For en uke siden la to av de mest gigantiske cruiseskipene i verden til kai i nærheten av byen min. Hvis du har sett en, eller vært på en, vil du vite hvor store de er.
De ser ekstremt utrygge ut for meg, selv om det selvsagt må være innebygd sikkerhetsfunksjoner i dem for å hindre dem i å liste så langt over at de ser ut til å være i fare for å velte helt i grovt hav eller sterk sidevind.
Jeg vil unngå ingeniørsiden og å holde meg til fysikken, som rett og slett er basert på kontrollen av vinkelmomentet til de store fartøyene.
Så antagelsene mine først, så spørsmålet mitt.
Jeg har søkt på Google etter skjemaer av designet, men ingenting hoppet ut på meg, bortsett fra en liste over folk som stiller mye det samme spørsmålet som dette. Er cruiseskip for høyt tunge? og Hvorfor Mega cruiseskip er usikre
De har grunne, men brede bunnflater. Enten har de små kjølflater, eller så er de i stand til å trekke kjølen inne i skipet, fordi trekket i byhavnen min er ganske grunt, og likevel klarte de å komme seg godt inn i havnen.
antar jeg de har en stor mengde ballast, de har absolutt plass til det.
Jeg antar også at de øverste etasjene er laget av lett materiale, for å senke tyngdepunktet så mye som mulig.
De har nesten helt sikkert stabilisatorer som virker for å redusere notering og i utgangspunktet gjør jobben som en kjøl gjør for seilbåter.
Spørsmålet mitt er, har noen som har erfaring i væskedynamikk eller relaterte områder vet du hva som holder disse gigantiske skipene stabile i rull og reduserer potensialet for å vise store vinkler i dårlig vær?
EDIT Jeg håper på et fysikkbasert svar, men jeg skjønner at det kan være et spørsmål for et annet nettsted , Jeg migrerer ikke noe problem hvis det er behov END EDIT
Kommentarer
- Denne bloggen er interessant o nlyinamericablogging.blogspot.com/2012/01/…
- @annav takk Anna, jeg la det på innlegget. Jeg så noen få nautiske gutters kommentarer som sa at de ikke ville seile på dem, men fant ingen skjemaer eller tegninger av de undersjøiske seksjonene.
- Utseendet kan bedra. TL; DR: massesenteret er fint og lavt nede.
- Og BTW, alle skip gjør sitt beste for å holde seg vinkelrett på stormbølger. En stor bølge som angriper direkte fra babord eller styrbord vil forårsake mye større rulling, med langt større indre skader selv om skroget ikke ‘ ikke passerer kantringsvinkelen.
- @CarlWitthoft dette er det du ikke vil ‘ t vil at luksuscruiset ditt skal bli som youtu.be/deX7R9RbmX0
Svar
Noen dimensjoner klarte jeg å grave opp (hovedsakelig fra Wikipedia).
Draft of the Allure of the Seas: 31 ft (10 m)
Lengde: 1181 ft (360 m)
Stråle ved vannlinjen: 47 m Høyde: 72 m over vannlinjen
La «Tegn bare seksjonen basert på disse enkle tallene:
Nå hvis tyngdepunktet befant seg midt på skipet (31 m over vannlinjen), ville det faktisk ikke være veldig stabilt – enhver helling utover 25 ° vil føre til at den velter:
Det er imidlertid flere viktige faktorer:
- Den delen av skroget under overflaten er laget av mye tykkere, sterkere, tyngre materiale enn overbygningen
- Motorene etc. er alle i de laveste nivåene
- Det er et aktivt ballastsystem som tillater pumping av drivstoff og sjø vann fra side til side for å opprettholde balansen
Jeg fant en online test av stabiliteten til skroget til dette skipet i et testanlegg, hvor de laget et stort hull i siden av et nøyaktig modell for å se hvordan det ville gå: https://www.youtube.com/watch?v=Ra4TkHOs4RE . Mens det er kommersielle interesser på spill, vil ingen ha en marine katastrofe på hendene.
Kommentarer
- Tusen takk Floris, jeg hadde tenkt på to moderne utvikling de kunne dra nytte av, den aktive ballastideen du nevner, men jeg trodde pumpene ville være for sakte til å svare, eller vertikale undervanns thrustere, for å tvinge nedover siden opp igjen.
- @AcidJazz most av de aktive enhetene er der for komfort. Hvis alle motorene svikter, er det eneste som er igjen formstabiliteten som krever lavt tyngdepunkt. Det er her lette overbygninger spiller inn. Verdt å estimere hvor mye tannhjulet skifter når alle passasjerer går til øverste dekk. 200 tusen tonn er mye masse – 6000 passasjerer er noen få% av det på det meste.
- » delen av skroget under overflaten er laget av mye tyngre materiale «: ja, de til og med legg en massiv metallbit der, kalt kjøl. Se en.m.wikipedia.org/wiki/Keel . Utmerket svar btw +1
- @Numrok takk. Så vidt jeg vet har disse store havfartøyene ofte ikke ‘ t en virkelig kjøl, bare ballast. Hvis du googler » seksjonstegning av cruiseskip » vil du se dette tydelig.
Svar
Jeg tviler på at det hele er flytende dynamikk. De må holde seg oppreist selv med døde motorer. Hvis integralen på spaken under vannlinjen er større enn over, bør den holde seg oppreist. Ballast i bunnen går langt siden den har en lang spak. Ting som motorer under dekk har en tendens til å være tunge uansett. Vekt er ikke så viktig da de ikke går opp bakken. De trenger et lavt trekk for å komme i havn. Hvis du så på et hangarskip uten vann, ville det også virke som tungt.
La oss anta et skip med 2/3 over vannlinjen. Del opp i 9 enheter. 6 over og 3 under.
Naturlig letteste ting på toppen og tunge under. I dette eksemplet er nettovertaket over 45 og under 180.
Height Weight Lever 6 1 6 5 2 10 4 3 12 3 4 12 2 5 10 1 5 6 net 56 1 10 20 2 20 40 3 40 120 net 180 Tenk deg at det er en tommelfinger med 3 tykke barn på den ene siden og 6 mager på den andre. Selv om de tynne barna har dobbelt så mye spak, dominerer de tykke ungene fremdeles.
Siden den svinger på skroget og ikke midtlinjen, mister bunnen innflytelse når den begynner å liste. Så et smalt skrog ved vannlinjen er en god ting.
Kommentarer
- Ditt hangarskip er riktig, jeg burde ha tenkt på det , Jeg så et sitat som sa at disse skipene » snap » tilbake til vertikal så raskt at passasjerer klager på det ‘ er verre enn den opprinnelige noteringseffekten hadde på magen. Tusen takk for din tid.
- Selv om fete barn kan se dobbelt så tunge ut som tynne barn, på grunn av deres lignende benstruktur, som har høyere tetthet enn fett, er de sjelden det. Sorta som cruiseskip og hangarskip, egentlig. 😉
Svar
Som jeg forstår det, bruker mange havgående fartøyer også gyroskop som spinner på en vertikal akse festet til hovedkomponentene i fartøyets struktur for å oppheve mye av bevegelsen på fartøyets rulleakse. Gyroskop er også populært blant motorbåter. Jeg er ikke sikker på om de brukes på gigantiske cruiseskip eller ikke, men gyroer er en måte å gi stabilitet og sikkerhet på.
Kommentarer
- vel, dette savner på en eller annen måte poenget, gyroskoper kan gi sikkerhet i navigasjons-forstand, men de stabiliserer seg definitivt ikke på en måte som er ment i spørsmålet
Svar
en stor spak festet med et skip vil gi en enorm innsats på den andre siden for at den kan varme opp vannet ved å kjøre en motor laget av DC-motor og emf gir til varmeelementet som fungerer på likestrøm, slik at det kan fungere på begge sider for å produsere dampmaskiner kan produsere elektrisitet med konstant hastighet for å sørge for nettdrift.
Kommentarer
- Jeg kan ikke analysere dette svaret og fra det jeg kan forstå, ser jeg ikke ‘ hvordan dette svarer på spørsmålet. Kan du kanskje skrive om og angi hvordan det svarer på spørsmålet?