Căpitanul maritim AI Anokhin
Candidatul științelor fizice și matematice ZL Lomakina
Trei tragedii maritime
Acest lucru sa întâmplat la mijlocul secolului trecut. La scurt timp după ce a urmat cu Ceylon în Europa Barque „Star“ a fost insula Sf. Elena, a lui se apropie rapid „o glumă sinistră.“ - Brigantine negru câștigat o reputație pirat de temut Benito de Soto. Pe „stelele“, în cazul în care, în afară de numeroase nu echipajului, au existat 25 de soldați cu handicap și aproape la fel, nu cred că despre rezistența femeilor și a copiilor, dar speră să dea roade, care a fost în cala unei mărfuri. Cu toate acestea, nu a venit la negocieri - a aterizat pe pirații barja cu brutalitate a ucis mai multe persoane, inclusiv căpitanul și restul mânați în cală, ciocănire cuie trapa. Apoi, pirații au jefuit nava, turnul îngrămădite, tocat catarg, rigging și a făcut o petrecere de băut, după care a revenit la Brigantine lui. Dar, înainte de „chestii sumbru“ în pânzele să ia o excursie pe jos, Benito de Soto a fost convins că, în cazul „Stars“, sub linia de plutire forate găuri prin care să dețină mai multe compartimente a venit apa de mare. Dar designul sinistru al piratului nu a fost condamnat să se întâmple. De ce? Acest lucru vom discuta mai târziu, când înțelegem în teorie.
* * *
În Londra, o placă de bronz a fost atașată la peretele Catedralei Sf. Paul de la sfârșitul secolului trecut. Textul de pe el povestește despre moartea navei de luptă "căpitanul" și, poate, exprimă involuntar reproșuri pentru cei a căror vină a avut loc.
Nava de luptă "Căpitanul" a fost construită în 1870. Cei care au avut încredere în secretele Marinei al Marii Britanii, să știe că această creație constructorii neobișnuit: ea este, ca să spunem așa, conectați incompatibile - numeroase arme, inclusiv uriașe turnuri reînnoibile, armuri laterale puternice, platforma armat și un bord liber foarte scăzut , care ar trebui să reducă probabilitatea căderii cojilor inamici. Se pare că nu este mai bine! Adevărat, a atras ca un inginer consultant cu experiență Reid a făcut din nou calculele matematice necesare și a spus că impactul eforturilor cu puțin tatu vântului amenințat în caz de răsturnare. Cu toate acestea, acest lucru este un specialist confirmat calcule matematice, nu a fost luată în considerare - foarte respectat Domnii Amiralitate a insistat.
Coborârea navei de luptă până în apă a avut loc, după cum se spune, la sunetele fanfare. Apoi "Căpitanul" împreună cu alte zece nave au luat parte la exerciții. Dintr-o dată, Toate navele nu-și simțeau în mod special puterea. Toți, cu excepția navei de luptă "Căpitane" - sa răsturnat. Care a fost cauza acestui dezastru?
* * *
A fost o altă noapte de înot minunat. Mulți pasageri au mers să se odihnească, dar un număr considerabil dintre ei continuau să se distreze. Și, aparent, nici unul nu știa că nava a intrat în zona în care era amenințat de o întâlnire cu aisberguri - giganți de gheață, dintre care patru cincimi se ascundeau sub apă. Într-o oarecare măsură, căpitanul, condus de proprietarul navei, a cerut să mențină programul de trafic calculat pentru a stabili o viteză de trecere a Atlanticului, era similar cu pasagerii. Adevărat, căpitanul a pus șase în față. Dar o simplă comparare a gamei de vizibilitate și viteză a navei ar arăta că nu pot fi sperate. Într-adevăr, atunci când unul dintre oamenii cu perspectivă a observat un aisberg și a raportat despre asta, nu mai era posibil să se evite roca de gheață plutitoare. Cu partea sa subacvatică, a tăiat în tăcere carcasa corpului de-a lungul a 90 de metri. Tragedia lui Titanic a echipajului și a pasagerilor (de 2200 de oameni uciși în 1517) este descrisă în multe surse. Prin urmare, vom aborda doar o singură problemă, care, întâmplător, nu a găsit o acoperire largă. Cu toate acestea, totul este în ordine.
Flotabilitatea și soarta coajei "Star"
În ceea ce privește legea lui Archimedes, cunoscută fiecărui elev, proprietatea de flotabilitate a navei se bazează pe capacitatea de a înota cu un pescaj dat, care transportă echipamentul și încărcăturile necesare funcționării normale.
