Предпосылки создания подводных лодок
основанный на сходстве
субмарины и рыбы
Если вы собираетесь на чем-нибудь плавать, то нелишне будет узнать, что из окружающего нас мира плавает, а что — нет. Ну, например, дерево плавает? Сколько раз мы видели плывущее по реке бревно, щепку — ответ напрашивается сам собой: да, дерево плавает. Однако не спешите делать такое обобщение. Есть дерево, которое тонет и никак не желает плавать, — это черное дерево. Вы, конечно, кидали в речку камешки и знаете, что да, камни тонут. Однако есть и плавающие камни — это пемза. Так что же отличает «пловцов» от «водолазов»?
Закон, который отвечает на вопрос, что может плавать, а что — нет, был открыт очень давно, за несколько лет до нашей эры. Открыл его великий греческий математик, механик и инженер Архимед, родившийся в городе Сиракузы за 287 лет до нашей эры, и, как гласит легенда, открытие свое он сделал совершенно случайно.
Правитель города Сиракузы на острове Сицилия в Средиземном море, получив заказанную им корону, заподозрил ювелира в обмане. Он усомнился в том, что корону сделали из золота и не подмешали ли в расплав слишком много серебра. Выяснить это правитель поручил Архимеду.
Трудность состояла в том, что невозможно было определить объем короны: ведь она имела витиеватую, совершенно произвольную форму, хотя взвесить ее можно было точно.
Как-то Архимед, непрерывно думая об этом сложном поручении, принимал ванну. Опустившись в воду, он заметил, что уровень воды в ней поднялся. Это наблюдение подсказало ему, как решить задачу определения объема.
Согласно легенде, Архимед голый выскочил на улицу с криком «Эврика!», т. е. «Нашел!».
Посмотрим, как же Архимед решил эту трудную задачу. Погружая корону в воду, он определил объем воды, которую она вытеснила. Взвесив корону, определил ее массу. Поделив массу на объем, нашел плотность металла короны. Поступая так же с куском золота и с куском серебра, нашел плотности этих металлов.
Теперь оставалось сравнить найденные плотности этих металлов — и задача решена: если плотность короны равна плотности золота, значит, корона из чистого золота, если — нет, то из сплава. Рассуждая дальше, попробуйте решить эту задачу.
Но, решая частную задачу о плотности металлов, Архимед одновременно сделал открытие, которое не менее ценно для человечества, и понял: дерево, корабли и все, что попадает в воду, плавает, если весит столько, сколько весит вытесняемая им вода. Если же они весят больше, то тонут.
Какая у воды плотность?
Мы знаем в реке вода пресная, а в море — соленая. Из учебника физики за 7-й класс вы можете узнать, что плотность воды равна единице. Убедитесь в этом сами. Взвесьте один литр пресной воды, и вы получите вес — 1 килограмм. Но это справедливо только для пресной воды. В природе плотность воды различна. Она зависит от количества солей, растворенных в ней. И чем больше соли, тем плотность воды выше.
Есть такие суда, которые плавают и в море и по рекам. Они называются суда типа «река—море». Так, выходя из пресных вод реки в море, они несколько приподнимаются в воде, хотя вес их практически не меняется. И наоборот, входя в пресные воды из морских просторов, они немного оседают. И это из-за различной плотности воды.
Человек, плавая в реке, погружается в воду не полностью: можно лечь на спину, вытянуться и спокойно лежать. В море держаться на воде гораздо легче. Некоторые купальщики ухитряются лежать часами. А есть озера, например, Эльтон и Баскунчак, расположенные в низовьях Волги, где человек может лежать на спине, погруженный в воду только наполовину, — так велика концентрация соли в этих водоемах.
Какой вес должен иметь пловец?
По реке идет сплав леса. Бревна плывут и по одному и связанные в плоты. Часть бревна находится над водой, а часть — под водой. Так же плавают корабли: какая-то часть их над водой, а какая-то — под водой. Вывод напрашивается простой: все, что плавает на поверхности воды, имеет плотность меньше, чем плотность воды. Важнейшее качество каждого судна — плавучесть, т. е. способность держаться на поверхности воды.
