperyment, aby udowodnić zerową pływalność. Próbowałem, ale do tej pory mi się nie udało. Oczywiście jest jeszcze wiele rzeczy, których nie rozumiem, np. pojęcia fizyczne, prawa, formuły, ale myślę, że w liceum będę w stanie zrozumieć tę kwestię bardziej szczegółowo. Wierzę, że doświadczenie mojej pracy zainteresuje wielu facetów. Ten eksperyment może przeprowadzić każdy z moich kolegów z klasy, używając improwizowanych przedmiotów gospodarstwa domowego. Mój projekt pokazał mi, że fizyka zaczyna się od uważności i ciekawości prostych obiektów i znanych nam stanów. Dziękuję za uwagę.