Pe o navă aflată în apă calmă (Figura 1, a.) Există două tipuri de forțe: gravitație, care este atașat în centrul de greutate G al navei și îndreptate vertical în jos (spre centrul Pământului), și puterea presiunii hidrostatice, care este aplicată în așa-numitul centru velichinyS și este direcționat vertical în sus. Sub influența ultimei forțe, nava tinde să plutească, deci se numește forța de susținere.
Dacă greutatea navei este mai mare decât forța de sprijin, nava în mod natural se îneacă. Apropo, Benito de Soto a vrut să folosească "încărcarea" scoarței "Zvezda" cu apă de mare.
Pentru a asigura flotabilitatea navei în procesul de operare, comandantul de navă trebuie să utilizeze numeroase concepte matematice și metode de calcul. În special, aceasta necesită desenarea navei și coeficienții asociați, parametrii care determină aterizarea navei, ecuația echilibrului navei; greutatea navei și coordonatele centrului său de greutate, deplasarea volumului și coordonatele centrului de mărime, modificarea canelurii de la primirea încărcăturii se calculează; se determină numărul de tone pe unitate de precipitații. Și toate acestea necesită calcule matematice mari și exacte.
Să ne întoarcem acum la prizonierii aflați în "Steaua". Au reușit să bată capacul trapei. O parte a capotei a fost inundată cu apă, nava a fost în continuare scufundată. Cu toate acestea, Benito de Soto a calculat greșit - puterea întreținerii a fost suficientă pentru a se asigura că coaja a rămas pe linia de plutire. Deși căpitanul a fost ucis, ceea ce ar face calculele necesare și a constatat că nava nu este în pericol iminent de a se scufunda, a membrilor supraviețuitori ai echipajului știa că, odată cu cantitatea de mărfuri pe care pirații au părăsit nava să jefuiască, au rămas flotabilitate. Acest lucru le-a inspirat într-o încercare disperată de a salva scoarța și rezista până în momentul când au fost ridicate marinari de trecerea unei nave sa întâmplat să fie în apropierea barja se deplasează la va elementele.
Stabilitatea și moartea "căpitanului"
Stabilitatea se referă la capacitatea unui vas, retras de acțiunea forțelor externe din poziția de echilibru, să se întoarcă la el din nou după încetarea acestui impact. Pierderea stabilității este o epocă trecătoare, cel mai adesea ducând la moartea nu numai a navei, ci și a echipajului.
Există stabilitate longitudinală și transversală a vasului. Cel mai mare pericol la înot este pierderea stabilității laterale. Înclinarea vasului în planul transversal perpendicular pe planul liniei de plutire este numită rolă, înclinația în planul longitudinal este diferențialul.
Să explicăm noțiunea de stabilitate în cazul rulării.
Evident, pentru echilibrul unui vas plutitor, este necesar ca forța și (vezi figura 1a) să fie egale în magnitudine, iar punctele de aplicare ale acestora să fie pe aceeași verticală.
La înclinarea navei în orice bord sub acțiunea momentului de bandare MK (de exemplu, o explozie bruscă de vânt, la fel ca armadillo „căpitan“) printr-un centru de unghi q al vasului flotabilitate, datorită schimbărilor în forma volumului subacvatic al vasului (Figura 1, b.), Mută În direcția rolei de la poziția Co la poziția Cq. În cadrul cursurilor teoria aparatelor vas se dovedește că pentru unghiuri mici de calea calcaiul valorii centrului poate fi luată ca un cerc cu centrul în punctul M (vezi. Fig. 1, b) și raza r. Un punct M este numit un metacentru transversal. r este raza metacentrică transversală.
Apoi perechea de forțe u, aplicată, respectiv, la punctele G și Co. formează așa-numitul moment de restaurare MW. În cursul mecanicii teoretice se demonstrează că momentul de refacere poate fi determinat prin formula
unde h = r - zG + zC. iar zG și zC sunt, respectiv, coordonatele centrului de greutate și centrul valorii în sistemul de coordonate ales. Conform acestei expresii pot exista trei cazuri de rulare.
1. MV> 0, adică centrul de greutate se află sub metacenter (vezi figura 1, b). Atunci momentul de refacere acționează spre revenirea navei într-o poziție directă; nava este stabilă.
2. MV = 0, adică centrul de greutate coincide cu metacentrul (figura 2, a). Apoi, forța de gravitație și forța de susținere acționează pe o linie dreaptă, iar momentul de refacere nu apare. Acest caz este numit cazul stabilității zero a navei; nava este practic instabilă.