А какую при этом оно должно иметь массу? В корабельных справочниках приводятся эти цифры, и это называется водоизмещение. Иногда уточняется: надводное водоизмещение в тоннах. Это значит, что плавающее на поверхности судно имеет массу столько-то тонн. Новые необычные слова присущи каждой профессии, и к ним нужно привыкнуть. Видите: не масса, а водоизмещение — так говорят моряки.
Но вернемся к нашим рассуждениям. Вот бревно совсем погрузилось в воду, еле-еле виднеется его горбушка. Это значит, что бревно намокло и плотность его равняется плотности воды. В народе такое бревно называют «топляк».
Если вы видели фильм «Волга-Волга», то помните, что капитан парохода «Севрюга» больше всего боялся топляков. И он был прав. Встреча с невидимым под водой препятствием, даже с бревном, грозит судну неприятностями, и тем большими они могут быть, чем больше подводный предмет. Значит, чтобы плавать на поверхности, надо иметь плотность, равную плотности воды, а чтобы лечь на дно — плотность, большую плотности воды.
Попробуйте убедиться в этом сами. Для этого эксперимента нужны: вода, корытце, камешки, щепка и весы. Как сделать остальное, вы уже знаете: повторите опыт Архимеда. Убедившись в справедливости закона плавучести, можете кричать: «Ура!», «Эврика!»
Кстати, судно, плавающее под водой, оценивается в тоннах полного подводного водоизмещения.
Оказывается, рыбы, дельфины, киты и человек имеют плотность, приблизительно равную плотности воды, и поэтому они плавают. И чтобы научиться плавать, нам очень немного нужно: важно только не захлебнуться. Начните с того, что, набрав в легкие воздух, просто свободно распластайтесь на воде, и вы поймете, что не тонете. А если немного пошевелите ногами и руками, то поплывете.
Что такое запас плавучести
Чтобы опуститься в глубину, вы можете взять в руки тяжелый камень, т. е. балласт — груз, используемый для каких-либо целей. С балластом в руках, шагнув с лодки, вы погрузитесь в воду. Так поступают искатели жемчуга, ныряльщики за губками. Эти люди увеличивают свою массу (человек плюс камень), оставляя практически неизменный объем, и спускаются на дно.
Иногда в лодку, в которой вы плывете, набирается много воды, и тогда она погружается. Вычерпайте воду и лодка всплывет.
Итак, чтобы спуститься под воду, нужно загру зить конструкцию балластом, а чтобы всплыть — облегчить ее, освободившись от балласта.
Разность массы судна под водой и на поверхности и есть запас плавучести. Можно это выразить и иначе: разность полного подводного и надводного водоизмещения и есть запас плавучести.
Как плавают рыбы, киты и дельфины?
Понаблюдаем за рыбками в аквариуме. У рыбок есть голова, туловище и хвост. Бывает, что рыбки замирают на одном месте, не опускаясь и не поднимаясь, зависают. При этом они не шевелят ни хвостом, ни плавниками. Но вот одна из них, взмахнув хвостом, поплыла, и вдруг, повернув плавники, взмыла вверх, заглотнула корм и, снова повернувшись, устремилась вниз.
Можно долго наблюдать за рыбками, а вывод будет такой: можно маневрировать в воде по вертикали, используя плавники.
Человек, наблюдая за рыбами, животными и насекомыми, очень много взял от них и перенес в конструкции своих машин и механизмов. И когда вы узнаете о конструкциях плавающих под водой кораблей, вы найдете много общего между ними и рыбами.
Почему подводные корабли зовут субмаринами?
Моряки говорят: корабль — это военное судно, а судно — это торговый корабль. Это, конечно, шутка. Но принято военно-морские плавсредства называть кораблями, а торговые и прочие — судами.
Корабли для плавания под поверхностью моря во всем мире называют «субмарины». Латинское слово «суб» переводится как «под», т. е. нахождение «под чем-либо», «внизу под...», а латинское «марину с» — значит «морской». «Субмарины», дословно, плавают «под морем», точнее — под поверхностью моря.
Субмаринами называют подводные корабли во всем мире. У нас же эти корабли называются подводными лодками или, например, так: «ракетные подводные крейсера стратегического назначения».
|
|
Читайте в рубрике «Подводный флот»: |