Палубы поднимаются над водой, как многоярусный городской силуэт, но корпус не уходит под волны. Круизный лайнер держится на плаву потому, что вода толкает его снизу вверх с силой, равной весу вытесненной воды. Это восходящее усилие описывается законом Архимеда, а не объясняется удачей или размерами судна.
Сталь сама по себе плотнее воды, но корабль — это не сплошная металлическая глыба. Огромный корпус заполнен воздухом и образует колоссальный объем вытеснения, за счет чего средняя плотность судна оказывается ниже плотности морской воды. Пока суммарная плотность лайнера остается меньше, выталкивающая сила может уравновесить его вес и удерживать его на плаву, даже если масса достигает сотен тысяч тонн.
Оставаться в вертикальном положении — другая задача, которую кораблестроители решают с помощью понятий центра тяжести, центра величины и метацентрической высоты. Когда волны наклоняют корпус, точка приложения выталкивающей силы смещается так, что возникает восстанавливающий момент — как рычаг, сопротивляющийся опрокидыванию. Гидродинамика затем «обтачивает» формы корпуса так, чтобы он проходил через воду с приемлемым сопротивлением и одновременно сохранял стабильность этого плавучего города настолько, что он почти воспринимается как суша.
loading...