3. MB <0, то есть центр тяжести лежит выше метацентра (рис. 2, б ). Тогда восстанавливающий момент действует в ту же сторону, что и кренящий момент, — в сторону увеличения крена; судно неостойчиво.
Atunci când nava este îndoită pe un unghi mare q, esența fizică a fenomenului nu se schimbă, doar formula pentru găsirea umărului de stabilitate GK dobândește o formă mai complexă.
Astfel, stabilitatea navei trebuie să fie în măsură să se bazeze pe anumite legi la proiectarea navei (care aceste calcule inginer Reed si neglijate, atunci când au decis să construiască un vas de război „Căpitan“).
Dar aceste calcule designeri ar trebui să fie conștienți de faptul că stabilitatea excesivă, de asemenea, nu poate fi privit ca un fenomen pozitiv, ca o navă cu stabilitate excesivă, a cunoscut o rolă ascuțită, care afectează bunăstarea și sănătatea echipajului și a mașinilor navei.
Iar când nava este operată, fiecare căpitan își amintește că orice vas suficient de stabil poate fi adus într-o stare instabilă prin acțiuni nerezonabile. De exemplu, în cazul în care comandantul navei de pescuit, fascinat de pescuit (a prins o astfel de școală bogat!), Nu pentru a vedea să-l în timp util pentru a fi prelucrate și puse captura în deține, pe punte sunt prea multi pesti. În consecință, centrul de greutate al navei se va ridica deasupra metacenterului, iar nava va pierde stabilitatea.
Atunci când se lucrează pe navele ar trebui să fie conștienți de faptul că primirea și îndepărtarea încărcăturii poziția relativă a centrului de greutate și centrul valorii de schimbare, ceea ce presupune o modificare a stabilității. Prin urmare, în timpul operațiunilor de marfă pe mare și în port, comandantul supraveghează și reglementează stabilitatea navei. În acest scop, în timpul operațiunilor de marfă produc calcul de stabilitate în conformitate cu anumite formule și scheme, luând în considerare greutatea și localizarea disponibile la bord de combustibil, apă potabilă, balast, aprovizionarea cu alimente, și a primit bunuri sau închiriate.
Nemulțumirea și epavă ale Titanicului
Desigur, fiecare navă trebuie să fie nesăbuită. adică abilitatea de a rămâne pe linia de plutire și de a nu se răsturna atunci când inunda o parte din compartimentele sale. Cu alte cuvinte, atunci când unul sau mai multe compartimente sunt inundate, vasul ar trebui să mențină flotabilitatea și stabilitatea.
Și ce sa întâmplat cu Corpul Titanic deteriorat? Potrivit unuia dintre martorii oculari ai dezastrului, la inceput acest gigant a inceput sa se roteasca pe un mic umflat, stralucind cu lumini de ferestre si ferestre, doar putin indoindu-se deasupra nasului. Apoi, tapițeria a început să crească brusc. Arcul și podul au rămas în apă, iar partea din spate a urcat. În câteva minute, Titanicul stătea aproape vertical și apoi intra în adâncuri.
Da, insula plutitoare a rămas pe apă doar două ore după avarie. Și sa întâmplat, deoarece cerințele de bază ale inundațiilor au fost încălcate în timpul proiectării și construcției de „Titanic“: pereții etanși transversali care separă un compartiment de altul, nu au fost aduse până la puntea superioară, trape de punte nu sunt impermeabile. În acest sens, și ținând seama de deciziile luate după moartea „Titanic“ a instanței Londra, Academician Alexei Krilov a scris: „Astfel, toată vina este pus în întregime vina pe căpitanul, vitejește pierit la postul lui despre ei înșiși ca defecte de proiectare care au condus la moartea sa cu daune relativ reduse, în hotărârea instanței nu este menționată printr-un singur cuvânt ".
Fondatorii științei de nesiguranță sunt amiralul SO Makarov, academicianul AN Krylov și profesorul IG Bubnov. Ea Krîlov, bazată pe ideea de Makarov, a dezvoltat aspectul teoretic al inundațiilor, inundații și a creat masa. Apropo, în 1905, în timpul ruso-japonez război, în Bătălia de la Tsushima, care a ucis trei dintre cuirasatul, de același tip cu ei și a primit nu mai puțin daune „Eagle“ a fost salvat, ca de cercetare inginer vas de război mecanic utilizat practic Krilov .
În ceea ce privește mesele de nesupunere ale lui Krylov, care permit o luptă reușită pentru supraviețuirea navei, până în 1930 ele fuseseră acceptate în flotele din aproape toate țările lumii.
Siguranța navelor astăzi
Dar, poate, realizările științei și tehnologiei în domeniul navigației și construcțiilor navale au redus semnificativ preocupările legate de navigabilitatea navei și, prin urmare, au redus valoarea matematicii? Și este matematica necesară în alte domenii importante ale activității zilnice a navigatorului?
Acum, elementul de mare rămâne același și puternic și insidios ca întotdeauna. Realizările științei și tehnologiei moderne, desigur, au sporit gradul de siguranță al navigației, dar, pe de altă parte, volumul, varietatea și complexitatea sarcinilor pe care navigatorii le rezolvă astăzi au crescut dramatic.
Deci, la începutul anului 1982 o navă cu capacitate mare "Serebryanka" pescuia fiarele dintre gheața arctică. Atunci când a existat un progres brusc de banchiza, măiestria căpitanului și marinarii condus posibil pentru a evita consecințele dezastruoase, dar nava era încă două găuri: în camera auxiliară a motorului și în primele trei deține. Marinarii s-au confruntat cu etanșarea găurilor. Dar, în lupta pentru supraviețuire a căpitanului și asistenții săi au luat vasul pentru a face rapid numeroase calcule matematice complexe și precise care arată ce trebuie făcut pentru a reduce periculoase asieta în caz de inundare a compartimentelor avariate (desigur, ținând cont de distribuția bunurilor disponibile pe navă).
Din nefericire, în multe țări ale lumii, asigurarea siguranței navelor și lupta pentru supraviețuirea vaselor sunt departe de a fi întotdeauna de succes. Potrivit asociației „Instityut anderayters din Londra“, care unește mai mult de 100 de companii de asigurări în 1979, din flota comercială mondială a suferit cele mai mari pierderi în timpul existenței de transport maritim. Și aproape toate navele moarte au fost sub tutela companiilor de asigurări din statele capitaliste. Această asociere critică brusc armatorii, care ". încălca grav instrucțiunile și nu respectă standardele de siguranță de bază, practic nu acordă atenție instruirii profesionale a echipajelor de nave. " Binecunoscutul compania de asigurări „Lloyds Register of Shipping“, a apelat mai devreme la el în contact cu proprietarii de nave cu un apel disperat în orice mod posibil de a consolida formarea teoretică și practică a navigatorilor, în special comandanții navelor. Această companie de asigurări a fost forțată să se adreseze direct marinarilor: "Aflați mai multe! Invatati continuu, daca nu doriti sa va odihniti ziua! Un curs numit Ignoranță tehnică duce la dezastru! "
Desigur, matematica este fundamentul fundamental al studierii comandantului de navă și a marinarului în general. Acest lucru a fost deja spus, atunci când a fost atinsă o astfel de navigabilitate a vasului, cum ar fi flotabilitatea, stabilitatea și nepăsarea. Cunoașterea matematicii este, de asemenea, necesară pentru rezolvarea celor mai multe alte sarcini zilnice ale navigatorului.
Matematică și navigație astăzi
Una dintre cele mai importante sarcini de navigație în marea liberă sau în ocean este sarcina de a alege cursul optim. În cazul în care cursul este așezat pe o distanță suficient de mare, suprafața Pământului nu mai poate fi considerată plată. Apoi utilizați cel mai simplu model al spațiului de navigație - sfera. Cea mai scurtă distanță de la un punct al suprafeței Pământului la celălalt este arcul unui cerc mare (Figura 3). Determinarea parametrilor mișcării navei reduce la găsirea elementelor unui triunghi sferic. Prin urmare, secțiunea tradițională a tuturor cursurilor speciale de "navigație" este trigonometria sferică. unde derivă formulele de bază care leagă elementele triunghiului sferic (așa-numitele formule de sines, cosines și cotangente).
Toate calculele sunt efectuate conform unor scheme strict gândite, rezultatul fiind evaluat în termeni de fiabilitate și acuratețe. Această estimare se face în conformitate cu regulile și formulele teoriei erorilor. Prin urmare, manualele de la "Fundamentele matematice ale navigației" conturează elemente ale cursurilor în teoria probabilităților și statisticile matematice.
Matematica este, de asemenea, necesară pentru stăpânirea astronomiei nautice.
Fără matematică, este imposibil să stăpânești și să exploatezi cu succes mijloacele tehnice de navigație.
Pentru a continua lista suplimentară, nu are sens.
Academicianul A. N. Krylov, menționat mai sus, un matematician și un navigator, a spus despre specialitatea sa că a fost ". aplicarea matematicii la diferitele probleme ale afacerii marine ". E același lucru cu comandantul de navă!
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: